带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。
2FSK功率谱密度的特点如下：
(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,离散谱出现在和位置； (2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差|，则出现单峰。 2.1.3 二进制相移键控（2PSK）
在相移键控中，载波相位受数字基带信号的控制，如在二进制基带信号中为0时，载波相位为0或π，为1时载波相位为π或0，从而达到调制的目的。
2PSK信号的功率密度有如下特点： (1) 由连续谱与离散谱两部分组成； (2) 带宽是绝对脉冲序列的二倍；
(3) 与2ASK功率谱的区别是当P＝1/2时，2PSK无离散谱，而2ASK存在离散谱。 2.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK）
前面讨论的2PSK信号中，相位是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它利用载波相位的绝对数值表示数字信息，所以又称为绝对相移。2PSK在进行相干解调时，由于载波恢复中相位有0、模糊性，导致解调过程中出现“反向工作”现象，恢复出的数字信号“1”和“0”倒置，从而使2PSK难以实际应用。为了克服此缺点，提出了二进制差分数字相移键控（2DPSK）方式。
2.2 多进制数字调制
上面所讨论的都是在二进制数字基带信号的情况，在实际应用中，我们常常用一种称为多进制（如4进制，8进制，16进制等）的基带信号。多进制数字调制载波参数有M种不同的取值，多进制数字调制比二进制数字调制有两个突出的优点：一是由于多进制数字信号含有更多的信息使频带利用率更高；二是在相同的信息速率下持续时间长，可以提高码元的能量，从而减小由于信道特性引起的码间干扰。现实中用得最多的一种调制方式是多进制相移键控（MPSK）。
多进制相移键控又称为多相制，因为基带信号有M种不同的状态，所以它的载波相位有M种不同的取值，这些取值一般为等间隔。多进制相移键控有绝对移相和相对移相两种，实际中大多采用四相绝对移相键控（4PSK，也称QPSK），四相制的相位有0、π/2、π、3π/2四种，分别对应四种状态11、01、00、10。
2.3 二进制数字调制方式的性能比较
2ASK和2PAK所需要的带宽是码元速率的2倍；2FSK所需的带宽比2ASK和2PAK都要高。
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各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比r。在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之， 2ASK最差。
ASK是一种应用最早的基本调制方式。其优点是设备简单，频带利用率较高；缺点是抗噪声性能差，并且对信道特性变化敏感，不易是抽样判决器工作在最佳判决门限状态。
FSK是数字通信中不可或缺的一种调制方式。其优点是抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，因此FSK特别适合应用于衰落信道；缺点是占用频带较宽，尤其是MFSK，频带利用率较低。目前，调频体制主要应用于中，低速数据传输中。
PSK和DPSK是一种高传输效率的调制方式，其抗噪声能力比ASK和FSK都强，且不易受信道特性变化的影响，因此在高、中速数据传输中得到了广泛的应用。绝对相移（PSK）在相干解调时存在载波相位模糊度的问题，在实际中很少采用于直接传输，MDPSK应用更为广泛。
和ASK、FSK、PSK、和DPSK对应，分别有MASK、MFSK、MPSK和MDPSK。这些多进制数字键控的一个码元中包括更多的信息量。但是，为了得到相同的误比特率，它们需要使用更大的功率或占用更宽的频带。
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第三章 新型调制系统的原理
3.1 最小频移键控（MSK）
3.1.1 MSK信号的基本原理
MSK波形有多种表示形式。下面是其中一种：
(3.1)
f为载波频率，A为振幅，信号的功率E与成正比，相位a(t)携带了所有的信息，其中
， (3.2)
为初始相位，我们认为它是已知的。0.5为调制指数，它决定了一个符号带来的相位变化,d???1? ,为相位平滑函数，它很大程度上决定了信号的形状继而影响到性能。给定输入序列，MSK的相位轨迹如图3-1所示。各种可能的输入序列所对应的所有可能路径如图3-2所示。
|è (t)3π 2 π π 2 0 ?π 2 ?π ?3π 2 ?2π ?5π 2 3π －1－1＋1－1＋1＋1＋1－1＋1akTb2Tb3Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tbt0 ?2π π ?3π ?3π ?3π 4π ?4π xk图3-1 MSK的相位序列
|è (t)2π3π/22ππ/20-π/2-π-3π/2-2π3TbTb2Tb4Tb5Tb6Tb7Tb8Tb9Tbt图3-2 MSK可能的相位轨迹
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为一个分段函数:当时，，当时，。其中L可以被看作调制方法的记忆长度，它决定了每一个符号究竟影响到该符号以后的多少个符号间隔。实际上MSK属于连续相位调制(CPM)的一种，在CPM中L=1时被称作全响应调制，当L?2时被称作部分响应调制。MSK属于全响应调，即L=1。
从MSK的表达式可以得知，MSK的相位是由两部分组成的，一部分是载波随时间连续增加的相位，另外一部分是携带信息的附加相位，它与原始数据息息相关，可以被称为基带相位.
