長大通信原理教程六章

1、1 通信原理教程通信原理教程 制作主講主講 張麗英張麗英 長春大學(xué)電子信息工程學(xué)院長春大學(xué)電子信息工程學(xué)院 2012年年11月月6日日 第六章第六章 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 2 第二次課第二次課 第三次課第三次課 第四次課第四次課 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 3 本章主要學(xué)習(xí)內(nèi)容本章主要學(xué)習(xí)內(nèi)容: 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控 (2ASK)(2ASK) 6.3 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK)(2FSK) 6.4 6.4 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控 (2PSK)(2PSK) 6.5

2、 6.5 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制差分相移鍵控 (2DPSK)(2DPSK) 6.6 6.6 二進(jìn)制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字鍵控傳輸系統(tǒng)的性能比較 6.7 6.7 多進(jìn)制數(shù)字鍵控多進(jìn)制數(shù)字鍵控 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 4 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容: : 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控 (2ASK)(2ASK) 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 6.2.2 6.2.2 功率譜密度功率譜密度 6.2.3 6.2.3 誤碼率誤碼率 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 5 第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 6.1

3、 6.1 概述概述 l 數(shù)字信號有兩種傳輸方式數(shù)字信號有兩種傳輸方式, ,一種是第一種是第5 5章章 討論的基帶傳輸方式討論的基帶傳輸方式, ,另一種就是本章要介另一種就是本章要介 紹的調(diào)制傳輸或稱為頻帶傳輸。紹的調(diào)制傳輸或稱為頻帶傳輸。 l 頻帶調(diào)制通常需要一個正弦波作為載波頻帶調(diào)制通常需要一個正弦波作為載波, , 把基帶數(shù)字信號調(diào)制到這個載波上去把基帶數(shù)字信號調(diào)制到這個載波上去. . -6.1 概述概述 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 6 l（1 1）使這個載波的一個或幾個參量）使這個載波的一個或幾個參量( (振幅振幅, , l 頻率頻率, ,相位相位) )上載有基帶數(shù)

4、字信號的信息；上載有基帶數(shù)字信號的信息； l（2 2）使已調(diào)信號的頻譜位置適合在給定的帶）使已調(diào)信號的頻譜位置適合在給定的帶 l 通信道中傳輸。通信道中傳輸。 要求要求: : 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 7 (1)(1)若使信號能夠以電磁波的方式通過天若使信號能夠以電磁波的方式通過天 線輻射出去線輻射出去, ,信號所占的頻帶位置必信號所占的頻帶位置必 須足夠高；須足夠高； (2)(2)信號所占用的頻帶寬度不能超過天線信號所占用的頻帶寬度不能超過天線 的通頻帶的通頻帶. . -6.1 概述概述 無線電通信中帶通調(diào)制必不可少無線電通信中帶通調(diào)制必不可少,因為：因為： 第六章

5、第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 8 第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 設(shè)載波：設(shè)載波： 或或 式中式中,A,A振幅振幅(V);(V); f f0 0頻率頻率(Hz)(Hz)； 0 0=2=2 f f0 0角頻率角頻率(rad/s);(rad/s); 為初始相位為初始相位(rad)(rad)。 此三種參數(shù)可獨立被調(diào)制此三種參數(shù)可獨立被調(diào)制, ,分別稱為分別稱為: : 振幅鍵控振幅鍵控ASKASK、FSKFSK、PSKPSK。 )cos()( 0 tAts )2cos()( 0 tfAts -6.1 概述概述 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 9 所謂所謂“鍵控鍵控”:

6、: 指一種如同指一種如同“開關(guān)開關(guān)”控制的調(diào)制方式。比如控制的調(diào)制方式。比如 對于二進(jìn)制數(shù)字信號對于二進(jìn)制數(shù)字信號, ,由于調(diào)制信號只有兩個狀態(tài)由于調(diào)制信號只有兩個狀態(tài), , 調(diào)制后的載波參量也只能具有兩個取值調(diào)制后的載波參量也只能具有兩個取值, ,其調(diào)制過其調(diào)制過 程就像用調(diào)制信號去控制一個開關(guān)程就像用調(diào)制信號去控制一個開關(guān), ,從兩個具有不從兩個具有不 同參量的載波中選擇相應(yīng)的載波輸出同參量的載波中選擇相應(yīng)的載波輸出, ,從而形成已從而形成已 調(diào)信號。調(diào)信號。 “鍵控鍵控”就是這種數(shù)字調(diào)制方式的形象描述。就是這種數(shù)字調(diào)制方式的形象描述。 -6.1 概述概述 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

7、基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 10 第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 振幅鍵控振幅鍵控ASK ASK 波形如下波形如下: : 頻移鍵控頻移鍵控FSKFSK “1”“1”“0” T -6.1 概述概述 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 11 TTT “1”“1”“0” 相移鍵控相移鍵控PSKPSK 接收方法有兩大類接收方法有兩大類: : (1) (1)相干接收相干接收; ; (2) (2)非相干接收非相干接收. . -6.1 概述概述 在接收設(shè)備中在接收設(shè)備中 利用載波相位利用載波相位 信息去檢測信信息去檢測信 號的方法稱為號的方法稱為 相干檢測或相相干檢測或相 干解調(diào)，干解調(diào)， 反之稱為非相

