数字信号的调制传输要点
数字信号调制的三种基本方法
数字信号调制的三种基本方法
数字信号调制是数字通信中的重要技术之一，它将数字信息转换为模拟信号或数字信号，以便在信道中传输或存储。
目前，数字信号调制有三种基本方法，分别是脉冲编码调制、正交振幅调制和频移键控调制。
1. 脉冲编码调制
脉冲编码调制（Pulse Coded Modulation，PCM）是一种将模拟
信号数字化的方法，它将连续的模拟信号离散化后通过调制器进行数字信号调制。
在PCM中，原始信号通过采样、量化和编码处理后转换为数字信号。
这种方法具有简单、效率高、误差小等优点，广泛应用于电话、广播、电影、电视等领域。
2. 正交振幅调制
正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）是一种将数字信号调制为模拟信号的方法。
在QAM中，数字信号通过正交振幅调制器进行调制，将信号分为实部和虚部两个部分，再通过合并器合并成一个复杂信号。
这种方法具有高效率、抗干扰性强等优点，被广泛应用于数字电视、无线通信、卫星通信等领域。
3. 频移键控调制
频移键控调制（Frequency Shift Keying，FSK）是一种将数字
信号调制为模拟信号的方法，它通过改变信号的频率来传输数字信息。
在FSK中，数字信号通过频移键控调制器进行调制，将信号分为两个不同频率的正弦波，并通过信道传输。
这种方法具有抗噪声干扰性强、
误码率低等优点，被广泛应用于蓝牙、无线电、遥控等领域。
总之，数字信号调制是数字通信中不可缺少的技术，不同的调制方法适用于不同的应用场景，我们需要选择合适的调制方式来提高通信效率和可靠性。
数字信号处理中的调制与解调技术
数字信号处理中的调制与解调技术数字信号处理技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。
它可以对信号进行调制与解调，使得信号可以在不同的载体(比如无线电波、光纤等)传输和传递。
本文将介绍数字信号处理中的调制与解调技术。
一、调制技术调制技术是将基带信号(即未调制的信号)转换为能够在载体中传输的信号的过程。
它可以用来改变信号的频率、幅度和相位等属性。
常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
1. 幅度调制(AM)幅度调制是最简单的调制技术之一，它通过将基带信号和一个高频载波信号进行乘法运算，来改变信号的幅度。
结果可以用下式表示:s(t) = Ac[1 + m(t)]cos(2πfct)其中，Ac是载波的幅度，f是载波频率，m(t)是基带信号，s(t)为调制后的信号。
可以看出，载波信号的幅度随着基带信号而变化，从而实现了对信号幅度的调制。
2. 频率调制(FM)频率调制是一种常见的调制方式，在广播电台、卫星通信等领域得到广泛应用。
它是通过改变载波频率的大小，来反映出基带信号的变化。
这个过程可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfc t + kf∫m(τ)dτ]其中，kf是调制指数，m(t)是基带信号，∫m(τ)dτ是对基带信号的积分。
这里，频率调制实质是将基带信号的斜率值转化为频率的变化，从而体现了基带信号的变化。
3. 相位调制(PM)相位调制是另一种常见的调制方式，它通过改变相位来反映出基带信号的变化。
相位调制可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfct + βm(t)]其中，β是调制指数，m(t)是基带信号。
可以看出，相位调制实质上是将基带信号的变化转化为相位的变化。
二、解调技术解调技术是将调制后的信号还原为原始基带信号的过程。
它在通信中起着至关重要的作用，可以保证信息的正确传递。
1. 相干解调相干解调是最常见的解调方式，它是通过连续时间信号的乘法运算来分离出基带信号的。
电路基础原理数字信号的调制与解调
电路基础原理数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调是电路基础原理中的重要概念。
调制是将数字信号转化为模拟信号的过程，解调则是将模拟信号还原为数字信号的过程。
本文将介绍数字信号的调制与解调原理及其应用。
一、调制的基本原理调制是为了将数字信号传输到远距离时，能够克服传输噪声、提高信号质量而进行的一种技术。
数字信号经过调制后，会转化为模拟信号，其特点是连续的波形。
1.频移键控调制(FSK)FSK是一种基本的数字信号调制方式，它通过改变信号的频率来表示不同的数字。
在FSK中，使用两个频率来分别代表二进制的0和1。
2.相移键控调制(PSK)PSK是一种通过改变信号的相位来表示不同的数字的调制方式。
在PSK中，使用不同的相位来表示二进制的0和1。
3.正交幅度调制(QAM)QAM是一种通过改变信号的振幅和相位来表示不同的数字的调制方式。
在QAM中，通过改变信号的振幅和相位的组合来表示多个二进制数字。
二、解调的基本原理解调是将模拟信号还原为数字信号的过程，其目的是还原接收到的信号，以便后续的数字信号处理。
1.频移解调频移解调是将经过FSK调制的信号还原回数字信号的过程。
解调器需要检测接收到的信号的频率，并根据频率的不同判断出二进制的0和1。
2.相移解调相移解调是将经过PSK调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要检测接收到信号的相位，并根据相位的变化来判断出二进制的0和1。
