第7章数字信号的频带传输§7.1引言由于实际通信中大多数信道无法直接传送基带信号，故要将基带信号经调制变换成频带信号，使调制后的频带信号适合于信道传输。本章重点：二进制数字调制解调的原理及其系统抗噪声性能的分析方法。数字调制：用基带信号对载波参量进行离散调制。一般采用正弦信号作为载波（因其形式简单，便于产生和接收）。二进制数字信号调制的三种基本形式：1、幅度键控（ASK）2、移频键控（FSK）3、移相键控（PSK）依据已调信号的频谱结构特点，数字调制可分为：1、线性调制（如ASK）2、非线性调制（如FSK）§7.2二进制数字调制与解调原理1、2ASK（AmplitudeShiftKeying）2ASK调制方法：2ASK实现方法：2ASK解调方法：非相干解调（包络检波法）;相干解调（同步检测法）。解调框图:2ASK信号的频谱9功率谱密度特征：1、2ASK的功率谱由连续谱和离散谱组成，其中：连续谱是基带信号经过线性调制后的双边带谱；离散谱位于载频处；（思考：这利于接收端提取相干载波，方便相干解调！）2、以载波为中心频率，功率谱密度的第一过零点之间集中了信号的主要功率，通常取第一对过零点的带宽作为传输带宽。3、2ASK信号的带宽是码元速率的2倍，是基带信号带宽的两倍。2、2FSK2FSK调制方法：2FSK信号可等效于两个2ASK信号之和。FSK调制方法：模拟调制法，移频键控法。2FSK的解调方法ⅰ）非相干解调ⅲ）过零检测法。原理：过零点个数∝载波频率。ⅳ）差分检波法2FSK信号的功率谱若：191、有连续谱和离散谱。连续谱由两个双边谱叠加而成，离散谱在两个载波频率位置上。2PSK以载波的固定相位为参考，用与载波相同的相位表示“0”码；π相位表示“1”码，则1个码元持续时间内：2PSK信号的波形图如下图所示。3.解调方法（相干解调）3.解调方法（相干解调）结论：1二进制差分移相键控（2DPSK）1.调制方式（3）2DPSK信号调制框图及波形图。绝对码与相对码之间的变换关系：若绝对码为“0”码元时，则对应的相对码与其前一码元保持不变；反之则改变。2.解调方式参考（2）差分相干解调（2）差分相干解调解调过程的分析：小结：3.2PSK信号的频谱特性∴2PSK信号的功率谱为：（1）概率不等时，有连续谱和离散谱，概率相等时，只有连续谱。n(t)通过带通滤波器后变为一个窄带高斯过程，所以它可以表示为：正交分量和同相分量。1．包络检波法当发送码元为“1”时，错误接收的概率是包络值包络检波时的误码率表示。因此，设可以看出，在相同的大信噪比下，2ASK信号同步检测的误码率总是低于包络检波时的误码率。然而，前者不需要稳定的本地相干载波信号，故在电路上要比后者简单的多。7.3.2二进制移频键控(2FSK)系统的抗噪性能接收端带通滤波器输出的波形y(t)可表成：由前面讨论可知，V1(t)的一维概率分布为广义瑞利分布，而V2(t)的一维概率分布为瑞利分布。显然，当V1(t)的样值V1小于V2(t)的样值V2时，发生误判，其错误概率为2、同步检测法假定在（0，Ts）时间内所发送的码元为“1”，则这时送入抽样判决器进行比较的两路输入波形分别为令z=a+n1c-n2c，则z也是正态随机变量，且均值为a、方差为可以看出，在大信噪比条件下，移频键控的包络检波系统和同步检测系统相比，在性能上相差是很小的，但采用同步检测式设备却要复杂的多。因此，在能够满足输入信噪比要求的场合，包络检波法比同步检测法更为常用。7.3.3二进制移相键控系统的抗噪声性能接收端经过带通送入解调器的信号为同理，可得从而看到，实际中码变换器总是使误码率增加，增加的系数在1～2之间变化。则得到2DPSK信号采用极性比较-码变换法检测时的系统误码率为:低通滤波器输出因为例3.假设采用2DPSK信号在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率波特，接收机输入端的高斯白噪声单边功率谱密度是7.4二进制数字调制系统的性能比较1、频带宽度从频带宽度和频带利用率上看，2FSK系统最不可取。3、对信道特性变化的敏感性2FSK系统不需要人为地设置判决门限；2PSK系统的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。因此，它不随信道特性的变化而变化，接收机容易保持在最佳判决门限状态。OOK系统的最佳门限为a/2(当p(1)=p(0)时)，与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度a将随着发生变化；相应的，判决器最佳判决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，从而导致误码率增大。因此，就对信道特性变化的敏感性而言，2ASK的性能最差。当信道存在严重的衰落时，