《通信原理课件第五章 数字信号的频带传输.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理课件第五章 数字信号的频带传输.ppt（68页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 指导教师:杨建国 二零零七年十一月 通信原理课件 埔 预 甄 能 碰 编 惮 委 乖 叫 荐 匙 翼 挛 痢 痹 纠 剧 择 皿 错 坎 坪 龟 板 跺 那 晦 晾 番 护 酚 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 2 5.1 调制与解调原理 5.2 二进制数字调制 5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 5.4 多进制数字调制 5.5 改进的数字调制技术 第五章 数字信号的频带传输 酉 茧 微 古 蔡 牢 孽 柏 漆 娩 鸭 冰 扁 甲 誓 千 瑞 姬 账 剥 藐 摔 绊 涤 假 刨
2、 莆 特 僚 围 宿 提 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 3 5.1 调制与解调原理 p载波选用正弦型载波，基带信号为模拟信 号，设正弦型载波为 ps（t）=Acos（ct+0） p式中A载波的幅度 pc载波角频率 p0载波的初始相位 依 亦 躯 涩 氏 攻 取 远 脐 骇 玄 漠 点 日 所 伙 猖 多 痔 章 稚 咋 哼 兹 乱 啮 枯 殷 秀 鹏 建 铃 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号
3、的 频 带 传 输 4 p1. 幅度调制的原理 p若基带信号为m（t），则幅度调制信号（ 已调信号）一般可表示成 pSm（t）=Am（t）cos（ct+0 ） 菲 舟 逊 韩 痒 磁 菜 油 捅 窗 聊 辽 导 曳 豫 绑 俺 荫 寺 堑 浩 蔡 盘 心 笑 栋 赘 豁 赵 迷 郡 缝 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 5 p（1） 调幅（AM）信号 p如果输入的基带信号m（t）带直流分量， 则它可以表示为m0与m（t）之和，其中， m0是m（t）的直流分量，m（t）是表示消 息变化的
4、交流分量。 p（2） 双边带（DSB）信号 p在图5-2中，如果输入的基带信号没有直流 分量，或将直流分量抑制掉，且H（）同上 ，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带 调制信号，或称双边带抑制载波（DSB-SC） 调制信号，简称DSB信号。 远 框 扦 夏 囚 预 箭 余 梦 莉 羽 枣 豫 援 谣 训 腹 平 厨 详 宏 签 靖 狞 薯 蝉 染 鸳 睫 钟 递 囊 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 6 图5-2 线性调制器的一般模型 册 啸 霖 钦 溯 谦 喉 哭 霹 忙 左 弱
5、疚 秩 指 售 害 编 了 纽 赶 更 屉 醒 唤 撞 端 怒 谗 所 缺 撬 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 7 p（3） 单边带（SSB）信号 p双边带调制信号包含有两个边带，即上、 下边带。由于这两个边带包含的信息相同，因 而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带 就够了。所谓单边带调制，就是只产生一个边 带的调制方式。 p（4） 残留边带（VSB）信号 p残留边带调制是介于双边带与单边带之间 的一种线性调制。它既克服了双边带调制信号 占用频带宽的缺点，又解决了单边带信号实现
6、上的难题。 作 殉 香 供 可 研 洼 氛 怂 颠 固 马 孽 切 钨 隶 早 租 众 椭 出 箱 趣 郎 铜 喊 摈 敢 模 梭 翠 诫 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 8 n2. 幅度调制信号的解调原理 p对幅度调制信号，解调的基本方法有两种 ：一种是包络检波法，一种是相干解调（或称 同步解调）。 p（1） 包络检波法 p对调幅（AM）信号，当满足m0m（ t）max时，不会发生过调制现象，此时用 包络检波的方法很容易恢复原始基带信号m（t ）。 半 屈 适 颧 套 抢 淑 赶
7、陌 污 竞 剥 扑 锅 振 侣 恰 填 辽 渭 挪 了 捡 诣 胁 岿 帚 伶 钨 来 羔 凋 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 9 p（2） 相干解调（同步解调） p双边带信号不能用包络检波来解调，可采 用以下方法，将已调信号SDSB（t）乘上一个 同频同相的载波，得 p由上式可知，用一个低通滤滤器就可以将第1 项与第2项分离，无失真地恢复出原始基带信 号m（t）。 捶 无 蹦 钵 客 嘲 兄 梳 翘 寸 靡 矿 讫 拆 爸 仇 弊 僵 创 褪 到 畔 群 猿 真 如 瞧 控 洋 偿
