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节 数字调制系统PPT课件

节 数字调制系统PPT课件

ΦFSK(f)
-f0
0
f0
f
2fs
30
第30页/共67页
2PSK解调
• 与DSB-SC解调类似，只能用相干解调器解调。
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos0t cos0t
A 2
A 2
c
os20t
LPF输出 A / 2
• Acos0t 到来乘法器的输出
Acos(0t
)cos0t
A cos
f(•t) 乘法器完成调BP制F ，实现φA频SK(谱t) 搬移；BPF取出 已调信号，同时抑制已调信号带外的频谱分 量。Acosω0t
(a) 数学模型
7
第7页/共67页
2ASK调制模型和时间波形
f(t)
BPF
φASK(t)
Acosω0t
(a) 数学模型
1
0
1
1
0
0
1
s(t)
Tb
t
载 波 信号 t
• 相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上
一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码
28
第28页/共67页
二进制差分相移键控DPSK
an的绝对码
{an}
差分编码
{an}
1
极性变换
BPF
Acosω0t (b) DPSK信号产生数学模型
011
00
φDPSK(t)
1
DPSK t
bn是an的差分码
{bn}
14
第14页/共67页
二进制频移键控
• 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控 是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。

数字调制

数字调制
数字调制
用载波信号的某些离散状态表征所传送的信息
01 定义
03 分类 05 06 影响因素
数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点。数字调制具有更好的抗干扰性能，更强的 抗信道损耗，以及更好的安全性；数字传输系统中可以使用差错控制技术，支持复杂信号条件和处理技术，如信 源编码、加密技术以及均衡等。
技术指标
不同的调制方式，其调制特性是不同的，因此，在选择数字调制方式时，需要用一些技术指标来描述调制的 特性，如功率效率、带宽效率、误码率等。
功率效率 图1功率效率定义为：在接收机输入特定的误码概率下(如10)条件下，每比特信号能量与噪声功率谱密度之 比。其功率效率表示如图1所示： 式中：Eb为每比特信号的能量；N0为噪声功能率谱密度。 功率效率描述了在低功率的情况下一种调制技术保持数字信息信号正确传送的能力。 带宽效率 图2带宽效率定义为：在给定带宽内每赫兹数据率吞吐量的值。设R是每秒数据率，单位是比特，B是已调信 号占用的带宽，则带宽效率可表示如图2所示： 带宽效率描述了调制方案在有限的带宽内传输数据的能力。一般来说，数据传输速率的提高意味着降低了每 个数字信号的脉冲宽度。
分类
数字调制可以分为线性调制和非线性调制两大类。在线性调制技术中，传输信号的幅度随调制信号的变化而 线性地变化。线性调制技术有较高的带宽效率，所以非常适用于在有限频带内要求容纳更多用户的无线通信系统。
方法
常见的数字调制方法如： ASK ——幅移键控调制，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。 FSK ——频移键控调制，即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0，3KHz表示1。 PSK——相移键控调制，通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位，0时用0相位。 GFSK——高斯频移键控，在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。 GMSK ——高斯滤波最小频移键控，GSM系统所用调制技术。 QAM——正交幅度调制。 DPSK——差分相移键控调制。 mQAM——多电平正交调幅 mPSK——多相相移键控 TCM——格编码调制

第七章数字调制技术

第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2FSK的解调方法说明
➢ 2FSK信号的基本解调方法由非相干解调和 相干解调两种，如图7－10所示。
➢ 其原理与2ASK相同，不同的是使用两套电 路，并且最后的判决准则是“判决大值”， 即直接比较两路取样值的大小，U1>U0判 为“1”码，反之判为“0”。
➢ “判决大值”准则不需要判决门限，这在信 道有衰减的时候是很有好处的。
第七章 数字调制技术
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
§1 基本概念
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制的原理
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制和解调分类
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
数字调制系统的基本结构
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的解调方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2PSK的频谱分析
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
二进制差分相位键控（2DPSK）
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的调制方法
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
【插】差分码的编写
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法I
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六
2DPSK的解调方法II
第七章数字调制技术
2021年3月6日星期六

