ASK、PSK、FSK的调制与解调

本文主要涉及数字信号的调制与解调，内容包括：2ASK、2PSK、2FSK的调制与解调以及频谱分析
关于通信原理还有其他文章可参考：

1、信息量、码元、比特、码元速率、信息速率详细解析——实例分析
2、模拟系统的AM信号的调制与频域分析
3、AM解调、DSB、VSB的调制与解调
4、模拟非线性调制——相位调制PM、频率调制FM、NBFM窄带调频
5、低通抽样与带通抽样
6、简单二元码的编码与功率谱
7、数字双向码、密勒码、传号反转（CMI）码、AMI、HDB3
8、ASK（幅度移键控）、FSK（频率移键控）、PSK（相位移键控）的matalab仿真

一、 模拟调制和数字调制方式对照

模拟调制是xx调制；而数字调制是xx键控。

二、 二进制数字调制

二进制是数字调制最简单的情况，改变载波的幅度、频率、相位，已调信号只有两种变化状态。

1. 二进制幅度键控（2ASK）

2ASK的表达

2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，最简单的形式为通-断键控（OOK: on-off keying）。

2ASK为双边带调幅信号

2ASK的解调

1. 包络检波
   

2. 相干解调
   

2ASK的功率谱密度

功率谱是基带信号功率谱的线性搬移，频带宽度是基带信号的两倍,2ASK信号的功率谱含有载波分量，这是因为基带信号为单极性信号，含有直流分量，经过频谱搬移后移至载频处。

2. 二进制频移键控（2FSK）

2FSK的表达

2FSK相当于两个不同载频的ASK信号之和.

2FSK的产生方法–频率选择法

2FSK的解调–将2FSK信号分解成两路2ASK信号分别进行解调

1. 包络检波
   

2. 相干解调
   

3. 过零检测

载频不同，过零点数不同，检测过零点数，即可进一步得到原始的调制信号。

2FSK的功率谱

3. 二进制相移键控（2PSK）

2PSK的表达

原理：在2PSK中，通常用初始相位0和$\pi$分别表示二进制“0”和“1”。

2PSK的产生

另一种表现方式

2PSK的解调

不能使用包络检波–幅度恒定，PSK信号频谱中没有载频

2PSK的功率谱

2PSK调制存在的问题

4. 二进制差分相移键控（2DPSK）

绝对调相：利用载波相位的绝对数值传送数字信息；
相对调相：利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息

2DPSK的表达：差分编码后再进行绝对调相

2DPSK的产生

2DPSK的解调

PSK和2DPSK对比分析

1. 相位与信息代码的关系

2PSK

• 前后码元相异时，2PSK信号相位变化180°，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。

2DPSK

• 码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180°。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。

2. 功率谱密度

2DPSK可以与2PSK具有相同形式的表达式

• 不同的是2PSK中的基带信号对应绝对码序列；2DPSK中的基带信号对应相对码序列。

2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。

3. 信号带宽

与2ASK的相同，也是码元速率的两倍。

4. 抗噪声性能

2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。