通信原理第7章

1、1第七章第七章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)2本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：q 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能q 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)3第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)q 概概 述述u數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的過(guò)程。號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的過(guò)程。u數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的數(shù)包括調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。字傳輸系統(tǒng)。u數(shù)字調(diào)制技術(shù)兩類方法：數(shù)

2、字調(diào)制技術(shù)兩類方法：l利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制l利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特性，通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特性，通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，通常稱為控載波，通常稱為鍵控法鍵控法4第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)u三種基本鍵控方式：三種基本鍵控方式：l振幅鍵控（振幅鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK）l頻移鍵控（頻移鍵控（Frequency Shift Keying，F(xiàn)SK）l相移鍵控（相移鍵控（Phase Shift Keying，PSK）振幅鍵控振幅鍵控 頻移鍵控頻移鍵控 相移鍵控相移鍵控5第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)

3、字帶通傳輸系統(tǒng)u二進(jìn)制調(diào)制二進(jìn)制調(diào)制載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)；載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)；相應(yīng)的調(diào)制方式有相應(yīng)的調(diào)制方式有2ASK2ASK、2FSK2FSK和和2PSK2PSK。u多進(jìn)制調(diào)制多進(jìn)制調(diào)制載波的幅度、頻率或相位有載波的幅度、頻率或相位有M M種變化狀態(tài)；相種變化狀態(tài)；相應(yīng)的調(diào)制方式有應(yīng)的調(diào)制方式有MASKMASK、MFSKMFSK和和MPSKMPSK。67.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.1 二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK2ASK）q基本原理基本原理u最基本的鍵控方式：最基本的鍵控方式：通通- -斷鍵控（斷鍵控（OOKOOK）”時(shí)

4、發(fā)送“以概率，”時(shí)發(fā)送“以概率0P101Pt,Acos)(cOOKteu波形：波形：77.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2ASK2ASK信號(hào)一般表達(dá)式信號(hào)一般表達(dá)式 ttsteccos)(2ASK其中，其中，nsnnTtgats)()(sT 碼元持續(xù)時(shí)間；碼元持續(xù)時(shí)間；)(tg 高度為高度為1 1，寬度等于，寬度等于Ts的矩形脈沖；的矩形脈沖； na 第第n n個(gè)符號(hào)的電平取值，若取個(gè)符號(hào)的電平取值，若取 P0P1an1,概率為概率為則相應(yīng)的則相應(yīng)的2ASK2ASK信號(hào)就是信號(hào)就是OOKOOK信號(hào)。信號(hào)。87.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2ASK2ASK信號(hào)產(chǎn)生方法信

5、號(hào)產(chǎn)生方法模擬調(diào)制法（相乘器法）模擬調(diào)制法（相乘器法）乘 法 器) (2teA S K二 進(jìn) 制不 歸 零 信 號(hào)tcc o s) (t s鍵控法鍵控法tccos) (t s) (2teA S K開(kāi) 關(guān) 電 路97.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2ASK2ASK信號(hào)解調(diào)方法信號(hào)解調(diào)方法非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）帶 通濾 波 器全 波整 流 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時(shí)脈 沖輸 出)(2teASKabcd相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(2teASKtccos107.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理

6、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2ASK/OOK2ASK/OOK信號(hào)信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形帶通濾波帶通濾波全波整流全波整流低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決117.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2ASK2ASK信號(hào)功率譜密度信號(hào)功率譜密度222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff功率譜包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；功率譜包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；連續(xù)譜取決于連續(xù)譜取決于g(t)g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由載波分量確定。經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由載波分量確定。只計(jì)算主瓣寬度，只

7、計(jì)算主瓣寬度，2ASK2ASK信號(hào)的帶寬為：信號(hào)的帶寬為：sASKfB22ssTf/1127.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）q基本原理基本原理u在在2FSK中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在在f1和和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0),cos(A1),cos(A)(212FSKnnttteu表達(dá)式為表達(dá)式為137.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2FSK2FSK信號(hào)的時(shí)間波形信號(hào)的時(shí)間波形l2FSK2FSK信號(hào)的波形信號(hào)的波形(a)可以分解為波形可以分解為波形(

