【正文】 通 信 原 理 任課教師： 吳 長(zhǎng) 奇 電子信箱： 辦公地點(diǎn)： 信息館 204室 答疑時(shí)間： 周一 20點(diǎn) — 22點(diǎn) 第 6 章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 167。 引言 167。 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 167。 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能 167。 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 167。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 167。 改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式 167。 引言 原理：用數(shù)字信號(hào)控制載波的參數(shù)，使已調(diào)信號(hào)適合于信道傳輸。 分類(lèi)：振幅鍵控 (ASK)、移頻鍵控 (FSK)和移相鍵控 (PSK)三種基本形式 內(nèi)容：時(shí)域表達(dá)式、波形圖；頻域表達(dá)式、頻譜圖；調(diào)制解調(diào)器框圖、調(diào)制解調(diào)器工作原理的數(shù)學(xué)描述；抗高斯白噪聲的性能。 167。 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 二進(jìn)制振幅鍵控（ 2ASK) 二進(jìn)制頻移鍵控（ 2FSK) 二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK) 二進(jìn)制差分相移鍵控（ 2DPSK) 二進(jìn)制振幅鍵控 （ 2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由 0、 1序列組成，發(fā)送 0符號(hào)的概率為 P，發(fā)送 1符號(hào)的概率為 1P，且相互獨(dú)立。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為 tnTtgate cSnn ?c o s)()(0 ???????? ?其中 : an=0, 發(fā)送概率為 P 1, 發(fā)送概率為 1P ???????? ? )()( Snn nTtgats令 則 ttste c?c o s)()(0 ?波形與調(diào)制器 載波信號(hào)2 A S K 信號(hào)s ( t )1 0 1 1Tb0 0 1ttt乘法器c o s ?cte2 A S K( t )( a )c o s ?ct開(kāi)關(guān)電路s ( t )e2 A S K( t )( b )s ( t )圖 63 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖 解調(diào)器 e2 A S K( t )帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出a b c d定時(shí)脈沖( a )e2 A S K( t )帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出c o s ?ct( b )2ASK頻譜 設(shè) e0(t)的功率譜為 PE(f)， s(t)的功率譜為Ps(f)，則 tnTtgate cSnn ?c o s)()(0 ???????? ? tts c?c o s)(?? ?)()(41)( fcfPsfcfPsfPE ????2)()1()( fGPPffPss ??)()()1( 2 smss mffmfGPf ??? ? ?sfTjsss efTfTTfG ??? ??????????s i n)(??????????????22)()(s i n)()(s i n16)(scscscscsETffTffTffTffTfP????? ?)()(161cc ffff ???? ??2ASK頻譜 2ASK頻譜 二進(jìn)制頻移鍵控（ 2FSK) 正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在 f1和 f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（ 2FSK信號(hào)）。 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的 1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f1， 0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 )c o s ()]([)( 10 nSn ntTntgate ???? ? ?)c o s ()]([ 2 nn SntnTtga ?? ??? ?FSK波形 aak 1 0 1 1 0 0 1ts ( t )ts ( t )bttcde ttfg t2 F S K 信號(hào)2FSK信號(hào)產(chǎn)生 振蕩器 1f1選通開(kāi)關(guān)反相器基帶信號(hào)選通開(kāi)關(guān)振蕩器 2f2相加器e2 FS K( t )2FSK信號(hào)非相干解調(diào) e2 F S K( t )帶通濾波器??1包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器???包絡(luò)檢波器( a )e2 F S K( t )帶通濾波器??1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時(shí)脈沖帶通濾波器???低通濾波器相乘器相乘器c o s ??1tc o s ??2t( b )2FSK信號(hào)相干解調(diào) 2FSK信號(hào)過(guò)零檢測(cè)解調(diào) 限幅e2 F S K( t )a b微分c整流d脈沖形成低通e f輸出( a )abcde2FSK信號(hào)延遲檢測(cè)解調(diào) 帶通濾波器e2 F S K( t )延時(shí)低通濾波器輸出X)])(c o s [ ()c o s ()2/( 002 ????? ???? ttA???? s i n)2/(c o s)2/( 202 AA ??0c o s 0 ???令 則檢測(cè)輸出 ??)2/( 2A?2FSK信號(hào)功率譜 2FSK信號(hào)可以看作載頻分別為 f1和 f2的兩個(gè)2ASK信號(hào)的迭加，因此功率譜是兩個(gè) 2ASK信號(hào)功率譜的迭加。 二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK) 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控 (2PSK)信號(hào)。 通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0176。 和 180176。 分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 tnTtgate cSnn ?c o s)()(0 ???????? ?an= 1, 發(fā)送概率為 P 1, 發(fā)送概率為 1P 在一個(gè)碼元期間 ， 則有 e2PSK(t)= cosωct, 發(fā)送概率為 P cosωct, 發(fā)送概率為 1P 若用 φn表示第 n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位 ， 則有 φn= 0176。 , 發(fā)送 1 180176。 , 發(fā)送 0 符號(hào) A－ ATstOs ( t )碼型變換雙 極 性 不歸零乘法器e2 P S K( t )c o s ??ct( a )c o s ??ct0176。開(kāi)關(guān)電路e2 P S K( t )?180 176。 移相s ( t )( b )2PSK信號(hào)波形與產(chǎn)生 2PSK信號(hào)的解調(diào) 帶通濾波器e2 P S K( t ) a相乘器c 低通濾波器dbe抽樣判決器 輸出c o s ?? c t定時(shí)脈沖1 0a1 1 0 1 0 0bcde2PSK信號(hào)的解調(diào)采用相干解調(diào)， 解調(diào)器原理圖如圖 613所示。 2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖所示。 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180176。 倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象通常稱(chēng)為“ 倒 π”現(xiàn)象。 2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為 Δφ，可定義一種數(shù)字信息與 Δφ之間的關(guān)系為 Δφ=0, 表示數(shù)字信息 “ 0” π, 表示數(shù)字信息 “ 1” 例 數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 2DPSK信號(hào)相位： 0π0 0πππ0π0 0 或 π0ππ0 0 0 π0ππ 差分相移鍵控 (2DPSK) 絕對(duì)碼相對(duì)碼載波D P S K 信號(hào)1 01 1 0 0 1 0DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖 2DPSK 信號(hào)調(diào)制器原理圖 c o s ??ct0176。開(kāi)關(guān)電路e2 D P S K( t )?180 176。 移相s ( t )碼變換2DPSK相干解調(diào)器及各點(diǎn)波形 帶通濾波器e2 D P S K( t ) a相乘器c 低通濾波器dbe抽樣判決器輸出c o s ??ct定時(shí)脈沖碼反變換器fabcdef 1 0 1 100 0差分相干解調(diào)器原理和各點(diǎn)波形