長(zhǎng)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(zhǎng)春大學(xué)電子信息工程學(xué)院長(zhǎng)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 6.5 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制

2、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 6.1 概述概述l 數(shù)字信號(hào)有兩種傳輸方式數(shù)字信號(hào)有兩種傳

3、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(gè)正弦波作為載波頻帶調(diào)制通常需要一個(gè)正弦波作為載波, ,把基帶數(shù)字信號(hào)調(diào)制到這個(gè)載波上去把基帶數(shù)字信號(hào)調(diào)制到這個(gè)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)6l（1 1）使這個(gè)載波的一個(gè)或幾個(gè)參量）使這個(gè)載波的一個(gè)或幾個(gè)參量( (振幅振幅, ,l 頻率頻率, ,相位相位) )上載有基帶數(shù)字信號(hào)的信息；上載有基帶數(shù)字信號(hào)的信息；l（2 2）使已調(diào)信號(hào)的頻譜位置適合在給

4、定的帶）使已調(diào)信號(hào)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(hào)能夠以電磁波的方式通過天若使信號(hào)能夠以電磁波的方式通過天線輻射出去線輻射出去, ,信號(hào)所占的頻帶位置必信號(hào)所占的頻帶位置必須足夠高；須足夠高；(2)(2)信號(hào)所占用的頻帶寬度不能超過天線信號(hào)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?yàn)椋阂驗(yàn)椋旱诹碌诹?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

5、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(dú)立被調(diào)制此三種參數(shù)可獨(dú)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()(0tAts)2cos()(0tfAts-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”: : 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(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào), ,由于調(diào)制

6、信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài)由于調(diào)制信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài), ,調(diào)制后的載波參量也只能具有兩個(gè)取值調(diào)制后的載波參量也只能具有兩個(gè)取值, ,其調(diào)制過其調(diào)制過程就像用調(diào)制信號(hào)去控制一個(gè)開關(guān)程就像用調(diào)制信號(hào)去控制一個(gè)開關(guān), ,從兩個(gè)具有不從兩個(gè)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(hào)。調(diào)信號(hào)。 “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)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”“

7、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)11TTT“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(cè)信信息去檢測(cè)信號(hào)的方法稱為號(hào)的方法稱為相干檢測(cè)或相相干檢測(cè)或相干解調(diào)，干解調(diào)，反之稱為非相干檢測(cè)或反之稱為非相干檢測(cè)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)12A(t)= )(Snnn

8、Ttga T Ts s是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔, , g(t) g(t)是持續(xù)時(shí)間為是持續(xù)時(shí)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(hào)為二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)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(hào)

9、時(shí)間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)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(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào) 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(hào)調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)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s2ASK(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(shí)脈沖解調(diào)方法解調(diào)方法: :包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法(

10、(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(hào)非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形信號(hào)非相干解調(diào)過程的時(shí)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抽樣抽樣判決判決定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖S(t)A(t)abcd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(cè)就是同步解調(diào)相干檢測(cè)就是同步解調(diào),要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波同同頻同相頻同相的本地載波信號(hào)的本地載波信號(hào),稱其為同步載波或

11、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(shí)定時(shí)脈沖脈沖輸出輸出coscty(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-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)18s2ASK(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(shí)定時(shí)脈沖脈沖輸出輸出coscty(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(hào)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(hào)的最高頻率相等。-6.2-6.

12、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)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(hào)序列的一般表示式為隨機(jī)信號(hào)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(shí)間。碼元持續(xù)時(shí)間。則可以計(jì)算出：則可以計(jì)算出： 式中式中,P,Ps s(f)(f)s(t)s(t)的功率譜密度；的

13、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) 。tnTtgattAtsnn00cos)(cos)()()()(41)(00ffPffPfPAAs-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) mcccccAmffmfGPmfPGffGfGPPffP)()()1 ()()()()1 ()(221221nccccAnffnfGPffGPPffP)(

14、)()1 ()()1 ()(2222式中式中,f,fc c1/T 1/T G G1 1(f)(f)基帶信號(hào)碼元基帶信號(hào)碼元g g1 1(t)(t)的頻譜的頻譜 G G2 2(f)(f)基帶信號(hào)碼元基帶信號(hào)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(diǎn)