3.幅度解调幅度解调是将经过QAM调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要测量接收到信号的振幅和相位，并根据这些信息来判断出二进制的0和1。
三、调制与解调的应用调制与解调技术广泛应用于通信领域，特别是在无线通信中。
1.无线电广播无线电广播使用调制技术将音频信号转化为无线电信号，并通过无线电波传输到接收器中，然后通过解调技术将无线电信号还原为音频信号。
2.移动通信移动通信中的调制与解调技术被用于将数字信号通过无线电信道传输，以实现声音、图像和数据的无线传输。
数字调制技术
S BPSK
或写成: 或写成:
S BPSK
2 Eb = m(t ) COS ( 2πf c t + θ c ) Tb
2
( 4.8) ( 4 .9 )
其中E b = 0.5 Ac Tb , Tb为码元宽度， m（t）为调制波形
BPSK信号也可表示成： BPSK信号也可表示成： 信号也可表示成
S g
BPSK
对于GSM目前实际数据速率为270.833kbps,只达到 对于GSM目前实际数据速率为270.833kbps,只达到 GSM目前实际数据速率为270.833kbps, SNR条件下信道容量的40%。 条件下信道容量的40% 10dB SNR条件下信道容量的40%。
移动通信中的调制技术
标准 GSM DCSDCS-1800 ISIS-54 ISIS-95 PDC CT2 DECT PHS PACS 服务类型 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 蜂窝 无绳 无绳 无绳 个人通信 调制技术 GMSK GMSK π/4-DQPSK /4QPSK/BPSK π/4-DQPSK /4GFSK GFSK π/4-DQPSK /4/4π/4-DQPSK 信道带宽 200 kHz 200 kHz 1.25M Hz 1.25M Hz 25 kHz 100 kHz 1728 kHz 300 kHz 300 kHz
移相键控(PSK) 移相键控(PSK)
1986年前，线性高功率放大器成本较高， 1986年前，线性高功率放大器成本较高，因此 年前 采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之后， CPM调制实现高功率效率 采用恒包络的CPM调制实现高功率效率。之后， 线性功率放大器已取得实质性进展。 线性功率放大器已取得实质性进展。 PSK是一种线性调制技术 具有带宽效率高、 是一种线性调制技术， PSK是一种线性调制技术，具有带宽效率高、 频谱利用率高等特点 移动通信中， 移动通信中，一般采用性能优良的绝对移相体 制而不采用相对移相体制， 制而不采用相对移相体制，虽然相对移相体制 可以解决相位模糊度问题。 CDMA中 可以解决相位模糊度问题。而CDMA中，常采 用导频信道传送载波信息进行相干解调。 用导频信道传送载波信息进行相干解调。
第3章数字调制解调技术
第3章 移动通信中的调制解调技术
3.2 数字频率调制
3.2.1 二进制数字频移键控（2FSK） 设输入到调制器的信号比特流为{an}，an=“1”或
“0” n=-∞~+∞。当输入为传号“1”时，输出频率为f1 的正弦波；当输入为空号“0”时，输出频率为f2的正弦波。 FSK信号分为相位连续的FSK信号和相位跳变的FSK信号。 FSK信号的波形及功率谱如图3-3所示。
电子信息工程系通信技术教研室
第3章 移动通信中的调制解调技术
移动通信中的数字调制技术应具有以下特点： （1）要有窄的功率谱和高的频谱利用率。移动通信是 一种多波道系统，调制信号功率谱带外辐射对邻道产生干 扰，使性能下降。为了保证数字信息传输质量，信号功率 与干扰功率之比应大于20dB，考虑到移动台运动时的衰落 深度可达20～40dB，所以要求已调信号在邻道的总辐射干 扰低于20～40dB。 （2）误码性能好。移动通信环境以衰落、噪声、干扰 为特点，包括多径瑞利衰落、频率选择性衰落、多普勒频 移和障碍物阻挡的联合影响。因此，必须根据抗衰落和干 扰能力来优选调制方案。误码性能的好坏实际上反映了信 号的功率利用率的高低。
MSK调制器的原理框图如图3-6所示。
电子信息工程系通信技术教研室
第3章 移动通信中的调制解调技术
图3-6 MSK调制器的原理框图
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第3章 移动通信中的调制解调技术 4.频谱特点 MSK信号的功率谱如图3-7所示，图中还给出了QPSK
信号的功率谱。从图中可以看出，与QPSK相比，MSK信号 的功率谱具有较宽的主瓣，其第一个零点出现在(f-fc)=0.75 处，而QPSK信号的第一个零点出现在(f-fc)=0.5处。当(ffc)→∞时，MSK的功率谱以［(f-fc)Tb］-4 QPSK的衰减速率［（f-fc)Tb］-2快得多。MSK信号可以采用 鉴频器解调，也可以采用相干解调。
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
移动通信中的数字调制技术
•
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• 培训的目的
1.了解数字调制原理和特点 2.了解移动通信系统中的各种调制技术
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• 调制的概念