一般移频键控(2FSK)两个信号波形具有以下的相关系数:
(3.3) 其中
(3.4)
因为MSK是一种正交调制，其信号波形的相关系数等于零，所以上式等号右侧的第一项和第二项均应为零。第一项等于零的条件是=,（K=1，2，3??）令k等于其最小值1，则得到
(3.5)
即传号频率和空号频率在一个符号周期内的相位累计严格的相差180。式(3-3)中等号右侧第二项等于零的条件是?。
综上所述得到的频率约束关系:
，；，；， (3.6)
在一个符号周期内必须包含四分之一载波周期的整数倍。载波频率和传号频率相差四分之一符号速率，与空号频率也相差四分之一的符号速率:
；； (3.7)
从(3.2 )式可以看出，在一个码元周期内，其基带相位总是线性累积，因此码元终止位与起始相位之差也是。如果一个码元是“1\那么在该码元周期内，基带相位均匀增加，在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要大。相反如果一个码元是“0”，那么在该码元周期内，基带相位均匀减小，即在码元末尾处基带相位比码元开始处基带相位要小，这是MSK的一个重要特征，也是差分解调的依据。
所谓“连续”是指当前所要讨论的码元。范围内，其起始相位等于与相邻的前一个码元的终一止相位(对应于时的相位)。对于任何一个码元来说，它在一个码元间隔内，相对于载波相位差虽然只变化，但在这个码元内，相对于载波相位的实际数值却是千变万化的，这与它前面己经发送过的码流有关。
相对于载波相位来说，由式(3-2)可知基带相位值与时间t之间存在着一定的关系。又称为附加相位函数，它是MSK信号的总相位减去随时间线性增长的载波相位而得到的剩余相位。的尾的基带相位。此外，随着k值的不同，是取值为?1的随机数，所以也是分段线表达式(( 3-2 )
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是一直线方程式，直线的斜率是，截距是上个码元末的相位函数以码元宽度为段)。在任一码元期间，此函数的变化量总是。当，增大；当时，减少。
3.1.2 MSK信号的产生
MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力的数字调制方式，是由2FSK信号的改进而来，因为它有以下两种主要的特点:
（1）信号能量的99. 5%被限制在数据传输速率的1.5倍的带宽内。谱密度随频率(远离信号带宽中心)倒数的四次幂而下降，而通常的离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，MSK信号在带外产生的干扰非常小。这正是限带工作情况下所希望有的宝贵特点。
（2）信号包络是恒定的，系统可以使用廉价高效的非线性器件。
从相位路径的角度来看，MSK属于线性连续相位路径数字调制，是连续相位频移键控(CPFSK)的一种特殊情况，有时也叫做最小频移键控(MSK )。 MSK的“最小(Minimum )”二字指的是这种调制方式能以最小的调制指数(h=0.5)获得正交的调制信号。
MSK信号表达式可正交展开为下式，其调制和解调框图如3-3和3-4所示。
(3.8)
图3-3 MSK信号的产生方法之一
差分编码akakcos（π 2Tbt）sin（π 2Tbt）TbcosωctsinωctΣ+yMSK(t)-串/并Tb3.1.3 MSK信号的解调
实际解调器往往需要解决载波恢复时的相位模糊问题，因此在编码器中，采用差分编码的预编码是必要的，同时在接收端必须在正交相干解调器输出段也要附加一个差分译码器。MSK解调器的原理框图如图3-4所示。图中，。定时时钟速率为，需要一个专门的同步电路来提取，如用平方环、判决反馈环、逆调制环等。
图3-4 MSK相干解调框图
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