通信原理第7章 正弦载波数字调制系统
通信原理教程7-8数字调制系统详解
将上两式代入y(t)式，得到： A cos0 t nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t y(t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t 或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
14
第16讲 基本的数字调制系统之一
二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表示式：
A cos(1t 1 ) s(t ) A cos( 0 t 0 ) 当发送“ 1”时 当发送“ 0”时
调频器 s(t)
产生方法：
调频法： 相位连续
A(t)
频率源0
开关电路
开关法： 相位不连续
“1” “0” “1” “ 1” “ 0” “ 1”
T
2019/3/7 第16讲 基本的数字调制系统之一
T
T
T
3
二进制振幅键控(2ASK)
基本原理
0t T 表示式： s(t ) A(t ) cos(0t ) 式中，0 ＝ 2f0为载波的角频率； 当发送“ 1”时, A A(t ) 当发送“0”时。 0
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。 可以计算出，
1 当大信噪比时，误码率为： P e
e r / 4
2
2019/3/7
第16讲 基本的数字调制系统之一
13
【例】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单 边功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波 法时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。 解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该 是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应 为: B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz 2 8 n B 1 . 92 10 W 故带通滤波器输出噪声平均功率等于: n 0 2 6 A 10 因此其输出信噪比等于： r 26 1
通信原理(樊昌信)第7章 数字调制
谱零点带宽：
§7.2 二进制数字调制系统 抗噪声性能
概述
性能指标：系统的误码率 Pe 分析方法：借用数字基带系统的方法和结论 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
背景知识： 窄带噪声 正弦波+窄带噪声
§7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
2ASK---相干解调
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
d
t
e
t
f
t
g
2 FS K信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
三、2FSK信号的解调 1、非相干解调，如图（b）； 2、相干解调，如图（a）。 3、过零检测法；
e2 DPSK (t ) 带通
滤波器 延迟TB a 相乘器 b c 低通 滤波器 d 抽样 判决器 定时 脉冲 e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
带通 滤波 器
a
相乘 器 b
c
低通 滤波 器
d
抽样 判决 器 定时 脉冲
e
延迟 Ts
参考
(a )
DPSK信号 a b
c d 二进 制信息 反相 e
0
0
§7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）
原理： s(t)载波幅度
表达式：
单极性
波形：
1 0 1 1 0 1 t
正弦载波数字调制系统
带通 滤波 器
相乘 器 cos ct (b )
低通 滤波 器
抽样 判决 器 定时 脉冲
输出
2ASK频谱
e0 (t ) an g (t nTS ) cos c t n
s(t ) cos c t
设 e0(t)的功率谱为PE(f)，s(t)的功率谱为 Ps(f)，则
定时脉冲
a b c d e f 0 0 1 0 1 1 0
差分相干解调器原理和各点波形
带通 滤波器 a 相乘器 b 延迟 Ts
DPSK信号 a b
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e
定时脉冲
c d 二进制信息 e 0 0 1 0 1 1 0
选通开关
2FSK信号非相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK(t) 包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
带通滤波器
包络 检波器 (a)
2FSK信号相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK (t) 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
相乘器
cos 1t cos 2t 带通滤波器 相乘器 (b)
0 0 1 0 0
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e 输出
cos ct
1 a 1 1
b
c
d
e
2PSK信号的解调采用相干解调， 解调器 原理图如图所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如图所 示。 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解 调出的数字基带信号将与发送的数字基 带信号正好是相反，解调器输出数字基 带信号全部出错。这种现象通常称为 “倒π”现象。
sin fTs G( f ) Ts fT s
正弦载波数字调制系统
G( f
fc) 2
G( f
fc) 2
1 16
f
2 s
G(0) 2 (
f
fc) (
f
fc )
pE ( f
)
Ts
16
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) (
f
fc )
离散谱
PB( f )
(a)
