第六章正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1

1、 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.1 引言引言6.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理6.3 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6.4 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6.5 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.6 改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v研究對(duì)象：正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)研究對(duì)象：正

2、弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v研究目的：掌握對(duì)數(shù)字頻帶信號(hào)的最佳接收方研究目的：掌握對(duì)數(shù)字頻帶信號(hào)的最佳接收方法和了解各種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用它法和了解各種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)用它們指導(dǎo)實(shí)際工作。們指導(dǎo)實(shí)際工作。 v研究方法：研究方法：（1 1）2ASK2ASK、2FSK2FSK、2PSK2PSK或或2DPSK2DPSK等基本數(shù)字調(diào)制等基本數(shù)字調(diào)制解調(diào)的原理及其抗噪聲性能分析方法。解調(diào)的原理及其抗噪聲性能分析方法。（2 2）幾種改進(jìn)型調(diào)制技術(shù)（）幾種改進(jìn)型調(diào)制技術(shù)（QAMQAM、OQPSKOQPSK、 /4DQPSK/4DQPSK、MSKMSK、GMSKGMSK等）改善數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)等）改善數(shù)字

3、調(diào)制系統(tǒng)傳輸信息有效性的機(jī)理。傳輸信息有效性的機(jī)理。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.1 引言引言調(diào)制器S(t )C (t )e0 (t )單音正弦波連續(xù)變化的模擬量：模擬調(diào)制離散的數(shù)字量：二進(jìn)制數(shù)字脈沖數(shù)字調(diào)制單頻正弦波連續(xù)波形連續(xù)載波調(diào)制脈沖波形脈沖載波調(diào)制矩形周期脈沖 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的原理相同，調(diào)制的基本方法是數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的原理相同，調(diào)制的基本方法是按基帶調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律去改變高頻載波某些參數(shù)按基帶調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律去改變高頻載波某些參數(shù)(幅值、相位、頻率幅值、相位、頻率)的過(guò)程。的過(guò)程。v

4、數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的不同之處在于，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的不同之處在于，數(shù)字已調(diào)信號(hào)數(shù)字已調(diào)信號(hào)參數(shù)取值離散，而模擬已調(diào)信號(hào)參數(shù)取值連續(xù)參數(shù)取值離散，而模擬已調(diào)信號(hào)參數(shù)取值連續(xù)v 根據(jù)已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，數(shù)字調(diào)制也可分為：根據(jù)已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，數(shù)字調(diào)制也可分為： 線性調(diào)制線性調(diào)制：從頻譜看，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶：從頻譜看，已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)頻率位置搬移了。信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)頻率位置搬移了。 非線性調(diào)制非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜不再保持原來(lái)基帶調(diào)：已調(diào)信號(hào)的頻譜不再保持原來(lái)基帶調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，有新的頻率成分出現(xiàn)。制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，有新的頻率成分出現(xiàn)。

5、數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的比較數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的比較 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v數(shù)字調(diào)制就是將數(shù)字信號(hào)變換成適合于信道的波形。數(shù)字調(diào)制就是將數(shù)字信號(hào)變換成適合于信道的波形。所用的載波一般是余弦波，調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信所用的載波一般是余弦波，調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)。利用基帶信號(hào)控制載波的參數(shù)，使載波的參數(shù)號(hào)。利用基帶信號(hào)控制載波的參數(shù)，使載波的參數(shù)攜帶基帶信息，就完成了調(diào)制。由于數(shù)字信號(hào)是離攜帶基帶信息，就完成了調(diào)制。由于數(shù)字信號(hào)是離散的，因此，調(diào)制后的載波參數(shù)上只有有限個(gè)數(shù)值，散的，因此，調(diào)制后的載波參數(shù)上只有有限個(gè)數(shù)值，類似于用數(shù)字信號(hào)控制開關(guān)，從幾個(gè)具有不同參量類

6、似于用數(shù)字信號(hào)控制開關(guān)，從幾個(gè)具有不同參量的獨(dú)立振蕩源中選擇參量，故又稱鍵控。的獨(dú)立振蕩源中選擇參量，故又稱鍵控。v常用的數(shù)字調(diào)制包括：常用的數(shù)字調(diào)制包括：振幅鍵控振幅鍵控(ASK-Amplitude Shift Keying)移頻鍵控移頻鍵控(FSK-Frequency Shift Keying)移相鍵控移相鍵控(PSK-Phase Shift Keying) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基帶信號(hào)基帶信號(hào)FSKFSK信號(hào)信號(hào) 1 0 0 1f1 f2 f2 f1f1 f1ASKASK信號(hào)信號(hào)PSKPSK信號(hào)波形信號(hào)波形正弦載波的三種鍵控波形正弦載波的三種鍵控波形 第

7、六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.2 6.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理6.2.12ASK（Amplitude shift-keying)6.2.22FSK(Frequency shift-keying)6.2.32PSK(Phase shift-keying) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制 nsns(t)a g(tnT )=-0,1,npap發(fā)送概率為發(fā)送概率為1-1,( )220,其它ssTTtg t 數(shù)字基帶信號(hào)為單極數(shù)字基帶信號(hào)為單極性的隨機(jī)脈沖序列性的隨機(jī)脈沖序列6.2.1