8、干檢測或反之稱為非相干檢測或 非相干解調(diào)。非相干解調(diào)。 不同方法有不同的誤碼率不同方法有不同的誤碼率。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 12 A(t)= )( S n n nTtga T Ts s是二進(jìn)制基帶信號時間間隔是二進(jìn)制基帶信號時間間隔, , g(t) g(t)是持續(xù)時間為是持續(xù)時間為T Ts s的矩形脈沖的矩形脈沖: : 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 0, 發(fā)送概率為發(fā)送概率為P P 1, 1, 發(fā)送概率為發(fā)送概率為1-P1-P an=其中其中 6.2 6.2 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK(2OOK)-2ASK(2OOK) 二進(jìn)制振幅鍵控信號

9、為二進(jìn)制振幅鍵控信號為 s(t)=A(t)cos(0t+) -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 13 二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 二進(jìn)制振幅鍵控信號二進(jìn)制振幅鍵控信號 s(t)=A(t)cos(0t+) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 14 二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 模擬相乘方法模擬相乘方法 數(shù)字鍵

10、控方法數(shù)字鍵控方法 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 15 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 s 2ASK (t) 帶通 濾波器 全波 整流器 低通 濾波器 抽樣 判決器 輸出 abcd 定時 脈沖 解調(diào)方法解調(diào)方法: :包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法( (非相干解調(diào)非相干解調(diào)) ) 不利用載波相位信息不利用載波相位信息 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 16 2ASK2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形信號非相干解調(diào)過程的時間波形 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 全波全波 整流整流 帶通帶通 濾波濾波 低通低通 濾波濾波

11、抽樣抽樣 判決判決 定時脈沖定時脈沖 S(t) A(t) ab c d 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 17 相干檢測就是同步解調(diào)相干檢測就是同步解調(diào),要求接收機(jī)產(chǎn)生一個與發(fā)送載波要求接收機(jī)產(chǎn)生一個與發(fā)送載波同同 頻同相頻同相的本地載波信號的本地載波信號,稱其為同步載波或相干載波。稱其為同步載波或相干載波。 s2ASK(t) 帶通帶通 濾波器濾波器 相乘器相乘器 低通低通 濾波器濾波器 抽樣抽樣 判決器判決器 定時定時 脈沖脈沖 輸出輸出 cosct y(t) 相干解調(diào)法相干解調(diào)法-利用載波相位信息利用載波相位信息 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2

12、ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 18 s2ASK(t) 帶通帶通 濾波器濾波器 相乘器相乘器 低通低通 濾波器濾波器 抽樣抽樣 判決器判決器 定時定時 脈沖脈沖 輸出輸出 cosct y(t) 相干解調(diào)相干解調(diào) 低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK s(t)=A(t)cos(ct+) 1/2(1+cos2ct) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 19 相干解調(diào)過程相干解調(diào)過程 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)

13、制系統(tǒng) 20 6.2.2 6.2.2 功率譜密度功率譜密度 設(shè)設(shè)2ASK2ASK隨機(jī)信號序列的一般表示式為隨機(jī)信號序列的一般表示式為 ： 式中式中,a,an n二進(jìn)制單極性隨機(jī)振幅；二進(jìn)制單極性隨機(jī)振幅； g(t)g(t)碼元波形；碼元波形；T T碼元持續(xù)時間。碼元持續(xù)時間。 則可以計算出：則可以計算出： 式中式中,P,Ps s(f)(f)s(t)s(t)的功率譜密度；的功率譜密度； P PA A(f)(f) A(t)A(t)的功率譜密度。的功率譜密度。 若求出了若求出了P PA A(f),(f),代入上式就可以求出代入上式就可以求出P Ps s(f) (f) 。 tnTtgattAts n

14、n00 cos)(cos)()( )()( 4 1 )( 00 ffPffPfP AAs -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 21 式中式中，G(f) = G2(f) m cccccA mffmfGPmfPGffGfGPPffP)()()1 ()()()()1 ()( 2 21 2 21 n ccccA nffnfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()( 2 22 2 式中式中,f,fc c1/T 1/T G G1 1(f)(f)基帶信號碼元基帶信號碼元g g1 1(t)(t)的頻譜的頻譜 G G2

15、2(f)(f)基帶信號碼元基帶信號碼元g g2 2(t)(t)的頻譜的頻譜 現(xiàn)在現(xiàn)在,g,g1 1(t)=0,(t)=0,上式變成：上式變成： 求求P PA A(f):(f):由式由式(5.5-28)-(5.5-28)-(單邊帶功率譜密度表達(dá)式單邊帶功率譜密度表達(dá)式) ) -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 22 根據(jù)矩形根據(jù)矩形g(t)g(t)頻譜的特點頻譜的特點, ,對于所有對于所有n n 0 0的整數(shù)的整數(shù), , G(nfG(nfc c)=0.)=0.所以上式變成所以上式變成 n ccccA nffnfGP

