通信原理韩庆文第五章调制与解调(3)
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通信原理 樊昌信 第五章
A m(t ) nc (t )
2 ∴ 信号功率 S o m (t )
噪声功率 N o no2 ( t ) n0 B
输出信噪比
So m 2 (t ) o No n0 B
小信噪比
E (t )
A m( t ) ni ( t )
A m( t ) 2 nc2 ( t ) ns2 ( t ) 2 A m( t ) nc ( t ) 1 2 A m( t ) nc ( t ) 2 n 2 (t ) n 2 (t ) 1
相位
ns ( t ) ( t ) arctg A m( t ) nc ( t )
讨论大信噪比、小信噪比
大信噪比
E (t )
A m(t ) ni (t )
A m(t ) 2 nc2 (t ) ns2 (t ) 2A m(t ) nc (t )
AM 频谱示意图
M( )
c
0
H
c
0
S AM
下边带
上边带
c H
c
c H
0
c H
c
c H
2 H
SAM(t) 的频谱是 m(t) 的频谱在频域内的线性搬移 称之为线性调制
DSB 信号
1）信号表达式 2）频谱结构
Sm (t ) S DSB (t ) m(t ) cosc t
AM 频谱公式：卷积运算
因为
m' ( t ) M ' ( ) cos c t ( c ) ( c ) m0 2m0 ( )
Sm (t ) S AM (t ) m0 m' (t ) cosc t
通信原理韩庆文第五章调制与解调(3)
重庆大学通信工程学院
2
3
4
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用 率最低
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
2
3
4
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
n(t)是平稳的实过程，则有
Pn ( f ) =
单边带形式
1 1 P f f + P f f = PnQ ( f - f0 ) + PnQ ( - f - f0 ) { nI ( 0) nI ( 0 )} 2 2
{
}
Pn ( f ) S = PnI ( f - f0 ) = PnQ ( f - f0 )
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
2
3
4
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性 的变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。 在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
v ( t ) = u ( t ) * hB ( t )
载波键控信号通过 带通系统输出，等 效于等效基带信号 经过等效低通系统 输出
键控信号的正交相干解调
相干解调后 同相基带信号 同相载波 相位误差
2
3
4
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用 率最低
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5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
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2
3
4
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
n(t)是平稳的实过程，则有
Pn ( f ) =
单边带形式
1 1 P f f + P f f = PnQ ( f - f0 ) + PnQ ( - f - f0 ) { nI ( 0) nI ( 0 )} 2 2
{
}
Pn ( f ) S = PnI ( f - f0 ) = PnQ ( f - f0 )
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
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2
3
4
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性 的变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。 在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
v ( t ) = u ( t ) * hB ( t )
载波键控信号通过 带通系统输出，等 效于等效基带信号 经过等效低通系统 输出
键控信号的正交相干解调
相干解调后 同相基带信号 同相载波 相位误差
通信原理第四版第5章8
解：AM信号 sAM (t) 2[ A0 cos(2000t)]cos104t 2A0 cos104t cos(1.2104t) cos(0.8104t)
DSB信号 sDSB (t) 2cos(2000t) cos104t cos(1.2104t) cos(0.8104t)
2020/3/4
20
第5章 模拟调制系统
（b）因为mf=KfAm/ωm，所以，调制信号幅度加倍意 味着mf加倍，即mf=2，则：
BFM= 2(mf+1) fm=2(2+1)×10=60kHz （c）调制信号频率加倍，即fm=20kHz，所以
BFM=2(Δf + fm)=2(10+20)=60kHz 但因频偏不变，这时mf = Δf / fm = 0.5
HV(f)
8.5 9.5 10.5 11.5 f (kHz)
-11 -10 -9
SVSB(f)
9 10 11
f (kHz)
-10.5 –9.5 -8.5
8.5 9.5 10.5
f (kHz)
SVSB (t)
1 2
Am [cos(8.5 103
2
t)
3 4
cos(9.5 103
2
t)
2020/3/4
7
第5章 模拟调制系统
➢频分复用 定义：按频率来划分信道的复用方式 FDM的特征：各路信号在频域上是分开的，而在 时间上是重叠的。 FDM技术主要用于模拟信号，普遍应用在多路载 波电话系统中。
2020/3/4
8
第5章 模拟调制系统
1.根据下图所示的调制信号，试画 出DSB及AM信号的波形图，并比 较它们分别通过包络检波器后的波 形差别。
通信原理第五章 归纳
