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1、第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,数字调制系统简介,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,复习调制的分类,调制,正弦波调制,脉冲调制,模拟调制,数字调制,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,复习数字调制解调所在位置,信 源,信 源 编 码,信 道 编 码,数 字 调 制,信道,噪声源,数 字 解 调,信 道 译 码,信 源 译 码,信 宿,数字通信系统框图,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,二进制数字调制原理,二进制幅移键控(2ASK/即2进制数字调幅) （
2、1）2ASK波形,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)2ASK的调制,模拟法把s(t)当成模拟信号进行调幅处理,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2ASK的调制,键控法（用数字开关控制载波的通断）,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,键控法具体实现电路举例(1),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,键控法具体实现电路举例(2),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(3)2ASK的解调,2ASK可以采用2种解调方法 相干
3、解调 非相干解调,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2ASK的相干解调,低通滤波,抽样判决,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2ASK的非相干解调,包络检波,低通滤波,抽样判决,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,二进制频移键控(2FSK/即2进制数字调频),（1）2FSK波形,原始信息,t,2ASK,2FSK,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)2FSK的表达式,2FSK,可分 解成,可见2FSK可看作是2个2ASK信号之和,第11章数字调制系统简
4、介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(3)2FSK的调制,直接调制法,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(3)2FSK的调制,间接实现,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,间接实现(续),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(4)2FSK的解调,相干解调 非相干解调 包络检波法 过零检测法,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2FSK相干解调法,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2FSK包络检波法(属于非相干解
5、调),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2FSK过零检测法(属于非相干解调),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,二进制相移键控(2PSK/即2进制数字调相),(1)2PSK波形,原始信息,t,2PSK,载波,1,0,0,1,1,0,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)2PSK的表达式,从上图可以看出2PSK可以看作是双极性数字基带信号与载波直接相乘的结果,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(3)2PSK的调制,第11章数字调制系统简介11章数字调制
6、系统简介11章数字调制系统简介,(4)2PSK的解调,注意: 2PSK只能采用相干解调,因为发”0”或发”1”时,采用相位变化携带信息。 具体地说： 其振幅不变(无法提取不同的包络) 频率也不变(无法用滤波器分开),第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2PSK相干解调框图（与2ASK相干解调基本一样）,只不过低通滤波器的输出是双极性的,低通滤波,抽样判决,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,单一门限判决与“比较判决”的区别,以发“1”（高电平）、包络检波为例,单一门限判决（如2ASK）,比较判决（如2FSK）,第1路输出,第2
7、路输出,可见2FSK的比较判决使得噪声容限从A/2扩大到A,同时2路的噪声不是简单叠加关系，故可降低误码率,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,多进制数字调制系统,采用多进制数字调制系统的优缺点 优点 大大提高了传信率和频带利用率 缺点 降低了噪声容限，需要更好信道或更高功率 设备复杂度大大提高,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,MASK（多进制数字调幅）调制原理,（1）波形,以4ASK为例,4进制基带信号,4ASK信号,可见MASK信号可由单极性多进制基带信号乘以载波得到,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11
8、章数字调制系统简介,（2）MASK波形的分解,可见MASK信号可看作多个2ASK信号的叠加，因此功率谱为,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(5)MASK的调制和解调,调制 与2ASK原理完全相同，只不过输入的s(t)是多电平信号罢了。 解调 与2ASK解调基本一样，只是最后判决的时候需要多个判决门限 由于判决门限多而且不确定（与信道衰减程度有关），所以MASK在实际中很少应用,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,8.3.2 MFSK（多进制数字调频）调制原理,（1）波形，以4FSK为例,4FSK,3,0,2,1,3,0,要
9、注意在实际中4个载波频率都远远高于码元速率,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)MFSK的调制,二进制,111,1,1,3-8译码器,1,0,0,1,2ASK开关电路,无信号,无信号,fm信号,fm信号,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(3)MFSK的解调,滤除带外噪声,与2FSK原理一样，只不过变成多路,8-3编码器,fm信号,无信号,无信号,fm信号,0,0,1,111,从整个调制解调过程可以看到，MFSK基本上继承了2FSK的思想，把波形分解成M个ASK来分别处理,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介
