《通信原理》课程教学资源（案例）数字调制技术的实际应用

Top1相移键控相移键控（PSK)是一种载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相与相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为"1"时，调制后载波与未调载波同相；取码元为"0"时，调制后载波与未调载波反相；"1"和"0"时调制后载波相位差180°。2PSK的时域表达式为e2psk(t)=Acos(wct+中n)，其中表示第n个符号的绝对相位。中n=0发送0时；元发送1时因此上式可以改成e2psk(t)=Acos (wet)概率为P概率为1-P-Acos (wet)图形如下：带迪低通相乘器执样判决器滤波器滤波器52PSx(0)输出定时cosab脉冲（）相干解调原理7-00由于表示信号的两种码元波形相同，极性相反，故2PSK信号一般可以表示

Top1 相移键控 相移键控（PSK)是一种载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控 分为绝对移相与相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对 移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码 元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差 1800。 2PSK的时域表达式为e2psk(t)=Acos(wct+Ψ n),其中表示第n个符号的绝对相位。 Ψ n=0 发送 0 时； π 发送 1 时 因此上式可以改成 e2psk(t)=Acos（wct) 概率为 P -Acos（wct) 概率为 1-P 图形如下： 由于表示信号的两种码元波形相同，极性相反，故 2PSK 信号一般可以表示

为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦波相乘，即；e2psk(t)=s(t)*cos(Wct);其中 s(t)=Zang(t-nTs);这里，g(t）是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为：an=1概率为P-1概率为1-P主要应用：传统的本地通讯借助于电线传输因为这既省钱又可保证信息可靠传送。而长途通讯则需要通过无线电波传送信息。从系统硬件设备方面考虑这很方便省事但是从传送信息的准确性考虑却导致了信息传送不确定性增加而且由于常常需要借助于大功率传送设备来克服因气象条件、高大建筑物以及其他各种各样的电磁干扰。各种不同类型的调制方式能够根据系统造价、接收信号品质要求提供各种不同的解决方案但是直到不久以前它们大部分还是属于模拟调制范畴频率调制和相位调制噪声小而幅度调制解调结构要简单的多。最近由于低成本微控制器的出现以及民用移动电话和卫星通信的引入数字调制技术日益普及。数字式调制具有采用微处理器的模拟调制方式的所有优点通讯链路中的任何不足均可借助于软件根除它不仅可实现信息加密而且通过误差校准技术使接收到的数据更加可靠另外借助于DSP还可减小分配给每个用户设备的有限带宽频率利用率得以提高。1、数字调频对传统的模拟频率调制（FM)稍加变化即在调制器输入端加一个数字控制信号便得到由两个不同频率的正弦波构成的调制波解调该信号很简单只需让它通过两个滤波器后就可将合成波变回逻辑电平信号。通常这种调制方式称为频移键控(FSK)。2、数字调相数字相位调制(或相移键控-PSK)与频率调制很相似。不过它的实现是通过改变发送波的相位而非频率不同的相位代表不同的数据。PSK最简单的形式为利用数字信号对两个同频、反相正弦波进行控制、不断切换合成调相波。解调时让它与一个同频正弦波相乘其乘积由两部分构成2倍频接收信号的余弦波与频率无

为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦波相乘，即； e2psk(t)=s(t)*cos(wct); 其中 s(t)=Ʃang(t-nTs); 这里，g(t）是脉宽为 Ts 的单个矩形脉冲，而 an 的 统计特性为： an=1 概率为 P -1 概率为 1-P 主要应用： 传统的本地通讯借助于电线传输因为这既省钱又可保证信息可靠传送。而长 途通讯则需要通过无线电波传送信息。从系统硬件设备方面考虑这很方便省事但 是从传送信息的准确性考虑却导致了信息传送不确定性增加而且由于常常需要 借助于大功率传送设备来克服因气象条件、高大建筑物以及其他各种各样的电磁 干扰。 各种不同类型的调制方式能够根据系统造价、接收信号品质要求提供各 种不同的解决方案但是直到不久以前它们大部分还是属于模拟调制范畴频率调 制和相位调制噪声小而幅度调制解调结构要简单的多。最近由于低成本微控制器 的出现以及民用移动电话和卫星通信的引入数字调制技术日益普及。数字式调制 具有采用微处理器的模拟调制方式的所有优点通讯链路中的任何不足均可借助 于软件根除它不仅可实现信息加密而且通过误差校准技术使接收到的数据更加 可靠另外借助于 DSP 还可减小分配给每个用户设备的有限带宽频率利用率得以 提高。 1、数字调频 对传统的模拟频率调制(FM)稍加变化即在调制器输入端加一个数字控制信 号便得到由两个不同频率的正弦波构成的调制波解调该信号很简单只需让它通 过两个滤波器后就可将合成波变回逻辑电平信号。通常这种调制方式称为频移键 控(FSK)。 2、数字调相 数字相位调制(或相移键控-PSK)与频率调制很相似。不过它的实现是通过改 变发送波的相位而非频率不同的相位代表不同的数据。PSK 最简单的形式为利用 数字信号对两个同频、反相正弦波进行控制、不断切换合成调相波。解调时让它 与一个同频正弦波相乘其乘积由两部分构成 2 倍频接收信号的余弦波与频率无