8、b)和波形和波形(c)l即：即：一個(gè)一個(gè)2FSK2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2ASK2ASK信號(hào)的疊加。信號(hào)的疊加。2ASK信號(hào)信號(hào)2ASK信號(hào)信號(hào)147.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理因此因此2FSK信號(hào)表達(dá)式又可寫(xiě)做：信號(hào)表達(dá)式又可寫(xiě)做： ttsttste22112FSKcoscos)(其中其中： nsnnTtgats)(1 nsnnTtgats)(2互為反碼互為反碼nnaa 、PPan-101概率為概率為PPan概率為概率為0-11157.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2FSK2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法信號(hào)的產(chǎn)生方法采用采用模擬調(diào)頻電

9、路模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)：信號(hào)在相鄰碼元來(lái)實(shí)現(xiàn)：信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。之間的相位是連續(xù)變化的。鍵控法鍵控法：相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。：相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。振蕩器1f1反相器振蕩器2f2選通開(kāi)關(guān)選通開(kāi)關(guān)相加器基帶信號(hào))(2teFSK鍵控法產(chǎn)生鍵控法產(chǎn)生2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)1616167.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理復(fù)復(fù) 習(xí)：習(xí)：q 三種鍵控方式三種鍵控方式q 2ASK和和2FSK信號(hào)特點(diǎn)信號(hào)特點(diǎn)q 2ASK信號(hào)解調(diào)方法信號(hào)解調(diào)方法q 2ASK信號(hào)功率譜特點(diǎn)信號(hào)功率譜特點(diǎn)177.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2FSK2FSK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)

10、的解調(diào)方法非相干解調(diào)非相干解調(diào)帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器輸出包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器12)(2teFSK定時(shí)脈沖畫(huà)圖分析畫(huà)圖分析原理：原理：分解為上下兩路分解為上下兩路2ASK2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，然后判決。然后判決。187.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理相干解調(diào)相干解調(diào)帶 通濾 波 器帶 通濾 波 器抽 樣判 決 器輸 出低 通濾 波 器低 通濾 波 器12)(2teFSK定 時(shí) 脈 沖相 乘 器相 乘 器t1cost2cos畫(huà)圖分析畫(huà)圖分析197.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2FSK2FSK信號(hào)功率譜密度信號(hào)功率譜密度將將2FSK信號(hào)看成由兩個(gè)

11、不同載頻的信號(hào)看成由兩個(gè)不同載頻的2ASK信信號(hào)的疊加，則其功率譜密度可寫(xiě)做：號(hào)的疊加，則其功率譜密度可寫(xiě)做：2112112FSK)()(sin)()(sin16)(sssssTffTffTffTffTfP222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1612211ffffffff207.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理l2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。連續(xù)譜由兩信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊帶譜疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻個(gè)雙邊帶譜疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻f1和和f2處；處；l若兩個(gè)載頻之差小于若兩個(gè)

12、載頻之差小于fs，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；如載頻之，則連續(xù)譜呈現(xiàn)單峰；如載頻之差增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。差增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。sfffB2122FSK2FSK2FSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度0fsff 0sff 0sff20sff20fsf8 . 0sf2)( fPE217.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.3 二進(jìn)制相移鍵控（二進(jìn)制相移鍵控（2PSK2PSK）q2PSK2PSK信號(hào)的表達(dá)式信號(hào)的表達(dá)式)cos(A)(2PSKnctte第第n n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“，1,00n因此，因此，2PSK2PSK信號(hào)可表示為：信號(hào)可表示為：PtP

13、ttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率為概率為227.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故2PSK2PSK信號(hào)又可以表述為：信號(hào)又可以表述為： ttsteccos)(2PSK雙極性不歸零雙極性不歸零矩形脈沖序列矩形脈沖序列式中：式中：nsnnTtgats)()(PPan1, 1, 1概率為概率為發(fā)送發(fā)送“0”時(shí)（時(shí)（an取取+1），），e2PSK(t)取取0相位；相位；發(fā)送發(fā)送 “1”時(shí)（時(shí)（ an取取 -1），）， e2PSK(t)取取 相位。相位。單個(gè)矩形脈沖單個(gè)矩形脈沖237.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)

14、制數(shù)字調(diào)制原理以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制符號(hào)的調(diào)制方式，稱作制符號(hào)的調(diào)制方式，稱作絕對(duì)相移方式絕對(duì)相移方式。2PSK2PSK信號(hào)時(shí)間波形信號(hào)時(shí)間波形24q2PSK2PSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理模擬調(diào)制的方法模擬調(diào)制的方法乘法器)(2tePSK雙極性不歸零tccos)(ts碼型變換鍵控法鍵控法tccos) (t s) (2tePSK開(kāi)關(guān)電路移相01800257.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2PSK2PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(2tePSKtccos