通信原理教程基本的数字调制系统课件

通信原理教程基本的数字调制系统课件

01
频谱效率
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量，数字调制系统的频谱效率越高，频带利用率就越高。
02
调制方式的灵活性
数字调制系统应具备多种调制方式，以满足不同传输需求和信道条件下的使用。
频带利用率分析
05
CHAPTER
数字调制系统的应用与发展
无线通信
数字调制系统广泛应用于无线通信领域，如移动通信、卫星通信和无线局域网等。
多径干扰是无线通信中常见的问题，数字调制系统应具有较强的抗多径干扰能力，以保证信号的稳定传输。
抗突发干扰能力
突发干扰是指短暂的、强烈的干扰信号，数字调制系统应具有较强的抗突发干扰能力，以应对突发性的干扰。
抗干扰性能分析
03
频带利用率与抗干扰性能的平衡
在提高频带利用率的同时，需要考虑抗干扰性能的保持，以实现更好的通信效果。
数字调制系统的研究热点问题
06
CHAPTER
实验与课程设计
01
02
04
实验目的与要求
掌握基本的数字调制系统原理。
学会使用调制解调器进行信号调制和解调。
分析不同调制方式的性能特点和应用场景。
培养学生对通信系统的实际操作和问题解决能力。
03
准备必要的实验设备和软件，如信号发生器、调制解调器、示波器等。
课程简介
掌握基本的数字调制系统的基本原理和技术
了解数字调制系统的性能指标和评估方法
熟悉数字调制系统的实际应用和系统设计
课程目标
02
CHAPTER
数字调制系统基础
将低频信号转换为高频载波信号的过程，以便传输。
调制
调频、调相、调幅等。
调制的分类
实现信号的传输、提高信号的抗干扰能力、实现多路复用等。

2017通信原理_第7章 数字调制

2017通信原理_第7章 数字调制

区别：基带信号为双极性，P138,6.1.32 矩形脉冲
定时 脉冲
e
输出
1 a
0
0
1
1
b 本地载波 c(t ) cos c t
t
2PSK存在问题：
载波相位模糊
b
t
c
t
倒π现象 (反相工作) 解决方案： DPSK
t
d 0 1
t
e e
0 1
1 0
1 0
0 1
Differential PSK
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
2PSK的问题: ① “倒π”现象或“反相工作”： 存在相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可 能同相，也可能反相，导致解调出的数字基带信号与发 送的数字基带信号正好相反，判决器输出数字信号全部 出错。

1 2 2 2 f s (1 P ) G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
当P =1/2，且
G( f ) TS Sa( f TS )
G(0) TS
2
2 Ts sin ( f f c )Ts sin ( f f c )Ts P2 ASK ( f ) 16 ( f f c )Ts ( f f c )Ts 1 ( f f c ) ( f f c ) 16
表达式：
e2FSK (t ) s1 (t )cos 1t s2 (t )cos 2t
s1 t an g (t nTs )
n
s2 t an g (t nTs )
n
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院

通信原理-07数字调制共55页

通信原理-07数字调制共55页

谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
通信原理-07数字调制
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。

第7章数字调制与解调


4
2 4
2
1）当信噪比v固定（高信噪比）
时，最小系统误码率对应最佳
归一化门限值
b
a
v 0，
面积和最小。 2 2
2）当归一化门限值 b 0 固定时， 系统误码率 Pe 随信噪比v变化。
P e1 2er(fv)c21 vev
2DPSK系统性能
1）相位比较法
假定在第n个码元时间内发送的是“1”，而第n-1个码元也为“1”。
Pe P(1)Pe1 P(0)Pe0
1[1erf (ba)]1[1erf ( b )]
4
2 4
2
1[1erf (ab)]1[1erf ( b )]
4
2 4
2
P e1 2er(f2vc)
1
v
e4
v
a2 v 2
2
12•a2
7.2.3 多进制振幅调制
可看成时间上互不相容的M 个不同
0
振幅值的通断键控信号的叠加。
P e 2 P 1 2 P 2 2 P 3 2 P n = 2 1 P e P e 1 2 [ 1 e r f 2 ( v ) ]
码变换出现错码的三种情况
例7.3
采用2DPSK调制方式传送二进制数字信息，已知码元传输
速率RB=2×106 Baud，接收机输入噪声的单边功率谱密度 n0=2×10-10 W/Hz，今要求误码率Pe=10-5，求
7.2.1 二进制移幅键控（2ASK）
◆ 数字基带信号为二进制。 如：传送数字基带信号“1”时，发送载波； 传送数字基带信号“0”时，送0电平。
◆ 开关通断特性，亦称“通断键控”（OOK：On Off Keying）
时域描述
数字基带信号 s(t) ang(tnsT ) ：为二进制基带脉冲序列，