关幅度与正弦波相移成正比的分量。因此采用低通滤波器滤掉高频成分后便得到与发送波相应的原始调制数据。3、正交相移调制如果对上述PSK概念进一步延伸可推测调制的相位数目不仅限于两个载波应该能够承载任意数目的相位信息而且如果对接收信号乘以同频正弦波就可解调出相移信息而它是与频率无关的直流电平信号。相移调制(PSK)正是基于该原理。利用PSK载波可以承载四种不同的相移(4个码片）每个码片又代表2个二进制字节。初看这似乎毫无意义但现在这种调制方式却使同一载波能传送2比特的信息而非原来的1比特从而使载波的频带利用率提高了一倍。Top2、多进制数字调制系统的抗噪声性能通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信中，信道的加性噪声能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。与数字基带系统一样，分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也就是计算加性噪声的总误码率。就对信道特性变化的敏感性而言2ASK性能最差，2PSK2DPSK次之，2FSK最好。就对频带的利用而言，2FSK性能最差，就输入信号功率要求较小而言，2PSK最好，2FSK次之，2ASK最差

关幅度与正弦波相移成正比的分量。因此采用低通滤波器滤掉高频成分后便得到 与发送波相应的原始调制数据。 3、正交相移调制 如果对上述 PSK 概念进一步延伸可推测调制的相位数目不仅限于两个载波 应该能够承载任意数目的相位信息而且如果对接收信号乘以同频正弦波就可解 调出相移信息而它是与频率无关的直流电平信号。 相移调制(PSK)正是基于该原理。利用 PSK 载波可以承载四种不同的相移(4 个码片)每个码片又代表 2 个二进制字节。初看这似乎毫无意义但现在这种调制 方式却使同一载波能传送2比特的信息而非原来的1比特从而使载波的频带利用 率提高了一倍。 Top2、多进制数字调制系统的抗噪声性能 通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信中， 信道的加性噪声能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。与数字 基带系统一样，分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也就是计算加性噪声的 总误码率。 就对信道特性变化的敏感性而言 2ASK 性能最差，2PSK,2DPSK 次之，2FSK 最好。 就对频带的利用而言，2FSK 性能最差，就输入信号功率要求较小而言，2PSK 最好，2FSK 次之，2ASK 最差

1时的近调制方解调方误码率P带宽式似P,式-Lerfe(Nr/2)-r/4相干P=217,-2V元r2ASK-r/4217,非相干P=.PV2元相干-+217,perfcN222FSKr/2非相干P.-+2171erfc(Vr)相干P.a217,2PSKP.=2元2差分217,2DPSKP.=o2设备的复杂程度：发端----三种调制方式差不多收端--------设备的复杂程度与调制方式都有关。对同一种调制方式------相关解调比非相关解调复杂而同为非相关解-----2DPSK最复杂，2FSK次之2ASK最简单。应用：上述比较各有利弊，在实际工作中，要抓主要矛盾才能做出比较恰当的选择。2PSK抗噪为首：选相关-----2PSK2DPSK,不选2ASK。频带利用率为首-----2PSK、2DPSK，不选2FSK。设备复杂度为首------2FSK目前的传输系统：目前用得最多是相干2DPSK和2FSK，相干2DPSK-------用于高速数据传输非相关2DPSK-----用于中、低速数据传输，特别是在衰弱信道中传输数据，它有更广泛的应用

设备的复杂程度： 发端-三种调制方式差不多 收端-设备的复杂程度与调制方式都有关。 对同一种调制方式-相关解调比非相关解调复杂而同为非相关解-2DPSK 最复杂，2FSK 次之 2ASK 最简单。 应用： 上述比较各有利弊，在实际工作中，要抓主要矛盾才能做出比较恰当的选择。 2PSK 抗噪为首：选相关-2PSK,2DPSK,不选 2ASK。频带利用率为首-2PSK、 2DPSK,不选 2FSK。设备复杂度为首-2FSK 目前的传输系统： 目前用得最多是相干 2DPSK 和 2FSK，相干 2DPSK-用于高速数据传输 非相关 2DPSK-用于中、低速数据传输，特别是在衰弱信道中传输数据，它 有更广泛的应用