15、abcde相干解調(diào)相干解調(diào))(tx判決規(guī)則判決規(guī)則00)( 1 0)(txtx267.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK2PSK信號(hào)解調(diào)存在的問(wèn)題信號(hào)解調(diào)存在的問(wèn)題本地載波易產(chǎn)生相位模糊（有可能出現(xiàn)反相），本地載波易產(chǎn)生相位模糊（有可能出現(xiàn)反相），造成造成“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象或或“反相工作反相工作”。因而在實(shí)際中，。因而在實(shí)際中，2PSK調(diào)制應(yīng)用較少。調(diào)制應(yīng)用較少。解決方案解決方案可采用可采用7.1.4節(jié)將要介紹的節(jié)將要介紹的差分相移鍵控（差分相移鍵控（DPSKDPSK）體制。體制。27q思思 考考7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK信號(hào)能否使用非相干解調(diào)（包絡(luò)信號(hào)能

16、否使用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）？檢波）？不能，因?yàn)椴荒埽驗(yàn)?PSK信號(hào)的包絡(luò)幅度信號(hào)的包絡(luò)幅度不變，無(wú)法區(qū)分不變，無(wú)法區(qū)分“0”碼和碼和“1”碼？碼？287.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2PSK2PSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP其曲線如圖：其曲線如圖：l2PSK信號(hào)的功率譜無(wú)離散譜，相當(dāng)于抑制載波的雙邊帶信號(hào)的功率譜無(wú)離散譜，相當(dāng)于抑制載波的雙邊帶信號(hào)。帶寬為基帶信號(hào)的信號(hào)。帶寬為基帶信號(hào)的2倍。倍。sf2B2PSK297.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.4 二進(jìn)制

17、差分相移鍵控（二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK2DPSK）q2DPSK2DPSK原理原理2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱化傳遞數(shù)字信息，所以又稱相對(duì)相移鍵控相對(duì)相移鍵控。設(shè)設(shè)為當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差，定為當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差，定義數(shù)字信息與義數(shù)字信息與 之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“10, 0可互換可互換30 02DPSK01 1 0 0 1 0 1 1信號(hào)相位：二進(jìn)制數(shù)字信息：7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理例如：例如：l2DPSK2DPSK信號(hào)的相位并不直接代表

18、基帶信號(hào)，而前后碼元信號(hào)的相位并不直接代表基帶信號(hào)，而前后碼元的相對(duì)相位才決定信息符號(hào)。的相對(duì)相位才決定信息符號(hào)。初始碼元初始碼元2DPSK 0 0 0 00 0 或000317.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2DPSK2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼；首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼；絕對(duì)碼絕對(duì)碼相對(duì)碼相對(duì)碼(差分碼差分碼)然后根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，得到然后根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，得到2DPSK信號(hào)。信號(hào)。1nnnbab編編 碼碼1nnnbba譯譯 碼碼327.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理tccos) (t s) (2teDPS

19、K開(kāi)關(guān)電路移相01800碼變換2DPSK2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖信號(hào)調(diào)制器原理框圖變?yōu)橄鄬?duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼337.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2DPSK2DPSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)加碼反變換相干解調(diào)加碼反變換帶 通濾 波 器相 乘 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時(shí)脈 沖輸 出)(D PSK2tetccos碼 反變 換 器abcdef1nnnbba譯譯 碼碼3400.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81相乘結(jié)果相乘結(jié)果余弦波余弦波相干解調(diào)相乘器運(yùn)算結(jié)果相干解調(diào)相乘器運(yùn)算結(jié)果357.1

20、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2DPSK2DPSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(DPSK2te延遲Tsabcdel相乘器相當(dāng)于相位比較器，反映前后碼元的相位差。相乘器相當(dāng)于相位比較器，反映前后碼元的相位差。362DPSK可以與可以與2PSK具有相同形式的表達(dá)式，具有相同形式的表達(dá)式，所不同的是基帶信號(hào)所不同的是基帶信號(hào)s(t)對(duì)應(yīng)的碼元序列（絕對(duì)對(duì)應(yīng)的碼元序列（絕對(duì)/差分）。差分）。因此，因此，2DPSK信號(hào)和信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的。是完全一樣的。信號(hào)帶寬為信號(hào)帶寬為7.1 二進(jìn)制數(shù)字