ps ( f
fc )
因S(t)是单极性的随机矩形脉冲序列， 所以利用前面得到的随机基带序列的功 率谱的求法得到ps(f)
ps (
f
)
fs p(1
p)G( f
)2
f
2 s
(1
p)2
G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
G( f ) g(t)
根据矩形波形g(t)的频谱特点，对所有的 m≠0的整数，有G(mfs)=0 故上式变为：
－fs 0 fs
f
离散谱
PASK( f )
(b)
－ fc－fs －fc － fc＋fs 0
fc－fs fc fc＋fs
f
2ASK信号的功率谱
结论
由图可知，OOK信号的功率谱由连续谱和离散谱 两部分组成，它的谱零点带宽Bs=2fs，fs为基带信 号的谱零点带宽，在数量上与基带信号的码元速 率Rs相同。
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
fc )
Ts
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
(整理)通信原理复习提纲-
10级通信原理内容提纲第一章 绪论1． 通信系统的组成和各部分的功能；2． 通信系统的两个主要性能要求、在模拟和数字通信系统中分别反映为哪个指标。
3． 信源信息量的有关计算● 单个符号的信息量：I=−log 2p(x) bit ● 平均每符号的信息量：211()()()()log()/M Miiii i i H x p x I x p x p x bit symbol ====-∑∑● 信源等概时平均每符号的信息量：H(x)=log 2M bit/symbol ● 整个消息的信息量：I=N·H(x)=I 1+I 2+···+I N bit 4． 比特率、符号率、频带利用率的概念，以及有关计算 ● R b =R s ×每符号所含比特数 bit/s ，对信源有R b =R s ·H(x) ● R b =R s ·log 2M bit/s ，M 个符号等概下5． 误符号率与误比特率的概念、二者关系，以及有关计算 * 说明：本课程中，“比特（bit ）”有两种含义，一是信息量单位，一是二进制的“位”，应根据具体情况判断是哪种含义。
本章内容基本，要求全面掌握。
第二章 随机信号分析本章内容注重概念、结论、参数的物理意义、必要的计算推导，特定函数的付利叶变换与反变换关系。
以下ξ(t )表示随机过程。
1． ξ(t )的概率密度函数与概率分布的关系，E[ξ(t )]、D[ξ(t )]、R(t 1,t 2)的定义及简单计算，广义平稳ξ(t )的定义及判定。
2． 平稳ξ(t )的功率谱密度与R(τ)的关系。
3． 正态分布统计特性特点，一维正态分布概率密度表达式及其参数的物理意义。
4． 白噪声及带限白噪声的功率谱密度和自相关函数的有关计算和结论。
5． 窄带随机过程的统计特性结论。
6． 平稳ξ(t )通过线性系统的统计特性结论。
本章内容，重点掌握基本概念如要点1、3、5、6，并进行相应的随机信号分析。
(完整版)通信原理——第七章
获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
(a) 振幅键控 （ASK）
(b) 频移键控
(FSK) 正弦载波的三种键控波形
(c) 相移键控
(PSK)
绝对相移键控PSK 相对相移键控DPSK
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
1
0
0
1
s(t)
课件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版） 樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第7章 数字调制
7.1 二进制数字调制原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
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（了解）
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能（×）
➢ 数字调制：用数字信号控制载波某个参数的过程 ➢ 用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号 。 ➢ 数字带通传输系统（或 数字频带传输系统）：包括调制和解调过程的数
字传输系统 ➢ 调制的作用：
将信号频谱搬移至最佳频段 多路复用，高效利用信道 提高传输质量
数字调制方式：用数字基带信号改变 正弦型载波 的 幅度、频率 或 相
1. 2ASK基本原理
Ts
t
振幅键控是利用载波的幅度变化来
载波
t
传递数字信息，而其频率和初始相
位保持不变。
2ASK
t
2ASK信号的一般表达式可以写为
e2ASK (t) s(t) cosct 单极性
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字带通传输系统)【圣才出品】
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”。
通信原理第6-7章正弦载波数字调制课件
B
2 ASK
=2
f
b
f
b
是数字基带信号的码元速率
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ） 系统性能（ 中的部分内容） 四、2ASK系统性能（6.3中的部分内容） 系统性能 中的部分内容 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： （1）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； ）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； （2）根据判决门限，求出系统误码率公式。 ）根据判决门限，求出系统误码率公式。 1、相干解调 、 取样判决器输入端的瞬时值为： 取样判决器输入端的瞬时值为：
p = P(0)P(1/ 0) + P(1)P(0 /1)
e
= P ( 0 ) P ( x > b ) + P (1) P ( x ≤ b ) ∞ b = P ( 0 ) ∫b f 0 ( x ) dx + P (1) ∫− ∞ f1 ( x ) dx r 1 = erfc 2 2
第6章 正弦载波数字调制 章
本章主要内容： 本章主要内容： 1、2ASK 、 2、2FSK 、 3、2PSK 、 4、2DPSK 、 5、QPSK、OQPSK 、 、 6、MSK 、 7、QAM 、 这些调制技术的实现方法及性能