16、ffGPPffP)()()1 ()()1 ()( 2 22 2 )() 0 ()1 ()()1 ()( 2 22 2 fGPffGPPffP ccA )()()0()1 ( 4 1 | )(| )(| )1 ( 4 1 )( 00 2 22 2 0 2 0 ffffGPf ffGffGPPffP c cs )()( 4 1 )( 00 ffPffPfP AAs 將將P PA A(f)(f)代入代入 得得 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 23 l求求P Ps s( (f f):):由上式由上式 當(dāng)當(dāng)P P=1/

17、2=1/2時上式變?yōu)闀r上式變?yōu)?因為因為g(t)g(t)的頻譜為的頻譜為 所以所以, ,有有 )()() 0 ()1 ( 4 1 | )(| )(| )1 ( 4 1 )( 00 2 222 0 2 0 ffffGPfffGffGPPffP ccs )()()0( 16 1 )()( 16 1 )( 00 2 2 2 0 2 0 ffffGfffGffGffP ccs fTj e fT fT TfG ) sin ()( TG | ) 0 (| Tff Tff TffG )( )(sin | )(| 0 0 0 )()( 16 1 )( )(sin )( )(sin 16 )( 00 2 0 0

18、 2 0 0 ffff Tff Tff Tff TffT fP s 最終得出：最終得出： -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 24 f / fc PA(f) (a) a) 功率譜密度功率譜密度P PA A( (f f) )的曲線的曲線 P PA A(f)(f)的曲線的曲線 離散分量告訴我們信號中有無特殊頻率成份離散分量告訴我們信號中有無特殊頻率成份; ; 連續(xù)分量可以看出信號帶寬連續(xù)分量可以看出信號帶寬, ,第一零點第一零點f fs s。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第

19、六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 25 2ASK2ASK信號的功率譜密度示意圖信號的功率譜密度示意圖 -2 fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-2 fbfc fbfc+2fbfc fbfcf 0 dB P2ASK( f ) 連續(xù)譜經(jīng)傳號波形連續(xù)譜經(jīng)傳號波形 線性調(diào)制后決定線性調(diào)制后決定 離散譜由載波分量決定離散譜由載波分量決定 G(f)G(f)左移右移左移右移 P Ps s(f)(f)的曲線的曲線: : -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK )()( 16 1 )( )(sin )( )(sin 16 )( 00 2 0 0 2 0 0

20、 ffff Tff Tff Tff TffT fP s 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 26 v (1)1)二進(jìn)制振幅鍵控信號二進(jìn)制振幅鍵控信號功率譜由功率譜由連續(xù)譜連續(xù)譜 和和連續(xù)譜由基帶信號波形連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)g(t)確確 定。定。 v (2)(2)二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號的帶寬B B2ASK 2ASK是基帶信號波 是基帶信號波 形帶寬的兩倍形帶寬的兩倍, , 即即B B2ASK 2ASK=2B=2f =2B=2fc c。 v 因為系統(tǒng)的傳碼率因為系統(tǒng)的傳碼率R RB B=f=fc c(Baud)(Baud)，故，故2ASK2ASK系統(tǒng)的頻

21、系統(tǒng)的頻 帶利用率為帶利用率為 由以上圖形及分析知由以上圖形及分析知: : BB 2ASKB Rf1 Baud/Hz) B2f2 （ fc 2fc (3)2ASK(3)2ASK信號的第一旁瓣峰值比主峰值衰減信號的第一旁瓣峰值比主峰值衰減14dB14dB。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 27 6.2.3 6.2.3 誤碼率誤碼率 設(shè)在設(shè)在T T內(nèi)內(nèi), ,帶通濾波的接收信號和噪聲電壓等于帶通濾波的接收信號和噪聲電壓等于: : 式中，式中， n(t)n(t)是一個窄帶高斯過程是一個窄帶高斯過程, ,故有故有 將上

22、兩式代入將上兩式代入y(t)y(t)式式, ,得到：得到： 或 Tttnt sty0) () () ( ”時。當(dāng)發(fā)送“ ”時，當(dāng)發(fā)送“ 00 1cos )( 0t A ts ttnttntn sc00 sin)(cos)()( ”時發(fā)送“ ”時發(fā)送“ 0sin)(cos)( 1sin)(cos)( )( 00 00 ttnttn ttnttnA ty sc sc 同相分量同相分量正交分量正交分量 ”時時發(fā)送發(fā)送“ ”時時發(fā)送發(fā)送“ 0sin)(cos)( 1sin)(cos)(cos )( 00 000 ttnttn ttnttntA ty sc sc -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅

23、鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 28 時發(fā)送 時發(fā)送 0sin)(cos)( 1sin)(cos)(cos )( 00 000 ttnttn ttnttntA ty sc sc 在抽樣判決處的電壓在抽樣判決處的電壓x(t)x(t)為為 時當(dāng)發(fā)送 時當(dāng)發(fā)送 0)( 1)( )( tn tnA tx c c 相干載波相干載波 coscos 0 0t t 相乘相乘 電路電路 帶通帶通 濾波濾波 低通低通 濾波濾波 抽樣抽樣 判決判決 定時脈沖定時脈沖 s(t)A(t) 1.1.相干解調(diào)法的誤碼率：相干解調(diào)法的誤碼率： -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制

24、振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 29 式中式中,n,nc c是均值為零是均值為零, ,方差為方差為2n 2n的高斯隨機(jī)變量 的高斯隨機(jī)變量. . 由隨機(jī)信號分析可得由隨機(jī)信號分析可得, ,發(fā)送發(fā)送“1 1”符號時的抽樣值符號時的抽樣值 x=A+nx=A+nc c的一維概率密度函數(shù)的一維概率密度函數(shù)p p1 1(x)(x)為為 exp 2 1 n 2 2 2 )( n Ax p1(x)= 時當(dāng)發(fā)送 時當(dāng)發(fā)送 0)( 1)( )( tn tnA tx c c 發(fā)送發(fā)送“0 0”符號時的抽樣值符號時的抽樣值x=nx=nc c的一維概率密度函數(shù)的一維概

25、率密度函數(shù) p p0 0(x)(x)為為 p0(x)= 2 2 2 2 exp 2 1 nn x -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 30 p p1 1(x)(x)和和p p0 0(x)(x)的曲線如圖的曲線如圖 f 1 (x) Oxa f 0 (x) Ox (a)(b) A P1(x) P0(x) -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 31 假設(shè)抽樣判決器的判決門限為假設(shè)抽樣判決器的判決門限為h,h, 抽樣值抽樣值x xh h, ,

26、 判判“1 1”, , 抽樣值抽樣值xhxh, ,判判 “0 0” 當(dāng)發(fā)送的符號為當(dāng)發(fā)送的符號為“1 1”時時: : 抽樣值抽樣值xhxh, , 判判“0 0”, , 發(fā)生將發(fā)生將“1 1”符號判決為符號判決為“0 0”符號的錯誤符號的錯誤; ; 當(dāng)發(fā)送的符號為當(dāng)發(fā)送的符號為“0 0”時時, ,抽樣值抽樣值x xh h, ,判判“1 1” 則發(fā)生將則發(fā)生將“0 0”符號判決為符號判決為“1 1”符號的錯誤。符號的錯誤。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 32 h n e Ah erfdxxpP 2 11 2 1

27、 2 1 1)( duexerf x u 0 22 )( h n e h erfdxxpP 2 00 2 1 2 1 )( 將發(fā)送的將發(fā)送的“1 1”錯判為錯判為“0 0”的概率等于：的概率等于： 式中，式中， 將將“0 0”錯判為錯判為“1 1”的概率等于：的概率等于： -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 33 系統(tǒng)總的誤碼率為將系統(tǒng)總的誤碼率為將“1 1”符號判為符號判為“0 0”符號符號 的錯誤概率與將的錯誤概率與將“0 0”符號判為符號判為“1 1”符號的錯誤概符號的錯誤概 率的統(tǒng)計平均率的統(tǒng)計平均, ,

28、即即 P Pe e=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0) 若若P(0)=P(1)P(0)=P(1) 4 1 )0/1 ( 2 1 ) 1/0( 2 1 ppP e 2 2 1 n Ah erf 2 2 (1 4 1 n h erf + h n e Ah erfdxxpP 2 11 2 1 2 1 1)( -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK h n e h erfdxxpP 2 00 2 1 2 1 )( 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 34 h* Pe0 p0(x) p1(x) Pe1 h A

29、上式表明上式表明, ,當(dāng)符號的發(fā)送概率及概率密度函數(shù)一定當(dāng)符號的發(fā)送概率及概率密度函數(shù)一定 時時, ,系統(tǒng)總的誤碼率系統(tǒng)總的誤碼率PePe將與判決門限將與判決門限h h有關(guān)有關(guān). . -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 4 1 )0/1 ( 2 1 ) 1/0( 2 1 ppP e 2 2 1 n Ah erf 2 2 (1 4 1 n h erf + 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 35 誤碼率誤碼率P Pe e等于圖中陰影的面積等于圖中陰影的面積. . -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK h* Pe0 p0(x

30、) p1(x) Pe1 h A 將將0 0錯判為錯判為1 1 將將1 1錯判為錯判為0 0 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 36 改變判決門限改變判決門限h,h,陰影的面積將隨之改變陰影的面積將隨之改變, ,即誤碼即誤碼 率率P Pe e的大小將隨判決門限的大小將隨判決門限h h而變化而變化. . 當(dāng)判決門限當(dāng)判決門限h h取取P(1)pP(1)p1 1(x)(x)與與P(0)pP(0)p0 0(x)(x)兩條曲線兩條曲線 相交點相交點h h* *時時, ,陰影的面積最小陰影的面積最小. .見見h h* *. .此時系統(tǒng)的誤此時系統(tǒng)的誤 碼率碼率P Pe e最小最小. .這

