第5章 数字信号的频带传输

1、第5章 数字信号的频带传输 第5章 数字信号的频带传输 5.1 引言引言 5.2 数字振幅调制数字振幅调制 5.3 数字频率调制数字频率调制 5.4 数字相位调制数字相位调制 5.5 数字调制系统性能比较数字调制系统性能比较 第5章 数字信号的频带传输 5.1 引引 言言图 5-1 频带传输系统的组成方框图 原始数字序列基带信号形 成 器ans(t)键控器载波信号数字调制信号信 道噪 声接 收滤波器解调器s(t)数字调制数字调制：用基带信号控制高频载波，反基带信号变换为：用基带信号控制高频载波，反基带信号变换为 频带数字信号的过程。频带数字信号的过程。第5章 数字信号的频带传输 5.2 数字振

2、幅调制数字振幅调制 5.2.1 二进制数字振幅键控二进制数字振幅键控(2ASK) 1. 一般原理与实现方法一般原理与实现方法 二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式， 也是各种也是各种数字调制的数字调制的基础基础。 振幅键控振幅键控(也称幅移键控也称幅移键控)，记作，记作ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关键控或称其为开关键控(通断键控通断键控)，记作，记作OOK(On Off Keying)。 二进制数字振幅键控通常记作二进制数字振幅键控通常记作2ASK。 第5章 数字信号的频带传输 一个二进制的振幅键控信号可以表示成

3、一个单极性矩形一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，脉冲序列与一个正弦型载波的相乘， 即即 tnTtgatecnsncos )()(0 式中式中, g(t)是持续时间为是持续时间为Ts的矩形脉冲，的矩形脉冲，c为载波频率，为载波频率，an为二进制数字。为二进制数字。 , 0, 1naPP1出现概率为出现概率为第5章 数字信号的频带传输 若令若令 nsnnTtgats)()(则则 ttsteccos)()(0图图 5-2 数字线性调制方框图数字线性调制方框图 基带信号形 成 器相乘器带 通滤波器s(t)e(t)2ASK 信号ancos ct第5章 数字信

4、号的频带传输 图图 5-3 2ASK信号的产生及波形模型信号的产生及波形模型 载波发生器e(t)s(t)S开关(a)t1011001s(t)Tbtt2ASK信号载波信号(b)第5章 数字信号的频带传输 图图 5-4 桥式调制器产生桥式调制器产生2ASK信号信号 基带脉冲输入R4V1R2R1R3V2V4V3调幅信号输出载波振荡第5章 数字信号的频带传输 图图 5-5 简单的三极管调幅器简单的三极管调幅器 R2R1EbV基带脉冲输入载波振荡第5章 数字信号的频带传输 图图 5-6 以数字电路为主实现以数字电路为主实现2ASK信号的电路信号的电路 N&ab带通滤波器周 期方波源s(t)基带信号E1E

5、2cdee(t)第5章 数字信号的频带传输 2. 2ASK信号的信号的功率谱及带宽功率谱及带宽若用若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为表示二进制序列中一个宽度为Tb、高度为、高度为1的门的门函数函数g(t)所对应的所对应的频谱函数频谱函数，Ps(f)为为s(t)的的功率谱密度功率谱密度，Po(f)为为已调信号已调信号e(t)的的功率谱密度功率谱密度，则有，则有 )()(41)(cscsoffPffPfP（5-5） 二进制基带信号的功率谱密度已在二进制基带信号的功率谱密度已在4.1节中计算出，对于单节中计算出，对于单极性极性NRZ码有码有 )2()1 (2)()(22babsTSTPfPfP当

6、当P=0.5时，时，)(5 . 0)(25. 0)(22bTbsSaTffP第5章 数字信号的频带传输 其中其中 )()(bbfTSaTfG当当1、0等概时，等概时，2ASK信号功率谱密度可以表示为信号功率谱密度可以表示为 )()()()()(22161161cbcbbccoffTSaffTSaTfffffP（5-6） 由此画出由此画出2ASK信号功率谱示意图如图信号功率谱示意图如图5-7所示。所示。 第5章 数字信号的频带传输 图图 5-7 2ASK信号的功率谱信号的功率谱 第5章 数字信号的频带传输 由图由图 5-7 可见：可见： (1) 因为因为2ASK信号的功率谱密度信号的功率谱密度P

