通信原理第7章 二进制调制原理
通信原理二进制调制技术原理报告
实验二二进制调制技术原理一:实验目的（1）根据题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。
（2）学习MA TLAB软件，掌握MA TLAB各种函数的使用。
（3）根据数字带通调制原理，运用MA TLAB进行编程，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。
（4）熟悉二进制调制的技术原理，能够利用二进制调制原理进行2ASK,2PSK,2FSK调制并分析在不同信噪比下它们的误码率。
二: 实验原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。
（1）2ASK：2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制和键控法。
解调有相干解调和非相干解调。
P=1时f(t)=Acoswt;p=0时f(t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移（2）2FSK：一个ＦＳＫ信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。
其解调和解调方法和ASK差不多。
2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。
（3）2PSK：2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。
三：实验内容：(1) 2ASK调制信噪比：snr=5db信噪比：snr=15db时信噪比：snr=25db时1.单极性NRZ基带信号的时域波形和频谱2.经过2ASK调制后的波形3.经过信道后的波形图4. 设计带通滤波器5经过理想低通6.抽样判决(2) 2PSK调制信噪比：snr=5db信噪比： snr=15db时信噪比：snr=25db时经过2ASK调制后的波形经过信道后的波形图设计带通滤波器经过理想低通后的波形图抽样判决四：实验结果2ASK程序代码：%clc;clear all;close all;echo off%echo on%------------------系统仿真参数A=1; %载波振幅fc=3; %载波频率（Hz）snr=5; %信噪比dB。
《通信原理》各章节重点知识考点
第一章1、通信系统的模型（了解 图1-1 1-4 1-5）2、数字通信的特点（掌握）①抗干扰能力强，且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好⑥需要较大的传输带宽 3、平均信息量的简单计算（选、填）221log log ()()()I P x bit P x ==- 21()()log ()(/ni i i H x P x P x bit ==-∑符号）当信息源的每个符号等概率出现时，信息源具有最大熵：2()log n(/H x bit =符号）4、码长、码元速率、信息速率、频带利用率定义、单位、计算码元速率RB ：每秒传输码元的数目，单位B 二进制与N 进制码元速率转换关系：RB2=RBNlog2N(B) 信息速率：每秒钟传递的信息量，单位bit/s 在N 进制下Rb=RBNlog2N(bit/s)第二章1、随机过程的概念、分布函数、概率密度函数的定义（理解 P36-37） 均值：1[()](,)()E t xf x t dx a t ∞-∞ξ==⎰方差：2222[()]{()()}[()][()]()D t E t a t E t a t t σξ=ξ-=ξ-=自相关函数：1212(,)[()()]R t t E t t =ξξ 协方差函数：121122(,){[()()][{()()]}B t t E t a t E t a t =ξ-ξ- 2、高斯过程的一维概率密度函数（掌握 P46-47）22()f ())2x a x -=-σ 误差函数：2()2)1xz erf x e dz ϕ-==- 互补误差函数：2()1()22)z xerfc x erf x e dz ϕ∞-=-==-3、高斯白噪声及带限噪声的定义、平均功率的计算（掌握 P57-60） 白噪声：0()()(/z)2n n P f f W H =-∞<<∞ 自相关函数：0()()2nR ξτ=δτ 低通白噪声：020()H n f f n P f ||≤={其他自相关函数：0sin 2()=n 2H HH f R f f ππτττ带通白噪声：0f f 2220()c c n B Bf n P f -≤ ||≤ +={其他自相关函数：0sin ()=n cos 2c B R Bf B πππττττ平均功率：N= 0n B4、噪声的功率谱密度与相关函数的关系 线性系统输出/输入功率谱密度的关系计算（掌握 P42-44 P48-49） 平稳过程的功率谱密度()P f ξ与其自身相关函数()R τ是一对傅里叶变换关系，即()()j P f R e d ∞-ωτξ-∞=ττ⎰()=()j R P f e df ∞ωτξ-∞τ⎰或()()j P R e d ∞-ωτξ-∞ω=ττ⎰ 1()=()2j R P e d π∞ωτξ-∞τωω⎰平稳过程的总功率：(0)=()R P f