第五章通信原理

现代通信系统原理yyh0128@授课教师：杨怡怀第六章数字信号的载波传输5.1二进制数字幅度调制5.2二进制数字频带调制5.3二进制数字相位调制5.4二进制数字调制系统的性能比较

第五章数字信号的频带传输引言

5.1二进制数字幅度调制5.1.1 一般原理与实现方法2ASK信号时间波形2ASK信号的产生（a）模拟调制法（b）键控法图5-42ASK信号的功率谱2ASK信号的功率谱如图5-4所示，图5-4（a）是调制信号的功率谱，图5-4（b）是已调信号的功率谱。5.1.22ASK系统的抗噪声性能2ASK非相干解调模型2ASK相干解调1、相干解调性能分析2、非相干解调（包络检波）性能分析5.22二进制频移键控（2FSK）

5.2二进制数字频率调制2、2FSK信号的产生通常2FSK信号可以由两种电路实现。2FSK信号的产生（a）模拟调频法（b）键控法3、2FSK信号的功率谱及带宽2FSK信号的功率谱连续谱：由基带信号波形g(t)确定离散谱：由载波分量确定若载频之差大于fb，则连续谱将出现双峰若两个载波频差较小，比如小于fb，则连续谱在fc处出现单峰2FSK的解调也可以分为非相干（包络检波）和相干解调，分别如图5-9和图5-10所示，其原理和2ASK解调时相同，只是这里使用两套电路。图5-92FSK包络检波方框图图5-102FSK相干解调方框图2FSK另外一种常用而简便的解调方法是过零检波解调法，其解调原理框图及各点时间波形如图5-11（a）和（b）所示。其基本原理是：二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。在图5-11中，输入信号经过限幅后产生矩形波，经微分、整流、脉冲波形成形后得到与频率变化相关的矩形脉冲波，再经低通滤波器滤除高次谐波，便恢复出与原数字信号对应的数字基带信号。图5-112FSK信号的过零检测法5.22FSK的抗噪声性能5.1.32ASK系统的抗噪声性能1、相干解调性能2、非相干解调性能课前复习2ASK2FSK2PSK5.3 二进制数字相位调制相移调制又称相移键控（PSK）是利用载波相位的变化来传递数字信息，通常可以分为绝对相移键控（2PSK）和相对相移键控（2DPSK）两种方式，下面分别讨论。1、二进制绝对相移键控（2PSK）用载波相位直接表示数据信号的调制方式，即用已调波与载波同相表示数字信号0，反相表示1，或反之。ΦPSK(t)

=

Acosw0t1“0”

Acos(w0t+π)0“π”单个码元时，an=-11-p1p对于整个序列，01载波2PSK

01001图5-182PSK的实现方式2PSK信号的实现方法2PSK信号的频谱特性2PSK信号是一个特殊的2ASK信号。2ASK单极性信号2PSK双极性信号2ASK信号的功率谱：2PSK信号的功率谱：结论：两种信号带宽相同5-20（a）原理框图2PSK信号的解调一般采用相干解调。2PSK相干解调原理框图和各点波形分别如图5-20（a）和（b）所示。图5-20（b）各点波形

PSK方式利用载波的绝对相位表示信号，如本地载波与发端载波有相位偏差，就易造成错误判断，这种现象就叫做相位模糊现象。

特别是当二者相差π，就会将1判成0，0判成1，这是反相工作情况，亦称为倒“π”现象。

改进方案是用2DPSK调制。PSK也可用矢量表示:10参考相位参考相位：未调载波DPSK=1(Δφ=π)0(Δφ=0)

DPSK=1(Δφ=0)0(Δφ=π)A方式B方式相对相移是利用载波的相对相位表示数字信号的相移方式，所谓相对相位是指本码元初相与前一码元末相的相位差。2、二进制相对移相键控（2DPSK）载波2DPSK

10110参考(初始)也可用矢量表示：10

0

•参考相位△参考相位为前一码元末相

101102DPSK信号的实现方法图5-282DPSK的相干解调图5-312DPSK的差分相干解调5.4二进制数字调系统的性能比较tSASK(t)s(t)t1

0110SFSK(t)

tSPSK(t)

t表5-1二进制数字调制系统误码率

与二进制比较，同样码元速率时，多进制方式可传输更多的信息。同样信息速率时，则可降低码元速率，加大码元宽度，增加码元能量，提高可靠性。5-5多进制数字调制系统由多进制数字基带信号调制载波，将得到相应的MASK、MFSK、MPSK信号。

MASK调制又称为M电平调制，它是用具有多个电平的数字基带信号对载波进行的振幅调制，已调信号一般表示为5-5-1MASK系统多电平调幅

MASK信号与2ASK信号的产生方法相同，只要把数字基带信号由二电平变为M电平。MASK信号可采用相干或非相干方式解调。BMASK=B2ASK=2fs

MASK信号可看成是M个振幅不同、载频相同、时间上互不相容的2ASK信号的叠加，因此MASK信号的功率谱是M个2ASK信号功率谱之和。叠加后的MASK信号的功率谱将与每一个2ASK信号功率谱具有相同的带宽。fфMASK(f)0

f0-f0Ts/16tфASK(t)ttte3(t)e2(t)e1(t)0000te0(t)

由于M电平信号的每个符号可传输log2M比特信息，因此符号速率降为信息传输速率的1/log2M倍，是一种高效率的传输方式。

MFSK调制利用多个频率的正弦波代表不同的信息，在某一个符号时间间隔内只发送某个频率的正弦波。5-5-2MFSK系统多频制-A4FSK信号的波形Ts00011011f1f4f2f3A

MFSK信号可看作是M个振幅相同、载频不同、时间上互不相容的2ASK信号的叠加，因此其带宽为

WMFSK=H-L+2SH为最高载频，L为最低载频，S为符号传输速率。

MFSK系统占据的频带较宽，故频带利用率低，适用于数字基带信号速率不高的传输系统中，以使频带不至于过宽。5-5-3MPSK系统

MPSK调制是利用载波的多个相位来代表多进制符号或二进制信息码组，即一个相位对应于一个多进制符号或二进制码组。利用多个相位状态代表各信息码元

θi=i*2π/Mi=0,1,2,…M-1

MPSK信号可看成为两个正交载波的多电平调制之和，其中第一项称为同相分量，第二项称为正交分量。所以：相位配置:360度内等间隔：