8、 酱 诧 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 10 5.2 二进制数字调制 p数字调制信号，在二进制时有振幅键控 （ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（ PSK）三种基本信号形式，如图5-7所示。 p根据已调信号的频谱结构特点的不同， 数字调制也可分为线性调制和非线性调制。 p这种把基带数字信号变换为频带数字信 号的过程称为数字调制，反之，称为数字解调 。 扛 捣 棺 悄 瓦 缺 遵 航 拆 院 绽 狠 风 苟 滇 带 广 绰 掂 至 捣 蚌 洗 腮 汝 姿 混 鹰 滋 蓖 铰 攻
9、通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 11 图5-7 正弦载波的三种键控波形 漆 栈 霄 镀 又 淬 铰 引 督 攘 疼 缮 笑 哭 上 半 作 惊 嚎 点 勺 蠕 瞬 疼 搔 激 析 进 毙 骆 判 文 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 12 n1. 二进制振幅键控（2ASK） p二进制数字振幅键控是数字调制中出现最 早的，也是最简单的，是研究其他各种数字调 制的基础。振幅键控，
10、记作ASK（Amplitude Shift Keying），或称为开关键控（通断键控 ），记作OOK（On Off Keying）。二进制数 字振幅键控通常记作2ASK。 评 搪 扮 填 饿 态 傍 洼 界 爸 尔 暴 扇 茶 移 冬 械 德 侣 润 较 羽 反 垣 雾 篱 贸 岗 慧 拓 他 骤 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 13 p（1） 2ASK的调制方法 p一般说来，数字信号的调制方法有两种类 型： p利用模拟方法去实现数字调制，即把数 字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处
11、理； p利用数字信号的离散值特点键控载波， 从而实现数字调制。 唾 检 掀 饵 诞 羔 吵 尤 您 抓 啄 哨 坝 拆 嗓 纺 努 簇 垣 矫 扇 闪 紫 弄 徒 冲 嘱 卫 轴 细 娇 姜 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 14 p（2） 2ASK的解调方法 p如同AM信号的解调方法一样，OOK信号 也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络 检波法）和相干解调（同步检测法）。 p包络检波法的原理方框图如图5-11所示。 带通滤波器恰好使2ASK信号完整地通过，经 包络检测后，输出其包
12、络。 震 尔 辰 钠 绍 雷 渭 上 胞 纯 痔 累 娟 傻 建 翱 秤 凯 局 叭 相 蠢 牟 七 布 鼓 涪 滴 烙 墙 式 灿 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 15 图5-11 2ASK信号的包络检波 权 枚 有 词 这 呕 鲸 幢 耕 钉 逸 处 况 田 咒 臀 戎 蜕 肆 卧 蛾 裂 抿 盗 寥 炽 丹 他 稚 妖 匣 枚 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 16 p
13、（3） 2ASK信号的功率谱及带宽 p下面分析二进制振幅键控信号的频谱。由 于二进制振幅键控信号是随机的、功率型的信 号，故研究频谱特性时，应该讨论它的功率谱 密度。 p 因为2ASK信号的功率谱密度PE（f）是 相应的单极性数字基带信号功率谱密度Ps（f） 形状不变地平移至fc处形成的，所以2ASK信 号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成 。 榨 赎 距 民 汾 咬 肛 茄 蚊 涝 趣 局 诣 鹿 年 误 即 粕 妨 足 辗 囊 钝 文 芽 溉 峪 弱 霜 再 付 救 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信
14、号 的 频 带 传 输 17 p 2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基 带信号带宽fs的两倍。当数字基带信号的基本 脉冲是矩形不归零脉冲时，fs=1/Ts。于是 2ASK信号的带宽为 pB2ASK=2fs=2/Ts p2ASK信号的主要优点是易于实现，其缺点 是抗干扰能力不强，主要应用在低速数据传输 中。 隐 牺 爱 既 哭 饶 蓬 栏 皑 啦 评 懊 沁 酮 僚 赔 萤 拾 诣 锯 半 倍 挤 掘 诉 钱 寻 乙 酌 缆 赖 座 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 18 n2.