df ∞ξ-∞⎰输出过程0()t ξ的均值：0()]()(0)t a h d H ∞-∞E[ξ=⋅ττ=α⋅⎰输出过程0()t ξ的自相关函数：0120()()R t t R ,+τ=τ输出过程0()t ξ的功率谱密度：2()()o i P f f P f =⎪H()⎪ 输出过程0()t ξ的概率分布：0()()()i t h t d ∞-∞ξ=τξ-ττ⎰第四章1、恒参、随参信道的定义及特点（填选 P72）2、频率选择性衰落的原因（简答 P75-76）第五章1、调制解调的概念（了解 P86），调制的目的（掌握 P86）①提高天线通信时的天线辐射效率②实现信道的多路复用，提高信道利用率③扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换2、双/单边带调制系统的带宽、抗噪性能的分析、计算（掌握 P98-101）双边带：()()cos DSB c s t m t t =ω 带宽：2DSB H B f = H f 为调制信号的带宽 o n 为单边功率谱密度经低通后输出信号为：1()()2o m t m t =所以解调器输出的有用信号功率为：221()()4o o S m t m t == 经低通后，解调器最终的输出噪声为：1()()2o c n t n t =所以输出噪声功率为：22111()()444o o i i o N n t n t N n B ====解调器输入信号平均功率：221()()2i m S s t m t == ⇒解调器输入信噪比：21()2i i o m t S N n B = 输出信噪比：221()()414o o o i m t S m t N n B N ==⇒制度增益：/2/o o DSB i i S N G S N ==单边带：11()()cos ()sin 22SSB c c s t m t t m t t ∧=ω+ω 带宽：SSB H B f = H f 为调制信号的带宽经低通后输出信号为：1()()4o m t m t =所以解调器输出的有用信号功率为：221()()16o o S m t m t ==1144o i o N N n B == ⇒输出信噪比： 221()()16144o o o o m t S m t N n B n B ==输入信号平均功率：221()()4i m S s t m t == ⇒ 221()()44i i o o m t S m t N n B n B == ⇒ 制度增益：/1/oo SSB i i S N G S N == 3、卡森公式（P110）、门限的概念（P104）（了解 选填）用相干解调解调各种线性调制信号时不存在门限 AM 包络检波小信噪比时会出现门限效应 FM 小信噪比时也会出现门限效应调频波的有效带宽为：2(1)2()FM f m m B m f f f =+=∆+ m f 时调制信号的最高频率，f m 是最大频偏f ∆与m f 的比值4、FM 优于AM 的原因（P118-119）在大信噪比情况下，AM 包络检波的输出信噪比为：2()o o o S m t N n B=设AM 信号100%调制，且m(t)为单频余弦波，则22()2A m t =因而2/22o o o m S A N n f = FM ：2232o f o o mS A m N n f =所以2(/)3(/)o o FM f i i AM S N m S N = 宽带调频（WBFM ）信号的传输带宽FM B 与AM 信号的传输带宽AM B 之间关系为：2(1)(1)FM f m f AM B m f m B =+=+ ⇒2(/)3()(/)o o FM FM i i AM AMS N BS N B =在大信噪比情况下，调频系统的抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随传输带宽的增加而提高5、频分复用的目的（了解 P123）为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率 6、AM 包络检波的性能222()()22o i mA m t S s t ==+ 2()i i o N n t n B == ⇒ 22()2i o i o S A m t N n B+=大信噪比时：2()o S m t = 2()o i o N n t n B == ⇒2()o o o S m t N n B = ⇒ 222/2()/()o o AM i i o S N m t G S N A m t ==+ 7、FM 非相干解调性能()cos[()]FM c f s t A t K m d =ω+ττ⎰22i A S =i o FMN n B =22i i o FMS A N n B =大信噪比：222()()()o od f S m t K K m t == 223283d o mo K n f N Aπ= ⇒ 23(1)FM f f G m m =+ 第六章1、基带信号的波形及其功率谱（了解 P133-138） s(t)=u(t)+v(t)22u 1212()()()(1))))(1))]()s v s s s s s m P f P f P f f P P f f f mf P mf f mf ∞=-∞=+=-⎪(-(⎪+⎪(+-(⎪δ-∑G G [PG G平均功率：1()()2s s S P d P f df π∞∞-∞-∞=ωω=⎰⎰单极性基带信号功率谱密度为22()(1))(1))]()s s sssm P f f P P f f P mf f mf ∞=-∞=-⎪(⎪+⎪-(⎪δ-∑G G双极性基带信号功率谱密度为22()4(1))(21))]()s s sssm P f f P P f f P mf f mf ∞=-∞=-⎪(⎪+⎪-(⎪δ-∑G G2、码间串扰的概念、传码率与系统带宽（掌握 P146）由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
