通信原理数字调制课件

7.1幅度调制（ASK）7.2频率调制（FSK）7.3相位调制（PSK、DPSK）7.4现代数字调制技术第7章数字调制7.1幅度调制（ASK）第7章数字调制

调制：将基带信号的频谱搬移到适合于信道传输或便于信道多路复用的的较高的频率范围；用基带信号控制载波参数，使载波参数随基带信号变化的过程。ASK：(AmplitudeShiftKeying)FSK：(FrequencyShiftKeying)PSK：(PhaseShiftKeying)调制：将基带信号的频谱搬移到适合于信道传输或便于信道7.1二进制幅度调制（2ASK）（一）概念调制实现方法：a.模拟法s(t)1001cosωctb.键控法cosωct1001

2ASK用二进制数字基带信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着数字信号而变化。7.1二进制幅度调制（2ASK）（一）概念调制实现方法：二进制振幅键控信号时间波形二进制振幅键控信号时间波形B=2fs（二）二进制振幅键控(2ASK)功率谱及带宽带宽B=2fs（二）二进制振幅键控(2ASK)功率谱及带宽带宽（三）二进制振幅键控(2ASK)解调相干解调法（三）二进制振幅键控(2ASK)解调相干解调法非相干解调e2ASK(t)带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器输出abcd定时脉冲非相干解调e2ASK(t)带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样（四）多进制幅度键控(MASK)（四）多进制幅度键控(MASK)M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线M=2M=4M=8M=16M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线M=2M=4M=87.2二进制频率调制（2FSK）2FSK用数字基带信号控制载波的频率变化，1符号对应于载频f1,0符号对应于载频f2（一）调制原理与实现方法7.2二进制频率调制（2FSK）2FSK用数字基带通信原理数字调制课件Tsf2f2f1f1f1t(a)f1f1f1t(b)f2f2t(c)2FSK信号波形分解Tsf2f2f1f1f1t(a)f1f1f1t(b)f2f22FSK信号可视为两个2ASK信号的合成：则2FSK信号功率谱为两个2ASK功率谱之和。

（二）2FSK信号的功率谱及带宽

2FSK信号带宽

B=|f1-f2|+2fs2FSK信号可视为两个2ASK信号的合成：（二）2FSK信号1.01.51.01.5

数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干解调法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。（三）2FSK信号解调（1）1.包络检波法——非相干解调数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干解调法、包2FSK非相干解调过程的时间波形

上支路经BPF1滤波整流下支路经BPF2滤波整流2FSK非相干解调过程的时间波形上支路经下支路经（三）2FSK信号解调(2)2.相干解调法（三）2FSK信号解调(2)2.相干解调法（四）多进制频率调制（MFSK）（四）多进制频率调制（MFSK）多进制数字频率调制系统误码率性能曲线

实线为采用相干解调方式，虚线为采用非相干解调方式。多进制数字频率调制系统误码率性能曲线实线为采用相干解调可以看出：在M一定的情况下，信噪比r越大，误码率Pe越小；在r一定的情况下，M越大，误码率Pe也越大。相干解调和非相干解调的性能差距将随M的增大而减小；同一M下，随着信噪比r的增加非相干解调性能将趋于相干解调性能。

可以看出：根据控制载波相位的方法不同，数字调相分为绝对调相（PSK）和相对调相（DPSK）两种。7.3二进制相位调制二进制数字相位调制：用二进制数字基带信号控制正弦载波的相位，使正弦载波的相位随着二进制基带信号的变化而变化。根据控制载波相位的方法不同，数字调相分为绝对调相（PSK）和7.3.1二进制绝对调相（2PSK）1.2PSK信号的产生二进制绝对调相（2PSK）：用数字信息直接控制载波的相位。1：使载波反相（1800）0：载波相位不变0：使载波反相（1800）1：载波相位不变1变0不变0变1不变7.3.1二进制绝对调相（2PSK）1.2PSK信号的产生2PSK信号的波形1变0不变2PSK信号的波形1变0不变2PSK信号的调制方框图图6.4.3波形产生器的输入/输出波形ab11110001变0不变0变1不变2PSK信号的调制方框图图6.4.3波形产生器的输入/输例：画出数字信息1100101的2PSK信号的波形。（调制规则自定）（1）设码元周期是载波周期的整数倍（）（2）设码元周期不是载波周期的整数倍（）