31、個門限就稱為這個門限就稱為最佳判決門限最佳判決門限。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK h* Pe0 p0(x)p1(x) Pe1 hA 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)-6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 37 當(dāng)當(dāng)h h值等于最佳門限值值等于最佳門限值h h* *時時 h* Pe0 p0(x)p1(x) Pe1 hA nn eee h erf Ah erfPPP 2 1 4 1 2 1 4 1 2 1 2 1 01 *)(*)( 01 xpxp 2/ 2 1 rerfcPe 4/ 1 r e e r P exp

32、2 1 n 2 2 2 )( n Ax p1(x)= p0(x)= 2 2 2 2 exp 2 1 nn x 得得h h* *=A/2=A/2 當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時時， 代入代入p pe e得得 r r為信噪比為信噪比, , 2 2 2 n A r 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 38 最佳判決門限也可通過求誤碼率最佳判決門限也可通過求誤碼率P Pe e關(guān)于判決關(guān)于判決 門限門限h h的最小值的方法得到的最小值的方法得到, , 令令 可得可得P(1)pP(1)p1 1(h(h* *)-P(0)p)-P(0)p0 0(h(h* *)=0)=0 即即 P(1)pP(1)p

33、1 1(h(h* *)=P(0)p)=P(0)p0 0(h(h* *) ) 將式將式 代入可得代入可得 化簡上式可得化簡上式可得 0 h pe p0(x)= 2 2* 2 2 )( exp 2 1 n n h exp 2 1 n 2 2* 2 )( n Ah p1(x)= 2 2 2 2 2 )( exp ) 1 ( )0( 2 )( exp nnn h p pAh h*= 2 A 最佳判決門限最佳判決門限 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 歸一化最佳門限歸一化最佳門限 2 * * 0 r n h h 該式說明該式說明, ,當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送 的二進(jìn)制符號的二進(jìn)制符號

34、“1 1” 和和“0 0”等概時等概時, ,最最 佳判決門限佳判決門限h h* *為為 信號抽樣值的二信號抽樣值的二 分之一。分之一。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 39 2. 2.包絡(luò)檢波法的誤碼率包絡(luò)檢波法的誤碼率 帶通濾波器輸出的包絡(luò)為帶通濾波器輸出的包絡(luò)為 ”時發(fā)送“ ”時發(fā)送“ 0)()( 1)()( )( 22 2 2 tntn tntnA tV sc sc 包絡(luò)檢波器 全波 整流 帶通帶通 濾波濾波 低通 濾波 抽樣 判決 定時脈沖定時脈沖 s(t) A(t) 00 00 ( )cos( )sin.1 ( ) ( )cos( )sin.0 cs cs A n

35、 ttn tt y t n ttn tt 發(fā)送“”時 發(fā)送“”時 由由 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 40 在在kTkTs s時刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值為時刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值為 V= 22 )( sc ntnA )()( 22 tntn sc 發(fā)送發(fā)送“1 1”符號符號 發(fā)送發(fā)送“0 0”符號符號 由第由第 2 2 章隨機(jī)信號分析可知章隨機(jī)信號分析可知, , 發(fā)送發(fā)送“1 1”符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機(jī)變量符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機(jī)變量; ; 發(fā)送發(fā)送“0 0”符號時的抽樣值是瑞利型隨

36、機(jī)變量符號時的抽樣值是瑞利型隨機(jī)變量. . -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 41 它們的一維概率密度函數(shù)分別為它們的一維概率密度函數(shù)分別為 222 2/ )( 2 0 2 1 )()( n Av Nn e AV I v vp 22 2/ 2 0 )( n v n e v vp 式中式中,2 2n n為窄帶高斯噪聲為窄帶高斯噪聲n(t)n(t)的方差。的方差。 當(dāng)發(fā)送符號為當(dāng)發(fā)送符號為“1 1”時時, ,若抽樣值若抽樣值A(chǔ) A小于等于判小于等于判 決門限決門限h,h,則發(fā)生將則發(fā)生將“1 1”符號判為符號判為“

37、0 0”符號的錯符號的錯 誤誤, ,其錯誤概率其錯誤概率P(0/1)P(0/1)為為 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 42 P(0/1)=P(Ah)= P(0/1)=P(Ah)= 上式積分值可以用上式積分值可以用MarcumQMarcumQ函數(shù)計算函數(shù)計算,Q,Q函數(shù)定義為函數(shù)定義為 Q(,)=dteAttI At2/ )( 0 22 )( 將將Q Q函數(shù)代入上式可得函數(shù)代入上式可得 P(0/1)=1-Q P(0/1)=1-Q ),2( 0 hr 式中式中, h, h0 0= = 可看為歸一化門限值，可看為歸

