CCEE
第五章 数字调制与解调
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
5.7 宽带通信中的调制技术
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 判决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
2ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2(当P(1)=P(0) 它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将随着发生变化，从而导致最佳判 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，因此，2ASK对信道特性变化敏感，性能最差。
对于同一种调制方式，相干解调的设备要比 非相干解调时复杂；而同为非相干解调时， 2DPSK的设备最复杂、2FSK次之，2ASK最 简单。设备越复杂，造价越贵。
重庆大学通信工程学院
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
1 erfc r
1 er
2
2
纵向比较：误码率Pe一定情况下，2PSK、2FSK、2ASK系统所需要的信噪比关系
重庆大学通信工程学院
误码率性能
数字通信原理
若信噪比r一定，2PSK系统的 误码率低于2FSK系统，2FSK 系统的误码率低于2ASK系统。
误码率与信噪比的关系 曲线
重庆大学通信工程学院
u(t) = a(t)ejj(t) = x(t) + jy(t)
模
幅角 实部
虚部
多相移相键控信号的复包络
å ( ) ( ) ( ) u t = a t ejj(t) =
g
t - kTs
e e jIk
2p M
jj0
载波初相
k
某种时间响应波形
移相键控的相位数
第k位码元的数字信息
正交移幅键控信号的复包络
Ik
t
ò-¥
g(t
-
kTs
)dt
k
调制频偏
对载波进行调频的基带脉冲波形
利用复包络求功率谱密度
1 . 键控信号的功率谱密度
键控信号的复包络 s(t ) 的自相关函数
{ } s(t ) = Re ( ) u t e e jj0 jw0t { ( ) ( ) } = 1 u t e e jj0 jw0t + u* t e e - jj0 - jw0t
{ } + 1 E u* (t )u(t + t )e jw0t 4
利用复包络求功率谱密度
数字通信原理
对φ0求统计平均
ò ò p -p
e2j0
dj0
=
p -p
e-2j0
)平均自相关函数
Rs
(t,t
)
=
1 4
E
u(t )u* (t + t )e- jw0t
+ 1 E u(t )u* (t + t )e jw0t
2
Rs (t,t ) = E {s(t)s(t + t )}
{ } ( ) ( ) = 1 E u t u t + t e e j2j0 jw0(2t+t ) 4
{ } ( ) ( ) + 1 E u* t u* t + t e e j2j0 - jw0(2t+t ) 4
{ } + 1 E u(t )u* (t + t )e- jw0t 4
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
设备的复杂程度
数字通信原理
对于2ASK、2FSK和2PSK三种方式来说， 发送端设备的复杂程度相差不多，而接收端 的复杂程度则与所选用的调制和解调方式有 关。
B*u
t
e- jw0t
+
1 4
Bu
t
e jw0t
ò ( ) ( ) Bu t
1 =
Ts
R Ts /2
-Ts /2 u
t + t ,t dt
等效基带信号u(t)的自相关函数
重庆大学通信工程学院
5.7 宽带通信中的调制技术
重庆大学通信工程学院
键控信号的复包络分析法
简介
正复包络法，又称等效基带法，可以 将基带传输的大部分结论直接应用于频 带传输，从而使载波调制传输系统的分
析大为简化。
键控信号的复包络
◆ 载波键控信号 { } s(t) = Re ( ) u t ejw0t
载波键控信号的复包络（等效基带信号）
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
调制方式 2ASK 2FSK
2PSK/2DPSK
误码率
相干解调
非相干解调
1 2
erfc
r 4
1 2
erfc
r 2
1 er /4 2 1 er/2 2
2PSK
2DPSK
横向比较： 对同一种数字调制 信号，采用相干解 调方式的误码率低 于采用非相干解调 方式的误码率
数字通信原理
分别对载波 cosw0t,sinw0t 进行移幅键控的码元
u t x t jy t
xk g t kTx j yi g t iTy T0
k
i
码元周期
某一固定时延
重庆大学通信工程学院
连续相位移频键控信号的复包络
u(t ) = Aejj(t)
j
(t
)
=
2p
fd
å
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的 变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利 用率最低
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
2
误码率性能
3
对信道的适应能力
4
设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
4
=
1 4
Ru* (t
) + t ,t e- jw0t
+
1 4
Ru* (t
) + t ,t e jw0t
键控信号——广义的周期平稳随机信号
对s(t)的平均自相关函数在一个码元周期内求时间平均
ò ( ) ( ) ( ) ( ) Bs t,t
1 =
Ts
t R t, Ts /2
-Ts /2 s
dt =
1 4