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1、 数字带通传输第7章二进制数字调制/解调原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK 二进制数字调制系统抗噪声性能二进制数字调制系统的性能比较多进制数字调制原理和特点 本章内容:第7章 数字调制 u数字调制：用数字调制：用数字基带信号数字基带信号控制载波某个参数的过程。控制载波某个参数的过程。u数字带通传输系统：包括调制数字带通传输系统：包括调制/解调过程的数字传输系统。解调过程的数字传输系统。振幅键控 频移键控 相移键控q模拟调制法模拟调制法 q数字键控法数字键控法q二进制二进制和多进制调制q基本调制基本调制和新型调制方法分类分类Amplitude Shift Keying Frequen
2、cy Shift Keying Phase Shift Keying ASK PSK FSK 概 述 二进制数字调制原理7.1 1 0 1 101s(t)载波2ASKtn 表达式：2ASK 也称 OOKttn 原理：n 波形：单极性单极性Tss(t)载波幅度7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）n2ASK 产生u模拟调制法 u键控法n 2ASK 解调 u 包络检波法u 相干解调法u 包络检波法的各点波形相呼应n原理：n波形：n表达式：s(t)载波频率载波频率7.1.2 二进制频移键控（2FSK）u模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。u 键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。n 2FS
3、K 产生 特点特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。u 包络检波法n 2FSK 解调 0101s1s2其他解调方法：鉴频法、差分检测法、过零检测法等。鉴频法、差分检测法、过零检测法等。u 相干解调法u 过零检测法n FSK应用：应用：n原理：n波形：n表达式：双极性双极性s(t)载波相位7.1.3 二进制相移键控（2PSK）n 2PSK 产生 u键控法n 2PSK 解调 u模拟调制法 2PSK 解调原理 框图 和 各点波形：2PSK存在问题存在问题：解决方案解决方案：DPSK Differential PSK 载波相位模糊 倒现象(反相工作)利用前后相邻码元的载波相对相位表示
4、信息。n 矢量图:B方式 A方式 基准 2PSK前一 2DPSKn 原理：7.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）n 波形:示例:n 差分编码规则：为模2加bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定n 2DPSK 产生u 构思n2DPSK 解调 u 模型（差分编码）（1）2DPSK 相干解调+码反变换法相位相位模糊模糊消除消除影响影响（2）2DPSK 差分相干解调(相位比较)法相乘器 起着相位比较的作用n 分析目的：B 和 fcn 分析方法：借助于基带信号的功率谱Power Spectral Density7.1.5 二进制数字已调信号的功率谱(PSD)设 Ps(f)s(t)的PS
5、D P2ASK(f)2ASK信号的PSD则1 2ASK信号的功率谱密度信号的功率谱密度可见，P2ASK(f)是Ps(f)的线性搬移（属线性调制）。单极性单极性基带带宽基带带宽fB=1/TB=RB 2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似；带宽也是基带信号带宽的两倍：区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度信号的功率谱密度双极性双极性3 2FSK信号的功率谱密度的功率谱密度 连续谱形状随着两个载频之差的大小而变化 谱零点带宽：二进制数字调制系统 抗噪声性能7.2（仅介绍结论，具体推导参见教材（仅介绍结论，具体推导参见教材p189）概 述 n性能
6、指标性能指标：系统的误码率 Pen n分析方法分析方法分析方法分析方法：借用数字基带系统的方法和结论 n分析条件分析条件：恒参信道（传输系数取为 K）信道噪声是加性高斯白噪声n背景知识背景知识：窄带噪声 正弦波+窄带噪声7.3 二进制数字调制系统 性能比较 1 误码率 可靠性 r为信噪比为信噪比讨论讨论2PSK、2DPSK、2FSK、2ASK讨论讨论2PSK、2DPSK、2FSK、2ASK讨论讨论2PSK、2DPSK、2FSK、2ASK讨论讨论2PSK、2DPSK、2FSK、2ASKl 大信噪比大信噪比(r r 11)时时,两者性能相差不大。两者性能相差不大。lB2FSK不仅与基带信号带宽有关
7、，且与两个载频之差有关。l设基带信号的谱零点带宽为RB=1/TS，（Ts或TB指码元宽度）则有：l在RB一定时一定时，2FSK的频带利用率最低，有效性最差。2 频带带宽有效性 2ASK：2PSK：2FSK：3 对信道特性变化的敏感性 通常，非相干非相干方式 比 相干相干方式简单。这是因为相干解调需要提取相干载波，故设备相对复杂些，成本也略高。4 设备的复杂度综述综述二进制数字调制性能比较【结论】典型例题l设发送送的的二二进制制信信息息为1 0 1 0 1，码元元速速率率为1200波特：波特：l（1）当当载波波频率率为2400Hz时，试分分别画画出出2ASK（OOK）、2PSK、2DPSK信信号
8、号的的波波形形，并并简述其特点；述其特点；l（2）2FSK的的两两个个载波波频率率分分别为2400Hz和和3600Hz时，画出其波形；，画出其波形；l（3）计算算2ASK（OOK）、2PSK、2DPSK和和2FSK信号的信号的带宽和和频带利用率。利用率。解：解：l设发送的二送的二进制信息制信息为1 0 1 0 1，码元速率元速率为1200波波特：特：l（1）当）当载波波频率率为2400Hz时，试分分别画出画出2ASK（OOK）、）、2PSK、2DPSK信号的波形，并信号的波形，并简述其特点；述其特点；l（2）2FSK的两个的两个载波波频率分率分别为2400Hz和和3600Hz时，画出其波形；画
9、出其波形；l（3）计算算2ASK（OOK）、）、2PSK、2DPSK和和2FSK信号的信号的带宽和和频带利用率。利用率。多进制 数字调制系统7.4 引言二进制进制：每个码元只携带每个码元只携带 1 bit 信息信息Mlog 2M西安电子科技大学西安电子科技大学 通院通院 多进制振幅键控、多进制频移键控多进制振幅键控、多进制频移键控、多进制相移键控、多进制相移键控、4PSK 调制、多进制差分相移键控调制、多进制差分相移键控 n MASK可看成是二进制振幅键控（可看成是二进制振幅键控（2ASK）的推广。）的推广。7.4.1 多进制振幅键控 （MASK）n 4ASK信号振幅有信号振幅有4种取值，每个
10、码元含种取值，每个码元含2bit。n MFSK可视为可视为2FSK方式的推广。方式的推广。n 4FSK采用采用 4种种不同的不同的频率频率分别表示分别表示双比特双比特信息：信息：7.4.2 多进制频移键控 （MFSK）7.4.3 多进制相移键控 （MPSK）7.4.4 多进制差分相移键控 （MDPSK）应用：数字调制技术在无线通信中的应用 l无无线通信中的通信中的电磁波是在自由空磁波是在自由空间中中传输的，会的，会产生明生明显的衰落效的衰落效应。因此，在无。因此，在无线通信中，不通信中，不适于采用适于采用ASK调制，而多采用制，而多采用FSK或者或者PSK调制。制。l此外，由于无此外，由于无线频道道传输的开放性，且安排十分的开放性，且安排十分密集。密集。为避免避免邻道干道干扰，需，需选择先先进的数字的数字调制制技技术，压缩信号主瓣的信号主瓣的宽度，降低度，降低带外外辐射，提射，提高高频带利用率。利用率。7.4.2 7.4.2 改进型数字调制技术改进型数字调制技术