通信原理教程 第6章 数字调制系统

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1、第6章数字调制系统6．1概述数字基带信号不能直接通过带通信道传输，需将数字基带信号变换成数字频带信号。用数字基带信号去控制高频载波的幅度、频率或相位，称为数字调制。从已调高频载波上将数字基带信号恢复出来，称为数字解调。数字调制方式：幅度调制，称为幅度键控，记为ASK；频率调制，称为频移键控，记为FSK；相位调制，称为相移键控，记为PSK。多进制的基带数字信号有多种状态，一位多进制符号将代表若干位二进制符号。在相同传码率条件下，多进制数字系统的信息速率高于二进制系统。二进制系统，随着传码率的提高，信道带宽增加。采用多进制可降低码元速率，减小传输带宽。同时，加大码

2、元宽度，可增加码元能量，有利于提高系统的可靠性。多进制数字调制方式：多进制幅移键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）和多进制相移键控（MPSK）。第6章数字调制系统6．2二进制幅移键控二进制幅移键控是最早出现的一种数字调制方式，记为2ASK。1.2ASK信号的调制用二进制数字基带信号控制载波的幅度，二进制数字序列只有“1”、“0”两种状态。调制后的载波也只有两种状态：有载波输出传送“1”，无载波输出传送“0”。假定调制信号是单级性非归零的二进制序列，“1”码时，输出载波Acosω0t；“0”码时，无输出。第6章数字调制系统为第n个码元的电平值，单极性码，

3、或1；双极性码，或+1。是时间宽度为的基本脉冲。2ASK信号乘法器完成调制；BPF取出已调信号，抑制带外频谱分量，通过调节还可以实现单边带或残留边带调制。第6章数字调制系统2.2ASK信号的带宽功率谱其带宽是调制信号带宽的两倍。若只计及基带脉冲波形频谱的主瓣，带宽是基带脉冲的速率，是基带脉冲周期。第6章数字调制系统3.2ASK信号的解调解调方式：相干解调和非相干解调。（1）相干解调乘法器实现ASK频谱的再次搬移，使数字调制信号的频谱搬回到零频附近；LPF去除乘法器产生的高频分量，滤出数字调制信号。BPF滤除接收信号频带以外的噪声干扰，并保证信号完整地通过。乘法

4、器输出第6章数字调制系统LPF输出由于噪声及信道特性的影响，LPF输出的数字信号是不标准的，通过对信号再采样，利用判决器对采样值进行判决，便可以恢复原“1”、“0”数字序列。判决准则：判为“1”，判为“0”。应该注意本地载波要与发送在波同频同相，以保证数据的正确解调。（2）非相干解调利用包络检波器来实现，LPF滤除包络信号中的高频成分，平滑包络信号。非相干解调实现容易。第6章数字调制系统第6章数字调制系统6．3二进制频移键控二进制频移键控(2FSK)：二进制数字序列控制载波的频率。发送端用不同频率的高频载波对应数字基带信号的不同状态，接收端将不同频率的高频载波

5、还原成基带数字信号的对应状态，完成解调。载波频率变化时，相邻码元载波的相位可能是连续的(相位连续的FSK)，也可能是不连续的(相位不连续的FSK)。1.2FSK信号的调制例如“1”码用频率来传输，“0”码用频率来传输。第6章数字调制系统相位不连续的FSK信号可看作是两个交错的ASK信号之和，一个载频为，另一个载频为。是宽度为的基本矩形脉冲，表示的非。频差：两个载频之间的间隔。中心频率：两个载频的平均值2.2FSK信号的带宽当基带信号不含直流时，功率谱第6章数字调制系统带宽3.2FSK信号的解调类型：相干解调和非相干解调。（1）相干解调第6章数字调制系统设ω

6、1代表“1”码，ω2代表“0”码。BPF1和BPF2可将两者分开，把代表“1”码的y1(t)和代表“0”码的y2(t)分成两路ASK信号，采用相干解调方式解调。采样判决可恢复原数据序列。第6章数字调制系统乘法器输出LPF输出判决准则：判为“1”，判为“0”。第6章数字调制系统(2)非相干解调包络检波器取出两路的包络x1(t)和x2(t)。对包络采样并判决，可恢复原数字序列。判决准则：判为“1”，判为“0”。第6章数字调制系统6．4二进制相移键控二进制相移键控（2PSK）：用二进制数字基带信号控制高频载波的相位，使高频载波的相位随着数字基带信号变化。1.二进制相

7、移键控信号的调制方式:绝对调相和相对（差分）调相。绝对调相（PSK）:利用载波初相位的绝对值（即固定的某一相位）来表示数字信号。例如，“1”码用载波的0相位表示，“0”码用载波的π相位表示，反之亦可。相对调相（差分调相，DPSK）：利用相邻码元载波相位的相对变化来表示数字信号。相对相位指本码元载波初相与前一码元载波终相的相位差。例如，“1”码载波相位变化π,即与前一码元载波终相差π，“0”码载波相位不变化，即与前一码元载波终相相同。PSK信号第6章数字调制系统是双极性不归零二进制数字序列，或-1。图（a)，若为单极性序列，极性变换变换为双极性序列。若为双极性序

8、列，可省略极性变换过程。第6章数字调制