2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第五章 数字信号的调制传输
本章要点：
? 二进制数字信号的调制解调技术
? 多相调制技术 MPSK
? 各种调制技术的信道频带利用率和误码
性能比较
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第一节 概 论
m(t)为 NRZ或 BNRZ码, 来自数字信源, 也可来自 PCM,△ M,加密
器, 或信源编码器 。
发滤波器, 收滤器的作用同数字基带系统
研究各种调制解调方式的原理, 以二进制为主；系统的性能指标；
将数字基带系统的有关结论应用到数字调制系统
m(t)
调制器 发滤波 器
e 0 (t)
信道
噪声
收滤波
器 解调
m o (t)
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第二节 二进制数字调制原理
2ASK调制与功率谱
p s ( f )
- f s 0 f s
余弦滚降滤波器
余弦滚降信号 f
c
c o s ω c t
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
正弦载波
正弦载波
数字控制信号,1”
数字控制信号,0”
幅移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
正弦载波
ASK调制信号
数字控制信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 ASK调制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
A
S
K
包
络
检
波
B P F 整流 L P F 抽样判决
位同步器
y ( t ) r ( t )
c p ( t )
S o ( t)
2A S K
y ( t )
r ( t )
c p ( t )
S o ( t ) 0 0 1 0 0
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2ASK相干解调
B P F L P F 抽样判决
位同步器
y ( t ) r ( t )
c p ( t )
载波同步
c o s ω c t
x( t ) S o ( t )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
反相器
高频载波
低频载波
相乘器
相加器
数字控制信号 1
1
0
频移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 FSK调制
FSK调制信号
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2FSK调制与功率谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
F
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
反相器
1
0
数字控制信号 1
相移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
PSK调制信号
数字控制信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 PSK调制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2PSK调制与功率谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
P
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
载波相位模糊
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2DPSK 调 制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
D
P
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字调制系统抗噪性能比较
类别 相干解调 非相干解调
2ASK Q （
2
r
）
)
4
e x p (
2
1 r
? （ r>>1 ）
2FSK Q )( r
)
2
e x p (
2
1 r
?
2PSK Q( r2 )
2DPSK 2Q( r2 )(P
e <<1)
)e x p (
2
1
r?
MPSK 2Q
)4()(s i n2
2
??
?
?
?
?
?
M
M
r
?
MQAM
)4)(
1
3
(
12
?
?
?
M
M
r
Q
M
M
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK调制系统框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK调制信号示意图及频谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK信号解调
抽样判决
B P F 载波同步
- 90 °
L P F
L P F
位同步
抽样判决
串 / 并
C I ( t )
C Q ( t )
x
y
xy
四次方
B P F
4f C
÷ 4
B P F
f C
- 90 °
4P S K C o s 4 ω c t C I ( t )
C Q ( t )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4DPSK调制系统框图
串 / 并
xy
单 / 双
单 / 双
- 90
°
x
y
c o s ω c t
s i n ω c t
4P S K （ Z K 相 ）
码变换
4 D PSK （ Z K 绝 ）
y’
x’
绝
对
码
相
对
码
Z K 绝 Z K 相
Z k 绝 00 10 1 1 01
△ Φ k 0 ° 90 ° 180 ° 270 °
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4DPSK解调电路
抽样判决
B P F 载波同步
- 90 °
L P F
L P F
位同步
抽样判决
并 / 串 码反变换
Z K 相
Z K 绝
B P F T s 4
45 °
- 45 °
L P F
L P F
抽样判决
抽样判决
位同步
并 / 串
y ( t )
y 1 ( t )
y 2 ( t )
I ( t )
Q ( t )
x
y
xy
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
16QAM与 16PSK星座图
16QAM 星座图 16PSK 星座图
a b c d
1 1 1 1
1 1 1 0
1 0 1 0
1 0 1 1
a c
-3 -1 1 3
01 00 10 11
-3
-1
1
3
01
00
10
11
b dQ(t) Q(t)
I(t)I（ t）
A
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
本 章 小 结
在数据传输中，调制是实现频带传输的一种重要
手段，数字信号经过模拟信道传输必须调制。二进制
数字调制有三种基本方式：幅移键控 (ASK)，频移键控
(FSK),相移键控 (PSK)。本章主要介绍了这三种方式的
调制解调原理，功率谱密度及实现的基本方法。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
? 为什么在通信系统中采用调制技术？
?调制是如何分类的，分为哪几类?