★模拟调制系统1. 调制的主要作用和目的 ① 将基带信号（调制信号）变换成适合在信道中传输的已调信号； ② 实现信道的多路复用； ③ 改善系统抗噪声性能；2. 3非线性调制角度调制信号的一般表达式()cos[()]m c s t A t t ωϕ=+若()cos cos2m m m m m t A t A f t ωπ==则调相为()cos[cos ] =cos[cos ]PM c P m m c p m s t A t K A t A t m t ωωωω=++调频为()cos[cos ] cos[sin ]FM c f m m c f m s t A t K A d A t m t ωωττωω=+=+⎰其中m p =K p A m 为调相指数 m f 为调频指数f mf mmmK A fm f ωωω∆∆===调频信号的带宽2(1)2() ()FM f m m B m f f f =+=∆+卡森公式 当1fm 时 2FM m B f ≈ (NBFM) 当1f m 时 2FM B f ≈∆ (WBFM)4. 预加重和去加重 目的：有效提高调制信号高频端的输出信噪比，改善调频系统的噪声性能 预加重网络H p （f ）=1/ H d （f ） 去加重网络H d （f ）5.相干解调和包络检波若插入很强的载波，使之成为近似为AM 信号，则可利用包络检波其恢复调制信号，这种方法称为 插入载波包络检波法 （P97） 例题 5-71. 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度()3105.0-⨯=f P n W/Hz,在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号()t m 的频带限制在5kHz ，而载波为100kHz ，已调信号的功率为10kW 。
若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想带通滤波器滤波，试问：（1） 该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性()ωH ； （2） 解调器输入端的信噪功率比为多少？ （3） 解调器输出端的信噪功率比为多少？（4） 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。
黑大《通信原理》第五章
2 PAM sAM (t )
调制信号的平均值为0，即 m(t ) 0
PAM
2 2 A m (t ) P 0 c P s 2 2
2 A 载波功率 P c 0 / 2
2 m (t ) / 2 边带功率 P s
调制效率
AM
2 P m (t ) s 2 PAM A0 m 2 (t )
5.1.5线性调制的一般模型 1) 线性调制(滤波法)一般模型
sm (t ) [m(t ) cosct ] h(t )
Sm () 0.5[M ( c ) M ( c )]H ()
h(t ) H ( )
适当选择滤波器的特性H(ω )，
可以得到各种线性调制信号。
任意信号时SSB信号的时城表示式
1 1 ˆ (t ) sin c t sSSB (t ) m(t ) cos c t m 2 2
ˆ (t ) 是m(t)的希尔伯特变换 m
m(t ) M ( )
ˆ () ˆ (t ) M m
ˆ () M () [ j sgn ] M
ni (t ) nc (t ) cosct ns (t ) sin ct
n i (t ) n0 B , B 2 f H
2
2 2 输入信号平均功率 S i s m (t ) m (t ) cos c t 0.5m2 (t )
2 S i sm (t ) N i ni2 (t )
分析模型
2 3)输出信噪比 S o mo (t ) 2 N o no (t )
4）调制制度增益 G S o / N o
Si / N i
5．2．2 DSB调制系统的性能[解调器为同步解调器]
调制信号的平均值为0，即 m(t ) 0
PAM
2 2 A m (t ) P 0 c P s 2 2
2 A 载波功率 P c 0 / 2
2 m (t ) / 2 边带功率 P s
调制效率
AM
2 P m (t ) s 2 PAM A0 m 2 (t )
5.1.5线性调制的一般模型 1) 线性调制(滤波法)一般模型
sm (t ) [m(t ) cosct ] h(t )
Sm () 0.5[M ( c ) M ( c )]H ()
h(t ) H ( )
适当选择滤波器的特性H(ω )，
可以得到各种线性调制信号。
任意信号时SSB信号的时城表示式
1 1 ˆ (t ) sin c t sSSB (t ) m(t ) cos c t m 2 2
ˆ (t ) 是m(t)的希尔伯特变换 m
m(t ) M ( )
ˆ () ˆ (t ) M m
ˆ () M () [ j sgn ] M
ni (t ) nc (t ) cosct ns (t ) sin ct
n i (t ) n0 B , B 2 f H
2
2 2 输入信号平均功率 S i s m (t ) m (t ) cos c t 0.5m2 (t )
2 S i sm (t ) N i ni2 (t )
分析模型
2 3)输出信噪比 S o mo (t ) 2 N o no (t )
4）调制制度增益 G S o / N o
Si / N i
5．2．2 DSB调制系统的性能[解调器为同步解调器]
通信原理课件第五章
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
0 1
0
11 00源自01215.3 基带数字信号的波形 基带数字信号的波形 传号差分码： 出现时， 传号差分码：当“1”出现时，电压即发生跳变；当“0”出 出现时 电压即发生跳变； 出
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
1 0
1
0
0 1
1
1
0
22
0 1 0 1 1 0 0 0 1
12
5.3 基带数字信号的波形 优点： 优点：简单 缺点： 缺点： ① 有直流分量； 有直流分量； 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; ② 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; 每个“ 和 相互独立， ③ 每个“1”和“0”相互独立，无检错能力； 相互独立 无检错能力； 单极性码传输时需要信道一端接地, ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输； 电缆传输； 接收单极性码，判决电平为V/2 V/2， ⑤ 接收单极性码，判决电平为V/2，信道衰 减时，无最佳判决门限。 减时，无最佳判决门限。
17
5.3 基带数字信号的波形
