《通信原理》第三十七讲 第7章数字频带传输系统 实际信道中,大多数具有带通传输特性,必须用数字基带信号对载波进行调 制,产生各种已调数字信号。可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率 或相位中的某个参数,产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。 也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数 产生新型的数字调制。 调制器 信道 解调器 基带信号 基带信号 输出 噪声源 图7-1数字调制系统的基本结构 本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能,简要介绍多进制 数字调制原理。 §7.1二进制数字调制与解调原理 若调制信号是二进制数字基带信号时,这种调制称为二进制数字调制。 、二进制振幅键控(2ASK) 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带 信号为二进制时,则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列 s()=∑an8(1-nr) 7.1-1 其中 7-1
7-1 《通信原理》 第三十七讲 第 7 章 数字频带传输系统 实际信道中，大多数具有带通传输特性，必须用数字基带信号对载波进行调 制，产生各种已调数字信号。可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率 或相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。 也可以用数字基带信号同时改变正弦型载波幅度、频率或相位中的某几个参数， 产生新型的数字调制。 调制器 信道 解调器 噪声源 基带信号 输入 基带信号 输出 图 7-1 数字调制系统的基本结构 本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，简要介绍多进制 数字调制原理。 §7．1 二进制数字调制与解调原理 若调制信号是二进制数字基带信号时，这种调制称为二进制数字调制。 一、 二进制振幅键控（2ASK） 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带 信号为二进制时，则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列 = ∑ − n n nTs s(t) a g(t ) （7.1-1） 其中
0.发送概率为P (7.1-2) 1,发送概率为-P T是二进制基带信号时间间隔 1,0≤t≤T g(210其它t (71-3) e2asx(0)=ang(t-nT, )coso,! (7.1-4) 由图7-2可以看出,2ASK信号的时间波形e2Asx(1)随二进制基带信号s(r) s(r) 载波信号A HVVWVVWVVVVVW A 2ASK信号 图7-2二进制振幅键控信号时间波型 通断变化,所以又称为通断键控信号(00K信号)。二进制振幅键控信号的产生 方法如图7-3所示,图a)是采用模拟相乘的方法实现,图(b)是采用数字键控的 方法实现。 二进制 不归零信号 4s() 乘法器 开关电路 图7-3二进制振幅键控信号调制器原理框图 7-2
7-2 ⎩ ⎨ ⎧ − = P P an 1, 1 0, 发送概率为 发送概率为 （7.1-2） Ts 是二进制基带信号时间间隔， ⎩ ⎨ ⎧ ≤ ≤ = t t T g t s 0, 其它 1, 0 ( ) (7.1-3) e t a g t nT tc n 2 ASK ( ) = ∑ n ( − s ) cosω (7.1-4) 由图 7-2 可以看出，2ASK 信号的时间波形 ( ) 2 e t ASK 随二进制基带信号s(t) 图 7-2 二进制振幅键控信号时间波型 通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。二进制振幅键控信号的产生 方法如图 7-3 所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现，图(b)是采用数字键控的 方法实现。 乘法器 ( ) 2 e t ASK 二进制 不归零信号 t ω c cos s(t) t ωc cos s(t) ( ) 2 e t ASK 开关电路 图 7-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图
2ASK信号能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。 e2As()带通 波 抽样 滤波器 整流器 判决器 定时 脉冲 (a)非相干解调方式 输出 2ASK 带通 抽样 滤波器 相乘器 滤波器 判决器 cosO 脉冲 (b)相干解调方式 图7-4二进制振幅键控信号解调器原理框图 7-3
7-3 2ASK 信号能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。 带通 滤波器 全波 整流器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK （a）非相干解调方式 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出 ( ) 2 e t ASK t ωc cos （b）相干解调方式 图 7-4 二进制振幅键控信号解调器原理框图
/// 图7-52ASK信号非相干解调过程的时间波形 进制移频键控(2FSK) 若正弦载波的频率随二进制基带信号在f和f2两个频率点间变化,则产生 二进制移频键控信号(2FSK)。二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的 二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的1符号对应于载波频率∫,0 符号对应于载波频率2’则二进制移频键控信号的时域表达式为 es()=1∑a(-n1,)oa+9,)+|∑hg(-nx,)os(a2+a)(715
7-4 图 7-5 2ASK 信号非相干解调过程的时间波形 二、 二进制移频键控（2FSK） 若正弦载波的频率随二进制基带信号在 1f 和 2f 两个频率点间变化，则产生 二进制移频键控信号（2FSK）。二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的 二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的 1 符号对应于载波频率 1f ，0 符号对应于载波频率 2f ，则二进制移频键控信号的时域表达式为 ( ) ( ) cos( ) ( ) cos( ) 2 1 2 n n n n s n FSK n s e t a g t nT ω t ϕ b g t nT ω t + θ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = ∑ − ∑ (7.1-5)
s() AVVVv- e 44 2FSK信号 图7-6二进制移频键控信号的时间波形 式中 0,发送概率为P 发送概率为1-P (71-6) b.=0发送概率为-P 1.发送概率为P (7.1-7) bn=an。n和日n分别代表第n个信号码元的初始相位。通常可令n和O为 零。因此esx()=|∑a8(-m7) cOSO,I+∑a(-m,)osat(71) 7-5
7-5 图 7-6 二进制移频键控信号的时间波形 式中 ⎩ ⎨ ⎧ − = P P an 1, 1 0, 发送概率为 发送概率为 (7.1-6) ⎩ ⎨ ⎧ − = P P bn 发送概率为 发送概率为 1, 0, 1 (7.1-7) bn = an 。ϕ n 和θ n 分别代表第 n 个信号码元的初始相位。通常可令ϕ n 和θ n 为 零。因此e t a g t nT t a g t nT t n n s n 2FSK n s 1 2 ( ) ( ) cosω ( ) cosω ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = ∑ − ∑ (7.1-8)
二进制移频键控信号的产生,可以采用模拟调频电路来实现,也可以采用数 字键控的方法来实现。 振荡器1 选通开关 基带信号 2ASK 相加器 反相器 振荡器2 f2 选通开关 图7-7数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 进制移频键控信号的解调方法很多,有模拟鉴频法和数字检测法,有非相 干解调方法,也有相干解调方法。 带通滤波器 检波器 dEsK(t) 输出 定时脉冲 抽样 判决器 带通滤波器 检波器 带通滤波器 相乘器 低通 滤波器 e2s(1) cos @,t 输出 定时脉冲 cos o 判决器 带通滤波器 相乘器 滤波器 (a)非相干解调(b)相干解调 图7-8二进制移频键控信号解调器原理图
7-6 二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数 字键控的方法来实现。 振荡器1 f1 反相器 振荡器2 f2 选通开关 选通开关 相加器 基带信号 ( ) 2 e t FSK 图 7-7 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相 干解调方法，也有相干解调方法。 带通滤波器 带通滤波器 抽样 判决器 输出 包络 检波器 包络 检波器 ω 1 ω 2 ( ) 2 e t FSK 定时脉冲 带通滤波器 带通滤波器 抽样 判决器 输出 低通 滤波器 低通 滤波器 ω1 ω 2 ( ) 2 e t FSK 定时脉冲 相乘器 相乘器 t1 cos ω t 2 cos ω (a) 非相干解调 (b) 相干解调 图 7-8 二进制移频键控信号解调器原理图
A0004 M N M0 /// 图7-92FSK非相干解调过程的时间波形 7-7
7-7 图 7-9 2FSK 非相干解调过程的时间波形