8、6.2.1二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK2ASK）()sg tT1門寬 ，門高 的門函數(shù)sT2-sT21t()()s t的一個(gè)實(shí)現(xiàn)樣本t1 0 1 1 0 1()e t，2ASK信號(hào)的一個(gè)樣本波形t 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2ASK調(diào)制器原理框圖調(diào)制器原理框圖單極性的隨機(jī)矩形脈沖序列 數(shù)字調(diào)制信號(hào)數(shù)字調(diào)制信號(hào)()()cnscne tS(t)Costa g tnTCost= - 輊犏=w=-w犏臌2ASK的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2ASK解調(diào)器原理框圖解調(diào)器原理框圖 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)

9、制系統(tǒng)2ASK2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2ASK2ASK信號(hào)相干解調(diào)信號(hào)相干解調(diào)()2ccccz ty(t)CostS(t)Cost1S(t)1Cos2t211S(t)S(t)Cos2t22=w=w=+w=+w相乘器輸出為相乘器輸出為第一項(xiàng)為需要的數(shù)字基帶信號(hào)，第二項(xiàng)為載波的第一項(xiàng)為需要的數(shù)字基帶信號(hào)，第二項(xiàng)為載波的倍頻，經(jīng)低通濾波器濾波后得到數(shù)字基帶信號(hào)倍頻，經(jīng)低通濾波器濾波后得到數(shù)字基帶信號(hào) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2ASK2ASK信號(hào)的功率譜信號(hào)的功率譜()( )

10、()( ) ()( )( )()( )()()sscc g tG fs tS f ,e tE fG fTSafT1E fS ffS ff2=p輊=+-臌設(shè)，則()()cnscne tS(t)Costa g tnTCost= - 輊犏=w=-w犏臌2ASK信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式若若S(f+fc)與與S(f-fc)在頻譜上不重合，則有在頻譜上不重合，則有 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) cscsEffPffP41fP Ps(f)為為S(t)的功率譜密度。因此只要確定的功率譜密度。因此只要確定Ps(f)就可確定就可確定PE(f)單極性隨機(jī)脈沖序列功率譜密度的一般表達(dá)單極性隨機(jī)脈

11、沖序列功率譜密度的一般表達(dá)式為式為e(t)的功率譜密度為的功率譜密度為( )() ( )()() ()s2222sssssmj2 mf tsssP ff P 1P G ff1PG mffmff1 T ,G(mf )g(t)edt= - -p- =-+-d-=式中 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)v 對(duì)于全占空矩形脈沖序列對(duì)于全占空矩形脈沖序列()ssssssG mfT Sa(m f T )Tm0T Sa(m )0 m1,2,=p=p = 北 ，v 將上式中各項(xiàng)為零的部分去掉，得將上式中各項(xiàng)為零的部分去掉，得 f0GP1ffGP1PffP222s2ss 第六章第六章 正弦載

12、波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) cc222s2c2csEffff0GP1f41ffGffGP1Pf41fP v 代入前式得代入前式得( )()()( )()()22Escc22scc1PffG ffG ff161fG 0ffff16輊=+-犏臌輊+d+ d-臌v 當(dāng)當(dāng)P=1/2P=1/2時(shí)時(shí) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)( )()()()()22sEcscsccTPfSaffTSaffT161ffff16輊輊=p+p-臌臌輊+d+ d-臌連續(xù)譜：由基帶信號(hào)波形g(t)確定 離散譜：由載波分量確定 第一旁瓣峰值比主峰衰減14dB B2ASK是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍

13、B2ASK2ASK2ASK：功率譜：功率譜 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜取決由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜取決于于g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由載波分量決定。載波分量決定。 2ASK信號(hào)的頻譜只是將基帶信號(hào)的頻譜沿信號(hào)的頻譜只是將基帶信號(hào)的頻譜沿頻率軸平移了一個(gè)頻率軸平移了一個(gè)fc,而基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)而基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)并不改變。并不改變。 基帶信號(hào)帶寬為基帶信號(hào)帶寬為fs,2ASK信號(hào)帶寬為信號(hào)帶寬為2fs。頻頻帶利用率僅為直接傳輸基帶信號(hào)的帶利用率僅為直接傳輸基帶信號(hào)的1/2。 2

14、ASK頻譜特性頻譜特性 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) FSK:FrequencyFSK:Frequency Shift Key Shift Key FSKFSK：利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率。：利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的頻率。基帶脈沖基帶脈沖生成器生成器 snnTta )(snnTtga 基帶脈沖序列基帶脈沖序列 teFSK 模擬模擬 調(diào)頻器調(diào)頻器(a(a) )相位連續(xù)相位連續(xù)FSKFSK調(diào)制調(diào)制該方法稱為模擬調(diào)頻法該方法稱為模擬調(diào)頻法6.2.2 6.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

15、s21FSKTt0 0 tcosA 1 tcosAte K Ks(t)s(t)f f1 1載波載波1 1。e e0 0(t)(t)開關(guān)電路開關(guān)電路(b(b) )相位不連續(xù)相位不連續(xù)FSKFSK調(diào)制調(diào)制f f2 2載波載波2 2基帶脈沖序列基帶脈沖序列數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK：信號(hào)的實(shí)現(xiàn)：信號(hào)的實(shí)現(xiàn)數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖 在某一個(gè)碼元Ts期間只輸出f1或f2兩個(gè)載波中的一個(gè) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形aak10110