7、e(f)是相应的单极性数是相应的单极性数字基带信号功率谱密度字基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至形状不变地平移至fc处形成的，处形成的，所以所以2ASK信号的功率谱密度由信号的功率谱密度由连续谱连续谱和和离散谱离散谱两部分组成。两部分组成。它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的；它的离散谱是位于离散谱是位于fc处一对频域冲击函数，这意味着处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号信号中存在着可作载频同步的中存在着可作载频同步的载波频率载波频率fc的成分。的成分。 第5章 数字信号的频带传输 (2)(2)由图由图5-75-7可以

8、看出，可以看出，2ASK2ASK信号的带宽信号的带宽B B2ASK2ASK是单极性数字是单极性数字基带信号基带信号B Bg g的两倍。的两倍。当数字基带信号的基本脉冲是矩形不归零当数字基带信号的基本脉冲是矩形不归零脉冲时，脉冲时，B Bg g=1/Tb。 于是于是 2ASK信号的信号的带宽带宽为为 bbgASK2222fTBB(5-7) 系统的系统的传码率传码率R RB B=1/=1/T Tb b(Baud)(Baud)，故，故2ASK2ASK系统的系统的频带利用率频带利用率为为 )Hz/Baud(21221bbbbffTTB(5-8) 第5章 数字信号的频带传输 这意味着用这意味着用2ASK

9、2ASK方式传送码元速率为方式传送码元速率为R RB B的数字信号时，的数字信号时， 要求该系统的要求该系统的带宽带宽至少为至少为2 2R RB B(Hz)(Hz)。由此可见，这种由此可见，这种2ASK2ASK调幅的调幅的频带利用率低频带利用率低，即在给定信，即在给定信道带宽的条件下，它的单位频带内所能传送的数码率较低。道带宽的条件下，它的单位频带内所能传送的数码率较低。 为了提高频带利用率，可以用为了提高频带利用率，可以用单边带调幅单边带调幅，从理论上说，单，从理论上说，单边带调幅的频带利用率可以比双边带调幅提高一倍，即其每边带调幅的频带利用率可以比双边带调幅提高一倍，即其每单位带宽所能传输

10、的数码率可达单位带宽所能传输的数码率可达 1 Baud/Hz。 2ASK信号的主要信号的主要优点是易于实现优点是易于实现，其，其缺点是抗干扰能缺点是抗干扰能力不强力不强，主要应用在低速数据传输中。，主要应用在低速数据传输中。第5章 数字信号的频带传输 3. 2ASK信号的解调及系统误码率信号的解调及系统误码率 图图 5-8 2ASK信号的包络解调信号的包络解调 低 通滤波器s (t)v(t)定时脉冲带 通滤波器包 络检波器抽 样判决器y(t)yi(t)s(t) ASK信号的解调有两种方法：信号的解调有两种方法：包络解调包络解调和和相干解调相干解调 第5章 数字信号的频带传输 图图 5-9 2A

11、SK信号的相干解调信号的相干解调 低 通滤波器s (t)x(t)定时脉冲带 通滤波器抽 样判决器y(t)yi(t)z(t)cos ct 相干解调就是相干解调就是同步解调同步解调，接收机要产生一个与发送载，接收机要产生一个与发送载波波同频同相同频同相的本地载波信号，称其为的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波同步载波或相干载波，利用此载波与收到的已调波相乘。利用此载波与收到的已调波相乘。第5章 数字信号的频带传输 相乘器输出为相乘器输出为 ttststtsttsttytzcccc2cos)(21)(212cos1 21)(cos)(cos)()(2 式中，第一项是式中，第一项是基带信号基带信号