21、調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q2DPSK2DPSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度sfB2B2PSKDPSK2377.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理總總 結(jié)：結(jié)：q 2ASK、2FSK、2PSK和和2DPSK信號(hào)特點(diǎn)信號(hào)特點(diǎn)q 2ASK、2FSK、2PSK 和和2DPSK信號(hào)功率譜特點(diǎn)信號(hào)功率譜特點(diǎn)/帶寬帶寬q 2ASK、2FSK、2PSK和和2DPSK解調(diào)方法解調(diào)方法387.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理q練練 習(xí)習(xí)設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制信息為設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制信息為10101，碼元速率為，碼元速率為1200B：（1）當(dāng)載波頻率為）當(dāng)載波頻率為2400Hz時(shí)，分別畫(huà)出時(shí)，分別畫(huà)出2AS

22、K、2PSK及及2DPSK信號(hào)的波形；信號(hào)的波形；（2）2FSK的兩個(gè)載波頻率分別為的兩個(gè)載波頻率分別為1200Hz和和2400Hz時(shí)，畫(huà)出其波形；時(shí)，畫(huà)出其波形；（3）計(jì)算）計(jì)算2ASK、2PSK、2DPSK和和2FSK信號(hào)的信號(hào)的帶寬和頻帶利用率。帶寬和頻帶利用率。39第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)復(fù)復(fù) 習(xí)：習(xí)：q 2ASK、2FSK、2PSK和和2DPSK信號(hào)特點(diǎn)信號(hào)特點(diǎn)q 2ASK、2FSK、2PSK 和和2DPSK信號(hào)功率譜特點(diǎn)信號(hào)功率譜特點(diǎn)/帶寬帶寬q 2ASK、2FSK、2PSK和和2DPSK解調(diào)方法解調(diào)方法407.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲

23、性能抗噪聲性能q概述概述與分析數(shù)字基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能一樣，分析與分析數(shù)字基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能一樣，分析數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，也就是求系統(tǒng)在信數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，也就是求系統(tǒng)在信道噪聲干擾下的道噪聲干擾下的總誤碼率總誤碼率。分析條件分析條件：l假設(shè)信道特性是恒參信道；假設(shè)信道特性是恒參信道；l在信號(hào)的頻帶范圍內(nèi)具有理想矩形的傳輸特性；在信號(hào)的頻帶范圍內(nèi)具有理想矩形的傳輸特性；l信道噪聲是加性高斯白噪聲；信道噪聲是加性高斯白噪聲；l認(rèn)為噪聲只對(duì)信號(hào)的接收帶來(lái)影響，因而分析系統(tǒng)認(rèn)為噪聲只對(duì)信號(hào)的接收帶來(lái)影響，因而分析系統(tǒng)性能是在接收端進(jìn)行的。性能是在接收端進(jìn)行的。417.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)

24、制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能7.2.1 2ASK 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能q同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出tccos2發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(ty)(txeP誤碼率誤碼率：421rerfcPe222nar其中，其中，r為解調(diào)器輸入端信噪比為解調(diào)器輸入端信噪比若若r1，則，則4/r1erPe信號(hào)幅度信號(hào)幅度427.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q包絡(luò)檢測(cè)法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢測(cè)法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能分析模型分析模

25、型：將相干解調(diào)器（相乘：將相干解調(diào)器（相乘-低通）替換為低通）替換為包絡(luò)檢波器（整流包絡(luò)檢波器（整流-低通），即得。低通），即得。誤碼率誤碼率：421reeP421441reererfcP若若r1，則，則437.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q舉舉 例例有一有一2ASK信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為RB = 4.8 106波波特，發(fā)特，發(fā)“1”和發(fā)和發(fā)“0”的概率相等，接收端分別采用同步的概率相等，接收端分別采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度a = 1 mV，信道中加性

26、高斯白噪聲的單邊功率譜密度，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0 = 2 10-15 W/Hz。試求。試求(1) 同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；(2) 包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。解：解：根據(jù)根據(jù)2ASK信號(hào)的頻譜分析可知，信號(hào)的頻譜分析可知，2ASK信號(hào)所需的信號(hào)所需的傳輸帶寬近似為碼元速率的兩倍，所以接收端帶通濾波傳輸帶寬近似為碼元速率的兩倍，所以接收端帶通濾波器帶寬為器帶寬為Hz016 . 926BRB447.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能帶通濾波器輸出噪聲平均功率為帶通濾波器輸出噪聲平均