数字调制解调技术100页PPT


31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
数字调制解调技术
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。

现代数字调制调解技术.ppt

有关，而且还与前一码元的取值 ak-1及相位常数 k-1有关。
21
由附加相位函数k(t)的表示式可以看出， k(t)是一直线方程， 其斜率为 (ak)/(2Ts)，截距为k。由于ak的取值为±1，故 k(t)是分段线性的相位函数。因此，MSK的整个相位路径是
由间隔为Ts 的一系列直线段所连成的折线。在任一个码元期
制原理图如图所示。输入的二进制序列经过串/经过2电平到L电平的
变换，形成L电平的基带信号。为了抑制已调信号的带外
辐射，该L电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，
形成X(t) 和Y(t) ，再分别对同相载波和正交载波相乘。最
后将两路信号相加即可得到QAM 信号。
2
1. MQAM 调制原理
正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正 交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调
信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字 信息传输。
正交振幅调制信号的一般表示式为
MQAM (t) [ An g(t nTs )]cos(0t n )
周期的整数倍。 fc 可以表示为 18
fc 可以表示为
fc

(N

m) 1 4 TS
(N为正整数； m=0, 1, 2, 3)
相应地MSK信号的两个频率可表示为
f1

fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
f2

fc
1 4TS
(N
m 1) 1 4 TS
由此可得频率间隔为


式中，M = L2 ，Eb 为每比特码元能量，n0 为噪声单边功 率谱密度。下图给出了M 进制方型QAM 的误码率曲线。

通信系统基础 第7章 数字信号的调制与解调


第7章 数字信号的调制与解调
7.2.4 四相相对相移键控（4DPSK）
（2）相干解调法（ 2
体系）
_
解调器

判决
A

4
4DPSK
•
Tb


4
_
并 串 转 换
S(t)
解调器
判决
B
第7章 数字信号的调制与解调
7.2.5 交错正交相移键控(OQPSK)
1. 问题提出 QPSK 信号相位， 每相隔 2 如图 7.46 箭头所示。
n1 与 45 0 相加，其它类推。如下表 制码的相位
和图 7.38 所示。
7.1
第7章 数字信号的调制与解调
7.2.4 四相相对相移键控（4DPSK）
表 7.1 载波相位与四进制码元对应关系
AB 11 01 00 10
n
n 450 n 1
n 135 0 n1
2ASK 电路如下图 7.5 所示。
图 7.5 2ASK 频带分析电路
第7章 数字信号的调制与解调
7.1.3 2ASK频带分析

