第七章数字带通传输系统概论

基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控
“1”
“0”
“1”
“
“
“
1”
0”
1”
T
T
T
T
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
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7.1
7.1.1二进制振幅键控（2ASK）
振幅键控：余弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数 字调制。
二进制调制：符号序列由0、1序列组成，发送0符号的 概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。
密度Ps(f)为
Ps ( f )
fs P(1 P)
G( f
)2
f
2 s
(1
P)2
G(mfs ) 2 ( f mfs )
m
因G(mfS ) TS Sa(n ) 0 (m 0)
Ps
fsP(1 P)
G( f
)2
f
2 s
(1
P)2
G(0) 2 ( f
)
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Ps ( f
)
fsP(1 P)
P2 ASK ( f
) 1 16
fs[ G( f
fc ) 2
G( f
f
c
)
2
]
1 16
f
2 s
G(0) 2 [ ( f
fc) ( f
fc )]
因为：G( f ) TS Sa(fTS ) G(0) TS
2
2
P2
ASK
(
f
)
TS 16
[
sin
(
( fc
f f
fc )TS )TS
sin ( f fc ) ( f fc )TS
e
t 号可以看成是两个
不同载波的二进制
振幅键控信号的叠
f
t 加。
g 2FSK信 号
t
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调制
e2FSK (t) [ an g(t nTS )]cos(1t n ) [ an g(t nTS )]cos(2t n )
n
n
其中：an是 an的反码。若 an＝1，则 an＝0 ；n 和 n 表示第n个
信号码元的初始相位。
0; 以概率P
an 1; 以概率1－P
0; 以概率1－P
an 1; 以概率P
可改写为： e2FSK (t) s1 t cos1t s2 t cos2t
e2
FSK
t
A A
c c
os1t os2t
n n
发送“1”时 发送“0”时
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7.1.2二进制频移键控（2FSK）
ak
1 011001
a
s(t)
b
s(t)
t
•二进制频移键控信 t 号的时间波形如左
c
t 图所示，图中波形
g可分解为波形e和
d
t 波形f，即
•二进制频移键控信
带通
滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决器
输出
cosc t
定时 脉冲
相干解调(同步检测法)
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e0(t)
带通 a
全波 b
低通 c
抽样 d
滤波器
整流器
滤波器
判决器 输出
11
00 1
0 00
101
定时 脉冲
a
b
c
d
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
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2ASK信号的功率谱密度
通信原理
第7章 数字带通传输系统
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第7章 数字带通传输系统
掌握内容：二进制数字调制解调原理；二 进制ASK，FSK，PSK、DPSK系统的抗噪声性 能；二进制数字调制系统的性能比较。
熟悉内容：数字调制信号的频谱特性； 4PSK、4DPSK信号调制解调原理。
了解内容：多进制数字调制的概念
e2ASK (t) s(t) cosct
s(t)
相乘器
e0(t)
cosct
e0(t)
cosct
图(a) 模拟相乘
s(t)
图(b) 数字键控
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二进制振幅键控信号时间波型
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载 波 信号 t
2A SK信 号 t
二进制振幅键控信号时间波型可以看出，2ASK信号的时间 波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为 通断键控信号（OOK信号）
] 1 [ ( f
16
fc) ( f
fc )]
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2ASK信号的功率谱密度示意图
P2ASK f
f
fc
fc -2fs fc fs fc fc fs fc 2fs
二进制振幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两部分
组成。
离散谱由载波分量确定
连续谱由基带信号波形g(t)确定
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概述
从基带传输到带通传输：许多信道具有带通特性不能传输 基带信号
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信 号）的过程。
数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传 输系统。
数字调制技术有两种方法：
利用模拟调制的方法去实现数字式调制；
通过开关键控载波，通常称为键控法。
G( f
)2
f
2 s
(1
P)2
G(0) 2 ( f
)
e2ASK(t)的功率谱密度
P2 ASK ( f
)
1 4
[
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
fc )]
1 4
fsP(1 P)[G( f
fc) 2
G( f
fc)G(0)
2[
(
f
fc) ( f
fc )]
P=0.5时：
e2ASK (t) [ an g(t nTS )]cosct s(t) cosct
n
若s(t)的功率谱密度为Ps(f)，e2ASK (t)的功率谱密度为 P2ASK(f)，则：
P2 ASK ( f
)
1 4
[
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
fc )]
若二进制基带信号s(t)为单极性随机矩形脉冲，则功率谱
二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信号波形带宽的两 倍，即B2ASK=2fs。
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7.1.2二进制移频键控（2FSK）
在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信 号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信 号（2FSK信号）。二进制基带信号的符号“1”对应于载 波频率f1，符号“0”对应于载波频率f2。 故其表达式为
数学表示： e0(t) [ ang(t nTS )]cosct
n
其中
：g
(t)
1; 0;
0 t Ts t Ts
1
0
0; 以概率P
an 1; 以概率1－P
0
1
st
Ts
t
载波 t
2ASK
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t
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令：s(t) ang(t nTS )
n
则二进制振幅键控信号可表示为:
• 两种调制实现方案:
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解调
由前面一图可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号
类似。所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检
波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如下所
示。
e0(t)
带通 a
全波 b
低通
c
抽样 d
滤波器
整流器
滤波器
判决器 输出
定时
非相干解调(包络检波法)
脉冲
e0(t)