12、，第二项是以，第二项是以 为为载波载波的的成份，经低通滤波器后，即可输出成份，经低通滤波器后，即可输出 s(t)/2 信号。信号。c2第5章 数字信号的频带传输 1)1)包络解调包络解调时时2ASK2ASK系统的系统的误码率误码率包络解调时包络解调时2ASK2ASK系统的误码率的计算是根据发系统的误码率的计算是根据发“1”1”和和发发“0”0”两种情况下产生的误码率之和而得来的。因为两种情况下产生的误码率之和而得来的。因为发发“1”1”时时包络的一维概率密度函数为包络的一维概率密度函数为莱斯分布莱斯分布，其主要能量集中在，其主要能量集中在“1”1”附近，而附近，而发发“0”0”时时包络的一维概

13、率密度函数为包络的一维概率密度函数为瑞利分瑞利分布布，信号能量主要集中在，信号能量主要集中在“0”0”附近，但是这两种分布在附近，但是这两种分布在A/2A/2附近产生重叠，见图附近产生重叠，见图5-105-10。第5章 数字信号的频带传输 图图 5-10 2ASK信号包络解调时概率分布曲线信号包络解调时概率分布曲线 第5章 数字信号的频带传输 若发若发“1”的概率为的概率为P(1)，发，发“0”的概率为的概率为P(0)，并且当，并且当P(0)=P(1)=1/2时，取样判决器的判决门限电平取为时，取样判决器的判决门限电平取为A/2，当，当包络的抽样值包络的抽样值A/2时，判为时，判为“1”；抽样

14、值；抽样值A/2时判为时判为“0”。发发“1”错判为错判为“0”的概率为的概率为P(0/1), 发发“0”错判为错判为“1”的概率的概率为为P(1/0)， 则系统的则系统的总误码率总误码率为为 )0/1 () 1/0(21)0/1 ()0() 1/0() 1 (PPPPPPPe第5章 数字信号的频带传输 实际上，实际上，Pe就是图就是图 5-10中中两块阴影面积之和的一半两块阴影面积之和的一半。x=A/2直线左边的阴影面积等于直线左边的阴影面积等于Pe1，其值的一半表示，其值的一半表示漏报概漏报概率率；x=A/2直线右边的阴影面积等于直线右边的阴影面积等于Pe0，其值的一半表示，其值的一半表示

15、虚虚报概率报概率。采用包络检波的接收系统，通常是工作在。采用包络检波的接收系统，通常是工作在大信噪比大信噪比的情况下，的情况下， 这时可近似地得出系统误码率为这时可近似地得出系统误码率为 422e21d)(21d)(2101rAAvvfvvfPe(5-12) 式中，式中，r=A2/(2 )为为输入信噪比输入信噪比。此式表明，在。此式表明，在r1的条件下，的条件下，包络解调包络解调2ASK系统的误码率随输入信噪比系统的误码率随输入信噪比r的增大，近似地按的增大，近似地按指数规律下降。指数规律下降。 2n第5章 数字信号的频带传输 2) 相干解调相干解调时时2ASK系统的系统的误码率误码率由图由图

16、5-9可知，经过带通滤波器的信号为可知，经过带通滤波器的信号为y(t)，它是窄带信，它是窄带信号。经过乘法器以后，信号为号。经过乘法器以后，信号为z(t)， 即即 ”时发“”时发“01,sincos)(cos)(,sincos)(cos)(cos)()(22tttnttntttnttnAttytzccsccccsccc经过LPF后，得 ”时发“”时发“01)()()(tntnAtxcc第5章 数字信号的频带传输 无论是发送无论是发送“1”还是还是“0”，送给判决器的信号均是有用，送给判决器的信号均是有用信号与噪声的混合物，其瞬时值的概率密度信号与噪声的混合物，其瞬时值的概率密度都是正态分布都是

17、正态分布的，的，只是均值不同而已。发只是均值不同而已。发“1”、发、发“0”码时码时x(t)的一维概率密度的一维概率密度函数分别为函数分别为 2222202)(1exp21)(exp21)(nnxnAxnxfxf（5-13） （5-14） 第5章 数字信号的频带传输 图5-11 ASK信号相干解调时概率分布曲线第5章 数字信号的频带传输 当当P P(0)=(0)=P P(1)=1/2 (1)=1/2 时，假设判决门限电平为时，假设判决门限电平为A A/2, /2, x x A A/2/2判为判为“1”1”，x xA A/2/2判为判为“0”0”，发，发“1”1”判为判为“0”0”的概率为的概率