16、01ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK 信 號(hào) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK：時(shí)域表達(dá)式：時(shí)域表達(dá)式212( )() cos()() cos()FSKnsnnsnnneta g tnTta g tnTt0, 1, 1-發(fā)送概率為發(fā)送概率為nPaP0, 1-1 發(fā)送概率為，發(fā)送概率為nPaPn和n不攜帶信息，通?？闪頽和n為零 212( )() cos() cosFSKnsnsnneta g tnTta g tnTt 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基帶信號(hào)基帶信號(hào)FSKFSK信號(hào)信號(hào) 1 0 0 1f1 f2 f2

17、 f1f1 f1f2 f2 ASKASK信號(hào)信號(hào)ASKASK信號(hào)信號(hào)2ASK與與2FSK波形的關(guān)系波形的關(guān)系 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)vFSKFSK信號(hào)為兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送的信號(hào)為兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送的ASKASK信號(hào)之和信號(hào)之和()()( )()( )FSKns1nns2neta g tnT costa g tnT cost輊犏=-w犏臌輊犏+-w犏臌 P11P, 0an，概概率率概概率率 P1P1, 0an，概概率率概概率率 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK信號(hào)的解調(diào)方法信號(hào)的解調(diào)方法過(guò)零檢測(cè)法過(guò)零檢測(cè)法差分檢波法差分檢

18、波法包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法相干解調(diào)法相干解調(diào)法v2FSK2FSK信號(hào)解調(diào)的分類信號(hào)解調(diào)的分類 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1 1、2FSK2FSK信號(hào)的解調(diào)過(guò)零檢測(cè)法信號(hào)的解調(diào)過(guò)零檢測(cè)法 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2 2、差分檢波法、差分檢波法帶通低通y(t)y(t-)z(t)V(t)12ACost1y(t)ACost0w=w 發(fā) 碼發(fā) 碼2FSK2FSK信號(hào)表示為信號(hào)表示為1 1、2 2統(tǒng)一用統(tǒng)一用(0 0+)+)表示表示0 0為載波的角頻率為載波的角頻率為最大角頻偏為最大角頻偏02FSKy(t)ACos(+ )t=ww則信號(hào)統(tǒng)一表示為0y

19、(t- )ACos(+ )(t- )t =wwt則01020,0,w w + w = w則則2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)0022000z(t)=y(t)y(t)ACos(+ )t ACos(+ )(t)AACos(+ )Cos 2(+ )t(+ )22- t=wwww- t=ww t+ww- ww t用低通濾波器除去倍頻分量，得用低通濾波器除去倍頻分量，得20AV(t)Cos(+ )2=ww t00124fpw t =t =選擇，即2220AAAV(t)Cos(+)Cos(+)=Sin2222p=w t wt =wt-wt則0、1的信息包含在

20、中，V（t)與 的關(guān)系較復(fù)雜 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)21SinAV(t)2wtwt wt= -wt當(dāng)時(shí)，因此即即V(tV(t) )與與成近似的頻率幅度轉(zhuǎn)換關(guān)系成近似的頻率幅度轉(zhuǎn)換關(guān)系 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)3 3、2FSK2FSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)非相干解調(diào)非相干解調(diào) ty1 ty2()1V t()2Vt12121212VV ,VV0,1VV ,VV0,0-=()()()c1n1c1nA1nta122V t1nta02+= ()()()c2n2c2nA1nta022Vt1nta12+= 抽樣判決器抽樣判決器的判決準(zhǔn)則為的判決準(zhǔn)則

21、為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) tcoststcoststenTtgatsnTtgats22110sn2sn1 2F2FSKSK信號(hào)的頻譜及帶寬信號(hào)的頻譜及帶寬( )( )( )12FSKSSPfPfPf=+將將FSKFSK信號(hào)的功率譜密度看成是信號(hào)的功率譜密度看成是2 2個(gè)個(gè)ASKASK信號(hào)信號(hào)功率譜密度之和功率譜密度之和P PS1S1(f)(f)為為S S1 1(t)(t)的功率譜密度的功率譜密度P PS2S2(f)(f)為為S S2 2(t)(t)的功率譜密度的功率譜密度 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)( )()()()()( )()(

22、)()()()( )()()22FSKs11222s1122s22222s221Pff P 1PG ffG ff41f1PG 0ffff41f P 1PG ffG ff41f P G 0ffff4輊=-+-犏臌輊+-d+ d-臌輊+-+-犏臌輊+d+ d-臌( )()()()()1122FSKs1s1s2s211PfPffPffPffPff44輊輊=+-+-犏犏臌臌和和ASKASK一樣，求得一樣，求得FSKFSK的功率譜密度的功率譜密度 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)()()()()()() () () () ()2222FSKs112222s1122P 1/21Pff

23、 G ffG ffG ffG ff161f G 0ffffffff16=輊=+-+-犏臌輊+d + d -+d + d -臌當(dāng)時(shí)，上式改寫成( )()( )sssssssin fTG fT SafTTfTG 0Tp=p=p=因此因因g(tg(t) )是門函數(shù)，故是門函數(shù)，故G(fG(f) )為抽樣函數(shù)形式為抽樣函數(shù)形式 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)( )()()()()()()()()22sFSK1s1s222s2s1122TPfSaffTSaffT16SaffTSaffT1ffffffff16輊輊=p+p-臌臌輊輊+p+p-臌臌輊+d+ d-+ d+ d-臌2FSK