归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 相邻脉冲间必有零电位区域存在 因此， 因此，在接收端根据接收波形归于零电平便知 比特信息已收毕， 1比特信息已收毕，以准备下一比特信息的接 收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的 作用，后沿起了终止信号的作用。因此， 作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以 经常保持正确的比特同步。 经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特 别的定时，且各符号独立的构成起止方式， 别的定时，且各符号独立的构成起止方式，属 于自同步方式。 于自同步方式。
0 1
0
11 00源自01215.3 基带数字信号的波形 基带数字信号的波形 传号差分码： 出现时， 传号差分码：当“1”出现时，电压即发生跳变；当“0”出 出现时 电压即发生跳变； 出
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
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5.3 基带数字信号的波形 优点： 优点：简单 缺点： 缺点： ① 有直流分量； 有直流分量； 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; ② 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; 每个“ 和 相互独立， ③ 每个“1”和“0”相互独立，无检错能力； 相互独立 无检错能力； 单极性码传输时需要信道一端接地, ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输； 电缆传输； 接收单极性码，判决电平为V/2 V/2， ⑤ 接收单极性码，判决电平为V/2，信道衰 减时，无最佳判决门限。 减时，无最佳判决门限。
17
5.3 基带数字信号的波形
归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 相邻脉冲间必有零电位区域存在 因此， 因此，在接收端根据接收波形归于零电平便知 比特信息已收毕， 1比特信息已收毕，以准备下一比特信息的接 收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的 作用，后沿起了终止信号的作用。因此， 作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以 经常保持正确的比特同步。 经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特 别的定时，且各符号独立的构成起止方式， 别的定时，且各符号独立的构成起止方式，属 于自同步方式。 于自同步方式。
(通信原理课件)第5章模拟调制系统
通信原理课件 第5章模拟调制系统
目 录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附 加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易 于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使 用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制 系统，例如在发射机中使用数字 信号处理技术进行调制，而在接 收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传 输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调 制系统传输效率的另一个 重要指标，它表示单位频 带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率 与信号带宽的比值来表示， 即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调 制方式、信噪比和带宽限 制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能
目 录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附 加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易 于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使 用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制 系统，例如在发射机中使用数字 信号处理技术进行调制，而在接 收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传 输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调 制系统传输效率的另一个 重要指标，它表示单位频 带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率 与信号带宽的比值来表示， 即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调 制方式、信噪比和带宽限 制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能
通信原理知识调制与解调ppt(84张)
Ω)t
调制信号
Ω
载波
调幅波
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
下边频
ω0
上边频
ω0-Ω ω0+Ω
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
(2) 限带信号的调幅波
v AM (t) V0 1
n
mn
c
osΩnt
c os0t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os (0
Ωn )t
1 2
mn
从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地
反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
End
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
V0 (1 ma cos Ωt ) cos0t
(2) 调幅度ma反映了调幅的强弱度
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
v V cos Ωt v0 V0 cos0t
ma 0 0 ma 1
maa 1
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