15、頻譜的特點(diǎn), ,對(duì)于所有對(duì)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nccccAnffnfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(2222)() 0 ()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPccA)()()0()1 (41| )(| )(| )1 (41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs)()(41)(00ffPffPfPAAs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)

16、制系統(tǒng)23l求求P Ps s( (f f):):由上式由上式當(dāng)當(dāng)P P=1/2=1/2時(shí)上式變?yōu)闀r(shí)上式變?yōu)橐驗(yàn)橐驗(yàn)間(t)g(t)的頻譜為的頻譜為 所以所以, ,有有)()() 0 ()1 (41| )(| )(| )1 (41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs)()()0(161)()(161)(00222020ffffGfffGffGffPccsfTjefTfTTfG)sin()(TG | ) 0 (|TffTffTffG)()(sin| )(|000)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs最終

17、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)24f / fcPA(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(hào)中有無特殊頻率成份離散分量告訴我們信號(hào)中有無特殊頻率成份; ;連續(xù)分量可以看出信號(hào)帶寬連續(xù)分量可以看出信號(hào)帶寬, ,第一零點(diǎn)第一零點(diǎn)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)252ASK2ASK信號(hào)的功率譜密度示意圖信號(hào)的

18、功率譜密度示意圖 -2 fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-2 fbfc fbfc+2fbfc fbfcf0 dBP2ASK( f )連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)波形連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)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 )()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs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)26v (1)1)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控

19、信號(hào)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(hào)波形連續(xù)譜由基帶信號(hào)波形g(t)g(t)確確定。定。v (2)(2)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬B B2ASK2ASK是基帶信號(hào)波是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍形帶寬的兩倍, , 即即B B2ASK2ASK=2B=2f=2B=2fc c。v 因?yàn)橄到y(tǒng)的傳碼率因?yàn)橄到y(tǒng)的傳碼率R RB B=f=fc c(Baud)(Baud)，故，故2ASK2ASK系統(tǒng)的頻系統(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: :BB2ASKBRf1Baud/Hz)B2f2 （fc2fc(3)2ASK(3)2ASK信號(hào)的第一旁瓣峰值比主

20、峰值衰減信號(hào)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)276.2.3 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(hào)和噪聲電壓等于帶通濾波的接收信號(hào)和噪聲電壓等于: :式中，式中，n(t)n(t)是一個(gè)窄帶高斯過程是一個(gè)窄帶高斯過程, ,故有故有 將上兩式代入將上兩式代入y(t)y(t)式式, ,得到：得到：或Tttnt sty0) () () (”時(shí)。當(dāng)發(fā)送“”時(shí)，當(dāng)發(fā)送“001cos)(0tAtsttnttntnsc00sin)(cos)()(”時(shí)發(fā)送“

21、”時(shí)發(fā)送“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(0000ttnttnttnttnAtyscsc同相分量同相分量正交分量正交分量”時(shí)時(shí)發(fā)送發(fā)送“”時(shí)時(shí)發(fā)送發(fā)送“0sin)(cos)(1sin)(cos)(cos)(00000ttnttnttnttntAtyscsc-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)28時(shí)發(fā)送時(shí)發(fā)送0sin)(cos)(1sin)(cos)(cos)(00000ttnttnttnttntAtyscsc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(shí)當(dāng)發(fā)送時(shí)當(dāng)發(fā)送0)(1)()(tn

22、tnAtxcc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(shí)脈沖定時(shí)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2n2n的高斯隨機(jī)變量的高斯隨機(jī)變量. .由隨機(jī)信號(hào)分析可得由隨機(jī)信號(hào)分析可得, ,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的一維概率密度函數(shù)的一維概率密度函數(shù)p p1 1(x)(x)為為

23、exp21n222)(nAxp1(x)=時(shí)當(dāng)發(fā)送時(shí)當(dāng)發(fā)送0)(1)()(tntnAtxcc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)p p0 0(x)(x)為為 p0(x)= 2222exp21nnx-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)30p p1 1(x)(x)和和p p0 0(x)(x)的曲線如圖的曲線如圖f1(x)Oxaf0(x)Ox(a)(b)AP1(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