例：画出数字信息1100101的2PSK信号的波形。（调2.2PSK信号的功率谱和带宽

对于双极性NRZ码，由于不存在直流成分，因此，2PSK信号功率谱示意图如图所示：

2PSK信号带宽

B=2fs2.2PSK信号的功率谱和带宽2PSK信号带宽B=2f通信原理数字调制课件

2PSK信号解调通常采用相干解调3.二进制绝对调相(2PSK)的解调“倒π”现象相位模糊2PSK信号解调通常采用相干解调3.二进制绝对调相(2PS设相邻码元的载波相位差为Δφ用相邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信息7.3.2二进制相对(差分)相位调制(2DPSK)1变0不变0变1不变变化规律一样，携带相同的信息设相邻码元的载波相位差为Δφ用相邻码元的载波相位的相对变化来1．2DPSK信号的产生

差分编码器2PSK调制器na二进制信息nb2DPSK信号1011001tttad的2PSK信号参考信号10110t101nanb载波nbbcna的2DPSK信号te2PSK的调制规则是“1”变“0”不变规则2DPSK的调制规则是“1”变“0”不变规则1．2DPSK信号的产生差分编码器2PSK调制器na二进制

2DPSK的解调有两种，一种是极性比较法，另一种是相位比较法（差分相干解调）。

（1）极性比较法

（2）差分相干解调法2、二进制相对相移键控(2DPSK)的解调2DPSK的解调有两种，一种是极性比较法，另一种2DPSK差分相干解调2DPSK差分相干解调2DPSK克服反向工作2DPSK克服反向工作误码率比较2PSK相干解调

2DPSK相干解调（极性比较法）

2DPSK非相干解调（差分相干解调）低高低高2PSK2DPSK2FSK2ASK误码率比较2PSK相干解调低高低高2PSK2DPSK2二相四相八相星座图A方式B方式二相四相八相星座图ABMDPSK系统的误码率性能曲线MDPSK系统的误码率性能曲线7.3.4二进制数字调制技术的性能比较带宽误码率设备的复杂程度应用情况7.3.4二进制数字调制技术的性能比较带宽为最高载波频率；Ts为M进制码元时间宽度MDPSKTs为二进制码元时间宽度2DPSKTs为M进制码元时间宽度MPSKTs为二进制码元时间宽度2PSK

为最低载波频率；Ts为M进制码元时间宽度。MFSK

为载波频率；Ts为二进制码元时间宽度。2FSKTs为M进制码元时间宽度MASKTs为二进制码元时间宽度2ASK备注带宽调制方式为最高载波频率；Ts为M进制码元时间宽度MDPSKTs为二进三种数字调制系统的Pe～r关系曲线

三种数字调制系统的Pe～r关系曲线误码率（1）对于同一种调制方式，采用相干解调比非相干解调性能好些（2）对于不同的调制方式，PSK性能最好，FSK次之，ASK最差相干PSK相干DPSK差分DPSK相干FSK非相干FSK相干ASK非相干ASK误码率（1）对于同一种调制方式，采用相干解调比非相干解调性能设备的复杂程度

（1）发送端：设备复杂程度不相上下；（2）接收端：相干比非相干复杂；（3）同为相干解调时，2DPSK设备最为复杂。

应用情况

（1）相干2DPSK，常用于高速数据传输；（2）非相干2FSK，常用于中、低速数据传输。设备的复杂程度7.4现代数字调制技术7.4.1正交振幅调制（QAM）7.4现代数字调制技术7.4.1正交振幅调制（QAM