24、2FSK信號(hào)功率譜密度為信號(hào)功率譜密度為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK信號(hào)功率譜密度波形圖信號(hào)功率譜密度波形圖PFSK(f)f0f1f2f2-fsf1+fsfo=(f1+ f2)/2f2fsf1-fs 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK信號(hào)功率譜信號(hào)功率譜f00ff1=f0+fsf2=f0-fsf1=f0+0.5*fsf2=f0-0.5*fsf1=f0+0.4*fsf2=f0-0.4*fsssTf1f1-fsf2+fsf2f1 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜由

25、兩個(gè)雙由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊譜疊加而成，而離散譜則出現(xiàn)在兩個(gè)載頻上。邊譜疊加而成，而離散譜則出現(xiàn)在兩個(gè)載頻上。若兩個(gè)載頻之差較小，如小于若兩個(gè)載頻之差較小，如小于fs,則連續(xù)譜出現(xiàn)單則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰；若載頻之差逐步增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。峰；若載頻之差逐步增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。非線性調(diào)制。非線性調(diào)制。CCITT推薦在話音頻帶內(nèi)低于推薦在話音頻帶內(nèi)低于1200bit/s數(shù)據(jù)率時(shí)采用數(shù)據(jù)率時(shí)采用FSK方式，衰落信道中方式，衰落信道中也廣泛使用。也廣泛使用。2FSK信號(hào)帶寬為信號(hào)帶寬為s21f2fff 2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)頻譜特性頻譜特性 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)

26、制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.2.3 6.2.3 二進(jìn)制移相鍵控二進(jìn)制移相鍵控2PSK(2DPSK)2PSK(2DPSK)相位鍵控：相位鍵控：利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位。利用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位。分絕對(duì)移相和相對(duì)分絕對(duì)移相和相對(duì)(差分差分)移相兩種。移相兩種。絕對(duì)移相絕對(duì)移相(2PSK)：利用載波相位（初相）來(lái)表利用載波相位（初相）來(lái)表示數(shù)字信號(hào)的相移方式。示數(shù)字信號(hào)的相移方式。 已調(diào)載波與未調(diào)載波同相（相位差為已調(diào)載波與未調(diào)載波同相（相位差為0 ）表示）表示“0”碼；碼； 已調(diào)載波與未調(diào)載波反相（相位差為已調(diào)載波與未調(diào)載波反相（相位差為 ）表示）表示“1”碼。碼。()c2PSKsc

27、Acost0et0tTAcost1w=-w 為 碼為 碼 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)注意：注意：2PSK信號(hào)的相位是相對(duì)于載波相位而言的信號(hào)的相位是相對(duì)于載波相位而言的2PSK2PSK信號(hào)波形信號(hào)波形絕對(duì)碼絕對(duì)碼載波載波 1 0 0 1 0 1 1 0 基帶信號(hào)波形基帶信號(hào)波形2PSK信號(hào)波形信號(hào)波形 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK相對(duì)移相相對(duì)移相(2DPSK)(差分移相差分移相) ：利用前后碼利用前后碼元的載波相位的變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)。元的載波相位的變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)。0 0 1，表示 碼，表示 碼相位偏移相位偏移：本碼元初相與前

28、一碼元初相之：本碼元初相與前一碼元初相之差差 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 數(shù)字序列：數(shù)字序列： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 2PSK信號(hào)相位：信號(hào)相位： 0 0 0 0 0 2DPSK信號(hào)相位：信號(hào)相位：0 0 0 0 0 0 或：或： 0 0 0 0 0初始參考相位基帶信號(hào)與基帶信號(hào)與2DPSK2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系信號(hào)的碼元相位關(guān)系 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2PSK2PSK及及2DPSK2DPSK波形波形單純從波形上看，2DPSK與2PSK是無(wú)法分辨的 問(wèn)題：在問(wèn)題：在2PSK2PSK信號(hào)的解調(diào)系統(tǒng)中，同步載波恢復(fù)

29、會(huì)有信號(hào)的解調(diào)系統(tǒng)中，同步載波恢復(fù)會(huì)有180180的相位模糊問(wèn)題，對(duì)的相位模糊問(wèn)題，對(duì)2PSK2PSK系統(tǒng)誤碼性能影響很大，系統(tǒng)誤碼性能影響很大，所以所以2PSK2PSK方式在實(shí)際中很少采用。方式在實(shí)際中很少采用。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相對(duì)碼與相對(duì)碼與2DPSK2DPSK的關(guān)系的關(guān)系 原數(shù)字序列：原數(shù)字序列： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 相對(duì)碼：相對(duì)碼：0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 相對(duì)碼的相對(duì)碼的2PSK： 0 0 0 0 0 2DPSK信號(hào)：信號(hào)：0 0 0 0 0 0 與與2DPSK信號(hào)相同信號(hào)相同 相對(duì)移相的本質(zhì)就是將數(shù)字信號(hào)

30、序列相對(duì)移相的本質(zhì)就是將數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行相對(duì)碼變換后的絕對(duì)移相進(jìn)行相對(duì)碼變換后的絕對(duì)移相初始參初始參考電平考電平 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2PSK和和2DPSK的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)2PSK信號(hào)的產(chǎn)生（模擬調(diào)制法）信號(hào)的產(chǎn)生（模擬調(diào)制法）tccos teonss(t)a g(tnT )=-二進(jìn)制單極性不二進(jìn)制單極性不歸零基帶信號(hào)歸零基帶信號(hào)極性變換極性變換0 +11 -1二進(jìn)制雙極性不歸零二進(jìn)制雙極性不歸零基帶脈沖序列基帶脈沖序列)(snnTtga“0”則則不倒相不倒相“1”則則倒相倒相信號(hào)的產(chǎn)生方法與產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生方法與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法相同信號(hào)的方法相同結(jié)論：結(jié)論：