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ）
概念图
6.2.2 二进制数字频率调制
振荡器 f1 控制门 1
基带 信号 输入
S(t) 倒相器 S(t) 相加器
e(t) 输出
振荡器 f2
控制门 2
频率键控法产生2FSK信号的方框图 频率键控法产生2FSK信号的方框图 2FSK
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1)定义及时域表达式
载波幅度随着调制信号变化而变化。最简单的形式 是通断键控（OOK）。
二进制符号序列为：
其中：
st
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n
a g t nT
n s
• Ts ——信号间隔 • g(t)——调制信号的时间波形
2019/4/7
1, 出现概率为p an 0， 出现概率为1－p
第7章 正弦载波数字调制系统
2019/4/7
1
内容
引言 二进制数字调制原理 二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统的性能比较 多进制数字调制系统
2019/4/7
2
引言
调制概念 数字调制概念 键控信号
2019/4/7
3
数字信号调制方法：
ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控
2
9
2ASK信号的功率谱密度示意
2019/4/7 10
由图可见，2ASK信号的功率谱是基带信号频谱 向fc和-fc两边平移，由连续谱和离散谱两部分 组成。 连续谱取决于经线性调制后的双边带谱。 离散谱由载波分量决定。 2ASK信号的频带宽度是基带脉冲带宽的两倍 这与模拟AM、DSB一样。
2019/4/7 11
2019/4/7
0 ，以1 p an 1 ，以p
an 是an的反码
14
g t 是门宽TS，高度为 1 的门函数
由上式可以看出， 2FSK 信号可以看成 两个不同载频的ASK信号之和，即：
SFSK (t ) st cos1t n st cos2t n e1 t e2 t
1)定义及时域表达式
载波的相位随调制信号1或0而变 • 一般用 0或180 来表示1 或 0 表达式 S 2 PSK (t ) a n g (t nTs ) cos c t n
1 ，以p an 1 p 其中： ， g(t)为矩形脉冲 1，以
2019/4/7 18
3）调制与解调
调制：模拟调频和数字键控法
2019/4/7
19
解调方式1：包络检波。
对上下两路抽样值的比较，最终判决出输出信号
2019/4/7 20
解调方式2：相干解调。
2019/4/7 21
2019/4/7
解调方式3： 2FSK过零检测法。
22
7.1.3 二进制相移键控（2PSK）
2019/4/7
16
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17
分析讨论： FSK谱由连续谱和离散谱组成，连续谱是 s t 的ASK功率谱和 s t 的ASK功率谱两者 之和： PE1 f PE 2 f 。 离散谱出现在两个载频 f1 ，f 2 位置上。 2FSK带宽（相位不连续2FSK）： BFSK f 2 f1 2 f s
二进制数字调制概念 多进制数字调制概念
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4
7.1 二进制数字调制
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 (2DPSK)
2019/4/7
二进制幅度键控(2ASK) 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK) 二进制差分相移键控
5
7.1.1 二进制幅度键控（2ASK）
2
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25
由连续谱和离散谱两部分组成。 谱结构与2ASK信号的类似 当1和0等概出现时，不存在离散谱。 2PSK 信号的频带宽度是基带脉冲带宽的 两倍
• 例： 1——f 1, 0——f 2
时域表达式
S FSK (t ) an g (t nTs ) cos(1t n ) an g (t nTs ) cos( 2t n ) n n
其中：
0 ，以p an 1 ，以1 p
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2) 2FSK信号的功率谱密度及带宽 2FSK信号的功率谱密度
PFSK f 1 PS1 f f1 PS1 f f1 1 PS 2 f f 2 PS 2 f f 2 4 4
PE1 f PE 2 f
3）调制与解调
调制：可用模拟法和键控法实现
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12
解调：可以用包络检波和相干解调。
对于数字信号解调来说，必须采用抽样判决，这一 部分也称为再生，这是数字通信必不可少的。它能 消除噪声积累。
2019/4/7 13
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
1)定义及时域表达式
载波频率随着调制信号1或0而变。
6
g t ~ 门宽Ts，门高1的门函数
1
T s 2
Ts 2
t
二进制幅度键控信号的时域表达式：
S ASK st cos ct an g (t nTs ) cos c t n
2019/4/7 7
2ASK
典型波形如下
2019/4/7
8
2) 2ASK信号的功率谱密度及带宽
在一个码元间隔内：
2019/4/7
eo (t ) cos ct cos(ct i ), i 0或
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由上式可以看出，2PSK实际上等同于一个抑制 载波的双边带调幅信号，因此不存在直流分量
波形(绝对调相)
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2) 2PSK信号的功率谱密度及带宽
1 PPSK f PS f f c PS f f c 4 Ts 2 Sa f f c Ts Sa f f c Ts 4
二进制基带信号 s(t ) 的功率谱为：
PS f f s p1 p G f f s2 1 p
2 2
m
Gm fs f m fs
2
Ts 1 2 Sa fTs f 4 4
2ASK信号的功率谱密度：