27、功率為W0192. 1n802Bn信噪比為信噪比為1261092. 1210128622nar則同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為則同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為45 . 641066. 1261416. 311eerPr/e包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為45 . 64105 . 72121eePre457.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能7.2.2 2FSK 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能q同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出t1cos2發(fā)送端信道)

28、(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(1txeP帶通濾波器相乘器低通濾波器t2cos2)(2ty)(2tx12大信噪比下，誤碼率為大信噪比下，誤碼率為221reerP467.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q包絡(luò)檢測(cè)法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢測(cè)法（非相干解調(diào)）的系統(tǒng)性能帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器輸出包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器12)(2teFSK定時(shí)脈沖221reeP誤碼率為：誤碼率為：l比較得兩種解調(diào)性能相差不大，但包絡(luò)檢測(cè)法的設(shè)備簡(jiǎn)比較得兩種解調(diào)性能相差不大，但包絡(luò)檢測(cè)法的設(shè)備簡(jiǎn)易得多，因而多被采用。易得多，因而多被采用。477.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

29、的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q舉舉 例例采用采用2FSK方式在等效帶寬為方式在等效帶寬為2400Hz的傳輸信道上傳輸二的傳輸信道上傳輸二進(jìn)制數(shù)字。進(jìn)制數(shù)字。2FSK信號(hào)的頻率分別為信號(hào)的頻率分別為f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，碼元速率，碼元速率RB = 300 B。接收端輸入（即信道輸。接收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為出端）的信噪比為6dB。試求：。試求：（1）2FSK信號(hào)的帶寬；信號(hào)的帶寬；（2）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；（3）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。解解：（：（1）2FSK信號(hào)的

30、帶寬為信號(hào)的帶寬為1200Hz300298015802122FSKsfffB487.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能（2）2FSK接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為似為600Hz22BsRfB僅為信道等效帶寬（僅為信道等效帶寬（2400Hz）的）的1/4，故噪聲功率也減小，故噪聲功率也減小為為1/4，因而帶通濾波器輸出端的信噪比提高了，因而帶通濾波器輸出端的信噪比提高了4倍。又倍。又由于接收端輸入信噪比為由于接收端輸入信噪比為6dB，則，則164irr代入誤碼率公式，得到：代入誤碼率公式，得到：482107 . 12

31、121eePre（3）同理，得到同步檢測(cè)誤碼率：）同理，得到同步檢測(cè)誤碼率：5821039. 3e32121reerP46log1010iirr497.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能7.2.3 2PSK 2PSK和和2DPSK2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能q2PSK2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能 帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出tccos2發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(ty)(txeP總誤碼率為：總誤碼率為：大信噪比條件下，上式可近似為：大信噪比條件下，上式可近似為：) 1/0() 0() 1/0() 1 (

32、PPPPPe rerfc21reerP21507.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q2DPSK2DPSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能 帶 通濾 波 器相 乘 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時(shí)脈 沖輸 出)(D PSK2tetccos碼 反變 換 器abcdef總誤碼率為：總誤碼率為：2)(121rerfPe)(2rerfcPPeeeeePPP)1 (2當(dāng)當(dāng)Pe1時(shí)，時(shí)，可近似為：可近似為：PePe517.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q2DPSK2DPSK差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能 帶通濾波器相乘器低通

33、濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(txeP延遲Ts)(2ty總誤碼率為：總誤碼率為：reeP21527.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能q舉舉 例例假設(shè)采用假設(shè)采用2DPSK方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。已知碼元速率已知碼元速率RB = 106 B，信道中加性高斯白噪聲的單邊功，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度率譜密度n0 = 2 10-10 W/Hz。今要求誤碼率不大于。今要求誤碼率不大于10-4。試求：試求：(1)采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率；采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率；(2)采用相干解調(diào)采用相干解調(diào)-碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率。率。解解：（：（1）接收端帶通濾波器的帶寬為：接收端帶通濾波器的帶寬為：Hz01226BRB輸出噪聲功率為：輸出噪聲功率為：2106402 102 104 10Wnn B 537.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能則則2DPSK采用差分相干接收的誤碼率為采用差分相干接收的誤碼率為41021reeP求解