31、2PSK信號(hào)可以看成是雙極性基帶信號(hào)信號(hào)可以看成是雙極性基帶信號(hào)下的調(diào)幅信號(hào)下的調(diào)幅信號(hào)()c2PSKcAcost0etAcost1為 碼為 碼w=-w 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生（數(shù)字鍵控法）信號(hào)的產(chǎn)生（數(shù)字鍵控法）cosct0 0開開關(guān)關(guān)電電路路e2PSK(t) 180相移s s( (t t) )(b) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生coscosc ct t0 0 開關(guān)電路開關(guān)電路e e2 2DPSKDPSK( (t t) ) 180180相移相移s s( (t t) )碼變換碼

32、變換 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)絕對(duì)碼相對(duì)碼轉(zhuǎn)換器絕對(duì)碼相對(duì)碼轉(zhuǎn)換器va ak k為絕對(duì)碼為絕對(duì)碼vb bk k為相對(duì)碼為相對(duì)碼vb bk-1k-1為為b bk k的前一個(gè)碼元的前一個(gè)碼元實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)的功能是：bk=ak bk 1 ak： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 bk：0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 12DPSK信號(hào)：信號(hào)：0 0 0 0 0 0 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)BPFBPFe e2 2PSKPSK( (t t) )a a相乘器相乘器c cLPFLPFd db be e抽樣

33、抽樣判決器判決器輸出輸出coscosc ct t定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖2PSK2PSK信信號(hào)相干號(hào)相干解調(diào)各解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)時(shí)間波形波形 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)()cny(t)cost=w+ j在不考慮噪聲時(shí)，在不考慮噪聲時(shí)，BPF的輸出為的輸出為y(t)與本地載波相乘得與本地載波相乘得nn0,0,1j =j = p代表數(shù)字代表數(shù)字()()cncncn11z(t)costcostcoscos 2t22=w+ jw=j +w+ j低通濾波器濾掉倍頻，輸出為低通濾波器濾掉倍頻，輸出為nnn1012x(t)cos122j =j =-j = p 判決準(zhǔn)則為：判決準(zhǔn)則為：x00

34、x01 判為判為X X為抽樣時(shí)為抽樣時(shí)刻的值刻的值 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK2DPSK信號(hào)解調(diào)信號(hào)解調(diào)(a)abcdef(b)BPFBPFe e2 2DPSKDPSK( (t t) )a相乘器相乘器cLPFLPFdbe抽樣抽樣判決器判決器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出輸出cosct定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖碼變換器碼變換器f1011000 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)信號(hào)差分相干解調(diào)BPFBPFa a相乘器相乘器c cLPFLPFd db be e抽樣抽樣判決器判決器定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖( (a a) )延遲延遲T Ts sa ab

35、bc cd de e2 2DPSKDPSK信號(hào)信號(hào)1 10 00 00 01 11 10 0 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)信號(hào)差分相干解調(diào)()acny (t)cost=w+ j()bcSn-1y (t)costT輊=w-+ j臌()()()()cncSn-1ncSccSnn-1z(t)costcostT11cosTcos 2tT22輊=w+ jw-+ j臌=j + w+w- w+ j + jnnn-1令，則相乘器輸出為j = j - j低通濾波器濾掉倍頻，輸出為低通濾波器濾掉倍頻，輸出為()ncS1x(t)cosT2=j + w 第六章第六章

36、 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)通常取通常取 ，則有，則有SCTkT=cSSC2TT2kTpw= =p因此輸出為因此輸出為()nncSnn10112x(t)cosTcos1222j =j + w=j =-j = p 判決準(zhǔn)則為判決準(zhǔn)則為x00 x01= 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)最佳判決門限電平最佳判決門限電平b1(1)(0)12nrPPbar2當(dāng)時(shí), *= s412rePe-當(dāng)大信噪比時(shí)，當(dāng)大信噪比時(shí)，0、1等概時(shí)可近似表示為等概時(shí)可近似表示為最佳判決門限電平最佳判決門限電平b接收機(jī)輸入端的信噪比為接收機(jī)輸入端的信噪比為12412abr*驏=+桫最佳判決

37、門限電平最佳判決門限電平b的一般表達(dá)式為的一般表達(dá)式為222nars= 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二、相干解調(diào)時(shí)2ASK系統(tǒng)的誤碼率()()()()()()2ccsccc2ccsccant costnt sintcost1z ty t costnt costnt sintcost0發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)輊+w-ww臌=w=w-ww ()()()()()ccscccscant costnt sint1y tnt costnt sint0發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)輊+w-w臌=w-w 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)低通濾波后，得到低通輸出經(jīng)過(guò)低通濾波后，得到低通輸出

