4.1引言4.2二进制数字调制与解调原理4.3二进制数字调制系统的性能比较4.4多进制数字调制系统本章重点本章思考4.1引言在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号，才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。类似与模拟调制，有数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。调制器用数字基带信号去控制载波波形的某个参量，使这个参量随基带信号的变化而变化。载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。常用的载波信号为，其中为A为载波的振幅,ωc为载波的角频率,为载波的初始相位。2、数字调制分类(2)根据已调信号频谱结构特点不同，分为：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2ASK。二进制振幅键控信号的表示、时间波形二进制振幅键控信号的调制原理二进制振幅键控信号的解调2ASK信号的功率谱密度2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。图4.2-2二进制振幅键控信号调制器原理框图设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进制符号序列可表示为：则二进制振幅键控信号可表示为：图4.2–1二进制振幅键控信号时间波型四、2ASK信号的功率谱密度显然Ps(f)只在G（0）处有离散谱，且G（0）=TB，所以有：离散分量告诉我们信号中有无特殊频率成份；连续分量可以看出信号带宽，第一零点fb。图4.2-62ASK信号的功率谱密度示意图二进制振幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定。二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信号波形带宽的两倍,即B2ASK=2B=2fB。因为系统的传码率RB=fB(Baud)，故2ASK系统的频带利用率为非相干解调(包络检波法)相干解调(同步检测法)。图4.2–3ASK非相干解调(包络检波法)原理框图带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。图4.2-42ASK信号非相干解调过程的时间波形图4.2–52ASK相干解调器原理框图相干解调相干解调过程在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制频移键控信号(2FSK信号)。二进制移频键控信号的表示、时间波形二进制移频键控信号的调制原理与实现二进制移频键控信号的解调2FSK信号的功率谱密度图4-8中波形g可分解为波形e和波形f，即二进制频移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。图4.2-7二进制移频键控信号的时间波形(4.2-7)分别代表第n个信号码元的初始相位。在2ASK信号中，它们不携带信息，通常可设为零。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。图4.2–8二进制移频键控信号的原理图核心思想：一路2FSK视为2路2ASK信号的合成。4.2.2二进制频移键控（2FSK）图4.2–92FSK非相干解调器(包络检波法)原理图两个带通滤波器带宽皆为相应的2ASK信号带宽（中心频率不同，分别为f1、f2），起分路作用，用以分开两路2ASK信号；包络检测后分别取出它们的包络s(t)及；抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。若上、下支路及的抽样值分别用v1、v2表示，则抽样判决器的判决准则为：图4.2-102FSK非相干解调过程的时间波形图4.2–112FSK相干解调器原理图图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用；它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号；抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决（判决规则同于包络检波法），即可还原出基带数字信号。图4.2–12鉴频法解调原理图04、2FSK信号的过零检测法图4.2–13过零检测法原理图和各点时间波形2FSK输入信号经放大限幅后产生矩形脉冲序列；微分及全波整流形成与频率变化相应的尖脉冲序列，这个序列就代表着调频波的过零点；尖脉冲触发一宽脉冲发生器，变换成具有一