15、二进制移频键控（2FSK） p数字频率调制又称移频键控，记作FSK（ Frequency Shift Keying），二进制移频键 控记作2FSK。 傣 檬 斗 糠 蹄 堕 魂 猜 或 篱 吓 忆 巩 肺 尽 浑 肖 辞 硒 淌 涣 连 专 复 渐 苍 写 稿 辫 发 蝉 鱼 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 19 p（1） 2FSK信号的调制方法 p前面已提到，2FSK信号可以采用模拟调频 法和数字键控法来产生。 模拟调频法：用 数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数 （例如电容C
16、），可直接改变振荡频率，使输 出得到不同频率的已调信号。 p数字键控法：它是用数字矩形脉冲控制电 子开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间 进行转换，从而在输出端得到不同频率的已调 信号。 滥 止 溯 敲 尔 檬 昼 贪 渣 到 昼 字 衙 峻 豌 颗 落 疼 蝶 赔 骡 匡 惕 渭 保 畅 巫 芜 苛 两 嘿 伤 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 20 p（2） 2FSK信号的解调 p二进制频移键控信号的解调方法很多，常 采用非相干检测法（包络检测法）和相干检测 法（同步检波法），还
17、有过零检测法、差分检 波法等。 包络检测法 p2FSK信号的包络检测方框图及波形图如图 5-16所示。用两个窄带的分路滤波器分别滤出 频率为f1及f2的高频脉冲，经包络检测后分别 取出它们的包络。 仟 锥 豹 丙 了 夜 警 缨 迁 帚 燃 审 证 归 亩 鲤 铲 痕 嫌 郭 撰 山 拖 级 旅 滩 慎 鸦 陋 湖 夜 链 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 21 图5-16 2FSK信号包络检波方框图及波形图 薄 非 庸 沪 癣 滔 闪 低 汀 集 亩 府 袋 夺 焊 冲 松 哄 荐
18、酱 侈 拒 噶 色 针 厚 旨 穗 膝 鉴 池 县 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 22 同步检波法 p2FSK信号的同步检波原理方框图如 图5-17所示。 过零检测法 p过零检测法是一种常用而简便的解 调方法。 正 械 踩 额 施 豺 抑 砧 溅 屯 状 闻 屯 展 绕 葱 议 硕 湃 币 伤 夫 诡 远 从 扦 铱 茹 溉 仑 悯 负 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 2
19、3 图5-17 2FSK信号同步检波方框图 终 蔼 忆 滚 按 岩 宾 恩 柒 锭 些 捎 洱 矮 炙 卞 滚 余 蓄 灸 尖 拜 猫 始 赫 标 童 麦 酝 阵 太 终 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 24 p（3） 2FSK信号的功率谱及带宽 p由式（5-15）可知，二进制移频键控已调 信号可以看成是两个不同载频的幅度键控已调 信号之和，由此可求得它的功率谱密度。 丢 画 拔 村 疥 潍 病 波 间 移 栏 专 痢 瘟 游 瞬 吞 履 弦 婚 陆 蔓 柯 絮 礼 讫 赫 饿 吹
20、刷 丸 荫 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 25 n3. 二进制移相键控及二进制差分相位键控（2PSK 及2DPSK） p（1） 绝对移相和相对移相的概念 绝对移相（2PSK） p二进制移相键控中，载波的相位随数字基 带信号1或0而改变。通常用相位0表示数字信 号“0”，用相位表示数字信号“1”。则已调信 号可表示为 pe0（t）=cos（ct+i），且i=0或 p则有e0（t）=cosct。 持 举 培 茧 哩 摘 肖 栓 否 裕 这 员 颊 褐 压 扁 沦 翼 壮 剧 崎 挪 去
21、 川 嫩 序 杨 掌 沙 稽 梨 直 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 26 相对移相（2DPSK） 差分相位键控 p2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载 波相位值去表示数字信息的一种方式。 p由图5-20可以看出，2DPSK的波形与 2PSK的不同，2DPSK波形的同一相位并不对 应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位 的差才惟一决定信息符号。 狈 纱 扼 除 帽 茂 舵 乒 敛 贝 帘 臆 仕 峨 耘 巾 忻 赌 况 暂 棚 窟 介 忽 桑 哦 绥 婉 竣 配 探 博 通 信
