通信原理第六章 数字调制系统
通信原理6.6恒包络调制
6 正弦载波数字调制：小结3
AWGN信道条件下，且频带利用率相同， 进制数大于四时，QAM比MPSK的抗噪声 性能优，功率利用率高；
MSK和GMSK等调制方式与普通的ASK、 FSK、PSK或DPSK和QAM调制方式相比， 已调信号对邻道的干扰小，有效提高了 频谱资源的使用效率。
6 正弦载波数字调制：小结4
1
m 11
f2 fc 4TS (N
) 4T
MSK的相位特点:
相位约束条件：
k
k1
(ak
ak
1
)
2
(k
1)
k 1
k 1 (k 1)
当ak ak1 当ak ak1
若 0 0 则 k 0 或 （mod 2 )
MSK信号的特点
振幅恒定 频偏固定h=0.5 相位变化π/2 码元周期是四分之一载波周期的整数倍 码元转换时刻相位连续
MSK（最小频移键控）
k (t)
ct
ak
2TS
t
k
1
1 d k (t) 2 dt
fc
ak 4Ts
fc 4TS 1
fc 4TS
调制指数：
h
1 2Ts
Ts
0.5
a1 a1
MSK（最小频移键控）
一般2FSK两个波形的相关系数:
sin2 ( f2 f1)Ts sin4fcTs
2 ( f 2 f1 )Ts
4f cTs
相关系数为0的条件是:
f
f2
f1
n 1 2TS
n的最小值是1，对应最小正交频移键控。
MSK（最小频移键控）
上式还表明，MSK信号在每一码元周期内必须包含四分之一 载波周期的整数倍。fc
通信原理课程课件-数字调制系统
❖ 2. 二进制相移键控信号的带宽 ❖ 调制信号为双极性NRZ数字序列时，二进制相移键控信号实际上是一种
DSB-SC信号，带宽与ASK相同。
第 6 章 数字调制系统
第 6 章 数字调制系统
PSK
(t)
A c os0 t A c os (0 t
)
"1" "0"
{an}
极性变换
BPF
φ2DPSK(t)
Acosω0t
AAccooss00tt
"1" "0"
an g(t nTS ) cos0t
n
{an}
差分编码
(a)
极性变换 (b)
BPF Acosω0t
第 6 章 数字调制系统
❖ 6．1 概述 ❖ 数字基带信号不能直接通过带通信道传输，需将数字基带信号变换成数字
频带信号。用数字基带信号去控制高频载波的幅度、频率或相位，称为数 字调制。从已调高频载波上将数字基带信号恢复出来，称为数字解调。 ❖ 数字调制方式：幅度调制，称为幅度键控，记为ASK；频率调制，称为频 移键控，记为FSK；相位调制，称为相移键控，记为PSK。 ❖ 多进制的基带数字信号有多种状态，一位多进制符号将代表若干位二进制 符号。在相同传码率条件下，多进制数字系统的信息速率高于二进制系统。 二进制系统，随着传码率的提高，信道带宽增加。采用多进制可降低码元 速率，减小传输带宽。同时，加大码元宽度，可增加码元能量，有利于提 高系统的可靠性。 ❖ 多进制数字调制方式：多进制幅移键控 （MASK）、多进制频移键控 （MFSK）和多进制相移键控（MPSK）。
通信原理-第六版-课后答案
思考题第一章1-2 数字通信有那些特点答：第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为：第一：电报通信系统；第二：电话通信系统；第三：数据通信系统；第四：图像通信系统。
1-4 按调制方式，通信系统如何分类答：按调制方式，通信系统可以分为：基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类答：按传输信号的特征，通信系统可以分为：模拟通信系统和数字通信系统。
1-6 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类答：按传送信号的复用方式，通信系统可以分为：频分复用，时分复用和码分复用。
1-7 通信方式是如何确定的答：通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。
1-8 通信系统的主要性能指标是什么答：通信系统的主要性能指标是：传输速率和差错率。
1-9 什么是误码率什么是误信率它们之间的关系如何答：所谓误码率，是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切起的说，误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率，又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者更确切地说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
二者之间的关系：它们都是表示差错率的。
1-10什么是码元速率什么是信息速率它们之间的关系如何答：码元速率是指每秒钟传送码元的数目，单位为“波特“，常用符号“B”表示。
信息速率是指每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。
二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同；在N进制下，设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有：Rb=Rbn*log2N(bit/s)1-12 什么是信源符号的信息量什么是离散信源的信息熵答：信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。
通信原理第六章题库总合
填空题1. PSK是用码元载波的(相位)来传输信息，DSP是用前后码元载波的（相位差）来传输信息，它可克服PSK的相位模糊缺点。