MQAM信号的星座图

MQAM信号的星座图7.4.2高斯最小频移键控（GMSK）1、MSK的概念MSK（Minimum

Frequency

Shift

Keying）是调频指数的频移键控方式，是FSK方式的一种改进形式。

前置滤波器

MSK调制器输入输出2、GMSK的概念7.4.2高斯最小频移键控（GMSK）1、MSK的概念7.4.3正交频分复用（OFDM）

OFDM（Orthogonal

Frequency

Division

Multiplexing，正交频分复用）是一种无线环境下的高速传输技术，是未来无线宽带接入系统／下一代蜂窝移动系统的关键技术之一，适合在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。它能有效对抗多径效应，消除码间干扰，对抗频率选择性衰落，而且信道利用率高。7.4.3正交频分复用（OFDM）OFDM（Ort

OFDM是一种高效的数据传输方式，其基本思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。OFDM是一种高效的数据传输方式，其基本思想是在频域内本章小结1、数字调制的定义及功能2、各种数字调制的原理及实现，包括时域波形、带宽、解调

ASK、FSK、PSK（DPSK）3、各种调制技术性能比较（误码率、带宽）4、数字调制新技术本章小结1、数字调制的定义及功能练习1.相同码元速率、信号功率、噪声功率情况下，分别采用2ASK、2FSK、2PSK、

4PSK调制方式，误码率最低的是2PSK。（）2．DPSK解调时存在相位模糊现象，PSK可以解决这个问题。（）√×练习1.相同码元速率、信号功率、噪声功率情况下，分别采用2A1、在误码率相同的条件下，三种数字调制方式之间抗干扰性能好坏的关系为（）。A．2ASK＞2FSK＞2PSKB．2PSK＞2FSK＞2ASKC．2FSK＞2PSK＞2ASKD．2PSK＞2ASK＞2FSK2、克服载波同步中载波相位模糊对信号传输产生影响方法是（）。A．将基带信号编成CMI码B．对基带信号进行相关编码C．将基带信号编成HDB3码D．对基带信号进行差分编码BD1、在误码率相同的条件下，三种数字调制方式之间抗干扰性能好坏3．对101101进行2ASK调制、2FSK调制、2PSK和2DPSK调制，分别画出调制后波形。3．对101101进行2ASK调制、2FSK调制、2PSK和4、已知基带信号序列如图所示，试画出二进制相对调相波形。假设：（1）相对调相的第一个码元相位为“0”（2）数据信号为“1”时载波相位不变，数据信号为“0”时，载波相位改变180°。4、已知基带信号序列如图所示，试画出二进制相对调相波形。假设5、设数字信号为1011010，分别画出下列两种情况下2PSK、2DPSK的波形。（1）码元速率为1200B，载波频率为1200Hz。（2）码元速率为1200B，载波频率为2400Hz。6、已知某2ASK系统码元传输速率为100波特，所用载波信号为，（1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK信号的波形。（2）求2ASK信号的带宽。5、设数字信号为1011010，分别画出下列两种情况下2PS7、2FSK信号，发“1”时载波为，发“0”时载波为，码元传输速率为600波特，系统的带宽为多少？7、2FSK信号，发“1”时载波为7.1幅度调制（ASK）7.2频率调制（FSK）7.3相位调制（PSK、DPSK）7.4现代数字调制技术第7章数字调制7.1幅度调制（ASK）第7章数字调制

调制：将基带信号的频谱搬移到适合于信道传输或便于信道多路复用的的较高的频率范围；用基带信号控制载波参数，使载波参数随基带信号变化的过程。ASK：(AmplitudeShiftKeying)FSK：(FrequencyShiftKeying)PSK：(PhaseShiftKeying)调制：将基带信号的频谱搬移到适合于信道传输或便于信道7.1二进制幅度调制（2ASK）（一）概念调制实现方法：a.模拟法s(t)1001cosωctb.键控法cosωct1001

