2.4 数字信号的频带传输-高一《通信技术基础》同步教学课件 （电子工业出版社·第3版）

通信技术基础(第三版） 第四节数字信号的频带传输（第7课时） 第二章 数字通信系统 1 2.4数字信号的频带传输 2 目录 Content 2.4.1 二进制幅度键控信号的调制与调节 2.4.2 二进制移频键控信号的调制与调节 2.4.3 二进制移相键控信号的调制与调节 2.4.4 正交移相键控（QPSK） 2.4.5 最小频移键控（MSK）和高斯最小频移键控（GMSK） 3 数字传输系统分为基带传输系统和频带传输系统。基带传输是指基带信号直接在信道上传输的方式。频带传输是指基带信号经过调制后，将基带信号的频带搬移到适合于在信道传输的频带上，然后在信道上传输的方式。频带传输系统也称为数字调制系统。 数字调制与模拟调制都属于正弦波调制，即载波均为高频正弦波，所不同的是数字调制的调制信号是数字信号，而模拟调制的调制信号是模拟信号。 当使用二进制数字信号来完成调制过程的时候，这种调制方式就被称为二进制数字调制。常见的二进制数字调制方式包括： 二进制数字振幅键控2ASK（Amplitude Shift Keying） 二进制数字频移键控2FSK（Frequency Shift Keying） 二进制数字相移键控2PSK（Phase Shift Keying） 二进制幅度键控 信号的调制与调节 2.4.1 6 2.4.1二进制幅度键控信号的调制与调节 用基带数字信号对高频载波信号的幅度进行控制的方式称为幅度键控，也称为数字调幅，简记为ASK。 实现方法如图2.31（a）所示。它利用二进制数字信号D(t)控制开关的通与断。 当D(t)1时，开关接通，载波信号通过开关电路输出； D(t)0时，开关断开，载波信号不能通过开关电路输出，即输出为零。 fm(t)输出波形如图2.31（b）所示。收信端可根据fm(t)信号的幅度有无还原为1码或0码的原基带信号。这种调制方法在数字调制中出现最早，实现最简单，但由于它抗噪声能力较差，所以在数字通信中用得不多。 f(t) 0 D(t) t t t 0 0 fm(t) 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 载波f(t) K D(t) 开关电路 图2.31 二进制幅度键控（2ASK）信号的产生及波形示例 2.4.1二进制幅度键控信号的调制与调节 2ASK信号的解调，可以用相干解调或非相干解调（包络检波）实现，相干解调和非相干解调原理框图如图2.32所示。与模拟信号的解调不同的是，在解调数字信号的电路中，要设置抽样判决器。 （a）相干解调原理 输入 带通 滤波器 半波或全 波整流器 抽样 判决器 低通 滤波器 输出 定时脉冲 输入 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出 定时脉冲 cosct （b）非相干解调原理 图2.32 2ASK信号解调 二进制移频键控 信号的调制与调节 2.4.2 9 2.4.2二进制移频键控信号的调制与调节 用基带数字信号对高频载波信号的频率进行控制的方式称为移频键控，也称为数字调频，简记为FSK。二进制数字调频（2FSK）的实现方法如图2.33（a）所示。高频载波信号有两个f1(t)和f2(t)，两者频率分别为f1和f2。当数字信号D(t)1时，开关电路输出f1(t)；当数字信号D(t)0时，开关电路输出f2(t)，从而将二进制的数字信号转换为两个不同频率的载频信号。fm(t)输出波形如图2.33（b）所示。收信端可根据收到的信号频率f1或f2还原为1码或0码的原基带信号。这种调制方式简单，抗干扰能力强，但占用频带宽。 载频f1(t) 载频f2(t) ～ ～ f1 f2 开关电路 fm(t) D(t) （a） （b） 0 0 fm(t) 0 0 D(t) f2(t) f1(t) t t t t 0 0 1 1 0 1 0 图2.33 二进制移频键控（2FSK）信号的产生及波形示例 2.4.2二进制移频键控信号的调制与调节 2FSK信号的解调借用了2ASK信号的解调电路，所以也有相干解调和非相干解调两种方式，如图（a）、（b）所示。 BPF1 1 BPF2 2 s2FSK(t) s2FSK(t) 相乘器 相乘器 cos1t cos2t y1(t) y2(t) LPF1 LPF2 抽样判决 输出 位定时 BPF1 1 BPF2 2 y1(t) y2(t) 包络检波 包络检波 位定时 抽样判决 v1(t) v2(t) 输出 x1(t) x2(t) （b）非相干解调原理 （a）相干解调原理 2.4.2二进制移频键控信号的调制与调节 1 0 0 1 s2FSK(t) y1(t) y2(t) v1(t) v2(t) 位定时 输出 （c）与非相干解调原理框图对应的各点波形 图2.34