1、Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術u 二進制數(shù)字調制與解調原理u 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能u 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較u 多進制數(shù)字調制系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學

2、院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種信道中傳輸，因此，數(shù)字基帶信號不能直接在這種信道中傳輸，因此，必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調制，產生已調必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調制，產生已調數(shù)字信號。類似與模擬調制，有數(shù)字振幅調制、數(shù)字信號。類似與模擬調制，有數(shù)字振幅調制、數(shù)字頻率調制和數(shù)字相位調制。數(shù)字頻率調制和數(shù)字相位調制。數(shù)字調制系統(tǒng)基本結構調制器信 道解調器噪聲源基帶信號輸入基帶信號輸出Tel:023-6246

3、0517重郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術振幅鍵控是正弦載波的振幅鍵控是正弦載波的。當數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二。當數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。設發(fā)送的二進制符號序列由進制振幅鍵控。設發(fā)送的二進制符號序列由0、1序序列組成，發(fā)送列組成，發(fā)送0符號的概率為符號的概率為P，發(fā)送，發(fā)送1符號的概率為符號的概率為1-P，且相互獨立且相互獨立。該二進制符號序列可表

4、示為。該二進制符號序列可表示為二進制數(shù)字調制與解調原理(2ASK)二進制振幅鍵控（2ASK）nSnnTtgats)()(PPan1, 1, 0發(fā)送概率為發(fā)送概率為其它, 00, 1)(sTttgTel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術則二進制振幅鍵控信號可表示為tnTtgatecnSnASKcos)()(2coswcte2ASK1011Tb001t

5、tts(t)二進制數(shù)字調制與解調原理(2ASK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct開關電路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)2ASK信號與模擬調制中的AM信號類似。所以，對2ASK信號也能夠采用非相干解調非相干解調( (包絡檢波法包絡檢波法) )和和相干解調相干解調( (同步檢測法同步檢測法

6、) )。模擬相乘數(shù)字鍵控二進制數(shù)字調制與解調原理(2ASK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術e2ASK(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時脈沖(a)e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出cosct(b)二進制振幅鍵控信號解調器原理框圖 非相干解調相干解調二進制數(shù)字調制與解調原理(2ASK)

7、Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2ASK信號非相干解調非相干解調過程的時間波形11100000101abcd二進制數(shù)字調制與解調原理(2ASK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理

8、數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 在二進制數(shù)字調制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，則產生二進制移頻鍵控信號(2FSK信號)。圖中波形圖中波形g可分解為波形可分解為波形e和波形和波形f，即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加制振幅鍵控信號的疊加。若二進制基帶信號的1符號對應于載波頻率f1，0符號對應于載波頻率f2，則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為)cos()()cos()()(212nnSnnSnnFSKtnTtgbtTnt

9、gate二進制移頻鍵控二進制移頻鍵控(2FSK)二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)nnab Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術二進制移頻鍵控信號的時間波形二進制移頻鍵控信號的時間波形aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信號二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)Tel郵通信原理Tel

10、郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術二進制移頻鍵控信號解調器原理圖二進制移頻鍵控信號解調器原理圖e2FSK(t )帶 通 濾 波 器1包 絡檢 波 器抽 樣判 決 器輸 出定 時 脈 沖帶 通 濾 波 器包 絡檢 波 器(a )e2FSK(t )帶 通 濾 波 器1低 通濾 波 器抽 樣判 決 器輸 出定 時 脈 沖帶 通 濾 波 器低 通濾 波 器相 乘 器相 乘 器cos1tcos2t(b

11、 )非相干解調二進制移頻鍵控信號的解調方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調方法也有相干解調方法有非相干解調方法也有相干解調方法。二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術相干解調二進制移頻鍵控信號解調器原理圖二進制移頻鍵控信號解調器原理圖二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)Tel/p>

12、7重郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術111000001012FSK信號2FSK非相干解調過程的時間波形非相干解調過程的時間波形二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功

13、率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術過零檢測法原理圖和各點時間波形限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脈沖形成低通ef輸出(a)abcde二進制數(shù)字調制與解調原理(2FSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術在二進制數(shù)字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時

14、，則產生二進制移相鍵控帶信號離散變化時，則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號信號。通常用已調信號載波的0和 180分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。二進制移相鍵控信號的時域表達式為在2PSK調制中，an應選擇雙極性，即tnTtgatecnSnPSKcos)()(2PPan1, 1, 1發(fā)送概率為發(fā)送概率為二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK）二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)和2ASK不同Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調