2.采用相干解调方式时，相同误码率条件下，2ASK,2FSK,2PSK系统所需信噪比数量关系为（2ASK>2FSK>2PSK）3.MSK信号时包络恒定，（相位连接），（带宽最小）并且严格正交的2FSK信号。
4二进制调制中，载波的幅度，频率或相位有（2）种变化，，相应的调制方式有（2ASK,2FSK,2PSK/2DPSK）5对正弦载波的振幅，频率或相位进行键控，便可获得（振幅键控）（频移键控）（相位键控）三种基本的数字调制方式。
6在误码率Pe相同的条件下，对信噪比r的要求：2ASK比2FSK高（3）dB,2FSK 比2PSK高（3）dB,2ASK比2PSK高（6）dB。
7 如果理想MPSK数字调制传输系统的带宽为12KHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为（12㏒2Mkb/s）8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），而键控法产生的2FSK信号的相位在相邻码元之间（不一定连续）9. 2ASK信号中的调制信号s(t)是（单极性）非归零数字基带信号，而在2PSK 中的调制信号s(t)是（双极性）非归零数字基带信号。
10数字带通传输系统的最高频带利用率是（1）Baud/Hz,8PSK的系统的信息传输速率为1500b/s,其无码间干扰传输的最小带宽为（500）Hz.11 二进制数字调戏系统，当码元速率相同时，（2FSK）系统带宽最宽，抗噪声性能方面，（OOK）最差。
12对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统，按可靠性好坏，排列次序为（2DPSK、2ASK、2FSK），按有效性好坏，排列次序为（2DPSK（2ASK）、2FSK）13在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK）14设信息速率为2.048Mbit/s,则2DPSK信号带宽为（4.096Mbit/s,），QPSK信号的带宽为（2.048Mbit/s,）。
《通信原理》樊昌信__课后习题答案
解：（1）g1(t)=g(t) G(f)
g2(t)= -g(t) -G(f)
功率谱密度：
双极性二进制信号的功率谱：
(2)有。
故
5.7设一个基带传输系统接收滤波器的输出码元波形h(t)如图5.3所示。
（1）试求该基带传输系统的传输函数H(f)；
第一章 概论
1.3某个信息源由A、B、C、D等4个符号组成。这些符号分别用二进制码组00、01、10、11表示。若每个二进制码元用宽度为5ms的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
（1）这4个符号等概率出现；
（2）这4个符号出现的概率分别为1/4、1/4、3/16、5/16。
解：每秒可传输的二进制位为：
（2） 若其信道传输函数C(f)＝1，且发送滤波器和接收滤波器的传输函数相同，即GT(f)=GR(f)，试求GT(f)和GR(f)的表示式。
解：（1）
（2）
故
5.8设一个基带传输系统的传输函数H(f)如图5.4所示。
（1）试求该系统接收滤波器输出码元波形的表示式；
（2） 若其中基带信号的码元传输RB=2f0，试用奈奎斯特准则衡量该系统能否保证无码间串扰传输。
解：信噪比为：r＝2
解：输入信号码元序列：0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0
相对码元序列：0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0
相对相位序列：0π0πππ0ππ0 0 0 0
绝对相位序列：0πππ0 0ππ0π0 0 0
第七章同步
7.2设载波同步相位误差等于10o，信噪比r等于10dB。试求此时2PSK信号的误码率。
等效矩形带宽为：
通信原理(陈启兴版) 第6章作业和思考题参考答案
6-1 设发送的二进制信息为1011001，试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图，并总结其时间波形上各有什么特点。
解 OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图如图6-18所示。
tttt图6-18 信号波形图6-2 设某OOK 系统的码元传输速率为1000B ，载波信号为A cos(4π×106t )。
(1)每个码元中包含多少个载波周期？ (2)求OOK 信号的第一零点带宽。
解：(1) 由题意知66410210()2c f Hz ππ⨯==⨯1000()B R B =故每个码元包含2000个载波周期。
(2) OOK 信号的第一零点带宽为222000()B sB R Hz T === 6-3 设某2FSK 传输系统的码元速率为1000B ，已调信号的载频分别为1000Hz 和2000Hz 。
发送数字信息为1011010B 。
(1)试画出一种2FSK 信号调制器原理框图，并画出2FSK 信号的时域波形图； (2)试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调解调器？ (3)试画出2FSK 信号的功率谱密度示意图。
解：(1) 2FSK 信号可以采用模拟调频的方式产生，也可以采用数字键控的方式产生。
数字键控方式的调制器原理框图如图6-19所示。