38、一化門限值， n h * 2 2 2 n A r 為信噪比為信噪比 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK dve AV I v n Av Nnh 222 2/ )( 2 0 2 )(1 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 43 同理同理, ,當(dāng)發(fā)送符號為當(dāng)發(fā)送符號為“”時時, ,若抽樣值若抽樣值A(chǔ) A大大 于判決門限于判決門限h,h,則發(fā)生將則發(fā)生將“”符號判為符號判為“” 符號的錯誤符號的錯誤, ,其錯誤概率其錯誤概率P(1/0)P(1/0)為為 h dxvphApp)()()0/1 ( 0 2/2/ 2 2 0 22 h h v n edve v

39、 n 若發(fā)送若發(fā)送“”符號的概率為符號的概率為P(1),P(1),發(fā)送發(fā)送“”符號的符號的 概率為概率為P(0),P(0),則系統(tǒng)的總誤碼率則系統(tǒng)的總誤碼率P Pe e為為 Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0) =P(1)1-Q h =P(1)1-Q h0 0)+P(0)+P(0) r2 2/ 2 0 v e -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 44 最佳歸一化判決門限最佳歸一化判決門限h h* *0 0也可通過求極值的方法得到也可通過求極值的方法得到

40、令令 可得可得 P(1)pP(1)p1 1(h(h* *)=P(0)p)=P(0)p0 0(h(h* *) ) 當(dāng)當(dāng)P(1)=P(0)P(1)=P(0)時有時有 0 h pe p1(h*)=p0(h*) 與同步檢測法類似與同步檢測法類似, ,在系統(tǒng)輸入信噪比一定的情在系統(tǒng)輸入信噪比一定的情 況下況下, ,系統(tǒng)誤碼率將與歸一化門限值系統(tǒng)誤碼率將與歸一化門限值h h0 0有關(guān)。有關(guān)。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 45 設(shè)最佳判決門限為設(shè)最佳判決門限為h h* *: : )(ln 2 0 2 2 nn Ah I

41、 A 在大信噪比在大信噪比(r(r1 1) )的條件下的條件下, ,上式可近似為上式可近似為 22 2 2 nn AhA 此時此時, ,最佳判決門限最佳判決門限h h* *為為 h*= 2 A 222 2/ )( 2 0 2 1 )()( n Av Nn e AV I v vp 22 2/ 2 0 )( n v n e v vp p p1 1(h(h* *)=p)=p0 0(h(h* *) ) 將將 與與代入下式代入下式 得得 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 46 在小信噪比在小信噪比(r1)(r1r1，所以

42、同步檢測法誤碼率，所以同步檢測法誤碼率 r 8.1385 4 e 11 Pee2.89 10 r3.141632.55 ？ 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 55 (2) (2) 包絡(luò)檢波法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率為包絡(luò)檢波法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率為 4138. 8 4 1046. 1 2 1 2 1 eeP r e 在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能接在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能接 近同步檢測法解調(diào)性能。近同步檢測法解調(diào)性能。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 56 上節(jié)課內(nèi)容上節(jié)課內(nèi)容: : 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 二進(jìn)制振幅鍵

43、控二進(jìn)制振幅鍵控 (2ASK)(2ASK) 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 6.2.2 6.2.2 功率譜密度功率譜密度 6.2.3 6.2.3 誤碼率誤碼率 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 57 1、 二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號時間波型 二進(jìn)制振幅鍵控信號二進(jìn)制振幅鍵控信號 s(t)=A(t)cos(0t+) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 58 )ff ()ff ()0(G)P1(f 4 1 |)ff (G|)ff (G|)P1(Pf 4 1 )f (P 00 2 22 c 2 0 2 0cs 2 2、二進(jìn)制振幅

44、鍵控信號功率譜密度、二進(jìn)制振幅鍵控信號功率譜密度: : -2fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-2fbfc fbfc+2fbfc fbfcf 0 dB 連續(xù)譜經(jīng)傳號波形連續(xù)譜經(jīng)傳號波形 線性調(diào)制后決定線性調(diào)制后決定 離散譜由載波分量決定離散譜由載波分量決定 (1)(1)功率譜由功率譜由連續(xù)譜和連續(xù)譜和連續(xù)譜由基帶信連續(xù)譜由基帶信 號波形號波形g(t)g(t)確定。確定。 (2)(2)帶寬是基帶信號波形帶寬的兩倍帶寬是基帶信號波形帶寬的兩倍, ,即即B B2ASK 2ASK=2B=2f =2B=2fs s。 頻帶利用率為頻帶利用率為 BB 2ASKB Rf1 Baud / H

45、z) B2f2 （ fc 2fc (3)2ASK(3)2ASK信號的第一旁瓣峰值比主峰值衰減信號的第一旁瓣峰值比主峰值衰減14dB14dB。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 3 3、誤碼率、誤碼率 相干解調(diào)法的誤碼率：相干解調(diào)法的誤碼率：2/ 2 1 rerfcPe 當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時時 4/ 1 r e e r P 包絡(luò)檢波法的誤碼率包絡(luò)檢波法的誤碼率 2 2 2 n A r 信噪比信噪比 4/ 2 1 44 1 r e e r erfcp Pe= 4/ 2 1 r e 當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時時 大信噪比條件下大信噪比條件下: : 包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近同