38、()()()ccant1x tnt0發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)+= 式中，式中，a a為信號(hào)成分，為信號(hào)成分，n nc c(t(t) )為低通型高斯為低通型高斯噪聲，其均值為零，方差為噪聲，其均值為零，方差為2 2n n。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)發(fā)送發(fā)送“1”1”符號(hào)時(shí)的抽樣值符號(hào)時(shí)的抽樣值x=a+nx=a+nc c的一維概率密度函的一維概率密度函數(shù)數(shù)f f1 1( (x x) )為為2121()( )exp22nnxaf xsps禳镲-镲=-睚镲镲鉿發(fā)送發(fā)送“0”0”符號(hào)時(shí)的抽樣值符號(hào)時(shí)的抽樣值x=nx=nc c的一維概率密度函數(shù)的一維概率密度函數(shù)f f0 0(x)(x)為

39、為2021( )exp22nnxfx镲-睚镲镲sps 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)判決準(zhǔn)則為：判決準(zhǔn)則為：xb判為1碼xb判為0碼 X X為抽樣時(shí)刻判決為抽樣時(shí)刻判決器的輸入電平。器的輸入電平。b b為判決電平為判決電平11(0 1)()( )22bnabPP xbf x dxexfc- 驏-=桫s01(1 0)()( )22bnbPP xbfx dxexfc驏=桫s發(fā)發(fā)1錯(cuò)判成錯(cuò)判成0的概率的概率發(fā)發(fā)0錯(cuò)判成錯(cuò)判成1的概率的概率 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)10 101 011102222( ) ( / )( ) ( / )( )( )en

40、nPPPPPabbPexfcPexfc 相干檢測(cè)相干檢測(cè)2ASK系統(tǒng)的誤碼率系統(tǒng)的誤碼率當(dāng)當(dāng)P(0)=P(1)1/2時(shí)，最佳判決門限電平時(shí)，最佳判決門限電平ba/2 1110222 22 2122( )( )ennaaPexfcPPexfcrexfc 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相干解調(diào)和非相干解調(diào)的比較相干解調(diào)和非相干解調(diào)的比較12412abr*驏=+桫相干解調(diào)比非相干解調(diào)容易設(shè)置最佳判決門相干解調(diào)比非相干解調(diào)容易設(shè)置最佳判決門限電平限電平相干解調(diào)最佳判決門限電平相干解調(diào)最佳判決門限電平ba/2非相干解調(diào)最佳判決門限電平非相干解調(diào)最佳判決門限電平在信噪比在信噪比r一

41、定時(shí)一定時(shí)eepp相干非相干eer相干非相干r在在Pe一定時(shí)一定時(shí) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2ASK2ASK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率-505101510-1010-810-610-410-2100SNR,dBPecoherent OOK(2ASK)noncoherent OOK 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相干解調(diào)需要插入相干載波，而非相干解調(diào)相干解調(diào)需要插入相干載波，而非相干解調(diào)不需要載波，因此包絡(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡(jiǎn)單。不需要載波，因此包絡(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡(jiǎn)單。結(jié)論：對(duì)于結(jié)論：對(duì)于2ASK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用系統(tǒng)，大信噪比條

42、件下使用包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)例題分析例題分析例例.1 1 設(shè)某設(shè)某OOOOK K信號(hào)的碼元速率信號(hào)的碼元速率R RB B4.84.8 10106 6B,B,采用包絡(luò)檢波法或同步檢測(cè)法解采用包絡(luò)檢波法或同步檢測(cè)法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度a a1mV1mV，信道中加性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n n0 02 2 1010-15-15W/HzW/Hz。試求：。試求：（1 1）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率

43、；）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；（2 2）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。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)解：解：(1)(1)對(duì)于對(duì)于2ASK2ASK信號(hào)，信號(hào)功率主要集中在信號(hào)，信號(hào)功率主要集中在其頻譜的主瓣。因此，接收端帶通濾波器帶寬其頻譜的主瓣。因此，接收端帶通濾波器帶寬可取可取2ASK2ASK信號(hào)頻譜的主瓣寬度，即信號(hào)頻譜的主瓣寬度，即 B=2RB=9.6 106Hz帶通濾波器輸出噪聲的平均功率為帶通濾波器輸出噪聲的平均功率為215682 109.6 101.92 10non BW222612nar =s輸入信噪比為輸入信噪比為

44、第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)因?yàn)樾旁氡纫驗(yàn)樾旁氡萺 r261261，包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總，包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為的誤碼率為6.5441111.66 10243.141626rerPerfceer-=p6.544117.5 1022rePee(2)(2)同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為比較兩種方法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率可以看比較兩種方法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率可以看出，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性出，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能接近同步檢測(cè)法解調(diào)性能。能接近同步檢測(cè)法解調(diào)性能。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正

45、弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6 .3.26 .3.2二進(jìn)制移頻鍵控二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)(2FSK)系統(tǒng)系統(tǒng)的抗噪聲性能的抗噪聲性能由由6.26.2節(jié)分析可知，對(duì)節(jié)分析可知，對(duì)2FSK2FSK信號(hào)解調(diào)同樣可以信號(hào)解調(diào)同樣可以采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法，下面分別對(duì)兩采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法，下面分別對(duì)兩種方法的解調(diào)性能進(jìn)行分析。種方法的解調(diào)性能進(jìn)行分析。1ii2iACost+n (t)1y (t)ACost+n (t)0發(fā) 碼發(fā) 碼w=w 接收端輸入的信號(hào)和噪聲表達(dá)式接收端輸入的信號(hào)和噪聲表達(dá)式為為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1c11s111c11s1a+n (t) Co