将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程，即按照 调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波的某些参数的过程。
其简单模型可以表示为：
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• 码元速率
码元：数字信号中每一个符号的通称。即可以用二进制表示，也可以用其 它进制的数表示。 码元传输速率，又称为码元速率或传码率。码元速率又称为波特率，指每 秒信号的变化次数。若数字传输系统所传输的数字序列恰为二进制序列， 则等于每秒钟传送码元的数目，而在多电平中则不等同。单位为"波特",常 用符号"Baud"表示，简写为"B"
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传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、 频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。 它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数 字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。 理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是 属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调 制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。 在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率 和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是 PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
2020/
1.符号速率 符号速率*扩频因子=码片速率,符号速率=码片速率/扩频因子
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数字调制传输(第二部分)
逆调制环（a）
x(t ) U1s(t ) cosc t 1
延迟
U1 cosct 1
逆调制 鉴相
Ud
环路 滤波器 移相
VCO
s (t )
判决
U 2 sin c t 2
90 o
U 2 cos c t 2
U p(t)
相位解调
对载波同步的要求
最小差错概率准则：
在噪声背景下接收的数字信号 的差错概率最小。
条件概率密度函数示意图
r1
r2
f s1 ( y)
f s2 ( y )
Q2
a1 VT
Q1
a2
最小差错准则下最佳接收机结构I
t Ts
比较器
相乘器
积分器
相加器
y(t)
s1 t
相乘器 积分器
1 E1 A1 2
相加器
t Ts
DPSK信号
带通 延迟 Ts
相乘器
c 低通 d
抽样 判决 位定时
二进制信息
e
差分相干解调
FSK的调制I
f0 f1
K 已调信号 控制 数字信息序列{ n} a
. . f M 1 .
键控法
FSK的调制II
数字信息序列 已调信号 模拟的 频率调制
载波
模拟调频法
第四章
数字调制传输
第三讲
FSK的调制I
( k 1)Ts
抽样
判决
输出信息
kTs
位同步提取
2PSK的解调
二进信息 差分 DPSK信号 相乘器 （绝对码） 编码 （相对码） 载波发 生器
2DPSK的调制
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当出现双峰时，带宽可近似为：B2FSK 2BB f2 f1
3．2FSK信号的调制：频率选择法
18
4. 解调方法：
通信原理简明教程（第2版）
(a)非相干解调
(b)相干解调
原理：将2FSK信号分解成两路2ASK信号分别进行解调。
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过零解调：
通信原理简明教程（第2版）
原理：载频不同，过零点数不同，检测过零点 数，即可进一步得到原始的调制信号。
PASK ()
1 4
PB
(
c
)
PB (
c
)
2ASK信号的带宽 ？ 基带信号带宽？
图7-2 OOK信号的功率谱 (a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
9
分析
通信原理简明教程（第2版）
功率谱是基带信号功率谱的线性搬移
频带宽度是基带信号的两倍
① 基带信号为矩形波
基带信号的理论带宽无限宽
NRZ码，基带信号的近似带宽 ：
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通信原理简明教程（第2版）
7.1.3 二进制相移键控（2PSK或BPSK）
1. 2PSK信号的表达式：
原理：在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示 二进制“1”和“0”。
时域表达式为
s2PSK (t) A cos(ct n ) 式中，n表示第n个符号的绝对相位：
n
0， 发送“0”时
功率谱的第一个过零点带宽，谱零点带宽，主瓣带宽
BB=fs=Rs （fs：位定时的频率）
OOK信号的理论带宽无限宽
OOK信号的近似带宽：
功率谱的 第一对 过零点带宽，谱零点带宽；主瓣带
