北京邮电大学：《通信系统原理》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 数字调制系统

第六章数字调制系统1。 引言·实际信道一般都不能直接传送基带信号。正如模拟通信系统一样，我们也要用数字基带信号对载波进行调制，并在信道上传输所谓的频带（带通）信号。本章将讨论以正弦波为载波的数字调制系统。数字调制系统与模拟调制系统的原理一样，也有三大类：调幅，调频和调相。模拟调制的特点：连续调制、波形恢复数字调制的特点：离散数字信号对载波的某一参量的状态进行调制，在接收端对载波信号的离散参量进行检测。·数字调制信号义称键控信号

第六章 数字调制系统 1。引言 • 实际信道一般都不能直接传送基带信号。正如模拟通 信系统一样，我们也要用数字基带信号对载波进行调 制，并在信道上传输所谓的频带（带通）信号。本章 将讨论以正弦波为载波的数字调制系统。 • 数字调制系统与模拟调制系统的原理一样，也有三 大类：调幅，调频和调相。 • 模拟调制的特点：连续调制、波形恢复 • 数字调制的特点：离散数字信号对载波的某一参量 的状态进行调制，在接收端对载波信号的离散参量进 行检测。 • 数字调制信号又称键控信号

·二进制时有：ASK（Amplitude-Shift-keying)FSK(Frequency-Shift-keying·PSK(Phase-Shift-keying)··线形调制与非线形调制·ASKFSK与PSK·本章重点：研究二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，介绍多进制数字调制以及由三种基本数字调制形式派生出的几种数字调制的原理

•二进制时有：ASK （Amplitude-Shift-keying） • FSK （Frequency-Shift-keying） • PSK （Phase-Shift-keying） •线形调制与非线形调制 •ASK FSK与PSK •本章重点：研究二进制数字调制系统的原理及其抗噪声 性能，介绍多进制数字调制以及由三种基本数字调制形 式派生出的几种数字调制的原理

2。二进制数字调制原理2。 1 BASK(Binary-Amplitude-Shift-keying)假设信源发0（概率P），发1（概率1-P），彼此独立已调制波：:e(t) =[ang(t-nT,)]cosの.tg(t)：矩阵脉冲o概率Pa.[1概率1-PZa.g(t- nT,)现定义s(t)=eo(t) = s(t)cos w.tn产生BASK有两中方法：1. 模拟法2.键控法

• 2。 二进制数字调制原理 • 2。1 BASK(Binary-Amplitude-Shift-keying) • 假设信源发0（概率P），发1（概率1-P），彼此独 立 • 已调制波： ：矩阵脉冲 • 现定义 s(t)= • 产生BASK有两中方法： 1. 模拟法 2. 键控法 e t = a g t − nT t n s c ( ) [ ( )]cos 0 g(t)  − n n nTs a g(t ) e t s t w t c ( ) ( )cos 0 =    = 1 0 an P P 概率1− 概率

e(t)eo(t)s(t)L.0.s(t)cosoct模拟法键控法（OOK)OOK信号也有两种解调方法：1.非相干解调（包络检波法）2.相干解调（同步检测法）

• OOK信号也有两种解调方法： 1. 非相干解调（包络检波法） 2. 相干解调（同步检测法） s(t) cosωc t eo(t) 模拟法 L.O. s(t) eo(t) 键控法（OOK）

OOK的两种解调法：(an)e:(t)半波或全抽样LPFBPF波整流判决器时钟非相于解调法(a)(an)eo(t)抽样LPFBPF判决器时钟coso.t相干解调法(b)

• OOK的两种解调法： BPF 半波或全 波整流 LPF 抽样 判决器 eo(t) 时钟 {an} (a) 非相干解调法 BPF LPF 抽样 判决器 eo(t) 时钟 {an} cosωct (b) 相干解调法

.与AM比较：多一抽样判决器·BASK：电报但在数字通信系统中应用不多（抗噪声能力差）·BASK的频谱特性：BASK信号是随机的功率型信号，故应研究它的功率谱密度。·我们有已调信号：e(t)=s(t)cosocts(t)代表信息（随机单极性矩形脉冲序列）。·e(t)的功率谱密度Pe(f)可用s(t)的功率谱密度Ps(f)来表示，即:Pe(f)==[P,(f + f.)+P,(f - f))·下面确定：P,(f)

•与AM比较：多一抽样判决器 •BASK：电报 但在数字通信系统中应用不多（抗噪声 能力差） •BASK的频谱特性：BASK信号是随机的功率型信号， 故应研究它的功率谱密度。 •我们有已调信号： eo(t)=s(t)cosωc t •s(t)代表信息（随机单极性矩形脉冲序列）。 • eo(t)的功率谱密度PE(f)可用 s(t)的功率谱密度Ps(f)来表 示，即: [ ( ) ( )] 4 1 ( ) E s c s c P f = P f + f + P f − f •下面确定： P ( f ) s