图 9.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0
Vm in V0
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
2. 普通调幅波的频谱
（1）由单一频率信号调 幅
v AM (t) V0 (1 ma cosΩt) cos0t
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CCEE
第五章 数字调制与解调
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
5.7 宽带通信中的调制技术
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 判决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
2ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2(当P(1)=P(0) 它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时， 接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判 决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判 决门限状态，因此，2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。
对于同一种调制方式，相干解调的设备要比 非相干解调时复杂；而同为非相干解调时， 2DPSK的设备最复杂、2FSK次之，2ASK最 简单。设备越复杂，造价越贵。
重庆大学通信工程学院
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
1 erfc r
1 er
2
2
纵向比较：误码率Pe一定情况下，2PSK、2FSK、2ASK系统所需要的信噪比关系
重庆大学通信工程学院
误码率性能
数字通信原理
若信噪比r一定，2PSK系统的 误码率低于2FSK系统，2FSK 系统的误码率低于2ASK系统。
误码率与信噪比的关系 曲线
重庆大学通信工程学院
u(t) = a(t)ejj(t) = x(t) + jy(t)
模
幅角 实部
虚部
多相移相键控信号的复包络
å ( ) ( ) ( ) u t = a t ejj(t) =
g
t - kTs
e e jIk
2p M
jj0
载波初相
k
某种时间响应波形
移相键控的相位数
第k位码元的数字信息
正交移幅键控信号的复包络
Ik
t
ò-¥
g(t
-
kTs
)dt
k
调制频偏
对载波进行调频的基带脉冲波形
利用复包络求功率谱密度
1 . 键控信号的功率谱密度
键控信号的复包络 s(t ) 的自相关函数
{ } s(t ) = Re ( ) u t e e jj0 jw0t { ( ) ( ) } = 1 u t e e jj0 jw0t + u* t e e - jj0 - jw0t
{ } + 1 E u* (t )u(t + t )e jw0t 4
利用复包络求功率谱密度
数字通信原理
对φ0求统计平均
ò ò p -p
e2j0
dj0
=
p -p
e-2j0
)平均自相关函数
Rs
(t,t
)
=
1 4
E
u(t )u* (t + t )e- jw0t
+ 1 E u(t )u* (t + t )e jw0t
2
Rs (t,t ) = E {s(t)s(t + t )}
{ } ( ) ( ) = 1 E u t u t + t e e j2j0 jw0(2t+t ) 4
{ } ( ) ( ) + 1 E u* t u* t + t e e j2j0 - jw0(2t+t ) 4
{ } + 1 E u(t )u* (t + t )e- jw0t 4
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
设备的复杂程度
数字通信原理
对于2ASK、2FSK和2PSK三种方式来说， 发送端设备的复杂程度相差不多，而接收端 的复杂程度则与所选用的调制和解调方式有 关。
B*u
t
e- jw0t
+
1 4
Bu
t
e jw0t
ò ( ) ( ) Bu t
1 =
Ts
R Ts /2
-Ts /2 u
t + t ,t dt
等效基带信号u(t)的自相关函数
重庆大学通信工程学院
5.7 宽带通信中的调制技术
重庆大学通信工程学院
键控信号的复包络分析法
简介
正复包络法，又称等效基带法，可以 将基带传输的大部分结论直接应用于频 带传输，从而使载波调制传输系统的分
析大为简化。
键控信号的复包络
◆ 载波键控信号 { } s(t) = Re ( ) u t ejw0t
载波键控信号的复包络（等效基带信号）
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
调制方式 2ASK 2FSK
2PSK/2DPSK
误码率
相干解调
非相干解调
1 2
erfc
r 4
1 2
erfc
r 2
1 er /4 2 1 er/2 2
2PSK
2DPSK
横向比较： 对同一种数字调制 信号，采用相干解 调方式的误码率低 于采用非相干解调 方式的误码率
数字通信原理
分别对载波 cosw0t,sinw0t 进行移幅键控的码元
u t x t jy t
xk g t kTx j yi g t iTy T0
k
i
码元周期
某一固定时延
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连续相位移频键控信号的复包络
u(t ) = Aejj(t)
j
(t
)
=
2p
fd
å
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的 变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
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频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利 用率最低
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5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
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4
=
1 4
Ru* (t
) + t ,t e- jw0t
+
1 4
Ru* (t
) + t ,t e jw0t
键控信号——广义的周期平稳随机信号
对s(t)的平均自相关函数在一个码元周期内求时间平均