46、st-n (t)sint1y (t)n (t)Cost-n (t)sint0發(fā) 碼發(fā) 碼ww=ww兩個(gè)帶通濾波器的輸出為兩個(gè)帶通濾波器的輸出為2c22s222c22s2n (t)Cost-n (t)sint1y (t)a+n (t) Cost-n (t)sint0發(fā) 碼發(fā) 碼ww=ww 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 1. 1. 包絡(luò)檢波法時(shí)包絡(luò)檢波法時(shí)2FSK2FSK的系統(tǒng)性能的系統(tǒng)性能 12211221110sccsantntv tntnt 發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí) 22222222210cscsntntvtantnt發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)121210nnvvavva兩個(gè)包絡(luò)檢波器的輸出

47、分別為兩個(gè)包絡(luò)檢波器的輸出分別為v v1 1(t)(t)、v v2 2(t)(t)抽樣判決準(zhǔn)則抽樣判決準(zhǔn)則 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) tntntVtntnatVscsc2222212222222222121021112exp)(2exp)(VVVfVaVaVIVVfV服從瑞利分布服從萊斯分布V1f2(V2)f1(V1)V2V正弦波加窄帶噪聲服從萊斯分布窄帶噪聲服從瑞利分布 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)121210vvvv判為判為抽樣判決準(zhǔn)則抽樣判決準(zhǔn)則121211222101(0 1)()( )()2rvPP vvf vf v dv dv

48、e-輊=犏犏臌蝌發(fā)發(fā)1 1錯(cuò)判為錯(cuò)判為0 0的概率為的概率為222nars=接收機(jī)輸入端的信噪比為接收機(jī)輸入端的信噪比為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)222122111201(1 0)()()( )2rvPP vvf vf v dv dve-輊=犏犏臌蝌發(fā)發(fā)0 0錯(cuò)判為錯(cuò)判為1 1的概率為的概率為 2210 101 0111022( ) ( / )( ) ( / )( )( )errPPPPPePPe系統(tǒng)的誤碼率系統(tǒng)的誤碼率 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2. 2. 相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能y y1 1(t)(t)、y y2 2

49、(t)(t)分別與載波相乘后，濾分別與載波相乘后，濾去載波的倍頻成分，輸出其低頻成分。去載波的倍頻成分，輸出其低頻成分。 11110ccantx tnt發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí) 22210ccntxtant發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí) 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)x x1 1(t)(t)的概率密度函數(shù)為的概率密度函數(shù)為2122121101112102nnxanxnfxefxe 發(fā) 時(shí)發(fā)時(shí)2222221202112102nnxanxnfxefxe發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)x x2 2(t)(t)的概率密度函數(shù)為的概率密度函數(shù)為x0 0ax1x2121210 xxxx判為判為抽樣判決準(zhǔn)則抽樣判決準(zhǔn)則 第六章第六章

50、 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)121212(0 1)()(0)(0)ccPP xxP xxP ann=-=+-發(fā)發(fā)1 1錯(cuò)判為錯(cuò)判為0 0的概率為的概率為12zccann令 =+-Z Z為高斯分布，其均值為為高斯分布，其均值為12E zEaccann=+-=Z Z的方差為的方差為 22z1212nDDDD2ccccannannss=+-=+=Z Z的概率密度函數(shù)為的概率密度函數(shù)為()22zzza1(z)exp22fsps-镲=-睚镲镲 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)故發(fā)故發(fā)1 1錯(cuò)判為錯(cuò)判為0 0的概率為的概率為( )()0202zz(0 1)(z0)f z

51、 dzza11rexpdz=erfc2222PPsps- - =驏-镲=-睚镲桫镲 同理可求得發(fā)同理可求得發(fā)0 0錯(cuò)判為錯(cuò)判為1 1的概率為的概率為1r(1 0)erfc22P驏=桫110 101 022r( ) ( / )( ) ( / )ePPPPPexfc系統(tǒng)的誤碼率為系統(tǒng)的誤碼率為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FSK2FSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率-505101510-610-410-2100SNR,dBPecoherent 2FSKnon-coherent 2FSK2ASK3dB 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2FS

52、K相干解調(diào)和非相干解調(diào)的比較相干解調(diào)和非相干解調(diào)的比較在輸入信噪比在輸入信噪比r一定時(shí)一定時(shí)eer相干非相干reepp相干非相干在在Pe一定時(shí)一定時(shí)相干解調(diào)需要插入兩個(gè)相干載波，而非相干解相干解調(diào)需要插入兩個(gè)相干載波，而非相干解調(diào)不需要載波，因此包絡(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡(jiǎn)單。調(diào)不需要載波，因此包絡(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡(jiǎn)單。結(jié)論：對(duì)于結(jié)論：對(duì)于2FSK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用系統(tǒng)，大信噪比條件下使用包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)例題分析例題分析例例6.3.2 6.3.2 采用二進(jìn)制頻移鍵控方式在有效帶采用二

53、進(jìn)制頻移鍵控方式在有效帶寬為寬為2400Hz2400Hz的信道上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。的信道上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。已知已知2FSK2FSK信號(hào)的兩個(gè)頻率：信號(hào)的兩個(gè)頻率：f f1 1980980Hz, fHz, f2 215801580HzHz，碼元速率，碼元速率R RB B300B300B，信道輸出，信道輸出端的信噪比為端的信噪比為6dB6dB。試求：。試求：1)2FSK1)2FSK信號(hào)的帶寬；信號(hào)的帶寬；2)2)采用包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；采用包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；3) 3) 采用同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。采用同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系