22、 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 27 图5-20 2PSK及2DPSK信号的波形 堰 娟 遣 矣 黄 速 喜 祸 腹 鄂 耀 处 山 酌 坎 盏 霞 燕 劳 剿 洱 占 铂 渤 疼 乃 动 瑰 偶 岛 吠 订 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 28 p（2） 2PSK和2DPSK信号的调制 p模拟调相法：原理框图如图5-22（a）所 示，码变换器（即差分编码器）是用来完成绝 对码波
23、形到相对码波形变换的，去掉码变换器 ，则可进行2PSK信号的调制。 绿 邢 聚 面 遭 腕 额 孜 闺 淑 送 槽 勃 惮 姬 亨 旭 奄 贾 雪 店 潘 缆 其 架 逼 星 俐 砍 凉 媚 礼 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 29 图5-22 2PSK和2DPSK调制方框图 力 步 芭 膏 肿 弱 折 糕 徘 嗅 瘪 忧 嘛 釜 抵 氰 踞 奥 己 迢 谅 恋 涎 查 足 桐 棋 胸 份 寻 藩 排 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原
24、 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 30 p（3） 2PSK和2DPSK信号的解调 2PSK信号的解调 相干解调（极性比较法） p2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法 ，其方框图及波形如图5-23所示。 最 殴 瑞 抗 琐 亨 擂 腮 鲜 茨 研 杠 胰 愤 涝 涂 啸 棍 阻 动 酵 擂 炉 兑 宾 挎 庄 葡 术 砍 叔 旬 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 31 图5-23 2PSK信号的解调 而 颐 菱 贮 机 甭 丛 躲 罐 尚 洱 捷 面 憨
25、利 蜜 晒 迷 混 忱 智 楼 党 揩 歪 铡 晨 妆 堑 逾 硫 蔷 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 32 2DPSK信号的解调 极性比较法和差分检测法 p极性比较码变换法即是2PSK解调加差 分译码，其方框图如图5-24（a）所示， 2DPSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相 对码bn，再由差分译码器把相对码转换成绝 对码，输出an。 氯 甜 糙 浪 萍 奇 幕 幕 疆 俱 拔 木 杭 乍 耘 冤 询 卿 迷 爆 盒 领 戏 示 藤 炯 尿 键 忧 脐 事 疟 通 信 原 理
26、 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 33 图5-24 2DPSK信号的解调方框图 客 悦 穗 须 捶 裂 变 牛 绍 揪 壁 泣 亿 效 赘 脉 趾 澜 郊 撒 险 坊 离 詹 佑 钉 状 甸 峪 抹 租 酗 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 34 p（4） 2PSK和2DPSK信号的功率谱及带宽 p先讨论2PSK信号的频谱。将2ASK和 2PSK的表达式比较可见，它们形式上是完 全相同的，所
27、不同的只是an的取值。前者 an为单极性，后者an为双极性。 嫌 砰 级 死 八 奈 良 僻 溯 肥 慈 枣 弟 狼 嫌 咋 土 皿 拱 愚 杨 霸 剔 节 舅 览 拍 兔 伸 蛇 谢 仆 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 35 p由以上分析可以看出: p第一，二相绝对移相信号的功率谱密度 同样由离散谱与连续谱两部分组成，但当双极 性基带信号以相等的概率(P=1/2)出现时，将 不存在离散谱部分，其连续谱部分与2ASK信 号的连续谱基本相同（仅相差一个常数因子） 。 p第二，2PSK信
28、号的带宽也与2ASK信号 的相同，即带宽B2PSK=B2ASK=2fs。 乃 通 厢 醒 斡 羌 棵 蔽 混 笨 蒂 拿 拳 股 糯 颜 赫 备 院 嗅 婶 啤 鲜 赘 袭 竣 苟 仅 彰 逻 僚 滓 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 36 5.3 二进制数字调制系统的抗噪声性 能 n1. 振幅键控（2ASK）系统的抗噪声性 能 p由于信道加性噪声被认为只对信号的接收产 生影响，故分析系统的抗噪声性能也只要考虑接 收部分即解调器。先做如下假设：信道噪声是均 值为0，方差为2n的加性高斯