24、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, , 判判“1 1”, , 抽樣值抽樣值xhxh, ,判判 “0 0”當(dāng)發(fā)送的符號(hào)為當(dāng)發(fā)送的符號(hào)為“1 1”時(shí)時(shí): : 抽樣值抽樣值xhxh, , 判判“0 0”, ,發(fā)生將發(fā)生將“1 1”符號(hào)判決為符號(hào)判決為“0 0”符號(hào)的錯(cuò)誤符號(hào)的錯(cuò)誤; ;當(dāng)發(fā)送的符號(hào)為當(dāng)發(fā)送的符號(hào)為“0 0”時(shí)時(shí), ,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(hào)判決為符號(hào)判決為“1 1”符號(hào)的錯(cuò)誤。符號(hào)的錯(cuò)誤。 -6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK

25、-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)32hneAherfdxxpP21121211)(duexerfxu022)(hneherfdxxpP2002121)(將發(fā)送的將發(fā)送的“1 1”錯(cuò)判為錯(cuò)判為“0 0”的概率等于：的概率等于：式中，式中，將將“0 0”錯(cuò)判為錯(cuò)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(hào)判為符號(hào)判為“0 0”符號(hào)符號(hào)的錯(cuò)誤概率與將的錯(cuò)誤概率與將“0 0”符號(hào)判為符號(hào)判為“1 1”符號(hào)的錯(cuò)

26、誤概符號(hào)的錯(cuò)誤概率的統(tǒng)計(jì)平均率的統(tǒng)計(jì)平均, ,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)41)0/1 (21) 1/0(21ppPe221nAherf22(141nherf+hneAherfdxxpP21121211)(-6.2-6.2二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控-2ASK-2ASK hneherfdxxpP2002121)(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)34h*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hA上式表明上式表明, ,當(dāng)符號(hào)的發(fā)送概率及概率密度函數(shù)一定當(dāng)符號(hào)的發(fā)送概率及

27、概率密度函數(shù)一定時(shí)時(shí), ,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 41)0/1 (21) 1/0(21ppPe221nAherf22(141nherf+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*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hA將將0 0錯(cuò)判為錯(cuò)判為1 1將將1 1錯(cuò)判為錯(cuò)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

28、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(diǎn)相交點(diǎn)h h* *時(shí)時(shí), ,陰影的面積最小陰影的面積最小. .見見h h* *. .此時(shí)系統(tǒng)的誤此時(shí)系統(tǒng)的誤碼率碼率P Pe e最小最小. .這個(gè)門限就稱為這個(gè)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*Pe0p0(x)p1(x)Pe1h

29、A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(shí)時(shí)h*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hAnneeeherfAherfPPP21412141212101*)(*)(01xpxp2/21rerfcPe4/1reerPexp21n222)(nAxp1(x)= p0(x)= 2222exp21nnx得得h h* *=A/2=A/2當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時(shí)時(shí)，代入代入p pe e得得r r為信噪比為信噪比, , 222nAr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

30、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)p1 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(jiǎn)上式可得化簡(jiǎn)上式可得0hpep0(x)= 22*22)(exp21nnhexp21n22*2)(nAhp1(x)=22222)(exp) 1 ()0(2)(expnnnhppAhh*= 2A最佳判決門限

31、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*0rnhh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(hào)的二進(jìn)制符號(hào)“1 1”和和“0 0”等概時(shí)等概時(shí), ,最最佳判決門限佳判決門限h h* *為為信號(hào)抽樣值的二信號(hào)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(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)()(1)()()(2222tntntntnAtVscsc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(shí)脈沖定時(shí)脈沖

32、s(t)A(t)0000( )cos( )sin.1( )( )cos( )sin.0cscsA n ttn tty tn ttn tt發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“”時(shí)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(shí)刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值為時(shí)刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值為 V= 22)(scntnA)()(22tntnsc發(fā)送發(fā)送“1 1”符號(hào)符號(hào)發(fā)送發(fā)送“0 0”符號(hào)符號(hào) 由第由第 2 2 章隨機(jī)信號(hào)分析可知章隨機(jī)信號(hào)分析可知, ,發(fā)送發(fā)送“1 1”符號(hào)時(shí)的抽樣值是廣義瑞利型隨機(jī)變量符號(hào)時(shí)的抽樣值是廣義

