现代通信原理 第 七 章 数字频带传输系统

数字调制的基本分类 移频键控(FSK) 移相键控 振幅键控(ASK) 用数字基带信号(因幅度取值有限而可视作开关信号)去键控高频正弦载波的振幅、频率或相位达调制目的（频谱搬移）！ 振幅键控(ASK) 移频键控(FSK) 移相键控 绝对移相（PSK） 相对移相（DPSK）

解调方式 抗噪声性能 ∵加性噪声 → 解调波形失真 → 数字识别器（抽样判决器）再生数据“误码” 相干解调法 非相干解调法 抗噪声性能 ∵加性噪声 → 解调波形失真 → 数字识别器（抽样判决器）再生数据“误码” ∴要求Pe结果式(注: 接收已调波的形式及解调方案不同, 则Pe的结果也不一样)

1、 2ASK

(1) 关于2ASK信号 信号表达式 发“1”时 发“0”时 OOK(通断键控) 用的最多且最简2ASK 用1或0控制载波的有无

(2) 2ASK调制解调器 调制器 线性调制器 OOK调制器 1

解调器 ① 非相干接收机 ② 相干接收机 BPF 整流 LPF 抽样 判决 BPF LPF 抽样 判决 × cosωct 输入 输出 定时

特点：理论上谱宽→∞，但有效带宽 B≈2RB ≈2fs OOK信号功率谱图形 Ps(f) fs f 2fs -fs -2fs PE(f) f fC fC-fs fc+fs -fC -fC+fs -fC-fs 特点：理论上谱宽→∞，但有效带宽 B≈2RB ≈2fs

2、2FSK

(1)2FSK信号表达式 = = 发“1”时 发“0”时

(2) 2FSK调制器 S（t） f2 f1 门1 门2 倒相 ＋ 2FSK ~ f1 f2 2FSK S（t） 1

(3)功率谱密度 基带谱 ∵2FSK为两不同载频的OOK信号之和 ∴功率谱（仅连续谱）如右 频带谱 e0（t）=e01（t）+e02（t） ∴功率谱（仅连续谱）如右 频带谱 具体功率谱密度草图见教材P137 ∴2FSK信号带宽: B=2Bb+|f2-f1| =2fs +|f2-f1| (Bb=fs 基带带宽)

(4) 2FSK解调器 分离滤波法 差分检波法（不专介） 过零检测法 ∵ Ts内载频不同则过零次数也不同 ∴ 据此解调2FSK 原理 ∵ e0（t）= e01（t） + e02（t） ∴ 收端先分离两00K并分别解调、再比较 判决得结果数据 分类：非相干、相干(方框原理图见教材 ) 差分检波法（不专介） 过零检测法 ∵ Ts内载频不同则过零次数也不同 ∴ 据此解调2FSK

3、2PSK

(1) 2PSK信号表达式 ∵ 用00和1800相位的载波表1和0 ∴ 时域表达式： e0（t）= ∴e0（t）= = +1 P ∵ 用00和1800相位的载波表1和0 ∴ 时域表达式： e0（t）= +1 P -1 1-P ∴e0（t）= Cosωct （0相） 发“1”时 －cosωct（相） 发“0”时 =

(2) 2PSK调制器 ① 相乘法产生 ② 数字选相器 K ～ 倒相器 0相 相 载波发生器 选相开关 S（t） e0（t）

(3) 2PSK解调器 ① 相干解调器： C（t）

② 非相干解调(相位比较法)： C（t）

4、2DPSK

2DPSK调制器 差分 编码 × 载波 发生器 二进信息 （绝对码） 双极性 相对码 2DPSK信号

2DPSK解调器 ① 相干解调 a b c d e f 抽样 判决器 码（反） 变换器 带通 × 低通 DPSK信号 位定时 本地载波 二进制信息码 位定时 本地载波 带通 × 低通 抽样 判决器 码（反） 变换器

② 差分相干解调 DPSK信号 a b c d e 二进制信息 位定时 带通 × 低通 抽样 判决器 延迟Ts

(4) 功谱密度 （类似ASK的） ∵基带信号是双极性不归零波形，且P=1/2 ∴

四、性能比较

频带利用率方面 ---以已调信号有效频带宽度衡量 设码元宽度Ts ，则： B2ASK= B2PSK = 2/Ts =2Bb B2FSK=︳f2 –f1 ︳+ 2/Ts ＞ 2Bb ----2ASK，2PSK的频带利用率一致 ----2FSK频带利用率最低

误码率（抗噪声性能方面） 名 称 Pe—r关系 相干OOK 非相干OOK 相干2FSK 非相干2FSK 相干2PSK 差分相干2DPSK 名 称 Pe—r关系 相干OOK 非相干OOK 相干2FSK 非相干2FSK 相干2PSK 差分相干2DPSK 同步检测2DPSK

结 论 相干解调性能优于非相干 相同Pe下，2PSK对r的要求最小、 2FSK次之、 2ASK要求最高（都相差3dB） 结 论 相干解调性能优于非相干 相同Pe下，2PSK对r的要求最小、 2FSK次之、 2ASK要求最高（都相差3dB） 相同r下，相干解调2PSK的Pe最低（抗噪声性 能最好）

设备复杂度方面 2ASK优于2FSK优于2PSK优于2DPSK（由它们的调制器及接收机方框图可见） 相干接收机设备较复杂（因C(t)的提取困难）

五、多进制数字调制系统

3、 MPSK(多元绝对移相键控)

QPSK矢量图及相位选择(教材P164~165) a方式 b方式 1 0 1 1 0 1 0 0 参考相位 参考相位 1 1 0 1 0 0 450 a方式 b方式 双比特码 n 0 0 00 1 1 450 0 1 900 1350 1 0 2700 2250 1800 3150

调制器 数字选相法 /2 3/2 

正交调制法

脉冲插入法

解调器——正交相干解调

4、 MDPSK

n与双比特码间关系： 令： n = K－K-1 --- K与K-1表相邻双比特码对应的载波初相 则： 4进制状态 双比特码 n = K － K-1 a方式 b方式 0 0 00 450 1 0 1 900 1350 2 1 0 2700 2250 3 1 1 1800 3150

5 联合键控

问题的提出

· QAM和APK的星座图 MQAM的特点： MQAM的星座图取矩形或十字形 M=4、16、64、256...取矩形

MQAM调制器

QAM(正交振幅调制系统)原理简介: 优点: 频带利用率高!(∵RbM=log2M×Rb2) 缺点: 抗噪声性能差! × mI(t) mQ(t) cosωct sinωct m’I(t) m’Q(t) 相加器 信道 × LPF