29、白噪声；信道是 恒参信道，且认为发送信号经传输后除有固定衰 耗外未受到畸变；发送信号0，1等概率出现。 踏 帮 疥 脾 卓 烁 把 潜 洱 逝 秧 激 脯 颊 携 悍 裕 荤 拉 政 敲 滨 农 尤 渭 乃 唾 王 听 鹊 隆 革 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 37 p（1） 包络检波法（非相干解调）的抗噪声性能 p（2） 同步检测法（相干解调）的抗噪声性能 程 健 葛 微 策 兴 先 沫 刽 弦 伸 慕 黄 鄙 匿 胖 洞 效 汪 各 畔 困 虾 唇 孟 子 膏 坊 芝 填 芯
30、美 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 38 p 最佳判决门限时，r一定，Pe相Pe非 ，即信噪比一定时，相干解调的误码率小于非 相干解调的误码率；Pe一定时，r相r非，即系 统误码率一定时，相干解调比非相干解调对信 号的信噪比要求低。 p 相干解调需要插入相干载波，而非相 干解调不需要。可见，相干解调时设备要复杂 一些，而非相干解调时设备要简单一些。 捣 恢 仁 坷 梭 篆 郎 模 哄 郑 望 鞠 耙 粹 纺 车 拽 照 籽 摔 摧 恿 甩 右 裴 譬 就 劝 与 屁 结 毒 通 信
31、原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 39 p2. 二进制移频键控（2FSK）系统的抗噪声性能 （1） 包络检波法的抗噪声性能 （2） 同步检测法的抗噪声性能 祥 道 铭 卞 摈 渊 场 轩 勺 断 小 乙 玛 食 棕 巳 弥 器 栽 弊 深 采 蒲 丑 棕 凌 倪 瞄 在 毅 火 腿 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 40 p将相干解调与非相干解调系统误码率做 以比较，得到如下结论。 p
32、 在输入信号信噪比r一定时，相干解调 的误码率小于非相干解调的误码率；当系统的 误码率一定时，相干解调比非相干解调对输入 信号的信噪比要求低。 p 相干解调时，需要插入两个相干载波 ，因此电路较为复杂，但包络检测就无需相干 载波，因而电路较为简单。 瓜 切 留 蔼 咆 瑶 稚 柱 穗 嘎 辐 皂 畴 敖 世 混 耻 抚 宰 联 强 锅 邢 型 渗 跋 膳 辜 顷 凛 忆 敛 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 41 n3. 二进制移相键控及差分相位键控（2PSK及 2DPSK）系统的抗噪
33、声性能 p（1） 2PSK信号同步检测法的误码率 p（2） 2DPSK信号差分相干检测时的误码率 p（3） 2DPSK信号极性比较码变换法的系统误码率 互 钥 辊 蔼 惊 悟 他 渍 籽 舒 检 垛 丽 庐 峨 贵 鹰 申 俏 圭 憎 涤 擅 芹 橡 士 册 椅 哟 湛 馏 罩 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 42 n4. 二进制数字调制系统的性能比较 p至此，已经分别研究了二进制数字调制系 统的几种主要的性能，比如系统的频带宽度、 调制与解调方法以及误码率等。下面就针对这 几方面的
34、性能作一简要比较。 p（1） 频带宽度 p（2） 误码率 殷 洲 嫉 跋 荐 哑 售 长 拣 揪 钓 汛 栋 幽 器 激 种 淑 岿 贾 寻 碑 彝 懈 掉 白 能 聋 茶 茂 价 漳 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 43 p（3） 对信道特性变化的敏感性 p在选择数字调制方式时，还应考虑它的最 佳判决门限对信道特性的变化是否敏感。在 2FSK系统中，不需要人为地设置判决门限， 它是直接比较两路解调输出的大小来做出判决 。在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为 零，与接收机输入信号
35、的幅度无关。 请 莲 挚 擅 烹 曼 余 锯 据 灌 藻 睦 点 僳 炉 沟 篙 痞 扁 混 罐 变 短 趁 离 相 亢 抿 邯 追 散 耘 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 44 p（4） 设备的复杂程度 p对于二进制振幅键控、移频键控及移相键 控这三种方式来说，发送端设备的复杂程度相 差不多，而接收端的复杂程度则与所选用的调 制和解调方式有关。对于同一种调制方式，相 干解调的设备要比非相干解调时复杂；而同为 非相干解调时，2DPSK的设备最复杂，2FSK 次之，OOK最简单。不言而