18、为P P(0/1)(0/1)，发，发“0”0”判为判为“1”1”的概率为的概率为P P(1/0)(1/0)，这时，这时, 相干检测相干检测时时2ASK系统的误码率为系统的误码率为 2erfc2122erfc21d)(21d)(21)0/1 ()0() 1/0() 1 (n02/12/erAxxfxxfPPPPPAA（5-15）第5章 数字信号的频带传输 当当信噪比非常大信噪比非常大时，系统的误码率可进一步近似为时，系统的误码率可进一步近似为 41reerP 上式表明，上式表明， 随着随着输入信噪比的增加输入信噪比的增加， 系统的误码率将更系统的误码率将更迅速地迅速地按指数规律下降按指数规律下降

19、。 第5章 数字信号的频带传输 将将2ASK信号包络信号包络非相干解调非相干解调与与相干解调相干解调相比较相比较: (1) 相干解调比非相干解调容易设置最佳判决门限电平。相干解调比非相干解调容易设置最佳判决门限电平。 因为因为相干解调时最佳判决门限仅是信号幅度的函数，而非相干解调时相干解调时最佳判决门限仅是信号幅度的函数，而非相干解调时最佳判决门限是信号和噪声的函数。最佳判决门限是信号和噪声的函数。 (2) 最佳判决门限时，最佳判决门限时，r一定，一定，Pe相相Pe非非，即信噪比一定时，相，即信噪比一定时，相干解调的误码率小于非相干解调的误码率；干解调的误码率小于非相干解调的误码率；Pe一定时

20、，一定时，r相相r非非，即，即系统误码率一定时，相干解调比非相干解调对信号的信噪比要求系统误码率一定时，相干解调比非相干解调对信号的信噪比要求低。由此可见，低。由此可见，相干解调相干解调 2ASK系统的抗噪声性能优于非相干解系统的抗噪声性能优于非相干解调系统。调系统。 (3) 相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要。可见，。可见，相干解调时设备复杂一些，而非相干解调时设备简单一些。相干解调时设备复杂一些，而非相干解调时设备简单一些。 第5章 数字信号的频带传输 5.2.2 多进制数字振幅键控多进制数字振幅键控(MASK) 在多进制数字调制中，在

21、每个符号间隔在多进制数字调制中，在每个符号间隔Tb内，可能发内，可能发送的符号有送的符号有M种，在实际应用中，通常取种，在实际应用中，通常取M=2n，n为大于为大于1的正整数，也就是说，的正整数，也就是说，M是一个大于是一个大于 2 的数字。这种状态的数字。这种状态数目大于数目大于2的调制信号称为多进制信号。将多进制数字信号的调制信号称为多进制信号。将多进制数字信号(也可由基带二进制信号变换而成也可由基带二进制信号变换而成)对载波进行调制，在接收对载波进行调制，在接收端进行相反的变换，这种过程就叫端进行相反的变换，这种过程就叫多进制数字调制与解调，多进制数字调制与解调，或简称为或简称为多进制数

22、字调制多进制数字调制。 第5章 数字信号的频带传输 与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有以与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有以下几个下几个特点特点： (1) 在码元速率在码元速率(传码率传码率)相同条件下，可以提高信息速率相同条件下，可以提高信息速率(传信率传信率)。当码元速率相同时，当码元速率相同时，M进制数传系统的信息速率是进制数传系统的信息速率是二进制的二进制的lbM倍。倍。 (2) 在信息速率相同条件下，可降低码元速率，以提高传在信息速率相同条件下，可降低码元速率，以提高传输的可靠性输的可靠性。 (3) 在接收机输入信噪比相同条件下，多进制数传系统的在接收机输

23、入信噪比相同条件下，多进制数传系统的误码率比相应的二进制系统要高误码率比相应的二进制系统要高。 (4) 设备复杂。设备复杂。 第5章 数字信号的频带传输 1. 1. MASKMASK信号信号的波形及表示式的波形及表示式tnTtgattstenbncccos )(cos)()(5- 17) 其中 1210man出现概率为P 出现概率为P1 出现概率为P2 出现概率为Pm-1 (5- 18) 且且 11210mPPPPg(t)是高度为是高度为 1、宽度为、宽度为Tb的门函数。的门函数。 第5章 数字信号的频带传输 t132012301(a)0s(t)TbTbt(b)e(t)0te0(t)0(c)t