33、瑞利型隨機(jī)變量; ;發(fā)送發(fā)送“0 0”符號(hào)時(shí)的抽樣值是瑞利型隨機(jī)變量符號(hào)時(shí)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2222/ )(2021)()(nAvNneAVIvvp222/20)(nvnevvp 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(hào)為當(dāng)發(fā)送符號(hào)為“1 1”時(shí)時(shí), ,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(hào)判為符號(hào)判為

34、“0 0”符號(hào)的錯(cuò)符號(hào)的錯(cuò)誤誤, ,其錯(cuò)誤概率其錯(cuò)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)42P(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(jì)算函數(shù)計(jì)算,Q,Q函數(shù)定義為函數(shù)定義為 Q(,)=dteAttIAt2/ )(022)(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(0hr式中式中, h, h0 0= = 可看為歸一化門限值，可看為歸一化門限值， nh*22

35、2nAr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 dveAVIvnAvNnh2222/ )(202)(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(hào)為當(dāng)發(fā)送符號(hào)為“”時(shí)時(shí), ,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(hào)判為符號(hào)判為“”符號(hào)的錯(cuò)誤符號(hào)的錯(cuò)誤, ,其錯(cuò)誤概率其錯(cuò)誤概率P(1/0)P(1/0)為為hdxvphApp)()()0/1 (02/2/22022hhvnedvevn 若發(fā)送若發(fā)送“”符號(hào)的概率為符號(hào)的概率為P(1),P(1),發(fā)送發(fā)送“”符號(hào)的符號(hào)的 概率為概率為P

36、(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)r22/20ve-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 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)

37、=P(0)P(1)=P(0)時(shí)有時(shí)有0hpe p1(h*)=p0(h*) 與同步檢測(cè)法類似與同步檢測(cè)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* *: :)(ln2022nnAhIA 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2222nnAhA此時(shí)此時(shí), ,最佳判決門限最佳判決門限h h

38、* *為為 h*= 2A2222/ )(2021)()(nAvNneAVIvvp222/20)(nvnevvpp 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，所以同步檢測(cè)法誤碼率，所以同步檢測(cè)法誤碼率r8.13854e11Pee2.89 10r3.141632.55 ？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(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的

39、誤碼率為4138. 841046. 12121eePre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(cè)法解調(diào)性能。近同步檢測(cè)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)571、 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型二進(jìn)制

40、振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào) 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(f41|)ff (G|)ff (G|)P1(Pf41)f (P00222c2020cs2 2、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)功率譜密度、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)功率譜密度: :-2fb fc fb fc fc fb fc+2fbOfc-2fbfc fbfc+2fbfc fbfcf0 dB連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)波形連續(xù)譜經(jīng)傳號(hào)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

41、號(hào)波形號(hào)波形g(t)g(t)確定。確定。(2)(2)帶寬是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍帶寬是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍, ,即即B B2ASK2ASK=2B=2f=2B=2fs s。 頻帶利用率為頻帶利用率為BB2ASKBRf1Baud / Hz)B2f2 （fc2fc(3)2ASK(3)2ASK信號(hào)的第一旁瓣峰值比主峰值衰減信號(hào)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：2/21rerfcPe當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時(shí)時(shí)4/1reerP包絡(luò)檢波法的誤碼率包絡(luò)檢波法的誤碼率222nAr信噪比信

42、噪比4/21441reererfcpPe= 4/21re當(dāng)信噪比當(dāng)信噪比r1r1時(shí)時(shí) 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步檢測(cè)法的性能包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近同步檢測(cè)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(cè)法無門限效應(yīng)同步檢測(cè)法無門限效應(yīng). . 包絡(luò)檢波法電路比同步檢測(cè)法簡(jiǎn)單包絡(luò)檢波法電路比同步檢測(cè)法簡(jiǎn)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

43、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)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)616.3 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(hào)在二進(jìn)制基帶信號(hào)在f f1 1和和f f2 2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化, ,則則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK(2FSK信號(hào)信號(hào)).).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

44、形脈沖表明碼元的包絡(luò)是矩形脈沖. .”時(shí)當(dāng)發(fā)送“”時(shí)當(dāng)發(fā)送“0)cos(1)cos()(1001tAtAts- 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(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形S2FSK(t)= )cos()()cos()(21nnSnnSnntnTtgbtTntgaf f1 1二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)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