36、喻，设备越复杂， 其造价就越贵。 殴 畏 导 蔬 缴 粮 遂 哆 煽 高 局 漾 夺 嚣 踏 范 娃 饿 甜 宫 诞 晋 讯 诽 湛 山 蟹 饼 离 彩 匿 战 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 45 5.4 多进制数字调制 p由于多进制数字已调信号的 被调参数有多个可能取值，因此 ，与二进制数字调制相比，多进 制数字调制具有以下几个特点。 捍 模 晒 贞 畅 诺 刽 殆 目 啄 荔 佬 炔 明 戊 热 罚 塑 摊 厌 攫 搞 填 陀 爽 毡 淘 幽 稀 浪 危 盎 通 信 原 理 课
37、 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 46 p 在码元速率（传码率）相同条件下， 可以提高信息速率（传信率）。 p 在信息速率相同条件下，可降低码元 速率，以提高传输的可靠性。 p 在接收机输入信噪比相同条件下，多 进制系统的误码率比相应的二进制系统要高。 p 设备复杂。 陋 暗 肺 孤 镁 爸 抒 响 蛮 馆 沂 梯 悼 雁 文 粤 养 冠 醒 境 幼 似 爬 台 纲 钻 厦 溃 磕 瞅 裳 痊 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数
38、 字 信 号 的 频 带 传 输 47 n1. 多进制数字振幅调制的原理及抗噪声性能 p（1） 多进制数字振幅调制的原 理 p多进制数字振幅调制又称多电平调制。这 种方式在原理上是通断键控（OOK）方式的 推广。 类 玩 掳 左 钎 图 谓 措 乳 茂 咯 仆 牡 干 廖 颇 终 嘴 赛 圈 颧 规 拳 憨 航 候 彼 途 垂 垢 罩 墨 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 48 p（2） MASK信号的带宽及频带利用 率 p由式（5-49）可知，MASK信号的功率谱 与2ASK的功率谱
39、类似，它是由m-1个2ASK信 号的功率谱叠加而成。尽管m-1个2ASK信号叠 加后频谱结构是复杂的，但就信号的带宽而言 ，MASK信号与其分解的任一个2ASK信号的带 宽是相同的。MASK信号的带宽可表示为 pBMASK=2fs p其中fs =1/Ts是多进制码元速率。 p（3） MASK系统的抗噪声性能 妹 嫉 己 份 渡 啪 翼 颐 汁 董 灌 窖 朽 屠 吐 搐 片 垢 肖 锡 蹿 藤 陨 陆 莉 豁 棵 翼 办 儡 篷 造 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 49 n2. 多进
40、制数字频率调制的原理及抗噪声性能 p（1） 多进制数字频率调制的原理 p多进制数字频率调制简称多频制，它基本 上是二进制数字频率键控方式的直接推广，因 而没有必要详细讨论。这里仅简要介绍一个多 频制系统的组成框图及主要特点。 佳 湾 瀑 器 静 佰 昼 饶 溉 阵 辰 沙 荷 耿 僧 粮 迢 慌 隋 挽 济 麓 礁 押 罚 垃 裕 廷 佑 卯 坑 坏 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 50 p（2） MFSK信号的带宽 p仿照2FSK信号带宽的确定方法，可得 MFSK信号的带宽为 pf
41、=fMf1+2fs p（3） MFSK系统的抗噪声性能 pMFSK信号接收有相干和非相干两种方式 ，其抗噪声性能的分析方法可参照2FSK进行 。最终得到多频系统相干检测和非相干检测时 的误码率曲线如图5-34所示。 烷 驭 碌 宋 爽 其 疑 隐 曲 汹 炭 洁 泛 寞 棺 陵 捕 轮 疥 悬 进 领 垄 妒 宋 粕 提 们 粮 硬 逃 公 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 51 图5-34 多频制时的误码率曲线 岁 邵 只 孰 叼 弘 砸 副 揣 妈 剥 才 挺 旦 咱 喉 丝 翅
42、驹 们 虚 惑 棱 镊 便 耻 餐 炽 谈 遇 蹲 有 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 52 n3. 多进制数字相位调制的原理及抗噪声性能 p（1） 多进制数字相位调制的原理 p多进制数字相位调制又称多相制，它是利 用载波的多种不同相位（或相位差）来表征数 字信息的调制方式。 p四相制与二相制相似，可以分为四相绝对 移相调制（亦称四相绝对移相键控，记为 4PSK或QPSK）和四相相对移相调制（又称四 相相对移相键控，记为4DPSK或QDPSK）两 种。 扑 醋 裂 姓 铅 辗 瞬 证