54、統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2121221200sBffffffRHz 解：（解：（1 1）2FSK2FSK信號(hào)的第一零點(diǎn)帶寬信號(hào)的第一零點(diǎn)帶寬（2 2）采用包絡(luò)檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率）采用包絡(luò)檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率0284111.68 1022bEnePee（3 3）采用相干檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率）采用相干檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率501183.17 10222beEperfcerfcn 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.3.3 2PSK6.3.3 2PSK和和2DPSK2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能在二進(jìn)制移相鍵控方式中，有絕對(duì)調(diào)相和相在二進(jìn)制移相鍵控方式

55、中，有絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相兩種調(diào)制方式，相應(yīng)的解調(diào)方法也有相對(duì)調(diào)相兩種調(diào)制方式，相應(yīng)的解調(diào)方法也有相干解調(diào)和差分相干解調(diào)，下面分別討論相干解干解調(diào)和差分相干解調(diào)，下面分別討論相干解調(diào)和差分相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能。調(diào)和差分相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能。()()()iRy tutn t=+1.2PSK1.2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能()cRcacost0ut-acost1發(fā) 時(shí)其中發(fā) 時(shí)w=w 帶通濾波器的輸入為帶通濾波器的輸入為 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)帶通濾波器的輸出為帶通濾波器的輸出為( )cos( )sin0( )( )cos( )sin1ccsccc

56、scan ttn tty tan ttn tt 發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)與同步載波相乘后，經(jīng)低通濾波器濾波輸出為與同步載波相乘后，經(jīng)低通濾波器濾波輸出為 01ccantx tant 發(fā) 時(shí)發(fā) 時(shí)2PSK2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2PSK2PSK相干解調(diào)相干解調(diào) 2122021exp221exp22nnnnx af xx afxxb b* *a-a判決準(zhǔn)則為：判決準(zhǔn)則為：x0判為0碼x0判為1碼 概率密度函數(shù)為概率密度函數(shù)為 0f x 1f x 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 010010 101 01000101

57、2( ) ( / )( ) ( / )( ) ()( ) ()( )( )( )( )ePPPPPPP xPP xPf x dxPfx dxerfcr 系統(tǒng)的誤碼率為系統(tǒng)的誤碼率為222nars= 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2.差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)2DPSK系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能差分解調(diào)與相干解調(diào)的主要區(qū)別在于參考信差分解調(diào)與相干解調(diào)的主要區(qū)別在于參考信號(hào)是前一個(gè)接收信號(hào)延遲得到的，因此它也受號(hào)是前一個(gè)接收信號(hào)延遲得到的，因此它也受到加性噪聲的干擾。到加性噪聲的干擾。DPSKDPSK帶帶 通通低低 通通抽抽 樣樣判判 決決 器器信號(hào)信號(hào)輸出輸出延遲延遲 T Ts s假

58、設(shè)本碼元接收的信號(hào)為假設(shè)本碼元接收的信號(hào)為 ，前一碼元接收到的信號(hào)，前一碼元接收到的信號(hào)為為 。 ty0ty1 ty0 ty1 ty 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) /111022coscossincoscossincccsccccscy tatnttnttytatnttntt本碼元前碼元 /121212ccssx tantantnt nt相乘器相乘，再濾去載波的倍頻后得相乘器相乘，再濾去載波的倍頻后得/01aaa發(fā) 時(shí)本碼元 發(fā) 時(shí)下面討論下面討論2DPSK2DPSK系統(tǒng)的判決準(zhǔn)則。設(shè)無(wú)噪聲時(shí)系統(tǒng)的判決準(zhǔn)則。設(shè)無(wú)噪聲時(shí) /12x ta a 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)

59、制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) /12x ta a1 1）當(dāng)后碼元與前碼元同相位時(shí)，代表信息）當(dāng)后碼元與前碼元同相位時(shí)，代表信息“0”0” /2102aax ta因此 2 2）當(dāng)后碼元與前碼元相位相反時(shí)，代表信息）當(dāng)后碼元與前碼元相位相反時(shí)，代表信息“1”1” /2102aax ta因此 -故判決準(zhǔn)則為：故判決準(zhǔn)則為：x0判為0碼x0判為1碼 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1212(1 0)(0)1()()02rccssPP xPanann ne-=+輊=+=犏臌110 101 02( ) ( / )( ) ( / )rePPPPPe 差分檢測(cè)時(shí)差分檢測(cè)時(shí)2DPSK系統(tǒng)的誤

60、碼率系統(tǒng)的誤碼率 第六章第六章 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2DPSK2DPSK信號(hào)有兩種解調(diào)方式，一種是差分相干信號(hào)有兩種解調(diào)方式，一種是差分相干解調(diào)，另一種是相干解調(diào)加碼反變換器。解調(diào)，另一種是相干解調(diào)加碼反變換器。此時(shí)只此時(shí)只需要再分析差分譯碼器對(duì)誤碼率的影響即可。需要再分析差分譯碼器對(duì)誤碼率的影響即可。 帶 通濾 波 器相 乘 器2cosctyi(t)y(t)低 通濾 波 器抽 樣判 決 器碼 反變 換 器輸 出PePe定 時(shí) 脈沖x(t)圖 6- 292DPSK信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型3. 2DPSK3. 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)性能差分譯碼器絕