45、鍵控(2FSK)調(diào)頻器調(diào)頻器A A( (t t) )s s2fsk2fsk( (t t) )1.二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生：二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生：(1)(1)用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)用模擬調(diào)頻電路來實(shí)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1f1選通開關(guān)反相器基帶信號(hào)選通開關(guān)振蕩器2f2相加器e2FSK(t)S2fsk(t)兩個(gè)振蕩器的輸出載波受輸入的兩個(gè)振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)控制，在一個(gè)碼二進(jìn)制基帶信號(hào)控制，在一個(gè)碼元元Ts期間輸出期間輸出f1或或f2兩個(gè)載波之一兩個(gè)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

46、法比較兩種方法比較: :(1)(1)產(chǎn)生的產(chǎn)生的2FSK2FSK信號(hào)基本相同信號(hào)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(hào)在相鄰碼元之間的信號(hào)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(hào)相鄰信號(hào)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 s2fsk2fsk振 蕩 器 1f1選 通 開 關(guān)反 相 器基 帶 信號(hào)選 通 開 關(guān)振 蕩 器 2f2相 加 器e2FSK(t)S2fsk(t)第六章第六章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的

47、數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)65 2.2.二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法：二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法： 有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測(cè)法有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測(cè)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(shí)定時(shí)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 0tcos 1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)S2FSK相干波必須從接收信號(hào)中提相干波必須從接收信號(hào)中提取且和信號(hào)碼元同相。取且和信號(hào)碼元同相。第六章

48、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(shí)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(hào)的相位信息不需利用信號(hào)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)67111000001012FSK信 號(hào)2FSK2FSK非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形非相干解調(diào)過程的時(shí)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

49、決抽樣判決定時(shí)脈沖定時(shí)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(cè)法過零檢測(cè)法: :基本原理：基本原理： 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)隨二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)隨著載波頻率不同而異，通過檢測(cè)過零著載波頻率不同而異，通過檢測(cè)過零點(diǎn)數(shù)而得到頻率變化。點(diǎn)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 3.4 3.4 過零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形過零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)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)

50、基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)70 國(guó)際電信聯(lián)盟國(guó)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(shí)采用時(shí)采用2FSK2FSK體制體制, , 非相干解調(diào)方法由于其接收時(shí)不利用信非相干解調(diào)方法由于其接收時(shí)不利用信號(hào)的相位信息的特點(diǎn)號(hào)的相位信息的特點(diǎn), ,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(hào)有接收信號(hào)有隨機(jī)抖動(dòng)隨機(jī)抖動(dòng), ,振幅也有隨機(jī)起伏時(shí)。振幅也有隨機(jī)起伏時(shí)。 - 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)716.3.26.3.2功

51、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(hào)可以看作是兩個(gè)不信號(hào)可以看作是兩個(gè)不同頻率同頻率2ASK2ASK信號(hào)的疊加：信號(hào)的疊加： 式中，式中， 2ASK2ASK信號(hào)的功率譜密度可以表示為：信號(hào)的功率譜密度可以表示為：2FSK2FSK信號(hào)的功率譜密度是兩個(gè)不同頻率信號(hào)的功率譜密度是兩個(gè)不同頻率2ASK2ASK信號(hào)的功率譜密度之和：信號(hào)的功率譜密度之和：ttAttAtsFSK00112cos)(cos)()(nnatA)(1nnatA)(01nnaa)()(41)(00ffPffPfPAAs a an n等于等于1 1或或0 ,0 ,而而 的反碼即的反碼即nnaa 是- 6

52、.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(hào)功率譜密度為：信號(hào)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(hào)的功率譜密度為：信號(hào)的功率譜密度為：)()(41)()(41)(00001111ffPffPffPffPfPAAAAs)()0()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPccA)()() 0(41)()() 0()1 (41)()()1 (41)()()1 (41)(002221122220202121ffffGPfffffGPfffGffGPPfffGffGPPff

53、Pccccs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(shí)的概率相等時(shí), ,概率概率P P=1/2,=1/2,上上式可以化簡(jiǎn)為：式可以化簡(jiǎn)為：)()()()()0(161)()()()(161)(00112220202121fffffffffGfffGffGffGffGffPccs- 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(hào)功率譜密度最終表信號(hào)功率譜密度最終表示式為：