通信原理第7章(樊昌信第七版)
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归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
《通信原理》课后习题答案及每章总结(樊昌信,国防工业出版社,第五版)第七章
《通信原理》习题参考答案第七章7-7. 设输入抽样器的信号为门函数)(t G τ，宽度ms 20=τ，若忽略其频谱第10个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。
解：ff f Sa f G t G πτπτπτττsin )()()(==⇔ 在第十个零点处有：10=τf 即最高频率为：Hz f m 500102010103=⨯==-τ根据抽样定理可知：最小抽样频率要大于m f 2，即最小抽样频率为1000KHz7-8. 设信号t A t m ωcos 9)(+=，其中A ≤10V 。
若m(t)被均匀量化为40个电平，试确定所需的二进制码组的位数N 和量化间隔υ∆。
解： 402≥N ，所以N ＝6时满足条件信号m(t)的最大电压为V max ＝19V ，最小电压为V min ＝-1V即信号m(t)的电压差ΔV ＝20V∴V V 5.0402040==∆=∆υ7-10. 采用13折线A 律编码电路，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+653单位： （1） 试求此时编码器输出码组，并计算量化误差； （2） 写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码。
（采用自然二进制码。
） 解：（1）极性码为正，即C 7＝1即段落码C 6C 5C 4＝110抽样脉冲值在段内的位置为：653－512＝123个量化单位 由于段内采用均匀量化，第7段内量化间隔为：32251210244=- 而32×3≤123≤32×4，所以可以确定抽样脉冲值在段内的位置在第3段，即C 3C 2C 1C 0＝0011所以编码器输出码组为：C 7C 6C 5C 4C 3C 2C 1C 0＝11100011 量化误差：11)232332512(635=+⨯+- （2）635对应的量化值为：624232332512=+⨯+ 对应的11位自然二进制码元为：010********7-11. 采用13折线A 律编码电路，设接收端收到的码组为“01010011”、最小量化间隔为1个量化单位，并已知段内码改用折叠二进制码：（1）试问译码器输出为多少量化单位；（2）写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位自然二进码。
通信原理第7章
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，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。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
樊昌信《通信原理》(第7版)配套题库【章节题库7-9章】【圣才出品】
【答案】2Pe（1－Pe） 【解析】码反变换器的功能是将相对码变为绝对码。只有当码反变换器的两个相邻输入 码元中，有一个且仅有一个码元出错时，其输出码元才会出错。设码反变换器输入信号的误 码率是 Pe，则两个码元中前面码元出错且后面码元不错的概率是 Pe（1－Pe），后面码元出 错而前面码元不错的概率也是 Pe（1－Pe）。所以，输出码元发生错码的误码率为 2Pe（1－ Pe）。
7．先将矩形基带信号采用滚降系数为 0.5 的滚降滤波器滤波，然后采用 8PSK 调制方
式实现无码间干扰传输。若传输速率为 30kb／s，需要占用的信道带宽为______。
【答案】15kHz
【解析】对滚降系数α＝0.5，8PSK 无码间干扰传输，传输速率为 30kb／s 的信号，
其需要占用的信道带宽为 B = (1+a )Rb = (1+ 0.5)30 = 15kHz 。
2ASK
在相干解调下的误码率为
Pe
=
1 2
骣
erfc
琪 琪
桫
r 4
；
( ) 2PSK
在相干解调下的误码率为
Pe
=
1 2
erfc
r；
2FSK
在相干解调下误码率为
Pe
=
1 2
骣
erfc
琪 琪
桫
r 2
；
故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK、
2DPSK、2FSK、2ASK。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