图6-19键控法产生2FSK 信号的原理图由题意知，码元传输速率R B =1000B ，若设“1”码对应的载波频率为f 1=1000Hz ，“0”码对应的载波频率为f 1=2000Hz ，则在2FSK 信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有1个周期的载波，每个“0”码元时间内有2个周期的载波。
2FSK 信号的时间波形如图6-20所示。
【注：实际中键控法的波形一般不连续。
】t2FSK图6-20 2FSK 信号的时间波形(2) 由于2FSK 信号的频谱有较大的重叠，若采用非相干解调是上下支路有较大串扰，使解调性能下降。
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
通信原理第六章基本的数字调制系统精品PPT课件
2fc
2 T
f0
f
6.2.3 误码率
讨论在加性高斯白噪声信道中2ASK信号的误码率。
s(t)A(t)cos(0t) 带通
高斯白噪声 滤波
中心频率为 f 0 ， 带宽为 2 f c 。
s(t)
解调器
窄带高斯噪声
n ( t) n c ( t)c o s (0 t) n s ( t)s in (0 t)
1. 调制方法
• 模拟调幅法—乘法电路 • 键控法
A ( t ) 相乘器
s(t)
cos(0t )
s(t)
cos(0t )
A (t)
2. 解调方法
• 包络检波法 • 相干解调法
s ( t ) 带通
滤波
s ( t ) 带通
滤波
全波 整流
低通 滤波
包络检波器
相乘 电路
低通 滤波
抽样 A ( t )
判决
定时脉冲
第6章 基本的数字调制系统
6.1 概述 6.2 二进制振幅键控（2ASK） 6.3 二进制频移键控（2FSK） 6.4 二进制相移键控（2PSK） 6.5 二进制差分相移键控（2DPSK） 6.6 二进制数字键控传输系统性能比较 6.7 多进制数字键控
6.1 概述
数字调制：
调制信号 m ( t是) 数字信号 有限种状态
x(t)nAc(t)nc(t)
,发“1”时 ,发“0”时
在抽样时刻
t
，
1
x(t1)nAc(t1n)c(t1)
,发“ 1”时 ,发“0”时
为高斯型随机变量
发送“0”码时x ，( t 1 ) 的概率密度p0(x) 21nexp x2/2n 2
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[a nc (t )]2 cos c 2t ns (t )2 sin ct cos ct “1” y(t ) 2 “0” nc (t )2 cos c t ns (t )2 sin ct cos ct
Pe
1
r
e r / 4
1 1 b 2 r / 2 , r 1 时 P 1 Q ( 2 r , b ) e a b e 0 * r 2 b0 2 2 2σ n n r 1时 2 1 r4 得 Pe e
a cos ct ni (t ) “1” yi (t ) - a cos ct ni (t ) “0”
0
f1 ( x)
a nc (t ) “1” x(t ) a nc (t ) “0”
( x a) 2 exp 2 2 n 2 n 1
V2 (t ) n22c (t ) n22s (t ) 2 2 2 n n “1” n2 (t ) a cos 1t n1 (t ) “1” 2 y2 (t ) x2 y1 (t ) 1 exp “0” a cos 2t n2 (t ) “0” f ( x2 ) 2 n1 (t ) 2 2 n n y1 (t ) [a n1c (t )] cos 1t n1s (t ) sin 1t 0 a n ( t ) P(0 / 1) P( z 0) f ( z )dz 1c “1”
[a nc (t )] cos ct ns (t ) sin ct “1” y(t ) “0” nc (t ) cos ct ns (t ) sin ct （b）相干解调（同步检测法）
同步解调器
a nc (t ) “1” x(t ) nc (t ) “0”
( x a) 2 f 0 ( x) exp 2 2 2 n n 1
P(0 / 1) P( x 0) f1 ( x)dx
1 erfc( r ) 2 1 erfc( r ) 2
1 erfc 2
P(1 / 0) P( x 0) f 0 ( x)dx
0
Pe P(1) P(0 / 1) P(0) P(0 / 1)
r
Pe
1 2 r
e r
• 2DPSK系统的抗噪性能
Pe
1
r
1 3.1416 26
e 6.5 1.66 10 4
（2）包络检波法解调时系统的误码率：
1 r 4 1 6.5 Pe e e 7.5 10 4 2 2
V1 aV1 (V12 a 2 ) / 2 n2 f (V ) V2 e V22 / 2 n2 e • 2FSK系统的抗噪性能 f (V1 ) 2 I 0 2 2 2 n n n V1 (t ) [a n1c (t )]2 n12s (t ) P(0 / 1) P(V V ) f (V ) f (V )dV dV 2 2 1 2 0 1 “1” V2 V1 1 V 1 r 2 aV1 2 2 2 1 2 I0 σ 2 exp -2V1 a / 2σ n dV1 2 e 0 σ n n
模拟调频法 键控法
Ts 1 2 Sa 2 ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts ( f f c ) ( f f c ) 16 16 T 2 2 P2 FSK ( f ) s Sa 2 ( f f1 )Ts Sa 2 ( f f1 )Ts Sa 2 ( f f1 )Ts Sa 2 ( f f1 )Ts 16 1 ( f f1 ) ( f f1 ) ( f f 2 ) ( f f 2 ) 16 P2 ASK ( f )
