6.3.1多进制数字振幅调制(MASK)
• MASK又称多电平调制，是指用具有多个电平 的随机基带脉冲序列对载波进行振幅调制。这 种方式原理上是OOK方式的推广。 • MASK MASK信号与二进制ASK信号产生的方法相同， ASK 解调方式也相同。 • MASK信号的功率谱等于M个二进制ASK信号 功率谱之和。叠加后的MASK信号功率谱的带 宽等于每一个二进制ASK信号功率谱的带宽， 即：Bm=2fs=2/Ts
2ASK信号的功率谱图
• 二进制ASK信号的带宽B=2fs=2/Ts
6.2.2二进制移频键控(2FSK)
• 2FSK是用数字基带信号控制载波的频率 变化，0符号对应于载频ω1，1符号对应 于载频ω2，而且ω1和ω2之间的改变是瞬 间完成的。
1 s(t) e0(t) 0 0 1
例6.2-1 2FSK信号的波形及分解
Ts (a) f2 f1 f1 f2 f1 t
(b) f1 f1 f1
t
(c) f2 f2
t
2FSK调制的实现——键控法
载波
~f1
载波
开关电路 K e0(t)
~f2
s(t)
2FSK信号的时域表示
e0(t)=∑ang(t-nTs)cos(ω1t+φn) n +∑ang(t-nTs)cos(ω2t+ θn) n 这里，ω1=2πf1， ω2=2πf2，an是an的反码， an为单 极性数字信号。 an =
2DPSK调制的实现——模拟调制法
s(t)
码变换
×
BPF
e0
开关电路 0 K π e0(t)
~ φ
移相
s(t)
2DPSK调制的实现——键控法
载波
开关电路 0 K π e0(t)
~ φ
移相
码变换
s(t)
2PSK解调——相干解调(极性比较法）
鉴相器 输入 BPF LPF 抽样判决 输出
• MFSK是指用多个频率不同的正弦波分别代表 不同的数字信号。在某一码元时间内只发送其 中一个频率。 • MFSK相对于MASK或MPSK要占据较宽的频带， 因此，一般用于调制速率不高的传输系统。 • MFSK信号的带宽为 BMFSK=fH-fL+2fs 其中fH为最高载频，fL为最低载频，fs为单个码 元信号的带宽。
MFSK信号的产生
f1 f2 fm 门电路 门电路 门电路 相加器
逻
输入
1
1
串/并 变换
2 … M
辑 电 路
2 … M
MFSK信号的解调
带通f1 BPF 带通f2 检波器 1 检波器 2
… M
抽 样 判 决 逻辑 电路
输出
带通fm
检波器
6.3.3多进制数字相位调制(MPSK)
• MPSK用具有多个（初始）相位状态的正 弦波来代表多组二进制信息码元，即用 载波的一个（初始）相位对应于一组二 进制信息码元。 • MPSK同样可分为（绝对）MPSK和 DMPSK。 • MPSK信号的带宽与MASK信号的带宽相 同，即 BMPSK=2fs=2/Ts。
BPF
2FSK信号的解调——过零检测法
2FSK信号的解调——差分检波法
输入 BPF τ × LPF
抽样 判决
输出
定时脉冲
差分检波法解调原理
• 设输入为Acos(ω0+ω)t, Acos(ω0+ω)t·Acos(ω0+ω)(t+τ)=(A2/2) cos(ω0+ω)τ+(A2/2)cos[2(ω0+ω)t-(ω0+ω)τ] LPF的输出为：V=(A2/2)cos(ω0+ω)τ 适当选择τ，使cosω0τ=0，则有sinω0τ=±1，此时， V=-(A2/2)sinωτ 当ω0τ=π/2 或 V=+(A2/2)sinωτ 当ω0τ=-π/2 若角频偏较小，即ωτ<<1，则有 V≈-(A2/2)ωτ 当ω0τ=π/2 V≈+(A2/2)ωτ 当ω0τ=-π/2
MASK信号的时域表示
• e 0 ′(t)=[∑bng(t-nTs)]cosωct n 其中 bn =
0， 概率为P0 1， 概率为P1 …， … n-1， 概率为Pn-1
g(t)是高度为1，宽度为Ts的矩形脉冲，且有 ∑Pi=1。
i
例6.3-1 4ASK信号的波形及分解
6.3.2多进制数字频率调制(MFSK)
~
s(t)
• 二进制振幅键控通常又称为通断键控 （ON-OFF Keying)
2ASK信号的时域表示 设数字序列的取值服从下述关系：
an=