实验二：数字调制与解调实验
实验目的
掌握数字调制与解调的基本原理和实现方法。
实验内容
设计并实现一个数字调制与解调系统，包括调制器、解调器和信道等部分。
实验二：数字调制与解调实验
01
实验步骤
02
1. 选择合适的数字调制方式，如2ASK、2FSK、2PSK等。
03
2. 设计并实现调制器，将数字基带信号转换为已调信号。
循环码
编码原理
01
循环码是一种具有循环特性的线性分组码，其任意码字的循环
移位仍然是该码的码字。
生成多项式与校验多项式
02
生成多项式用于描述循环码的编码规则，而校验多项式则用于
检测接收码字中的错误。
编码效率与纠错能力
03
循环码的编码效率与线性分组码相当，但纠错能力更强，可以
纠正多个错误。
卷积码
编码原理
06
同步原理与技术
载波同步技术
载波同步的定义
在通信系统中，使本地产生的载波频率和相位与接收到的信号载波保持一致的过程。
载波同步的方法
包括直接法、插入导频法和同步法。直接法利用接收信号中的载波分量进行同步；插入导频法在发送端插入一个导频 信号，接收端利用导频信号进行同步；同步法则是通过特定的同步信号或同步头来实现同步。
归零码（RZ）
在码元间隔内电平回归到零，有利于时钟提取。
差分码（Differential Cod…
利用相邻码元电平的相对变化来表示信息，抗干扰能力强。
眼图与误码率分析
眼图概念
通过示波器观察到的数字基带信号的一种图形表示，可以 直观地反映信号的质量和传输性能。
眼图参数
包括眼睛张开度、眼睛高度、眼睛宽度和交叉点位置等， 用于评估信号的定时误差、幅度失真和噪声影响等。
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第7章 数字带通传输系统一、选择题1．在抗加性高斯白噪声方面，性能最好的调制制度是（ ）。
A ．2FSK B ．2ASK C ．2PSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】对于相同的解调方式，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
A ．2ASK B ．2PSK C ．2FSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】在相同传码率的条件下，2222ASK PSK DPSK B B B B T ===，2212FSK BB f f T =-+，传输带宽越宽，频带利用率越低，所以2FSK 的频带利用率最低。
3．在数字调制系统中，采用8PSK 调制方式传输，无码间干扰时能达到的最高频带利用率是（ ）。
A ．1Baud ／HzB ．2Baud ／HzC ．3Baud ／HzD ．4Baud ／Hz 【答案】A【解析】对所有的调制信号，最大频带利用率均为ηB ＝1Baud/Hz 。
二、填空题1．2DPSK 、2ASK 、2PSK 和2FSK 采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能的优劣顺序为______。
【答案】2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK【解析】数字调制系统的抗噪声性能通过系统在信道噪声干扰下的总误码率表征。
2DPSK 在相干解调下的误码率为e P erfc=；2ASK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2PSK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2FSK 在相干解调下误码率为12e P erfc =； 故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．BPSK 采用相干解调时可能出现“反向工作”现象的原因是______；解决方案是______。
【答案】接收端提供的本地载波有180o 相位模糊；采用2DPSK【解析】在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。
2DPSK
1
0°初相
0
1
1
0
0
1
绝对码an
180°初相
1
1
0
1
1
1
0
相对码bn
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-11
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
7.5 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK 信号的表示、时间波形
2DPSK信号的功率谱密度
2DPSK 信号的调制原理
2DPSK 信号的解调
为了解决PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了差分相移键控 DPSK-Differential Phase Shift Keying,在实际中采用的是DPSK。
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统 7-5-3