15、原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術二進制移相鍵控信號的時間波形若用n表示第n個符號的 絕對相位絕對相位，則有若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時，則有PtPtteccPSK1,cos,cos)(2發(fā)送概率為發(fā)送概率為”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0,1801,000n二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)A ATstO 這種以載波的不這種以載波的不同相位直接表示同相位直接表示相應二進制數(shù)字相應二進制數(shù)字信號的調制方式，信號的調制方式，稱為二進制絕對稱為二進制絕對移相方式。移相方式。Tel郵通信原理Tel

16、郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2PSK信號的調制原理圖信號的調制原理圖 s(t)碼 型 變 換雙 極 性 不 歸零乘 法 器e2PSK(t)cosct(a )cosct0開 關 電 路e2PSK(t)180 移 相s(t)(b )采用模擬調制的方法產生采用模擬調制的方法產生2PSK信號信號s (t)碼 型 變 換雙 極 性 不 歸零乘 法 器e2PSK(t)cosct(a )cosct0

17、開 關 電 路e2PSK(t)180 移 相s (t)(b )采用數(shù)字鍵控的方法產生2PSK信號二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術帶 通濾 波 器e2PSK(t)a相 乘 器c低 通濾 波 器dbe抽 樣判 決 器輸 出cosct定 時 脈 沖 2PSK信號的解調通常都是采用相干解調信號的解調通常都是采用相

18、干解調。在相干解調過。在相干解調過程中需要用到與接收的程中需要用到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波。信號同頻同相的相干載波。二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2PSK信號相干解調各點時間波形10a110100bcde二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)Tel郵通信原理Tel

19、郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 當恢復的相干載波產生當恢復的相干載波產生180倒相時，解調出的數(shù)字基帶倒相時，解調出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調器輸出數(shù)字信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。基帶信號全部出錯。 這種現(xiàn)象通常稱為這種現(xiàn)象通常稱為“倒倒”現(xiàn)象。由于在現(xiàn)象。由于在2PSK信號的載信號的載波恢復過程中存在著波恢復過程中存在

20、著180的相位模糊，所以的相位模糊，所以2PSK信號的相信號的相干解調存在隨機的干解調存在隨機的“倒倒”現(xiàn)象，從而使得現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實際中方式在實際中很少采用。很少采用。 二進制數(shù)字調制與解調原理(2PSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術在2PSK信號中，信號相位的變化是以未調正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值表示

21、數(shù)字信息的，所以稱為絕對移相。但相干載波恢復中載波相位的180相位模糊，導致解調出的二進制基帶信號出現(xiàn)反向現(xiàn)象，從而難以實際應用。為了解決為了解決2PSK信號解調過程的反向工作問題，提出信號解調過程的反向工作問題，提出了二進制差分相位鍵控了二進制差分相位鍵控(2DPSK)。 2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波 相對相位變化相對相位變化 來表示數(shù)字信息。假設前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關系為二進制差分相位鍵控（二進制差分相位鍵控（2DPSK）二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理h

22、ttp:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術還還有其他定義方式嗎？有其他定義方式嗎？如何定義如何定義則一組二進制數(shù)字信息與其對應的則一組二進制數(shù)字信息與其對應的2DPSK信號的載波相位關信號的載波相位關系如下所示系如下所示:二進制數(shù)字信息：二進制數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號相位：信號相位： 0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 數(shù)字信息與之間的關系也可以定義為”表示數(shù)字信息“”表示數(shù)字信息“1,

23、0, 0”表示數(shù)字信息“”表示數(shù)字信息“0,1, 0二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2DPSK信號調制過程波形圖絕對碼相對碼載波DPSK信號101100101 0 0 1 0 1 1 0二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵

24、通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2DPSK信號調制器原理圖cosct0開 關 電 路e2DPSK(t)180 移 相s(t)碼 變 換二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)

25、抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2DPSK信號相干解調相干解調器原理圖和解調過程各點時間波形(a)abcdef(b)帶通濾波器e2DPSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時脈沖碼反變換器f1011000在解調過程中，若相 干 載 波 產 生180相位模糊， 解調出的相對碼將產生倒置現(xiàn)象，但是經過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊度的問題。 。 二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/

26、通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2DPSK信號差分相干解調差分相干解調器原理圖和各點時間波形帶通濾波器a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器定時脈沖(a)延遲 TsabcdeDPSK信號二進制信息1000110二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字