10、11章数字调制系统简介,MPSK（多进制数字调相）调制原理,星座图的概念和物理意义,参考相位,（在这里可以认为是载波相位）,发“1”时与载波同相,发“0”时与载波反相,原点,可以看出，如果确定了原点和参考方向，这些矢量可以分别用1个星座点来表示，如图,1,0,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,4PSK（/2系统）的星座图,同理，对2PSK进行推广，当采用4PSK时 我们可以令 发“00”时，使产生波形与载波同相（相位差=0） 发“11”时，使产生波形与载波反相（相位差=） 发“10”时，使产生波形与载波相位差=/2 发“01”时，使产生波形与载波相位差=-/
11、2,参考相位,00,11,10,01,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,4PSK（/2系统）的波形,4进制数据,2进制数据,10,11,00,10,01,00,参考载波,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,各种MPSK星座图举例,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,8PSK简介,星座图,参考相位,000,001,011,010,110,111,101,100,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,另一种8PSK,参考相位,000,001,011,010,110
12、,111,101,100,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,现代数字调制系统,最小频移键控(MSK) 频差最小的2FSK 应用于GSM网基站与手机之间的调制 正交频分复用(OFDM) 应用于最新的ADSL设备中 第34代移动通信的主流调制方式,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,最小频移键控(MSK),MSK就是最小频差的2FSK 在实现MSK有2大原则 (1)使频差最小,从而减小带宽,提高频带利用率 (2)使波形连续,从而减小高频分量,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,一、频差最小原则,
13、我们在学习2FSK的时候,有结论,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(1)滤波器法,如果采用滤波器法，2个主瓣不能重叠，则最小频差(从图中可以看出)为,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法,两个信号正交的定义,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法,当两个信号正交时,在接收端可以通过乘法器和积分器来识别接收到的到底是哪个信号,这是因为,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法,我们现在分析:当2FSK中2个频率差别最小是多少时,
14、这2个信号满足正交条件,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法,若使发”0”和发”1”时的2信号正交,则根据正交的定义,有,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,(2)正交法（结论）,可见正交法把频差减低到了滤波法的1/4 但是，对于这样的频差，不能再使用滤波器分离，只能采用“相乘再积分”的方法识别 即MSK决不能使用图8.6中的普通2FSK方式进行解调。,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,二、相位连
15、续原则,画图示意,1,1,0,1,0,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,如何保证相位连续？,理论计算 （1）MSK的表达式,额外加入这一项是为了保证相位连续,为了保证相位连续，需要：,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,保证相位连续的条件,1,1,0,1,0,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,三、MSK的表达式及其分解,MSK的表达式分解,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,第11章数字
16、调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,四、MSK信号的产生,差分 编码,串/并 变换,+,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,五、MSK的相位路径图,相位路径图中的“相位”指的是MSK信号与载波fc的相位差，所以要先画出载波,1,1,0,1,0,MSK,载波,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,OFDM(正交频分复用),可以看作是MFSK与另一种多进制数字调制（如MPSK或QAM）的结合 首先,有多个载频(MFSK),各载频两两相互正交 其次,每个载频都采用多进制传输（如QPSK或QAM，甚至可以彼此不同）
17、 根据信道的传输特性（工作能力）分配传输数据量（工作量）； 在衰减大的载频点降低传信率 在衰减小的载频点加大传信率,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,一、基本原理,1、与MSK的异同 相同点 都要使载波频点之间的频差最小，从而达到降低带宽和提高频带利用率的目的 因此，各载波频率之间两两正交 不同点 MSK只有2个载频，这2个载频不会同时出现，而且每个载波的附加相位不是0就是 OFDM的各载波可能同时出现，而且每个载波都可能是一个MPSK载体，随意其附加相位不固定,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2、各载波之间关系,根据正
18、交条件,请注意：理解为什么有这2项对于理解“为什么OFDM的各载波频差与MSK频差不一样”这个问题很关键,正是由于这两个相位的存在，使得在0Tb内三角函数的半个周期信号不一定能满足积分等于0！，但在0Tb内整周期的三角函数信号积分仍然必等于0,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,2、OFDM各载波之间关系,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,3、OFDM的功率谱示意图,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,4、OFDM的表达式,（对于理解调制实现方法很有用）,与离散反付立叶变换(IDFT)表达式形式完全一样,第11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介11章数字调制系统简介,二、OFDM的（一种）调制实现,串/并 变换,编码 映射,IFFT,并/串 变换,D/A 变换,LPF(低通),上变频,