24、e1(t)0te2(t)00e3(t)t图 5-12 多电平调制波形 第5章 数字信号的频带传输 显然，显然， 图图 7- 12(c)的各个波形可表示为的各个波形可表示为 nmmnnntnTtgctetnTtgctetnTtgctetnTtgctecb11cb22cb11cb00cos)()(cos)()(cos)()(cos)()(5- 19) 第5章 数字信号的频带传输 其中 )1 (01)1 (02)1 (01101112221110mmmPPmcPPcPPcc概率为概率为概率为概率为概率为概率为概率为(5- 20) 因此11)()(miitete(5-21) 第5章 数字信号的频带传输

25、 2. MASK信号的信号的带宽带宽及及频带利用率频带利用率 MASK信号的信号的带宽带宽可表示为可表示为 bMASKfB2其中其中 fb = 1/Tb是是多进制码元速率多进制码元速率。 与二进制与二进制2ASK信号相比较，二进制码元速率为信号相比较，二进制码元速率为fb。当两者当两者码元速率相等时码元速率相等时，即，即fb= fb，则两者带宽相等，即，则两者带宽相等，即 ASKMASKBB2第5章 数字信号的频带传输 当两者的当两者的信息速率相等信息速率相等时，则其码元速率的关系为时，则其码元速率的关系为 lbmkkfkffkfbbbb或bASKASKMASKfBBkB2122 可见，当信息

26、速率相等时可见，当信息速率相等时MASK信号的带宽只是信号的带宽只是2ASK信号带宽的信号带宽的1/k。第5章 数字信号的频带传输 当以当以码元速率码元速率考虑频带利用率考虑频带利用率r时，时， 有有 )/(212HzBaudffBfbbMASKb 这与这与2ASK系统相同。系统相同。 但通常是以但通常是以信息速率信息速率来考虑频带利用率的，来考虑频带利用率的， 因此有因此有 )/(22HzsbkfkfBkfbbMASKblbmk 第5章 数字信号的频带传输 3. MASK信号的信号的调制方法调制方法 图图 5-13 几种多电平调制的方框图几种多电平调制的方框图 第5章 数字信号的频带传输 输

27、入二进制数码的码元宽度为输入二进制数码的码元宽度为Tb，每，每2比特一组，经比特一组，经2/4电平变换器变换成四进制数码，其码元宽度为电平变换器变换成四进制数码，其码元宽度为 2Tb，每个码，每个码元包含元包含2比特信息。再经串比特信息。再经串/并变换交叉送入两个支路去进行并变换交叉送入两个支路去进行正交调制，此时正交调制，此时各支路的码元宽度为各支路的码元宽度为 4Tb。图图5-13(d) 多电平正交调幅发送端方框图多电平正交调幅发送端方框图第5章 数字信号的频带传输 输出信号的输出信号的带宽带宽为为bbfTB21241 它是单路它是单路2ASK系统带宽系统带宽(2fb)的的 ，而信息速率并

28、不，而信息速率并不改变。此时频带改变。此时频带利用率利用率为为 41)/ )/(2HzsbBfb 它是单路它是单路2ASK2ASK系统频带利用率系统频带利用率1/2(b/sHz)1/2(b/sHz)的的4 4倍，倍，这是这是 2/42/4电平变换及双路正交调制的结果。电平变换及双路正交调制的结果。 第5章 数字信号的频带传输 4. MASK信号的信号的特点特点 (1) 传输效率高传输效率高。 (2) 抗衰落能力差抗衰落能力差。 (3)在接收机输入平均信噪比相等的情况下，在接收机输入平均信噪比相等的情况下，MASK系统系统的误码率比的误码率比2ASK系统要高系统要高。 (4) 电平数电平数M越大