46、步檢測法的性能包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近同步檢測法的性能. . 包絡(luò)檢波法存在門限效應(yīng)包絡(luò)檢波法存在門限效應(yīng), ,同步檢測法無門限效應(yīng)同步檢測法無門限效應(yīng). . 包絡(luò)檢波法電路比同步檢測法簡單包絡(luò)檢波法電路比同步檢測法簡單. . 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 60 本次課內(nèi)容本次課內(nèi)容: : 6.3 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK)(2FSK) 6.3.1 6.3.1 基本原理基本原理 6.3.2 6.3.2 功率譜密度功率譜密度 6.3.3 6.3.3 最小頻率間隔最小頻率間隔 6.3.3 6.3.3 誤碼率誤碼率 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本

47、的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 61 6.3 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)(2FSK) 6.3.1 6.3.1 基本原理基本原理 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中, ,若正弦載波的頻率隨若正弦載波的頻率隨 二進(jìn)制基帶信號在二進(jìn)制基帶信號在f f1 1和和f f2 2兩個頻率點間變化兩個頻率點間變化, ,則則 產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(2FSK(2FSK信號信號).). 振幅和初始相位不變振幅和初始相位不變, A為常數(shù)為常數(shù)-表明碼元的包絡(luò)是矩形脈沖表明碼元的包絡(luò)是矩形脈沖. . ”時當(dāng)發(fā)送“ ”時當(dāng)發(fā)送“ 0)cos( 1)cos( )( 10 01 tA tA t

48、s - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 62 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形 S2FSK(t)= )cos()()cos()( 21n n SnnS n n tnTtgbtTntga f f1 1 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為：二進(jìn)制移頻鍵控信號的時域表達(dá)式為： f f2 2 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 63 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 調(diào)頻器調(diào)頻器 A A( (t t) )s s2fsk 2

49、fsk( (t t) ) 1.二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生：二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生： (1)(1)用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)( (調(diào)頻法調(diào)頻法);); (2)(2)采用數(shù)字鍵控的方法采用數(shù)字鍵控的方法 振蕩器1 f1 選通開關(guān) 反相器 基帶信 號 選通開關(guān) 振蕩器2 f2 相加器 e2FSK(t) S2fsk(t) 兩個振蕩器的輸出載波受輸入的兩個振蕩器的輸出載波受輸入的 二進(jìn)制基帶信號控制，在一個碼二進(jìn)制基帶信號控制，在一個碼 元元Ts期間輸出期間輸出f1或或f2兩個載波之一兩個載波之一 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 64 兩種方法比較兩種方法比較: : (

50、1)(1)產(chǎn)生的產(chǎn)生的2FSK2FSK信號基本相同信號基本相同; ; (2) (2) 調(diào)頻器產(chǎn)生的調(diào)頻器產(chǎn)生的2FSK2FSK信號在相鄰碼元之間的信號在相鄰碼元之間的 相位是連續(xù)的相位是連續(xù)的, ,開關(guān)法產(chǎn)生的開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK2FSK信號相鄰信號相鄰 碼元的相位不一定連續(xù)。碼元的相位不一定連續(xù)。 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 調(diào)頻器調(diào)頻器 A A( (t t) )s s2fsk 2fsk 振 蕩 器 1 f1 選 通 開 關(guān) 反 相 器 基 帶 信 號 選 通 開 關(guān) 振 蕩 器 2 f2 相 加 器 e2FSK(t) S2fsk(t) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制

51、系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 65 2.2.二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)方法：二進(jìn)制移頻鍵控信號的解調(diào)方法： 有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法, ,有非相干解有非相干解 調(diào)方法調(diào)方法, ,相干解調(diào)方法等。相干解調(diào)方法等。 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) (1)相干接收： 定時定時 脈脈 沖沖 低通低通 濾波濾波 低通低通 濾波濾波 抽樣抽樣 判決判決 輸 出 帶通濾帶通濾 波波f f0 0 帶通濾帶通濾 波波f f1 1 輸輸 入入 相乘相乘 相乘相乘 cos 0t cos 1t V0(t) V1(t) y1(t) y0(t) S2FSK 相干波必須從接收信號中提相

52、干波必須從接收信號中提 取且和信號碼元同相。取且和信號碼元同相。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 66 帶通濾波帶通濾波 f f0 0 帶通濾波帶通濾波 f f1 1 包絡(luò)包絡(luò) 檢波檢波 包絡(luò)包絡(luò) 檢波檢波 抽樣判 決 定時 脈沖 輸入輸出輸出 V0(t) V V1 1( (t t) ) S2FSK (2)(2)非相干接收非相干接收 包絡(luò)檢波法：包絡(luò)檢波法： - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 不需利用信號的相位信息不需利用信號的相位信息 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 67 11100000101 2FSK信 號 2FSK2FSK非相