2ASK用二进制数字基带信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着数字信号而变化。7.1二进制幅度调制（2ASK）（一）概念调制实现方法：二进制振幅键控信号时间波形二进制振幅键控信号时间波形B=2fs（二）二进制振幅键控(2ASK)功率谱及带宽带宽B=2fs（二）二进制振幅键控(2ASK)功率谱及带宽带宽（三）二进制振幅键控(2ASK)解调相干解调法（三）二进制振幅键控(2ASK)解调相干解调法非相干解调e2ASK(t)带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器输出abcd定时脉冲非相干解调e2ASK(t)带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样（四）多进制幅度键控(MASK)（四）多进制幅度键控(MASK)M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线M=2M=4M=8M=16M进制数字振幅调制系统的误码率Pe性能曲线M=2M=4M=87.2二进制频率调制（2FSK）2FSK用数字基带信号控制载波的频率变化，1符号对应于载频f1,0符号对应于载频f2（一）调制原理与实现方法7.2二进制频率调制（2FSK）2FSK用数字基带通信原理数字调制课件Tsf2f2f1f1f1t(a)f1f1f1t(b)f2f2t(c)2FSK信号波形分解Tsf2f2f1f1f1t(a)f1f1f1t(b)f2f22FSK信号可视为两个2ASK信号的合成：则2FSK信号功率谱为两个2ASK功率谱之和。

（二）2FSK信号的功率谱及带宽

2FSK信号带宽

B=|f1-f2|+2fs2FSK信号可视为两个2ASK信号的合成：（二）2FSK信号1.01.51.01.5

数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干解调法、包络检波法、过零检测法、差分检测法等。（三）2FSK信号解调（1）1.包络检波法——非相干解调数字调频信号的解调方法很多，如鉴频法、相干解调法、包2FSK非相干解调过程的时间波形

上支路经BPF1滤波整流下支路经BPF2滤波整流2FSK非相干解调过程的时间波形上支路经下支路经（三）2FSK信号解调(2)2.相干解调法（三）2FSK信号解调(2)2.相干解调法（四）多进制频率调制（MFSK）（四）多进制频率调制（MFSK）多进制数字频率调制系统误码率性能曲线

实线为采用相干解调方式，虚线为采用非相干解调方式。多进制数字频率调制系统误码率性能曲线实线为采用相干解调可以看出：在M一定的情况下，信噪比r越大，误码率Pe越小；在r一定的情况下，M越大，误码率Pe也越大。相干解调和非相干解调的性能差距将随M的增大而减小；同一M下，随着信噪比r的增加非相干解调性能将趋于相干解调性能。

可以看出：根据控制载波相位的方法不同，数字调相分为绝对调相（PSK）和相对调相（DPSK）两种。7.3二进制相位调制二进制数字相位调制：用二进制数字基带信号控制正弦载波的相位，使正弦载波的相位随着二进制基带信号的变化而变化。根据控制载波相位的方法不同，数字调相分为绝对调相（PSK）和7.3.1二进制绝对调相（2PSK）1.2PSK信号的产生二进制绝对调相（2PSK）：用数字信息直接控制载波的相位。1：使载波反相（1800）0：载波相位不变0：使载波反相（1800）1：载波相位不变1变0不变0变1不变7.3.1二进制绝对调相（2PSK）1.2PSK信号的产生2PSK信号的波形1变0不变2PSK信号的波形1变0不变2PSK信号的调制方框图图6.4.3波形产生器的输入/输出波形ab11110001变0不变0变1不变2PSK信号的调制方框图图6.4.3波形产生器的输入/输例：画出数字信息1100101的2PSK信号的波形。（调制规则自定）（1）设码元周期是载波周期的整数倍（）（2）设码元周期不是载波周期的整数倍（）

例：画出数字信息1100101的2PSK信号的波形。（调2.2PSK信号的功率谱和带宽

对于双极性NRZ码，由于不存在直流成分，因此，2PSK信号功率谱示意图如图所示：

2PSK信号带宽

B=2fs2.2PSK信号的功率谱和带宽2PSK信号带宽B=2f通信原理数字调制课件

2PSK信号解调通常采用相干解调3.二进制绝对调相(2PSK)的解调“倒π”现象相位模糊2PSK信号解调通常采用相干解调3.二进制绝对调相(2PS设相邻码元的载波相位差为Δφ用相邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信息7.3.2二进制相对(差分)相位调制(2DPSK)1变0不变0变1不变变化规律一样，携带相同的信息设相邻码元的载波相位差为Δφ用相邻码元的载波相位的相对变化来1．2DPSK信号的产生