27、調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 由于差分相干解調方式在解調的同時完成了由于差分相干解調方式在解調的同時完成了碼反變碼反變換換作用，故解調器中不需要碼反變換器。另外，差分作用，故解調器中不需要碼反變換器。另外，差分相干解調方式不需要專門的相干載波，因此是一種非相干解調方式不需要專門的相干載波，因此是一種非相干解調方法。相干解調方法。 2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調相系統(tǒng)，系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調相系統(tǒng)， 但但其抗加性白噪聲性能比其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差。的要差。 二進制數(shù)字調制與解調原理(2DPSK)Tel郵通信原理Tel:023-6246

28、0517重郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2ASK信號的功率譜密度21)(41)(4)()()1 ()()1 ()(222PffTSaTmffmfGPffGPPffPsssmssss設tnTtgatecnSnASKcos)()(2若二進制基帶信號 s(t) 的功率譜密度功率譜密度為二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信

29、與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 )()(161)()(sin)()(sin16)()()0(161)()(161)()(41)(2222222ccScScScScSccsccscscsASKffffTffTffTffTffTffffGfffGffGfffPffPfP二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信

30、 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2ASK信號的功率譜密度示意圖 2fs fc fs fc fc fs fc 2fsOfc 2fsfc fsfc 2fsfc fsfcf0 dBP2ASK( f )二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度二進制振幅鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜離散譜和連續(xù)譜兩部分組成離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定二進制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號波形帶寬的兩倍, B2ASK=2B。 Tel郵通信原理Tel:023-62

31、460517重郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術對相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號，可以看成由兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加，其中一個頻率為f1，另一個頻率為f2。因此，相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。 相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的時域表達式為ttsttsteFSK22112cos)(cos)()(根據(jù)二進制振幅鍵控信號的功率譜密度可以

32、得到2FSK信號的功率譜密度二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術令概率P=1/2，則有)()()()(161)()(sin)()(sin16)()(sin)()(sin16)(22112222222112112ffffffffTffTffTffTffTTffTffTffTffTfPSSSSSSSSSSFSK)()(

33、41)()(41)(22112cscscscsFSKffPffPffPffPfP二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術相位不連續(xù)2FSK信號的功率譜示意圖fc = ( f1 f2 ) /2h = ( f2 f1 ) /RBh = 0.5h = 0.7h = 1.5fc1.5 RBfc RBfc0.5 RBfcfc0.

34、5 RBfc RBfc1.5 RBf相位不連續(xù)的2FSK信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成；離散譜位于兩個載頻f1和f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個載波頻差小于fs，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰單峰；若載頻差大于fs，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰雙峰。二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術若以二進制移

35、頻鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進制移頻鍵控信號的帶寬B2FSK為 sFSKfffB2122二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2PSK與2DPSK信號有相同的功率譜。2PSK信號可表示為雙極性不歸零二進制基帶信號與正弦載波相乘，則2PSK信號的功率譜為)()(41)(2

36、cscsPSKffPffPfP代入基帶信號功率譜，可得)()()0()21 (41)()()1 ()(222222ccsccsPSKffffGPfffGffGPPffP2PSK及及2DPSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 fcOfcfP2PSK( f )2fs4Ts2PSK(2

37、DPSK)信號的功率譜密度 一般情況下2PSK信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜所組成，其結構與2ASK信號的功率譜密度相類似，帶寬也是基帶信號帶寬的兩倍。當二進制基帶信號的當二進制基帶信號的“1”符號和符號和“0”符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜。222)()(sin)()(sin4)(ScScScScSPSKTffTffTffTffTfP若P=1/2二進制數(shù)字調制信號的功率譜密度Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院

38、數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信系統(tǒng)的抗噪聲性能是指系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，衡量系統(tǒng)抗噪聲性能的重要指標是誤碼率，因此，分析二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能，也就是分析在信道等效加性高斯白噪聲的干擾下系統(tǒng)的誤碼性能，得出誤碼率與信噪比之間的數(shù)學關系。 在二進制數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能分析中，假設信道特性是恒參信道信道特性是恒參信道，在信號的頻帶范圍內其具有理想矩形的傳輸特性具有理想矩形的傳輸特性(可取傳輸系數(shù)為K)。噪聲為等效加性高斯白噪聲，其等效加性高斯白噪聲