43、 糯 背 泡 痛 蛊 脂 收 狗 与 见 区 靡 砸 薄 硼 坝 火 均 赔 主 条 兢 漆 婴 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 53 四相绝对移相键控（QPSK） p由于4种不同的相位可以代表4种不同的数 字信息，因此，对于输入的二进制数字序列应 该先进行分组，将每两个比特编为一组。 p图5-36所示的是四相制信号的波形图。图 中示出了4PSK的/4及/2配置的波形和 4DPSK的/4及/2配置的波形图。 秀 决 印 纶 鸵 虎 儒 四 可 杨 方 滩 涯 贯 鞘 值 伞 奉 茅
44、珊 胯 浮 历 箭 更 涩 薛 研 装 承 舞 被 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 54 图5-36 四相制信号波形图 僻 沮 膨 蛹 险 辽 炽 象 补 纶 橡 孔 垛 薪 爱 能 网 吕 倾 侣 陈 交 扇 兰 看 料 蝗 勉 穗 嘛 必 卉 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 55 四相相对移相键控（QDPSK） p四相相对移相调制也是利用前后码元之间 的相对相位变化来表
45、示数字信息。若以前一码 元相位作为参考，并令k为本码元与前一码 元的初相差，则信息编码与载波相位变化关系 仍可用表5-3来表示；它们之间的矢量关系也 可以用图5-35表示。 p码变换加调相法产生QDPSK信号的组成方 框图如图5-40所示。 表 睡 核 宦 蝎 攀 末 宙 挥 造 挞 浇 羚 呻 黑 嘉 层 鬼 坦 冰 渊 吮 婴 纲 唁 菩 宋 眨 屡 绦 邢 巢 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 56 图5-40 码变换加调相法产生QDPSK方框图 膝 倦 噎 阿 命 盂 蒋 狼
46、扭 钟 岔 胸 系 嚼 朴 等 淄 筐 是 外 嗽 颁 蔷 司 纸 珠 耪 谍 龟 败 厢 满 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 57 p码变换加相位选择法产生QDPSK信号 的原理十分简单，它的组成方框图与图5- 38所示的相位选择法产生QPSK信号的组成 方框图完全相同。不过，这里逻辑选相电路 除按规定完成选择载波的相位外，还应实现 将绝对码转换成相对码的功能。 烟 娠 沃 铜 桓 研 烯 资 牛 靖 锹 由 酒 求 揩 寓 肠 噎 笋 牌 骑 眉 誊 钒 显 撮 嫉 疚 谴 旅
47、竹 捅 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 58 p（2） QPSK和DQPSK信号的带宽 p由于四相绝对移相调制可以看作两个正 交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功 率谱密度分布规律相同。 p（3）多进制数字相位调制系统的抗噪声性能 斤 厘 格 线 名 绥 易 体 干 仇 碍 蓑 伺 仆 勘 零 唇 阵 杆 狰 紊 幻 跑 取 面 队 误 兜 翟 鳖 季 患 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的
48、 频 带 传 输 59 n4. 振幅相位联合键控（APK）系 统 pMASK时，矢量端点在一条轴上分布， MPSK时矢量端点在一个圆上分布。随着M增 大，这些矢量端点之间的最小距离也随之减小 。 p16QAM的信号星座图如图5.42所示。其 中，第i个信号的表达式为 psi（t）=Aicos（ct+i） pi=1，2，16 劈 芍 娠 蔫 茂 匙 芽 溅 卧 宗 濒 盏 靛 娃 垃 墒 二 颜 抓 巨 概 操 县 款 庚 茬 杰 狠 比 丽 瞅 久 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 6
49、0 图5-42 16QAM和16PSK信号的星座图 泡 里 瞄 充 房 淋 牙 勒 诀 辽 搀 囱 筒 胖 伤 坡 贬 朝 队 剿 粤 脾 杠 嗅 醉 撇 流 驾 捧 唇 寡 虫 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 61 p16QAM信号的产生有两种基本方法： p一种是正交调幅法，它是用两路正交的 四电平振幅键控信号叠加而成； p另一种是复合相移法，它是用两路独立 的四相移相键控信号叠加而成。 唯 钳 汉 宽 渠 匿 姜 缉 筐 崎 幽 宅 渴 裙 粒 钙 喉 宫 边 铃 骆 巧 控 际 洽 云 湛 哑 锻 晤 森 空 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 通 信 原 理 课 件 第 五 章 数 字 信 号 的 频 带 传 输 62 5.5 改进的数字调制技 术 n1. 最小移频键控（MSK） p最小移频