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK信号的定义
用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。 假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ ，可定义一种数字信息与 Δφ 之间的关系为： 载波A cos(w t )
bn = an ⊕bn-1
an ＋ bn
an= bn ⊕bn-1
bn ＋ an
bn－ 1
延迟Tb (a )
延迟Tb (b )
bn－ 1
码变换器
码反变换器
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-8
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
2DPSK信号的表示 2DPSK信号的表达式与2PSK的形式应完全相同， 所不同的只是s(t) 信号表示的是差分码数字序列bn。
(“0”和“1”符号等概时）
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-13
二进制数字调制原理《通信原理》
二进制数字调制原理数字带通传输系统：包括数字调制和数字解调过程的数字传输系统。
数字调制：利用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程。
数字解调：通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程。
二进制数字调制：调制信号是二进制数字基带信号的调制，其载波的幅度、频率和相位只有两种变化状态。
1．二进制振幅键控（1）2ASK的表达式2ASK信号的一般表达式其中若取则相应的2ASK信号就是OOK信号，其表达式为（2）2ASK的波形图7-1 2ASK/OOK信号时间波形（3）2ASK的产生方法①模拟调制法（相乘器法）图7-2 模拟调制法原理框图②键控法图7-3 键控法原理框图（4）2ASK的解调方法①非相干解调（包络检波法）图7-4 非相干解调法原理框图非相干解调过程的波形分析图7-5 非相干解调过程的时间波形②相干解调（同步检测法）图7-6 相干解调法原理框图（5）2ASK的功率谱密度①表达式②示意图图7-7 2ASK信号的功率谱密度示意图③特性a．2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。
b．2ASK信号的带宽B2ASK是基带信号带宽的2倍，即其中，（码元速率）。
2．二进制频移键控（1）2FSK的表达式2FSK信号的一般表达式为式中，和分别是第n个信号码元的初始相位，在频移键控中，和不携带信息，通常令和均为0。
所以可简化为（2）2FSK的波形图7-8 2FSK信号的时间波形（3）2FSK的产生方法①模拟调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的，称为连续相位FSK（CPFSK）。
②键控法图7-9 键控法产生2FSK信号的原理图产生的2FSK信号相邻码元之间的相位不一定连续。
（4）2FSK的解调方法①非相干解调图7-10 非相干解调法原理框图②相干解调图7-11 相干解调法原理框图（5）2FSK的功率谱密度①表达式②示意图图7-12 相位不连续2FSK信号的功率谱示意图③特性a．相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加，离散谱位于两个载频f1和f2处。
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an
－ 第n个符号的电平取值。
1, 概率P an 0，概率1-P
7.1 二进制调制原理
2ASK解调方法：
非相干解调： e2ASK (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
1
0
0
1
脉冲
波形： a
t
b t
c t
d
1
0
0
1
t
7.1 二进制调制原理
相干解调：
7.1 二进制调制原理
2DPSK的解调：差分相干解调
7.1 二进制调制原理
2DPSK的特点
1. 功率谱密度和2PSK一致； 2. 无相位模糊问题； 3. 差分相干解调无需载波，解调方便；相干解调加码
反变换解调需进行载波恢复； 4. 抗噪声性能略差于2PSK，好于2FSK（下一节具体
分析）。
7.1 二进制调制原理
1、二进制振幅键控（2ASK）
信号表达式：
eOOK
(t
)
Acos
0，
c
t,
以概率 P发送“1”时 以概率1 P发送“0”时
模拟法
产生框图：
m(t) NRZ
键控法 cosct
eo (t) m(t)cosct
cos c t
电子开关 m(t)
eo(t)
7.1 二进制调制原理
（3）二进制相移键控2PSK（BPSK）
信号表达式： e2PSK (t) A cos(ct n)
其中：
n
0， 发送“0”时
, 发送“1”时
因此可改写为：
e2PSK (t)
A A
cosct, cosct,
概率为 P 概率为1 P
1
0
0
1
1
t
Ts
7.1 二进制调制原理
The end Thank you for your attention.
