通信原理MATLAB仿真教程-数字信号的频带传输.pdf

第八章

数字信号的频带传输
数字信号的传输方式有基带传输和频带传输。上一章已
经介绍了数字信号的基带传输，但在实际中的很多信道不能
直接传输基带信号。为了使数字信号能够在带通信道中传输
，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的
特性相匹配。通常把具有调制和解调过程的数字传输系统称
为数字频带传输系统。
利用数字信号取值离散的特点通过开关键控载波，从而
实现数字调制的方法称为键控法。对载波振幅进行键控可获
得振幅键控（AmplitudeShiftKeying，ASK），对载波频率
进行键控可获得频移键控（FrequencyShiftKeying，FSK）
，对载波相位进行键控可获得相移键控（PhaseShiftKeying
，PSK）。

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数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可
分为二进制调制和多进制调制。在二进制调制中，信号参
量只有两种可能的取值；在多进制（如M进制，M>2）调
制中，信号参量可能有M中取值。

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本章知识要点

●二进制数字调制

●多进制数字调制

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8.1二进制数字调制
用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字
带通信号的过程称为数字调制。调制信号为二进制数字基带
信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制
中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态,对应于数字
“0”和“1”。

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ωc

8.1.1二进制数字幅度调制

一、一般原理与实现方法
数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控
记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形
脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载
波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据幅
度调制的原理，2ASK信号可表示为：

(e)0t=(s)tcosωct（8-1）

式中，ωc为载波角频率，s()t为单极性NRZ矩形脉冲序列

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（8-2）
st()=∑ang()t−bnT
n

其中，g()t是持续时间为Tb、高度为1的矩形脉冲，常称为
门函数；an为二进制数字序列。

，出现概率为
⎧1P（8-3）
an=⎨
⎩0，出现概率为（1−P）
2ASK信号的产生方法（调制方法）有两种，如图
8-1所示。图（a）是一般的模拟幅度调制方法，这里的
由式（8-2）规定；图（b）是一种键控方法，这里的开
关电路受控制。图（c）给出了及的波形示例。二进制
幅度键控信号，由于一个信号状态始终为0，相当于处
于断开状态，故又常称为通断键控信号（OOK信号）
。
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图8-12ASK信号产生方法与波形示例

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二、MATLAB实现
以数字信号序列10110010为例，给出产生2ASK
信号的MATLAB程序如下（函数文件askdigital.m），
流程图如图8-2所示。
开始

为变量赋初值

生成2ASK信号

画出原始二进制代码波形

画出2ASK信号波形

结束
图8-22ASK流程图
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%本函数实现将输入的一段二进制代码调制成相应的ask信号输出
%s为输入二进制码，f为载波频率，ask为调制后输出信号
t=0:2*pi/99:2*pi;m1=[m1m];
m1=[];c1=[c1c]
c1=[];end
forn=1:length(s)ask=c1.*m1;
ifs(n)==0;subplot(211);
m=zeros(1,100);plot(m1)
elses(n)==1;title('原始信号');
m=ones(1,100);axis([0100*length(s)-0.11.1]);
endsubplot(212);
c=sin(f*t);plot(ask)
title('ASK信号');
在命令窗口中键入s的二进制代码和载波频率f，再输入函数名，就可以
得到所对应的ask信号输出，如输入以下指令:
s=[10110010];
f=2;
Askdigital
将出现图8-3所示结果，其中载波频率与码元速率相同。
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图8-32ASK信号波形

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三、解调方法
2ASK信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和
相干检测法。
包络检波法的原理方框图如图8-4所示。带通滤波器（
BPF）恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出
其包络。低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基
带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形
成器。定时抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位
于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。不计
噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，即

(y)t(=e0)t=(s)tωcosc，包络检波器输出为ts()t。经抽样、

判决后将码元再生，即可恢复出数字序列{