如果把看成单极性周期方波，

信号能量主要集中在频率上，其它较小忽略不计；
2ASK信号宽带为： Bw (c ) (c ) 2 4 1
经低通滤波器滤出项，去掉输出中的二次谐波， 恢复基带信号。
第7章 数字信号的调制与解调
7.2 移相键控 7.2.1 二相绝对移相键控（2PSK） 1. 规则：
移相只改变载波信号的相位， 即对应不同的基带码载波起始 相位不同。载波起始相位与基带码的关系是： 载波 0 相位对应基带信号的“1”码； "1" 00 载波 π 相位对应基带信号的“0”码。
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m’I(t)
mQ(t)
×
sinωct
×
sinωct
LPF
m’Q(t)
dMPSK=2sin(180°/M)
15
d MQAM = 2 /( M − 1)
15 中国传媒大学
OQAM（Offset QAM）
• 传统QAM调制，两路低通滤波器特性不一致 产生相位失真。 • OQAM调制可以克服相位的正交偏差问题。
参考相位
00
参考相位
01
11
10
b方式
双比特码 00 01 10 11 φn 00 2700 900 1800 9 双比特码 00 01 1 0 11
a方式
φn 450 1350 2250 3150
9 中国传媒大学
q 调制器
q 数字选相法
二元基带信号 串 /并 变换
0
选相开关 0
π/2 π /4 ππ 3π /2 /2
B0 B1B0 MVSB
串/并
Bn Q
数摸转换
乘法器
VSB滤波
COSωt
I
17
17 中国传媒大学
MVSB与MQAM比较
• MVSB: • MQAM: 2Log2M/（1+α） bit/s/Hz Log2M bit/s/Hz
18
18 中国传媒大学
7、OFDM 调制
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
D (t ) = ∑ [a (n ) cos(ω k t ) + b(n ) sin(ω k t )]
k =0
N −1
（2-1）
其中， f k = f 0 + k∆f ， ∆f = 1 (NT ) 。
25
25 中国传媒大学
7.5、OFDM系统中DFT
• 采用DFT的原因 • 可以通过串并变换来实现，但是如果当子载 波的数目很大时，并行系统中正弦信号的产 生以及解调就变得特别复杂而且昂贵。 • 因此，提出了基于傅立叶变换的数字传输模 型。
k =0 N −1 k =0 N −1
)
)