2. 连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化，若| f1 – f2 | < fs，连续谱在 fc 处出现单峰；若| f1 – f2 | > fs ，则出 现双峰；
3. 若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算2FSK信号的 带宽，则其带宽近似为
B2FSK f 2 f1 2 f s
7.1 二进制调制原理
1 4
Ps
(
f
fc)
Ps ( f
fc )
由第6章，已知NRZ矩形波形脉冲序列的Ps(f)为：
Ps f
f s P(1 P) G( f ) 2
f
2 s
(1
P)
2
G(0) 2 ( f )
ps(f)
P2ASK(f)
-fs 0 fs
-fc
0
fc
2ASK信号的传输带宽是码元速率的2倍： B2ASK 2 fs
， 表示数字信息“1”
7.1 二进制调制原理
2DPSK的产生：发送的是bn,传输的是差分信号dn
7.1 二进制调制原理
2DPSK的解调：相干解调加码反变换
e2DPSK (t) 带通
滤波器
a
相乘器
cosct b
码反变换器：
c
d
低通
滤波器
抽样 判决器
定时 脉冲
e 码反 f
变换器 输出
1
1
P2FSK ( f ) 4 Ps1 ( f f1) Ps1 ( f f1) 4 Ps2 ( f f2 ) Ps2 ( f f2 )
当p(1)=p(0)时，Ps1=Ps2
7.1 二进制调制原理
相位不连续的2FSK的功率谱密度
| fc1 fc2 | 2fs
2FSK的解调方法
1. 非相干解调法 e2FSK (t)
2. 相干解调法
e2FSK (t)
带通 滤波器
1
包络 检波器
定时脉冲
抽样 判决器
输出
带通 滤波器
2
包络 检波器
带通 滤波器
1
带通 滤波器
2
相乘器
cos1t cos 2 t
相乘器
低通 滤波器
定时脉冲
输出
抽样 判决器
低通 滤波器
7.1 二进制调制原理
7.1 二进制调制原理
2、二进制频移键控（2FSK）
信号表达式：
e2FSK 波形：
(t
)
AAccooss((21tt
n n
), ),
1
0
发送“1”时 发送“0”时
1
0
(a)2FSK信号 t
（b) s1 t cos 1t
t
(c) s2 t cos 2t
可以看成两个2ASK信号的合成。
P2PSK f
fc
fc fs
fc
fc fs
f
P2PSK ( f
)
1 4
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
fc )
占用带宽和2ASK一致
7.1 二进制调制原理
2PSK的解调
由于功率谱密度中没有离散的载波分量所以需要采用平方 环法或者科斯塔斯环法提取载波（第13章知识）。
1. 振幅键控 2. 频移键控 3. 相移键控
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
章节内容
❖ 7.1 二进制数字调制原理 ❖ 7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 ❖ 7.3 二进制数字调制系统的性能比较 ❖ 7.4 多进制数字调制原理 ❖ 7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能
1
t
7.1 二进制调制原理
2FSK的产生
相位不连续：
相位连续：
相位连续的情况下旁瓣衰减更快。
7.1 二进制调制原理
相位不连续的2FSK的功率谱密度
2FSK可以看成2个2ASK信号之和，所以：
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
因此功率谱密度表达式为：
7.1 二进制调制原理
（4）二进制差分相移键控2DPSK
在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，将 会造成解调出的信号与发送信号正好相反。这种现象 称为2PSK 方式的“倒π”现象。
2DPSK原理：利用前后相邻码元的载波相对相位变化 传递数字信息，所以又称相对相移键控。
0, 表示数字信息“0”
fc2 fc2+fs
fc1 fc1+fs
| fc1 fc2 | 2fs
或
fc2 fc1
fc2 fc1
7.1 二进制调制原理
2FSK的功率谱密度
1. 相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。 其中，连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加而成， 离散谱位于两个载频f1和f2处；
第7章 数字带通传输系统
引言
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 传输系统称为数字带通传输系统。
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。
引言
三种基本键控方式
2ASK信号时间波形：
1
0
0
s t
Ts
载波
2ASK
1 t t
t
7.1 二进制调制原理
一般表达式： e2ASK (t) s t cosct
其中： s(t) an g(t - nTs )
n
Ts － 码元持续时间；
g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假
设是高度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
低通 滤波器
抽样 判决器
输出
cosct
定时 脉冲
2ASK信号的特点：
产生方法简单，易于学习； 受噪声影响大，可靠性不高，实际应用较少e2ASK (t) s t cosct
P2ASK ( f )
e2PSK (t)
带通 滤波器
a 相乘器
cosct b
c 低通
滤波器
d 抽样
判决器
定时 脉冲
e
输出
思考：2PSK信号能否采用包络检波解调？
7.1 二进制调制原理
2PSK的特点
1. 占用带宽和2ASK一致，小于2FSK，有效性较高； 2. 采用双极性码，因此噪声容限高，可靠性高； 3. 无离散载频分量，解调时载波恢复困难； 4. 具有相位模糊问题，因此实际中很少采用。
2PSK的产生方式
模拟产生法：
s(t)
双极性 不归零
码型变换
乘法器
e2PSK (t)
键控产生法：
cosct
1800 移相
cosct
开关电路
0
e2PSK (t)
s(t)
7.1 二进制调制原理
2PSK的功率谱密度
与2ASK的功率谱密度表达式相同，区别仅在于一个 是单极性码，一个是双极性码。