ò ( ) ( ) ( ) ( ) Bs t,t
1 =
Ts
t R t, Ts /2
-Ts /2 s
dt =
1 4
第五章 数字调制与解调
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
5.7 宽带通信中的调制技术
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5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 判决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
2ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2(当P(1)=P(0) 它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时， 接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判 决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判 决门限状态，因此，2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。
对于同一种调制方式，相干解调的设备要比 非相干解调时复杂；而同为非相干解调时， 2DPSK的设备最复杂、2FSK次之，2ASK最 简单。设备越复杂，造价越贵。
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主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
1 erfc r
1 er
2
2
纵向比较：误码率Pe一定情况下，2PSK、2FSK、2ASK系统所需要的信噪比关系
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误码率性能
数字通信原理
若信噪比r一定，2PSK系统的 误码率低于2FSK系统，2FSK 系统的误码率低于2ASK系统。
误码率与信噪比的关系 曲线
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u(t) = a(t)ejj(t) = x(t) + jy(t)
模
幅角 实部
虚部
多相移相键控信号的复包络
å ( ) ( ) ( ) u t = a t ejj(t) =
g
t - kTs
e e jIk
2p M
jj0
载波初相
k
某种时间响应波形
移相键控的相位数
第k位码元的数字信息
正交移幅键控信号的复包络
Ik
t
ò-¥
g(t
-
kTs
)dt
k
调制频偏
对载波进行调频的基带脉冲波形
利用复包络求功率谱密度
1 . 键控信号的功率谱密度
键控信号的复包络 s(t ) 的自相关函数
{ } s(t ) = Re ( ) u t e e jj0 jw0t { ( ) ( ) } = 1 u t e e jj0 jw0t + u* t e e - jj0 - jw0t
{ } + 1 E u* (t )u(t + t )e jw0t 4
利用复包络求功率谱密度
数字通信原理
对φ0求统计平均
ò ò p -p
e2j0
dj0
=
p -p
e-2j0
)平均自相关函数
Rs
(t,t
)
=
1 4
E
u(t )u* (t + t )e- jw0t
+ 1 E u(t )u* (t + t )e jw0t
2
Rs (t,t ) = E {s(t)s(t + t )}
{ } ( ) ( ) = 1 E u t u t + t e e j2j0 jw0(2t+t ) 4
{ } ( ) ( ) + 1 E u* t u* t + t e e j2j0 - jw0(2t+t ) 4
{ } + 1 E u(t )u* (t + t )e- jw0t 4
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5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
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设备的复杂程度
数字通信原理
对于2ASK、2FSK和2PSK三种方式来说， 发送端设备的复杂程度相差不多，而接收端 的复杂程度则与所选用的调制和解调方式有 关。
B*u
t
e- jw0t
+
1 4
Bu
t
e jw0t
ò ( ) ( ) Bu t
1 =
Ts
R Ts /2
-Ts /2 u
t + t ,t dt
等效基带信号u(t)的自相关函数
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5.7 宽带通信中的调制技术
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键控信号的复包络分析法
简介
正复包络法，又称等效基带法，可以 将基带传输的大部分结论直接应用于频 带传输，从而使载波调制传输系统的分
析大为简化。
键控信号的复包络
◆ 载波键控信号 { } s(t) = Re ( ) u t ejw0t
载波键控信号的复包络（等效基带信号）
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
调制方式 2ASK 2FSK
2PSK/2DPSK
误码率
相干解调
非相干解调
1 2
erfc
r 4
1 2
erfc
r 2
1 er /4 2 1 er/2 2
2PSK
2DPSK
横向比较： 对同一种数字调制 信号，采用相干解 调方式的误码率低 于采用非相干解调 方式的误码率
数字通信原理
分别对载波 cosw0t,sinw0t 进行移幅键控的码元
u t x t jy t
xk g t kTx j yi g t iTy T0
k
i
码元周期
某一固定时延
重庆大学通信工程学院
连续相位移频键控信号的复包络
u(t ) = Aejj(t)
j
(t
)
=
2p
fd
å
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的 变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利 用率最低
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
4
=
1 4
Ru* (t
) + t ,t e- jw0t
+
1 4
Ru* (t
) + t ,t e jw0t
键控信号——广义的周期平稳随机信号
对s(t)的平均自相关函数在一个码元周期内求时间平均
ò ( ) ( ) ( ) ( ) Bs t,t
1 =
Ts
t R t, Ts /2
-Ts /2 s
dt =
1 4