54、示式為：)()()()()0(161)()()()(161)(00112220202121fffffffffGfffGffGffGffGffPccsfTfTTfGsin)(TG)0()()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPs- 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(hào)碼速率為信號(hào)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)74fsfs = (f0 +f1) / 2ff1+fcf0 - fcf

55、0f12fcf1fsff0f fs s=(=(f f0 0+ +f f1 1)/2)/2fcf1+fcF F0 0- -f fc cf fs s =( =(f f0 0 + +f f1 1)/2)/2f f1 1+ +f fc cf f0 0- -f fc ccffff201- 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)為為2FSK信號(hào)的中心頻率（視在載波）信號(hào)的中心頻率（視在載波）曲線曲線圖圖6.3.5 2FSK6.3.5 2FSK信號(hào)的功率譜密度曲線信號(hào)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)756.3.3 6.3.3 最小頻率間隔最小頻率間隔2F

56、SK2FSK信號(hào)兩種碼元的最小容許頻率間隔信號(hào)兩種碼元的最小容許頻率間隔. .fsf fs s=(f=(f0 0+f+f1 1)/2)/2ff1+fcf0-fcf0f12fc在原理上在原理上, ,若兩個(gè)信號(hào)互相正交若兩個(gè)信號(hào)互相正交, ,就可以把它完全分離就可以把它完全分離. .- 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)76對(duì)于非相干接收：對(duì)于非相干接收：設(shè)設(shè): 2FSK: 2FSK信號(hào)為信號(hào)為為了滿足正交條件為了滿足正交條件, ,要求要求: :即：即：上式積分結(jié)果為：上式積分結(jié)果為：假設(shè)假設(shè)1 1+ +0 01, ,上式左端第上式左

57、端第1 1和和3 3項(xiàng)近似等于零項(xiàng)近似等于零, ,則則它可以化簡(jiǎn)為它可以化簡(jiǎn)為”時(shí)當(dāng)發(fā)送“”時(shí)當(dāng)發(fā)送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsTdttt000110)cos()cos(Tdttt0010101010)cos()cos(210)()sin()()sin()sin()sin(01010101010101010101TT0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT)cos()cos(coscos2- 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)77由于由于 1 1和和 0 0是任意常數(shù)是任意常數(shù), ,故

58、必須同時(shí)有故必須同時(shí)有和和即要求：即要求：和和式中式中,n,n和和m m均為整數(shù)。均為整數(shù)。 為了同時(shí)滿足這兩個(gè)要求，應(yīng)當(dāng)令為了同時(shí)滿足這兩個(gè)要求，應(yīng)當(dāng)令 即令即令所以所以, ,當(dāng)取當(dāng)取m=1m=1時(shí)是最小頻率間隔時(shí)是最小頻率間隔, ,它等于它等于1/T1/T. .0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT0)sin(01T1)cos(01TnT )(01mT2)(01mT2)(01Tmff/01f2- 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)78 相干接收：相干接收： 令令 于是于是, ,式式化簡(jiǎn)為：化簡(jiǎn)為： 因

59、此因此, ,要求滿足：要求滿足：即即, ,最小頻率間隔等于最小頻率間隔等于1/21/2T T 。0010)sin(01T0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TTnT)f2f2(01- 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)nT)(01Tnff2/01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)非相干接收非相干接收最小頻率間隔最小頻率間隔: 1/: 1/T T 相干接收相干接收最小頻率間隔最小頻率間隔: 1/2: 1/2T T 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)806.3.4 6.3.4 誤碼率誤碼率設(shè)設(shè): :接收濾波器輸出電壓波形為：接收

60、濾波器輸出電壓波形為：”時(shí)當(dāng)發(fā)送“”時(shí)當(dāng)發(fā)送“0)(cos1)(cos)(01tntAtntAty定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖低通濾低通濾波波低通濾低通濾波波抽樣判抽樣判決決輸出輸出帶通濾波帶通濾波f f0 0帶通濾波帶通濾波f f1 1輸輸入入相乘相乘相乘相乘cos 0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)ttnttnAtysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc00000sin)(cos)()(00( )( )cos( )sincsn tn ttn tt- 6.3 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)1.1.相干檢測(cè)法的誤碼率相干檢測(cè)法的誤碼率當(dāng)發(fā)送碼元當(dāng)發(fā)送碼元“