差分编码器2PSK调制器na二进制信息nb2DPSK信号1011001tttad的2PSK信号参考信号10110t101nanb载波nbbcna的2DPSK信号te2PSK的调制规则是“1”变“0”不变规则2DPSK的调制规则是“1”变“0”不变规则1．2DPSK信号的产生差分编码器2PSK调制器na二进制

2DPSK的解调有两种，一种是极性比较法，另一种是相位比较法（差分相干解调）。

（1）极性比较法

（2）差分相干解调法2、二进制相对相移键控(2DPSK)的解调2DPSK的解调有两种，一种是极性比较法，另一种2DPSK差分相干解调2DPSK差分相干解调2DPSK克服反向工作2DPSK克服反向工作误码率比较2PSK相干解调

2DPSK相干解调（极性比较法）

2DPSK非相干解调（差分相干解调）低高低高2PSK2DPSK2FSK2ASK误码率比较2PSK相干解调低高低高2PSK2DPSK2二相四相八相星座图A方式B方式二相四相八相星座图ABMDPSK系统的误码率性能曲线MDPSK系统的误码率性能曲线7.3.4二进制数字调制技术的性能比较带宽误码率设备的复杂程度应用情况7.3.4二进制数字调制技术的性能比较带宽为最高载波频率；Ts为M进制码元时间宽度MDPSKTs为二进制码元时间宽度2DPSKTs为M进制码元时间宽度MPSKTs为二进制码元时间宽度2PSK

为最低载波频率；Ts为M进制码元时间宽度。MFSK

为载波频率；Ts为二进制码元时间宽度。2FSKTs为M进制码元时间宽度MASKTs为二进制码元时间宽度2ASK备注带宽调制方式为最高载波频率；Ts为M进制码元时间宽度MDPSKTs为二进三种数字调制系统的Pe～r关系曲线

三种数字调制系统的Pe～r关系曲线误码率（1）对于同一种调制方式，采用相干解调比非相干解调性能好些（2）对于不同的调制方式，PSK性能最好，FSK次之，ASK最差相干PSK相干DPSK差分DPSK相干FSK非相干FSK相干ASK非相干ASK误码率（1）对于同一种调制方式，采用相干解调比非相干解调性能设备的复杂程度

（1）发送端：设备复杂程度不相上下；（2）接收端：相干比非相干复杂；（3）同为相干解调时，2DPSK设备最为复杂。

应用情况

（1）相干2DPSK，常用于高速数据传输；（2）非相干2FSK，常用于中、低速数据传输。设备的复杂程度7.4现代数字调制技术7.4.1正交振幅调制（QAM）7.4现代数字调制技术7.4.1正交振幅调制（QAM

MQAM信号的星座图

MQAM信号的星座图7.4.2高斯最小频移键控（GMSK）1、MSK的概念MSK（Minimum

Frequency

Shift

Keying）是调频指数的频移键控方式，是FSK方式的一种改进形式。

前置滤波器

MSK调制器输入输出2、GMSK的概念7.4.2高斯最小频移键控（GMSK）1、MSK的概念7.4.3正交频分复用（OFDM）

OFDM（Orthogonal

Frequency

Division

Multiplexing，正交频分复用）是一种无线环境下的高速传输技术，是未来无线宽带接入系统／下一代蜂窝移动系统的关键技术之一，适合在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。它能有效对抗多径效应，消除码间干扰，对抗频率选择性衰落，而且信道利用率高。7.4.3正交频分复用（OFDM）OFDM（Ort

OFDM是一种高效的数据传输方式，其基本思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。OFDM是一种高效的数据传输方式，其基本思想是在频域内本章小结1、数字调制的定义及功能2、各种数字调制的原理及实现，包括时域波形、带宽、解调

ASK、FSK