29、，设备越复杂越大，设备越复杂。 第5章 数字信号的频带传输 5.3 数字频率调制数字频率调制 5.3.1 二进制数字频移键控二进制数字频移键控(2FSK) 1. 一般原理与实现的方法一般原理与实现的方法 图图 5-14 2FSK信号的产生及波形信号的产生及波形 模拟调频器s(t)eo(t)(a)f1f2载波载波开关eo(t)s(t)(b)Ks(t)eo(t)1100f1f2f2f1(c)第5章 数字信号的频带传输 已调信号的数字表达式可以表示为已调信号的数字表达式可以表示为)cos( )()cos( )()(2s1sonnnnnntnTtgatnTtgate(5-28) 式中，式中，g(t)为

30、单个矩形脉冲，为单个矩形脉冲， 脉宽为脉宽为Ts: )1 (, 1, 0PPan概率为概率为 是是an的反码，若的反码，若an=0，则，则 ；若；若an=1, 则则 0nana1naPPan概率为概率为, 1)1 (, 0n、n分别是第分别是第n个信号码元的个信号码元的初相位初相位。 第5章 数字信号的频带传输 1) 直接调频法直接调频法(相位连续相位连续 2FSK信号的产生信号的产生) 图图 5-15 直接调频法产生直接调频法产生 2FSK信号信号 (a)输出为正弦波输出为正弦波 (b)输出为方波输出为方波输出基带信号输入V1V2C1C2LVC3E(a)基带信号输入输出E(b)C2C1R1R

31、2R3V3V1V2在码元转换时刻，两个载波相位能够保持连续在码元转换时刻，两个载波相位能够保持连续第5章 数字信号的频带传输 2) 2) 频率键控法频率键控法( (相位不连续相位不连续2FSK2FSK信号的产生信号的产生) ) 两个码元转换时刻，前后码元的相位不连续两个码元转换时刻，前后码元的相位不连续图图 5- 16 相位不连续的相位不连续的2FSK信号的产生信号的产生第5章 数字信号的频带传输 图图 5- 16相位不连续的相位不连续的2FSK信号的各点波形信号的各点波形 第5章 数字信号的频带传输 2. 2FSK信号的信号的功率谱及带宽功率谱及带宽 1) 相位不连续相位不连续的的2FSK情

32、况情况 图图 5- 17 相位不连续的相位不连续的2FSK信号的功率谱信号的功率谱 fbO fb f Pg( f )(a) f2 f1Ofbf1 f2 f1f2fb f(b) PFSK( f )第5章 数字信号的频带传输 由图可见：由图可见： (1) 相位不连续相位不连续 2FSK信号的功率谱与信号的功率谱与 2ASK信号的功率谱信号的功率谱相似，同样相似，同样由离散谱由离散谱和和连续谱连续谱两部分组成两部分组成。其中，连续谱与。其中，连续谱与 2ASK信号的相同，而离散谱是位于信号的相同，而离散谱是位于f1、f2处的两对冲击，处的两对冲击， 这表明这表明 2FSK信号中含有载波信号中含有载波

33、f1 、f2的分量。的分量。 (2) (2) 若仅计算若仅计算2FSK2FSK信号功率谱第一个零点之间的频率间隔，信号功率谱第一个零点之间的频率间隔， 则该则该2FSK2FSK信号的信号的频带宽度频带宽度为为 BB12FSK2)2(2|RhRffB(5- 33) 式中，式中，R=fb是基带信号的带宽，是基带信号的带宽，h=|f2-f1|/R为为偏移率偏移率(调制指数调制指数)。 第5章 数字信号的频带传输 为了便于接收端解调，要求为了便于接收端解调，要求2FSK信号的两个频率信号的两个频率f1, f2间间要有足够的间隔。对于采用带通滤波器来分路的解调方法，要有足够的间隔。对于采用带通滤波器来分

34、路的解调方法，通常取通常取|f2-f1|=(35)RB。于是，。于是，2FSK信号的带宽为信号的带宽为 BFSKRB)75(2相应地，这时相应地，这时 2FSK系统的系统的频带利用率频带利用率为为 )/()75(122HzBaudBRBfFSKBFSKb(5-34)(5-35) 2FSK2FSK信号的带宽约为信号的带宽约为2ASK2ASK信号带宽的信号带宽的3 3倍，系统频带利倍，系统频带利用率只有用率只有2ASK系统的系统的1/3 左右。左右。 第5章 数字信号的频带传输 2) 相位连续相位连续的的2FSK情况情况 图图 5-18 相位连续的相位连续的2FSK信号的功率谱信号的功率谱 8bT