?在已调波矢量点数相同的情况下，为什么
QAM调制方式的误码性能优于 PSK方式？
思考题
数 字 通 信 原 理
第五章 数字信号的调制传输
本章要点：
? 二进制数字信号的调制解调技术
? 多相调制技术 MPSK
? 各种调制技术的信道频带利用率和误码
性能比较
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第一节 概 论
m(t)为 NRZ或 BNRZ码, 来自数字信源, 也可来自 PCM,△ M,加密
器, 或信源编码器 。
发滤波器, 收滤器的作用同数字基带系统
研究各种调制解调方式的原理, 以二进制为主；系统的性能指标；
将数字基带系统的有关结论应用到数字调制系统
m(t)
调制器 发滤波 器
e 0 (t)
信道
噪声
收滤波
器 解调
m o (t)
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第二节 二进制数字调制原理
2ASK调制与功率谱
p s ( f )
- f s 0 f s
余弦滚降滤波器
余弦滚降信号 f
c
c o s ω c t
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
正弦载波
正弦载波
数字控制信号,1”
数字控制信号,0”
幅移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
正弦载波
ASK调制信号
数字控制信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 ASK调制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
A
S
K
包
络
检
波
B P F 整流 L P F 抽样判决
位同步器
y ( t ) r ( t )
c p ( t )
S o ( t)
2A S K
y ( t )
r ( t )
c p ( t )
S o ( t ) 0 0 1 0 0
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2ASK相干解调
B P F L P F 抽样判决
位同步器
y ( t ) r ( t )
c p ( t )
载波同步
c o s ω c t
x( t ) S o ( t )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
反相器
高频载波
低频载波
相乘器
相加器
数字控制信号 1
1
0
频移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 FSK调制
FSK调制信号
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2FSK调制与功率谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
F
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
反相器
1
0
数字控制信号 1
相移键控的调制框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
PSK调制信号
数字控制信号 1 0 1 0 1 1
数字信号 PSK调制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2PSK调制与功率谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
P
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
载波相位模糊
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2DPSK 调 制
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2
D
P
S
K
解
调
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字调制系统抗噪性能比较
类别 相干解调 非相干解调
2ASK Q （
2
r
）
)
4
e x p (
2
1 r
? （ r>>1 ）
2FSK Q )( r
)
2
e x p (
2
1 r
?
2PSK Q( r2 )
2DPSK 2Q( r2 )(P
e <<1)
)e x p (
2
1
r?
MPSK 2Q
)4()(s i n2
2
??
?
?
?
?
?
M
M
r
?
MQAM
)4)(
1
3
(
12
?
?
?
M
M
r
Q
M
M
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK调制系统框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK调制信号示意图及频谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4PSK信号解调
抽样判决
B P F 载波同步
- 90 °
L P F
L P F
位同步
抽样判决
串 / 并
C I ( t )
C Q ( t )
x
y
xy
四次方
B P F
4f C
÷ 4
B P F
f C
- 90 °
4P S K C o s 4 ω c t C I ( t )
C Q ( t )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4DPSK调制系统框图
串 / 并
xy
单 / 双
单 / 双
- 90
°
x
y
c o s ω c t
s i n ω c t
4P S K （ Z K 相 ）
码变换
4 D PSK （ Z K 绝 ）
y’
x’
绝
对
码
相
对
码
Z K 绝 Z K 相
Z k 绝 00 10 1 1 01
△ Φ k 0 ° 90 ° 180 ° 270 °
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
4DPSK解调电路
抽样判决
B P F 载波同步
- 90 °
L P F
L P F
位同步
抽样判决
并 / 串 码反变换
Z K 相
Z K 绝
B P F T s 4
45 °
- 45 °
L P F
L P F
抽样判决
抽样判决
位同步
并 / 串
y ( t )
y 1 ( t )
y 2 ( t )
I ( t )
Q ( t )
x
y
xy
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
16QAM与 16PSK星座图
16QAM 星座图 16PSK 星座图
a b c d
1 1 1 1
1 1 1 0
1 0 1 0
1 0 1 1
a c
-3 -1 1 3
01 00 10 11
-3
-1
1
3
01
00
10
11
b dQ(t) Q(t)
I(t)I（ t）
A
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
本 章 小 结
在数据传输中，调制是实现频带传输的一种重要
手段，数字信号经过模拟信道传输必须调制。二进制
数字调制有三种基本方式：幅移键控 (ASK)，频移键控
(FSK),相移键控 (PSK)。本章主要介绍了这三种方式的
调制解调原理，功率谱密度及实现的基本方法。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
? 为什么在通信系统中采用调制技术？
?调制是如何分类的，分为哪几类?
?在已调波矢量点数相同的情况下，为什么
QAM调制方式的误码性能优于 PSK方式？
思考题