0 1
概率为 P 概率为（1-P）
g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲，现令 s(t)=∑ang(t-nTs) n 则 • e0(t)=s(t)cosωct=∑ang(t-nTs) cosωct n
正弦载波的三种键控波形
1 0 0 1
• 2ASK • 2FSK • 2PSK • 2DPSK
6.2二进制数字调制原理
6.2.1二进制振幅键控 • 振幅键控（Amplitude-Shift Keying） 6.2.2二进制移频键控 • 频率键控（ Frequency-Shift Keying ） 6.2.3二进制移相键控 • 移相键控（ Phase-Shift Keying ） • 差分移相键控（Differential Phase-Shift Keying ）
输出
定时脉冲
2ASK非相干解调系统的性能
在大信噪比的情况下，系统的误码率为 • Pe≈(1/2)e-r/4 式中，r=A2/(2σ2)为输入信噪声比。
2ASK信号的功率谱
• 二进制ASK信号的功率谱为 Pe(t)= 1/4[Ps(f+f0)+Pf(f-f0)] • 其中，Ps(f)为s(t)的功率谱。当s(t)为1和0等概 率出现的单极性矩形随机脉冲序列（码元间隔 为Ts）时， Ps(f)=Ts/4Sa2(πfTs)+1/4δ(f) • 于是 Pe(t)= Ts/16 {Sa2[π (f+f0) Ts ]+ Sa2[π(f-f0)Ts]} +1/16[δ(f+f0) +δ(f-f0)]
第六章 正弦载波数字调制系统
6.1 引言 6.2 二进制数字调制原理 6.3 多进制数字调制系统 6.4 调制解调器相关标准
6.1引言
• 实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号， 必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控 制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变 化，即所谓载波调制。 • 从原理上来说，受调制载波的波形可以是任意 的，只要已调信号适合于信道传输就可以了。 但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择 正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简 单，便于产生及接收。

0 1
概率为 P 概率为（1-P）
φn、θn分别是第n个信号码元的初始相位。
2FSK信号的解调——相干解调
BPF 输入 cosω1t
LPF 抽样 判决 输出
定时脉冲 BPF cosω2t LPF
2FSK信号的解调——非相干解调
包络 检波 定时脉冲 包络 检波 抽样 判决 输出
BPF 输入
cosωct
定时脉冲
2DPSK解调——相干解调(极性比较法）
鉴相器 输入 BPF LPF 抽样 判决 码(反) 变换器 输出
cosωct
定时脉冲
2DPSK解调——相干解调(极性比较法）
输入 BPF 延时 Ts LPF 抽样判决
输出
定时脉冲
6.3多进制数字调制系统
• 多进制数字调制是利用多进制数字基带 信号去调制载波的振幅、频率或相位。 相应地有三种基本方式： • 多进制数字振幅调制(M-ary ASK) • 多进制数字频率调制(MFSK) • 多进制数字相位调制(MPSK)
4PSK信号矢量图
10 01 （1） 11
11
00
（0）
（1）
01
00
（0）
10
(a)A方式
(b)B方式
4PSK信号的产生——调相法
例6.3-2 4PSK信号的典型波形图
双比特码元与载波相位的关系
双比特码元 a 0 1 1 0 b 0 0 1 1 载波相位φk A方式 0° 0 90 ° 180 ° 270 ° B方式 225 ° 315 ° 45 ° 135 °
2FSK信号的功率谱
二进制FSK信号的频带宽度可表示为 • BFSK=2fs+∣f2-f1∣
6.2.3二进制移相键控
• 相位键控是用数字基带信号控制载波的相位作 振荡变化，分绝对调相和相对（差分）调相两 种。 • 绝对调相（2PSK）利用载波相位（初相）的绝 对值来表示数字信号。例如“1”码用相位π （或0） 表示，“0”码用相位0 （或π）表示。 • 相对调相（2DPSK）又称差分调相，是利用相 邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信号。 例如“1”码载波相位变化π（或0） ，“0”码载 波相位变化0 （或π） 。
例6.2-2 2PSK和2DPSK波形
2PSK信号的时域表示
s0(t)=[∑ang(t-nTs)]cosωct n 这里an为双极性数字信号，即 an =

+1 -1
概率为 P 概率为（1-P）
如果g(t)是幅度为1，宽度为Ts的矩形脉冲，在 其一码元持续时间Ts内观察时，e0(t)为 概率为 P cosωct e0(t)= 概率为（1-P） -cosωct
MPSK信号的时域表示
• e0(t)=Acos(ωct+ θn) 其中 θn=n(2 π /m), n=0,1,2, …,M-1 假定载波频率ωc是基带数字信号速率fs的整数倍， 则