35、h0.5h0.7h1.5fc( f1 f2)/2h( f2 f1)/RB fc1.5RB fc RB fc0.5RB fc fc0.5RB fc RB fc1.5RBE2FSK( f )Ps( f )O f1 fb f1 fc f2 f2 fb f81(a)(b) f第5章 数字信号的频带传输 由图可以看出：由图可以看出：(1) 功率谱曲线对称于频偏功率谱曲线对称于频偏(标称频率标称频率) fc。(2) 当偏移量当偏移量(调制指数调制指数)h较小时较小时，如，如h0.7 时，信号能时，信号能量集中在量集中在fc0.5RB范围内；如范围内；如h0.7 后，将明显地呈现双峰；当后，将明显地呈现双峰

36、；当h=1 时，时，达到极限情况，这时双峰恰好分开，在达到极限情况，这时双峰恰好分开，在f1和和f2位置上出现了位置上出现了两个离散谱线，如图两个离散谱线，如图5-18(b)所示。继续增大所示。继续增大h值，两个连续值，两个连续功率谱功率谱f1、f2中间就会出现有限个小峰值，且在此间隔内频中间就会出现有限个小峰值，且在此间隔内频谱还出现了零点。但是，当谱还出现了零点。但是，当h2以后以后)，将进入高指数调频。，将进入高指数调频。这时，这时，信号功率谱扩展到很宽频带，且与相位不连续信号功率谱扩展到很宽频带，且与相位不连续2FSK信号的频谱特性基本相同。信号的频谱特性基本相同。当当|f2-f1|=

37、mRB(m为正整数为正整数)时，信时，信号功率谱将出现离散频率分量。号功率谱将出现离散频率分量。第5章 数字信号的频带传输 表表 5-1 几种调制信号带宽比较几种调制信号带宽比较 第5章 数字信号的频带传输 3. 2FSK信号的解调及系统误码率信号的解调及系统误码率 图图 5-19 过零检测法方框图及各点波形图过零检测法方框图及各点波形图 1) 过过零零检检测测法法 放大限幅微分ba整流c脉冲形式d低通eftatbcdttetftE第5章 数字信号的频带传输 2) 包络检测法包络检测法 图图 5-202FSK信号包络检波方框图及波形信号包络检波方框图及波形 带 通滤波器包 络检波器带 通滤波器

38、包 络检波器yi(t)抽 样判别器输入21y1(t)y2(t)v2(t)v1(t)抽样脉冲输出)(ts1110ttttttt)(ts取样脉冲v2(t)v1(t)y2(t)y1(t)yi(t)(a)(b)第5章 数字信号的频带传输 3) 同步检波法同步检波法 图图 5-21 2FSK信号相干检测方框图信号相干检测方框图 带通滤波器乘法器低通滤波器带通滤波器乘法器低通滤波器cos1tyi(t)取样判别器cos2t输入21y1(t)y2(t)z1(t)z2(t)v2(t)v1(t)取样脉冲输出s (t)第5章 数字信号的频带传输 与与2ASK系统相仿，系统相仿，相干解调能提供较好的接收性能相干解调能提供较好的接收性能，但，但是要求接收机提供具有准确频率和相应的相干参考电压，这是要求接收机提供具有准确频率和相应的相干参考电压，这样样增加了设备的复杂性增加了设备的复杂性。通常，当通常，当2FSK信号的信号的频偏频偏|f2-f1|较大时较大时，多采用，多采用分离滤波分离滤波法法；而在；而在|f2-f1|较小时较小时，多采用，多采用鉴频法鉴频法。与与2ASK的情形相对应，我们分别以包络解调法和相干解的情形相对应，我们分别以包络解调法和相干解调法两种情况来讨论调法两种情况来讨论2FSK系统的抗噪声性能，给出误码率，系统的抗噪声性能，给出误码率， 并比较其特点。并比较其特