= ∑ Dk exp( j 2πn∆fkT 2πnkT = ∑ Dk exp j NT k =0
N −1
2πnk = ∑ Dk exp j N k =0
N −1
= IDFT {Dn }
（9-3）
27 中国传媒大学
20
20 中国传媒大学
7.2 现状
• 20世纪80年代以来，OFDM技术被用于数字音频广播 （DAB）、数字视频广播（DVB）、无线本地局域网 （WLAN） 及ADSL • 1995年，由欧洲电信标准协会（ETSI）制定了DAB标 准 ，第一个使用OFDM的标准 • 1997年，基于OFDM的DVB标准也开始投入使用 • 1998年7月，IEEE802.11标准选择OFDM作为WLAN （工作与5G）的物理层接入方案,速率6M~54Mbits/s • 1999年日本提出的（ISDB－T）也采用了OFDM • OFDM还易于结合空时编码、分集、干扰（包括ISI和 ICI）抑制、智能天线以及MIMO系统 • OFDM已经成为第四代移动通信系统的可信技术
21
21 中国传媒大学
7.3、原理概述
• OFDM由大量在频率上等间隔的子载波构成 （设共有N个子载波），各载波可用同一数字 调制方法，或不同的载波使用不同的调制方法， 将高速串行数据分成多路并行的数据，加以调 制。所以OFDM实际上是一种并行调制方案， 将符号周期延长N倍，从而提高了抗多径衰落 的能力。在OFDM系统中，各载波在整个符号 周期上是正交的，因此各子载波信号频谱可以 互相重叠，大大提高了频带利用率。
13
13 中国传媒大学
MQAM调制器
14
14 中国传媒大学
MQAM
优点: 频带利用率高!(∵RbM=log2M×Rb2) 缺点: 抗噪声性能差!
e0 (t ) = m I (t ) cos ω c t + m Q (t ) sin ω c t
mI(t)
×
cosωct 相加器 信道
×
cosωct
LPF
• • I： +I 0 –I 0 +I 0 –I 0 +I 0 –I 0 +I 0 –I 0 Q： 0 +Q 0 –Q 0 +Q 0 –Q 0 +Q 0 –Q 0 +Q 0 -Q
-I K1 0 -1 I Q 0 K2 -Q 升余弦 滚绛 中频 调制 带通 滤波
-1
16
16 中国传媒大学
6、MVSB调制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ26
26 中国传媒大学
• 理论推导
OFDM 信号在时域的形式
Y (t ) = ∑ Dk exp( jω k t ) ， ω k = 2πf k
k =0
N −1
（9-1） （9-2）
以采样率 1 T 进行采样得到 Y (nT ) =
∑D
k =0
N −1
k
exp( jω k nT )
Ts = NT ， f k = ∆f × k ，取 ∆f = 1 Ts = 1 ( NT ) ，则 Y (n ) = ∑ Dk exp( jω k nT
22
22 中国传媒大学
符号1
符号2
符号N
f1
f2
fN
频分复用频谱
符号1 符号2 符号N
f1
f2
fN
OFDM频谱
23
23 中国传媒大学
cos ω0t
b(0 ) a (0 )
数 据 编 码
d (n ) = a(n) + jb(n )
串/并 变 换
sin ω0t
a (N − 1)
b(N − 1)
cos ωN −1t
∑
D (t )
信道
sin ω N −1t
OFDM发送框图
cos ω 0 t
∫
∫
ˆ0 a ˆ b
0
信道
sin ω 0 t cos ωN −1t
∫ ∫
ˆ N −1 a ˆ b
并/串 转 换
ˆ (n ) d
数据解码
N −1
OFDM接收框图
24
24 中国传媒大学
7.4 传输信号波形
数据形式为 d (n ) = a (n ) + jb(n ) 其中实序列 a (n ) 和 b(n ) 分别表示同相和正交分量 这样传输的信号波形可以写成
第七讲 数字调制基础 (自学)
章文辉
1
1 中国传媒大学
1、概述
• 数字调制/模拟调制 • ASK、FSK、PSK/调幅、调频、调相
1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1
2
2 中国传媒大学
2、2ASK和MASK
• 2ASK二进制幅度键控，由1、0序列对载波 进行幅度调制。
开关电路 K 载波 cosωct S（t） S（t） 乘法器
27
IFFT实现COFDM
1 s ( n) = N
∑ S ( k )e
k =0
N −1
j
2πnk N
串 并
数 据 映 射
I F F T
并 串
D/A
频 率 变 换
S(K)=IkcosΦk+Qksin Φ k
28
28 中国传媒大学
作业十二(6月2日)
• Page221: • 7-8、7-9、7-10、7-11、7-12、7-13；
19
19 中国传媒大学
7.1 历史
• 在60年代就已经形成了使用并行数据传输和频 分复用的概念 • 美国军方在60年代建造了世界上第一个MCM 系统，并衍生出后来的OFDM系统。 • 20世纪60年代，应用到多种高频军事系统中， 如KINEPLEX、ANDEFT、以及KNTHRYN • 1970年1月首次公开发表了有关OFDM的专利 • 1971年，Weinstein和Ebert把（DFT）应用到 并行传输系统中
29
29 中国传媒大学
问题：接收时，参考相位的反转变化会引起 恢复数字信号的改变，导致误码。
6
6 中国传媒大学
2DPSK
• 利用前后相邻比特码元载波相位之差表示 调制信号的数字信息。（差分编码） • 数字序列： • • 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0
QPSK π
移相器
载波发生器
10
10 中国传媒大学
q 正交调制法
11
11 中国传媒大学
DQPSK
• 并串变换后，增加差分编码电路。
差 分 编 码
12
12 中国传媒大学
5、 MPSK 和MQAM (正交振幅调制)
MQAM的特点： • MQAM的星座图取矩形或十字形 • M=4、16、64、256...取矩形 • M=32、128... 取十字形
3
3 中国传媒大学
MASK
• 多电平的ASK • 调制效率为2ASK的log2M倍； • 抗干扰能力降低 ；
幅度
t
4
4 中国传媒大学
3、2PSK和2DPSK
• 2PSK二进制相移键控BPSK
+1 90° -1
180°
+1
0°
-1 270°
5
5 中国传媒大学
2PSK
开关电路 K 载波0° 2PSK 载波180° S（t）
• 2DPSK相位： 0 0 0 π 0 π π 0 0 π • π π π0 π 0 0 π π0