第6章數字信號的頻帶傳輸系統本章要點引言二進制數字調制原理二進制數字調制的頻譜特性二進制數字調制系統的性能比較數字調制系統及應用1分類幅移鍵控2ASK--QAM頻移鍵控2FSK--GMSK相移鍵控2PSK—QPSK頻帶傳輸：將基帶信號進行調制，即將基帶信號的頻譜搬移到某一高頻處，變為頻帶信號進行傳輸，稱為頻帶傳輸方式?！?.1數字調制技術簡介

調制信號：數字載波：正弦波2一、二進制幅移鍵控（2ASK）調制與解調§6.2二進制數字調制原理1．定義：用二進制數字信號“1、０”去控制正弦載波的幅度調制信號：二進制數字信號“1、０”二進制數字調制載波：正弦波對單極性不歸0的矩形脈沖序列，“1”碼打開通路，送出載波；“0”碼關閉通路，輸出0電平3

一般情況下，調制信號是具有一定波形形狀的二進制序列

借助于模擬幅度調制原理，二進制序列幅移鍵控信號的一般表達式為載波:e(t)=cosωct2．表達式Ts:碼元間隔g(t):調制信號脈沖表達式43．波形ｆc＝2ｆs

Acosωct“1”0“0”S2ASK(t)=載波二進制代碼ｆcｆs設：二進制代碼為單極性不歸零碼Ts54．產生方式（1）模擬法

cosωcts

(t)

S2ASK(t)

（2）數字鍵控法cosωcts(t)

s2ASK(t)

“1”“0”

～6(1)相干(同步)解調ωc

Acosωct“1”0“0”S2ASK(t)=cosω0t+φ5.解調7(2)非相干解調(包絡檢波)二進制代碼2ASK(a)b位定時輸出（有延時）

100181．定義：用二進制數字信號“1、０”去控制載波的頻率2．數學表達式

式中g(t)為單極性不歸0的矩形脈沖信號,為的反碼二、二進制頻移鍵控（2FSK）調制與解調9

3．波形若只考慮在一個碼元的持續時間內ｆ1＝2ｆsｆ2＝4ｆs104．產生方式（1）模擬法

（2）數字鍵控法相位連續，易于實現，穩定性差相位不連續，穩定度和準確性好12S2FSK

(t)S2FSK

(t)11（1）相干解調5.解調“1”“0”x1(t)＞x2(t)判“1”x1(t)＜x2(t)判“0”S2FSK

(t)12（2）包絡檢波法v1(t)＞v2(t)判“1”v1(t)＜v2(t)判“0”“1”“0”S2FSK

(t)13（3）過零檢測法110011142.2PSK表達式

載波0相位表示“1”，載波相位表示“0”1.定義:用載波的固定相位直接去表示數字信號的“1、０”三、二進制絕對相移鍵控(2PSK)調制與解調15

Acosωct----“1”0相位Acos(ωct+)----“0”相位s2PSK(t)=1－0相位0－相位載波設g(t)是幅度為A的單極性不歸零碼163.波形載波1－0相位0－相位174.產生方式a.模擬法

b.數字鍵控法“1”“0”S2PSK

(t)S2PSK

(t)185.解調方法（相干解調）

2PSK信號的解調只能用相干解調一種形式

輸出判決器抽樣LPF相乘器BPF位定時dcbatcwcos19結論：①相干解調時，接收端的本地載波必須與發送載波同頻同相。②若本地載波產生180°倒相時解調出的數字基帶信號將全部出錯，即出現“倒π”現象。11020110結論：①相干解調時，接收端的本地載波必須與發送載波同頻同相。②若本地載波產生180°倒相時解調出的數字基帶信號將全部出錯，即出現“倒π”現象。211.定義：2DPSK信號是利用已調信號的前后碼元相位的相對變化表示二進制數字消息1或0的。2.表達式：

s2DPSK(t)=設前后碼元載波的相位差：四、二進制相對相移鍵控(2DPSK)調制與解調22信號DPSK23.波形圖

4.產生方式2DPSK信號{an}差分編碼相乘器BPF{bn}a.模擬法

23差分碼絕對碼的2DPSK相當于相對（差分）碼的2PSK2DPSK信號{an}差分編碼相乘器BPF{bn}24b.數字鍵控法差分碼2DPSK信號{an}差分編碼相乘器BPF{bn}a.模擬法