由第五章知道P.(f）与概率P有关，其频谱中有连续谱（交变波部分）和离散谱（稳态波），即：P,() = f,P(1- P)G(f)2 + f2(1-P)Z|G(mf,)s(f -mf,)G(f)←()·由于G(mf.)=0,当m+0时,故：P,) = f,P(1- P)G(F)2 + f2(1- P)2|G(O)° s(f)·因此：Pe(f)=J. P(1- P)|G(f + f.) +|G(f - f.)1+f?(1- P)|G(O)[8(f + .)+ 8(f - f.)]·当P=1/2（0，1等概率出现）Pe()=f,G(f + .) +G(f - f.)1+J:|G(O)"[8(f + f.)+8(f - f.)

•由第五章知道 与概率P有关，其频谱中有连续谱 （交变波部分）和离散谱（稳态波），即： = G(f) •由于G(mfs)=0,当m≠0时,故： •因此： •当P=1/2（0，1等概率出现） P ( f ) s P ( f ) s  + − (1− ) ( ) + (1− ) ( ) ( − ) 2 2 2 2 s s s m fs f P P G f f P G m f  f  g(t) ) (1 ) ( ) (1 ) (0) ( ) 2 2 2 2 P f f P P G f f P G f s = s − + s −  (1 ) (0) [ ( ) ( )] 4 1 (1 )[ ( ) ( ) ] 4 1 ( ) 2 2 2 2 2 E c s c s c c P f = f P − P G f + f + G f − f + f − P G  f + f +  f − f (0) [ ( ) ( )] 16 1 [ ( ) ( ) ] 16 1 ( ) 2 2 2 2 E s c c s c c P f = f G f + f + G f − f + f G  f + f +  f − f

·而sin -jnfTG(O)| = T,G(f)= TefTsin π(f - f.)TP(0)=lim a(f+J)T1+=[8(f + f)+8(f - f))16元(f + f.)T,π(f - f)T,16+ Pe(f)IG( 1/16f.·结论：1．频谱中有连续和离散两部分2．带宽是g(t)的两倍

•而 •结论：1. 频谱中有连续和离散两部分 2．带宽是g(t)的两倍 e s jnfT s s s fT fT G f T −         =  sin  ( ) G = Ts (0) [ ( ) ( )] 16 1 ] ( ) sin ( ) ( ) sin ( ) [ 16 ( ) 2 2 c c c s c s c s s c s E f f f f f f T f f T f f T T f f T P f + + + − − − + + + =       fc 1/16 PE(f) │G(f)│

2.2 BESK0 →w(f)BFSK载波频率的跳变1 →w(f2)fie.(t)BFSK调制法L.0.1s(t)e(t)L.0.2模拟f2调频器s(t)用矩形波进行调频（模拟法）键控调频法eo(t) = ang(t - nT,)cos[wit + pn]+ Zang(t -nT,)cos[w2t +on]nnP0a, =?11-Pg(t)矩形波

2.2 BFSK 0 1 BFSK载波频率的跳变 BFSK调制法: 0 P 1 1-P g(t)矩形波 ( ) 1 1 → w f ( ) 2 2 → w f =  − + + − + n n n s n n s n e (t) a g(t nT ) cos[w t ] a g(t nT ) cos[w t ] 0 1  2  = n a 模拟 调频器 s(t) eo(t) 用矩形波进行调频（模拟法） L.O.1 L.O.2 s(t) eo(t) f1 f2 键控调频法

an是a的反码:1—P『Oan =1βn，①，是第个n码元的初相位P·键控法与模拟法的区别:键控法的相位不连续(n，O,与序列n无关)·BFSK的解调：一般有非相于与相关检测法fifiBPF包络检波LPFBPF输出输入输入输出抽样cosoit抽样包络检波BPFLPFBPFf2f2cosO2t非相干解调法相干解调法·此时抽样判决只要在抽样时刻比较两个值的大小，而无需门限电平

是an的反码: 0 1—P 1 P , 是第个n码元的初相位 •键控法与模拟法的区别:键控法的相位不连续( , 与序 列n无关) •BFSK的解调：一般有非相干与相关检测法. •此时抽样判决只要在抽样时刻比较两个值的大小，而无 需门限电平。 an an =  n  n  n  n BPF 包络检波 抽样 BPF 包络检波 输入 输出 f2 f1 非相干解调法 BPF 抽样 BPF 输入 输出 f2 f1 相干解调法 cosω1t cosω2t LPF LPF