39、，其均值為零均值為零，方差為，方差為2 2。 Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術對二進制振幅鍵控信號可采用包絡檢波法包絡檢波法進行解調，也可以采用同步檢測法進行解調。但兩種解調器結構形式不同，因此分析方法也不同。 1. 同步檢測法的系統(tǒng)性能同步檢測法的系統(tǒng)性能 在一個碼元的時間間隔Ts內，發(fā)送端輸出的信號波形sT(t)為”發(fā)送符號“”發(fā)送符號

40、“0, 01),()(tutsTT其它, 00,cos)(scTTttAtu其中二進制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2ASK信號同步檢測法的系統(tǒng)性能分析模型”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0),(1),()()(tntntutyiiii其它其它, 00,cos, 00,cos)(

41、scsciTttaTttAKtu式中相乘器s (t)T輸出發(fā)送端信 道帶通濾波器低通濾波器抽樣判決器n (t)iyi(t)y(t)2 c o sc(t)x(t)Pe定時脈沖z(t) 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0,sin)(cos)(1,sin)(cos)(sin)(cos)(sin

42、)(cos)(cos)(ttnttnttnttnattnttnttnttntatycscccscccscccsccc設接收端帶通濾波器具有理想矩形傳輸特性，恰好使信號完整通過，則帶通濾波器的輸出波形y(t)為n(t)為窄帶高斯噪聲，其均值為零，方差為2n?！卑l(fā)送符號“”發(fā)送符號“0),(1),()()(tntntutyittnttntncsccsin)(cos)()( 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理

43、數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 ”“”“0,2sin)(2cos)()(1,2sin)(2cos)()(cos)(2)(ttnttntnttnttnatnattytzcsccccscccc”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0),(1),()(tntnatxcc設對第k個符號的抽樣時刻為kTs，則x(t)在kTs時刻的抽樣值x為”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0,1,)()(ccscscnnakTnkTnax 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信

44、 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術一維概率密度函數(shù)f (x)為2212)(exp21)(nnaxtf發(fā)送“1”2202exp21)(nnxtf發(fā)送“0”圖 7- 23 抽樣值x的一維概率密度函數(shù)f1(x)Oxaf0(x)Ox(a)(b) 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與

45、解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術nbnnbaberfcdxaxdxxfbxPP22112)(exp21)()() 1/0(221nbnnbberfcdxxdxxfbxPP2212exp21)()()0/1 (220式中：dyyxerfcx)exp(2)(2 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調

46、制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術圖 7 24 同步檢測時誤碼率的幾何表示xabb*Of (x)P (1) f1(x)P (0) f0(x)總誤碼率bbedxxfPdxxfPPPPPP)()0()() 1 ()0/1 ()0() 1/0() 1 (01當判決門限b取P(1)f1(x)與P(0)f0(x)兩條曲線相交點b*時，陰影的面積最小。即判決門限取為b*時，此時系統(tǒng)的誤碼率Pe最小。這個門限就稱為最佳判決門限。 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院ht

47、tp:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術當 ，大信噪比時 求最佳門限b*) 1 ()0(ln202PPaabbPne當P(1)=P(0)=1/2時2ab 421rerfcPe則最小誤碼率為222nar式中 為信噪比 0r41reerP 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度

48、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術 包絡檢波法的系統(tǒng)性能 包絡檢波法解調過程不需要相干載波，比較簡單。接收端帶通濾波器的輸出波形與相干檢測法的相同。圖 7 25 包絡檢波法的系統(tǒng)性能分析模型發(fā) 送 端信 道帶 通濾 波 器包 絡 檢 波 器抽 樣判 決 器輸 出Pe定 時 脈沖V(t)y(t)yi(t)sT(t)ni(t)”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0,sin)(cos)(1,sin)(cos)()(ttnttnttnttnatycscccscc”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0,)(cos)()(1,)(cos)()(022122tttntntttntnacsccscT

49、el郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術一維概率密度函數(shù)為2222/ )(2021)(naaVnneaVIVVf222/20)(nVneVVf發(fā)送“1”(廣義瑞利)發(fā)送“0”(瑞利)在kTs時刻包絡檢波器輸出波形的抽樣值為 ”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0, )()(1, )()(2222tntntntnaVscsc包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel:023-62

50、460517重郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術baVnnbbdVeaVIVdVVfdVVfbVPPn2222/ )(2021011)(1)()() 1/0(式中nbb0 dteattIQat2/ )(022),(Marcum Q函數(shù)),2(1) 1/0(0brQP歸一化門限值222nar信噪比包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel郵通信原理Tel:023-6