“0”“1”255.解調方式（1）相干解調

判決器抽樣低通相乘器帶通二進制信息位定時2DPSK信號差分譯碼fedcba參考26參考2.解調方式（1）相干解調

判決器抽樣低通相乘器帶通二進制信息位定時2DPSK信號差分譯碼fedcba027（2）差分相干解調28（2）差分相干解調抽樣值<0判“1”抽樣值>0判“0”29相干解調時，若本地載波產生180°倒相時，即出現“倒π”現象。判決器抽樣低通相乘器帶通二進制信息位定時2DPSK信號差分譯碼fedcba參考1110101130小結：（1）在2DPSK的相干解調過程中，若解調端的本地載波出現180°倒相時，系統的輸出只在倒相的那一位出現錯碼，而不會出現成串錯碼。（2）在2DPSK的差分相干解調中，由于不需要用本地載波參與解調，因此避免了“倒π”現象。31一、2ASK信號的功率譜密度2ASK信號的表達式為：設調制信號S(t)的功率譜密度為PS2ASK信號的功率譜密度為：§6.3二進制數字調制系統的頻譜特性32其中：設基帶信號s(t)是單極性不歸零矩形脈沖序列第5章s(t)的功率譜密度為：（P=1/2、單邊)設A=1，s(t)的功率譜密度為：（雙邊）33s(t)的功率譜密度為（雙邊）：34∴2ASK信號的實質是將基帶功率譜密度搬移到±fc處35可見，傳輸2ASK信號的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍

B2ASK==2B基=2fS=2RB(Hz)36二、2FSK信號的頻譜特性1.功率譜2FSK信號的表達式為：其中：A為信號的幅度為“1”、“0”的角頻率37因此，2FSK信號可看成是兩個不同載頻的2ASK信號的疊加。2FSK信號的帶寬為兩個連續譜的峰-峰距離由兩個載頻之差決定，若差值小于fs則出現單峰（如波形b），波形a為差值等于2fs的情況，此時的兩個載頻f1、f2分別為fc+fs和fc-fs。對于相位不連續的2FSK38三、2PSK信號的頻譜特性2PSK信號的表達式為：∵s(t)是相當于雙極性不歸零波形，(A=1，雙邊)∴Acosωct----“1”-Acosωct----“0”=39∴2PSK信號的功率譜為：2PSK信號的連續譜與2ASK信號的連續譜基本相同。2PSK信號的帶寬為B2PSK=B2ASK=2fS=B基(Hz)40一、誤碼率Pe與輸入信噪比r的關系曲線§6.4二進制數字調制系統的抗噪聲性能41

二、結論1.誤碼率：r增大，Pe下降；同一調制方式,相干解調好；解調方式相同調制方式不同，PSK系統要求的信噪比r比FSK系統小，FSK系統比ASK系統要求的r小。2.判決門限：2FSK中，根據兩路解調信號的大小作出判決；2PSK和2DPSK系統的最佳判決門限電平為0，穩定性也好；ASK系統的最佳門限電平與信號幅度有關，不容易設置。3.頻帶寬度：當傳碼率相同時，PSK、DPSK、ASK系統具有相同的帶寬，而FSK系統的帶寬較寬，頻帶利用率最低。4.設備復雜性：三種調制方式的發送設備其復雜性相差不多,接收設備中采用相干解調的設備要比非相干解調時復雜

。42§6.5

移動通信系統一、移動通信中的現代數字調制技術1.移動通信中線性調制技術：以PSK為基礎，達到高的頻譜利用率恒定包絡調制技術：以FSK為基礎，達到窄的功率譜（GMSK）432.在GSM系統中采用高斯濾波器最小移頻鍵控（GMSK）高斯低通濾波器數據MSK調制GMSK調制GMSK調制器電路框圖I/Q67.7KHzfC±67.7KHz副載波主載波同相分量正交分量441.一相位不連續