53、干解調(diào)過程的時間波形非相干解調(diào)過程的時間波形 帶通濾波帶通濾波f f0 0 帶通濾波帶通濾波f f1 1 包絡(luò)檢波 包絡(luò)檢波 抽樣判決抽樣判決 定時脈沖定時脈沖 輸入輸出輸出 V0(t) V1(t) - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 68 過零檢測法過零檢測法: : 基本原理：基本原理： 二進(jìn)制移頻鍵控信號過零點數(shù)隨二進(jìn)制移頻鍵控信號過零點數(shù)隨 著載波頻率不同而異，通過檢測過零著載波頻率不同而異，通過檢測過零 點數(shù)而得到頻率變化。點數(shù)而得到頻率變化。 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 69 圖圖 6 6

54、3.4 3.4 過零檢測法原理圖和各點時間波形過零檢測法原理圖和各點時間波形 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 70 國際電信聯(lián)盟國際電信聯(lián)盟(ITU)(ITU)建議在傳輸速率低于建議在傳輸速率低于 1200b/s1200b/s時采用時采用2FSK2FSK體制體制, , 非相干解調(diào)方法由于其接收時不利用信非相干解調(diào)方法由于其接收時不利用信 號的相位信息的特點號的相位信息的特點, ,有利于在條件惡劣的信有利于在條件惡劣的信 道中傳輸。如短波無線電信道中道中傳輸。如短波無線電信道中, ,接收信號有接收信號有 隨機(jī)抖動隨機(jī)抖動,

55、 ,振幅也有隨機(jī)起伏時。振幅也有隨機(jī)起伏時。 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 71 6.3.26.3.2功率譜密度功率譜密度 開關(guān)法產(chǎn)生的開關(guān)法產(chǎn)生的2FSK2FSK信號可以看作是兩個不信號可以看作是兩個不 同頻率同頻率2ASK2ASK信號的疊加：信號的疊加： 式中，式中， 2ASK2ASK信號的功率譜密度可以表示為：信號的功率譜密度可以表示為： 2FSK2FSK信號的功率譜密度是兩個不同頻率信號的功率譜密度是兩個不同頻率2ASK2ASK 信號的功率譜密度之和：信號的功率譜密度之和： ttAttAts FSK00112

56、cos)(cos)()( n n atA)( 1 n n atA)( 0 1 nn aa )()( 4 1 )( 00 ffPffPfP AAs a an n等于等于1 1或或0 ,0 ,而而 的反碼即的反碼即 nn aa 是 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 72 已知已知2ASK2ASK信號功率譜密度為：信號功率譜密度為： 將其代入上式將其代入上式, ,得到得到2FSK2FSK信號的功率譜密度為：信號的功率譜密度為： )()( 4 1 )()( 4 1 )( 00001111 ffPffPffPffPfP AAAAs

57、)()0()1 ()()1 ()( 2 22 2 fGPffGPPffP ccA )()() 0( 4 1 )()() 0()1 ( 4 1 )()()1 ( 4 1 )()()1 ( 4 1 )( 00 2 22 11 2 22 2 0 2 0 2 1 2 1 ffffGPfffffGPf ffGffGPPfffGffGPPffP cc ccs 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“1 1”和發(fā)送和發(fā)送“0 0”的概率相等時的概率相等時, ,概率概率P P=1/2,=1/2,上上 式可以化簡為：式可以化簡為： )()()()()0( 16 1 )()()()( 16 1 )( 0011 2 2 2 0 2 0 2

58、1 2 1 fffffffffGf ffGffGffGffGffP c cs - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 73 式中式中, ,G G( (f f) )為基帶脈沖的頻譜：為基帶脈沖的頻譜： 及及 將將G G( (f f) )代入上式代入上式, ,得到得到2FSK2FSK信號功率譜密度最終表信號功率譜密度最終表 示式為：示式為： )()()()()0( 16 1 )()()()( 16 1 )( 0011 2 2 2 0 2 0 2 1 2 1 fffffffffGf ffGffGffGffGffP c cs fT fT

59、 TfG sin )(TG)0( )()()()( 16 1 )( )(sin )( )(sin )( )(sin )( )(sin 16 1 )( 0011 2 0 0 2 0 0 2 1 1 2 1 1 ffffffff Tff Tff Tff Tff Tff Tff Tff Tff fPs - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) f fc c=1/T,=1/T,為信號碼速率為信號碼速率 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 74 fs fs = (f0 +f1) / 2 f f1+fcf0 - fcf0 f1 2fc f1fs f f0 f fs s=(=(f

60、 f0 0+ +f f1 1)/2)/2 fc f1+fc F F 0 0 - - f fc c f fs s =( =(f f0 0 + +f f1 1)/2)/2 f f1 1+ +f fc cf f0 0- -f fc c c ffff2 01 - 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)為為2FSK信號的中心頻率（視在載波）信號的中心頻率（視在載波） 曲線曲線 圖圖6.3.5 2FSK6.3.5 2FSK信號的功率譜密度曲線信號的功率譜密度曲線 帶寬帶寬： 第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 75 6.3.3 6.3.3 最小頻率間隔最小頻率間隔 2FSK2FS