第6章 数字调制系统
• 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 • 改进的数字调制方式
• 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。
数字调制技术有两类方法： 1. 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 2. 通过开关键控载波，通常称为键控法。
解: 接收端带通滤波器带宽为:
带通滤波器输出噪声平均功率为:
解调器输入信噪比为：
B 2RB 9.6 106 Hz
(1) 同步检测法解调时系统的误码率为：
a2 1 10 6 r 26 1 2 8 2 n 2 1.92 10
e
r/ 4
2 n n 0 B 1.92 10 8 W
2 2
P2 PSK ( f )
Ts 2 2 Sa ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts 4
B2PSK 2 f s
载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同 相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成判决器输出数字信号全部出 错，这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象。
基本键控方式：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。
• 二进制数字调制原理 e2ASK (t ) st cos c t 1、2ASK
s(t ) an g (t nTs )
n
1, 概率为 P an 0, 概率为1 P
键控法
模拟调制法（相乘器法）
2 2
B2 ASK 2 f s
1 fs Ts
• 二进制数字调制原理
e2FSK (t ) an g (t nTs ) cos(1t n ) a n g (t nTs ) cos(2t n ) 2、2FSK n n
e2FSK (t ) s1 t cos 1t s2 t cos 2t
B2FSK f 2 f1 2 f s
P ( f f ) P ( f f ) • 二进制数字调制原理 P ( f ) 1 4 s(t ) a g (t nT ) a e ( t ) s t cos t 2PSK c 3、2PSK
1 r 2 Pe e ( x1 a ) 2 1 2 f ( x1 ) exp
r ( x a) 2 1 erfc exp dz 2 2 2 2 z 2 z
1
0
y2 (t ) n2 c (t ) cos 2 t n2 s (t ) sin 2 t
包络检波器
（a）非相干解调（包络检波法）
1 r4 Pe e 2
a cos ct ni (t ) “1” a cos ct n(t ) “1” yi (t ) y(t ) “0” “0” ni (t ) n(t )
2 2 [a nc (t )] ns (t ) “1” V (t ) nc2 (t ) ns2 (t ) “0”
P2ASK ( f )
1 Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
2 2 s 2 2
Ps f f s P(1 P) G( f ) f (1 P) G(0) ( f )
Ts sin ( f f c )Ts sin ( f f c )Ts 1 ( f f c ) ( f f c ) P2 ASK ( f ) 16 ( f f c )Ts ( f f c )Ts 16 T 1 2 s Sa 2 ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts ( f f c ) ( f f c ) 16 16
• 二进制数字调制原理
4、2DPSK
模拟调制法
键控法
0, “0” ，“1”
1 1 0 1 0 0 1 1 0
2DPSK相位： 0
0 0
an bn1 bn
0
an 绝对码：
2PSK相位： 0
相对码： 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1
解:
（1）该2FSK信号的带宽为：
f f 2 f1 2 f s 1580 980 2 300 1200Hz
（2）FSK接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽为：
B 2 f s 2RB 600Hz
它是信道等效带宽的1/4，输出端的信噪比是输入端信噪比的4倍。又由 于接收端输入信噪比为6dB，即4倍，故带通滤波器输出端的信噪比为：
0 0
1 1 0 100 1来自10 0
P2 DPSK ( f ) P2 PSK ( f )
Ts 2 2 Sa ( f f c )Ts Sa 2 ( f f c )Ts 4
B2DPSK B2PSK 2 f s
• 2ASK系统的抗噪性能
*
2 0
2
b*
a 2
r 1 Pe erfc 2 4
Pe
1
r
e r / 4
[例6.2.1] 设有一2ASK信号传输系统，其码元速率为RB = 4.8 106波特，已 知接收端输入信号的幅度a=1mV，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度 n0 = 2 10-5 W/Hz。试求:(1) 同步检测法解调时系统的误码率； (2) 包络检 波法解调时系统的误码率。
r 4 4 16
则有包络检波法解调时系统的误码率为：