51、2460517重郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術2/2/2/20202222)()()0/1 (bbbVnbeedVeVdVVfbVPPnn總誤碼率2/020)0(),2(1) 1 ()0/1 ()0() 1/0() 1 (beePbrQPPPPPP 與同步檢測法類似，在系統(tǒng)輸入信噪比一定的情況下，系統(tǒng)誤碼率將與歸一化門限值b0有關。求最佳門限b*2022ln20nneabIabPP(1)=P(0)包絡檢波法的系統(tǒng)性

52、能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術當1r22222ababann最佳歸一化門限b0*20rbbn當1r222222412nnnbaba最佳歸一化門限b0*20nbb 在實際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下， 因此最佳歸一化判決門限應取 。2/0rb 包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel郵通信原理Tel:023-624

53、60517重郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術當r式， 上式的下界為4/21reeP可以看出：在相同的信噪比條件下，同步檢測法的誤碼性能優(yōu)于包絡檢波法的性能；在大信噪比條件下，包絡檢波法的誤碼性能將接近同步檢測法的性能。另外，包絡檢波法存在門限效應， 同步檢測法無門限效應。 總誤碼率4/21441reererfcP包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel郵通信原理Tel郵通信原

54、理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術【例】設某2ASK系統(tǒng)中二進制碼元傳輸速率為9600波特，發(fā)送“1”符號和“0”符號的概率相等，接收端分別采用同步檢測法和包絡檢波法對該2ASK信號進行解調。已知接收端輸入信號幅度a=1mV，信道等效加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度 =410-13W/Hz。 試求:(1) 同步檢測法解調時系統(tǒng)總的誤碼率； (2) 包絡檢波法解調時系統(tǒng)總的誤碼率。 解：(1)對于2ASK信號，信號功率主要集中在其

55、頻譜的主瓣。因此，接收端帶通濾波器帶寬可取2ASK信號頻譜的主瓣寬度，即20n包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術信噪比55.3210536. 1210128622nar因為信噪比r32.551，所以同步檢測法解調5138. 841089. 255.321416. 311421eerrerfcPre濾波器帶寬HzRBb192

56、00960022輸出噪聲平均功率WBnn80210536. 122(2) 包絡檢波法解調時系統(tǒng)總的誤碼率為4138. 841046. 12121eePre在大信噪比的情況下，包絡檢波法解調性能接近同步檢測法解調性能。包絡檢波法的系統(tǒng)性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術對2FSK信號解調同樣可以采用同步檢測法和包絡檢波法。 同步檢測法的系統(tǒng)性

57、能 在碼元時間寬度Ts區(qū)間，發(fā)送端產生的2FSK信號可表示為”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0),(1),()(21tututsTTT其它, 00,cos)(11sTTttAtu其中其它, 00,cos)(22sTTttAtu二進制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術圖 7 26 2FSK信號采用同步檢測法性能分析模型

58、發(fā)送端信道帶通濾波器 1相乘器抽樣判決器輸出Pe定時脈沖y1(t)yi(t)sT(t)ni(t)低通濾波器x1(t)帶通濾波器 2相乘器低通濾波器y2(t)x2(t)2cos 1t2cos 2t”發(fā)送符號“”發(fā)送符號“0),(cos1),(cos)()()()()(2101tntatntatntKutntKutyiiiTiTi二進制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳

59、輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術ttnttnttnttnatntntatyscsc111111111111sin)(cos)(sin)(cos)()()(cos)(ttnttnattnttntntatntyscsc222222222222sin)(cos)(sin)(cos)()(cos)()(若只發(fā)送“1”ttnttnatysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc22222sin)(cos)()(與載波相乘后ttnttnatnattytzscc111111112sin)(2cos)()(cos)(2)(ttnttntnttytzscc2222222

60、22sin)(2cos)()(cos)(2)(二進制移頻鍵控(2FSK)系統(tǒng)抗噪聲性能Tel郵通信原理Tel郵通信原理http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院http:/通 信 與 信 息 工 程 學 院數(shù)字調制與解調原理數(shù)字調制信號的功率譜密度數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能多進制調制系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)字調制技術濾波后)()(11tnatxc)()(22tntxc22112)(exp21)(nnaxxf2222exp21)(2nnxxf概率密度 當x1(t)的抽樣值x1小于x2(t)的抽樣值x2時，判決器輸出“0”符號，發(fā)生將“1”