宽
BS=2fs=2Rs
10
② 基带信号为升余弦滚降信号
基带信号带宽有限宽
2ASK信号带宽有限宽
1
BB 2T
f1 f2
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2. 功率谱：
通信原理简明教程（第2版）
设2FSK两个载频的中心频率为fc，频差为f，则
f f2 f1
fc ( f 1 f 2 ) / 2
定义调频指数（频移指数）为：h
f2 Rs
f1
f Rs
17
功率谱分析：
通信原理简明教程（第2版）
功率谱以fc为中心，对称分布。
在调频指数较小时功率谱为单峰，随着调频指数的增大， 功率谱出现双峰。
7.1.1 二进制幅度键控（ASK：amplitude shift keying ） 1. 2ASK信号时域表达式
2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，
最简单的形式为通断键控（OOK）。
OOK信号的表达式为： sOOK(t) an Acosct
调制信号an为：
1, 出现概率为 P
an 0, 出现概率为1 P
本章目录
7.1 7.2 7.3 7.4
二进制数字调制 二进制数字调制的抗噪声性能 数字信号的最佳接收 多进制数字调制
主要内容要点 ➢ 怎么调制，怎么解调， ➢ 性能分析：
➢ 有效性：带宽、频带利用率 ➢ 可靠性：误码率 ➢ 优缺点总结
6
7.1 二进制数字调制
通信原理简明教程（第2版）
二进制是数字调制最简单的情况，它改变载波的幅 度、频率、相位只有两种状态。
模拟调制法（相乘器法）
s(t)
键控法
1
0
0
1
st
Ts
t
载波 t
2ASK
t
12
4. 2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
通信原理简明教程（第2版）
(a)原理框图；(b)各点波形图
13
相干解调(同步检测法) ：稳定，有利于通位信原定理时简的明教提程取（。第2版）
(a)原理框图；(b)各点波形图 2ASK信号早期用于无线电报，由于抗噪声性能差现在已较少使用，但 2ASK信号是其它数字调制的基础。
14
通信原理简明教程（第2版）
7.1.2 二进制移频键控（2FSK：frequency shift keying）
移频键控是数字信号改变载波的频率。
载波频率随0和1有两种取值，分别为f1和f2。
1. 2FSK的时域表达式：
s2FSK (t)
an
gt
nTs
cos
1t
an gt nTs cos 2t
调制，modulation
键控，shift keying
4
通信原理简明教程（第2版）
3．模拟调制和数字调制方式对照
模拟调制 幅度调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
数字调制 幅度键控(ASK) 频移键控(FSK) 相移键控(PSK)
振幅键控
频移键控
相移键控
5
通信原理简明教程（第2版）
n
n
0, 概率为 P an 1, 概率为1 P
1, 概率为 P an 0, 概率为1 P
15
通信原理简明教程（第2版）
2FSK信号的波形及分解如下图所示：
10
01
0
• 2FSK相当于两个不同载频的ASK信号之和
• 所以2FSK还可表示成：
s2FSK
(t
)
s1 (t ) s2 (t)
Acos2 Acos2
数字信号的调制传输
以哪种传输方式为主？
由信道类型确定
低通型信道--数字信号的基带传输
带通型信道--数字信号的调制传输
3
2．数字调制
通信原理简明教程（第2版）
数字调制目的与本质
载波：连续的正（余）弦信号 调制信号：数字基带信号
数字调制完成基带信号功率谱的搬移
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
Bs 2BB
通信原理简明教程（第2版）
Bs
1
T
图7-3 升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率谱
(a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
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3. 2ASK信号的调制方法
通信原理简明教程（第2版）
sASK (t) ang(t nTs )cosct
n
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
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OOK信号波形：
通信原理简明教程（第2版）
一般地，调制信号具有一定波形，可表示为：
B(t) an g(t
n
所以，2ASK信号为：
nTs )
sASK (t)
n
an g(t nTs )cosct
可见，2ASK为双边带调幅信号。
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2. 功率谱密度
通信原理简明教程（第2版）
设调制信号功率谱为 PB()，则2ASK信号功率谱为：
通信原理简明教程（第2版）
第七章 数字信号的调制传输
1
通信原理简明教程（第2版）
低通信道用基带信号传输——电路板上的铜线
如果带通信道用什么信号传输。
调制传输：频谱搬移到规定的频带内 2
引言
通信原理简明教（第2版）
1. 数字信号的分类和传输方式
数字信号
数字基带信号
数字调制信号
传输方式
数字信号的基带传输