西電《通信原理》課件第七章

1、西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章第七章第七章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2內(nèi)容提要內(nèi)容提要7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理 7.2 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7.3 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7.4 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)7.5 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù) 作業(yè)：作業(yè)：1、2、4、5、7、8、11、13、15、18、19、20、22、23、9-1西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章概述概述n實(shí)際信道大多數(shù)具有帶通傳輸特

2、性，必須用數(shù)字基帶信號(hào)實(shí)際信道大多數(shù)具有帶通傳輸特性，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。n可以用數(shù)字基帶信號(hào)改變正弦型載波的幅度、頻率或相位可以用數(shù)字基帶信號(hào)改變正弦型載波的幅度、頻率或相位中的某個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的中的某個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字振幅調(diào)制數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制數(shù)字頻率調(diào)制和和數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字相位調(diào)制。3西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的基本原理相同，可以采用模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的基本原理相同，可以采用模擬調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。n但是數(shù)字基帶信號(hào)具有與模擬基帶信號(hào)不同的特點(diǎn)

3、，其取但是數(shù)字基帶信號(hào)具有與模擬基帶信號(hào)不同的特點(diǎn)，其取值是有限的，狀態(tài)是離散的。值是有限的，狀態(tài)是離散的。n可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)。態(tài)。n鍵控法鍵控法n振幅鍵控（振幅鍵控（ASK）n移頻鍵控（移頻鍵控（FSK）n移相鍵控（移相鍵控（PSK、DPSK）4西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理5返回返回西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n若調(diào)制信號(hào)是二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，這若調(diào)制信號(hào)是二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制種調(diào)制稱為二進(jìn)

4、制數(shù)字調(diào)制n最常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有：最常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有：n二進(jìn)制振幅鍵控（二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）n二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）n二進(jìn)制移相鍵控（二進(jìn)制移相鍵控（2PSK、2DPSK）6西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章一、二進(jìn)制振幅鍵控（一、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）n振幅鍵控振幅鍵控是正弦載波的是正弦載波的幅度幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。調(diào)制。 n發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列nTs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)是持續(xù)時(shí)間為是持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的矩的矩形脈沖形脈沖:n則則2ASK信號(hào)為：

5、信號(hào)為： 7nsnnTtgats)()(PPan1, 1, 0發(fā)送概率為發(fā)送概率為tnTtgatecnsnASKcos)()(2tTttgs其它, 00, 1)(西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK信號(hào)的時(shí)間波形信號(hào)的時(shí)間波形8n2ASK信號(hào)的時(shí)間波形信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(hào)（斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(hào)（OOK信號(hào)）。信號(hào)）。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK調(diào)制器調(diào)制器9模擬相乘模擬相乘數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK非相干解調(diào)器非相干解調(diào)

6、器10西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK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11西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK相干解調(diào)器相干解調(diào)器12西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章二、二進(jìn)制移頻鍵控（二、二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）n若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)f1和和f2之間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（之間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（2FSK）。）。n若二進(jìn)制基帶信號(hào)的若二進(jìn)制基帶信號(hào)的“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f1 ，n“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率符號(hào)

7、對(duì)應(yīng)于載波頻率f2 ，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：域表達(dá)式為：n二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。信號(hào)的疊加。 13212( )() cos() cosFSKnsnsnneta g tnTtb g tnTt0,1,1)nPaP發(fā)送概率為發(fā)送概率為(0,1)1,nPbP發(fā)送概率為(發(fā)送概率為nnba西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK信號(hào)的時(shí)間波形信號(hào)的時(shí)間波形 14西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章 2FSK數(shù)字鍵控法原理圖數(shù)字鍵控法原理圖15西

8、安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK非相干解調(diào)器非相干解調(diào)器16上下 判為“1上下 判為“0西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK非相干解調(diào)時(shí)間波形非相干解調(diào)時(shí)間波形17西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK相干解調(diào)器相干解調(diào)器18上下 判為“1上下 判為“0西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)器過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)器19西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2FSK過(guò)零檢測(cè)時(shí)間波形過(guò)零檢測(cè)時(shí)間波形20西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章三、二進(jìn)制移相鍵控（三、二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）n在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦

9、載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)信號(hào)n通常用已調(diào)信號(hào)載波的通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的基帶信號(hào)的“ 1” 和和 “0”。n二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：n n 應(yīng)選擇雙極性應(yīng)選擇雙極性 21tnTtgatecnsnPSKcos)()(2na1,1,1)nPaP發(fā)送概率為發(fā)送概率為(PtPtteccPSK1,cos,cos)(2發(fā)送概率為發(fā)送概率為西安電子科技大學(xué)西安電子科

10、技大學(xué)第七章第七章2PSK信號(hào)時(shí)間波形信號(hào)時(shí)間波形22西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2PSK信號(hào)調(diào)制器原理圖信號(hào)調(diào)制器原理圖23西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2PSK信號(hào)相干解調(diào)原理圖信號(hào)相干解調(diào)原理圖24西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2PSK相干解調(diào)時(shí)間波形相干解調(diào)時(shí)間波形25西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象n當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180o倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象，解調(diào)

11、器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象通常稱為通常稱為“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象。n由于在由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著180o的相位模糊，所以的相位模糊，所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的的“倒倒”現(xiàn)象，從而使得現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很方式在實(shí)際中很少采用。少采用。26西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章四、二進(jìn)制差分相位鍵控（四、二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）n在在2PSK信號(hào)中，信號(hào)相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相信號(hào)中，信號(hào)相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對(duì)數(shù)值表示數(shù)字信息，所以位作為參考，用載

12、波相位的絕對(duì)數(shù)值表示數(shù)字信息，所以稱為絕對(duì)移相。稱為絕對(duì)移相。n為了解決為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出了二信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出了二進(jìn)制差分相位鍵控進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)方式。方式。n2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差載波相位差為為 27”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“10, 0西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的2DPSK信號(hào)的載波相位關(guān)信號(hào)的載波相位關(guān)系如下所

13、示系如下所示:n二進(jìn)制數(shù)字信息：二進(jìn)制數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 絕對(duì)碼絕對(duì)碼ann2DPSK信號(hào)相位：信號(hào)相位：0 0 0 0 0 0n 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 相對(duì)碼相對(duì)碼bnn或或 0 0 0 0 0 n 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 相對(duì)碼相對(duì)碼bnn絕對(duì)碼絕對(duì)碼 an 相對(duì)碼相對(duì)碼bnn差分編碼差分編碼bn=bn-1+ann差分譯碼差分譯碼an=bn-1+bn28西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖29西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖信

14、號(hào)調(diào)制器原理圖30西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK相干解調(diào)器相干解調(diào)器31西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK相干解調(diào)時(shí)間波形相干解調(diào)時(shí)間波形32西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK差分差分相干解調(diào)器相干解調(diào)器33解調(diào)原理是直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二解調(diào)原理是直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。進(jìn)制數(shù)字信息。由于解調(diào)的同時(shí)完成了碼反變換作用，由于解調(diào)的同時(shí)完成了碼反變換作用， 故解調(diào)器中故解調(diào)器中不需要碼不需要碼反變換器反變換器。由于差分相干解調(diào)方式不需要專門(mén)的相干載波，因此是一種由于差分相干解調(diào)方式

15、不需要專門(mén)的相干載波，因此是一種非相干解調(diào)方法。非相干解調(diào)方法。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2DPSK差分差分相干解調(diào)時(shí)間波形相干解調(diào)時(shí)間波形340 b時(shí)，判為時(shí)，判為“1” x b時(shí)，判為時(shí)，判為“0”52西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“1”時(shí)，錯(cuò)誤接收為時(shí)，錯(cuò)誤接收為“0”的概率的概率:n發(fā)送發(fā)送“0”時(shí)，錯(cuò)誤接收為時(shí)，錯(cuò)誤接收為“1”的概率是的概率是53dxaxdxxfbxPPbnnb2212)(exp21)()() 1/0(naberfc2211dxxdxxfbxPPbnnb2202exp21)()()0/1 (nberfc221西安電子科技

16、大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n2ASK總誤碼率：總誤碼率：54(1) (0/1)(0) (1/0)ePPPPPbbdxxfPdxxfP)()0()() 1 (01西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n令：令：n得：得：550bPe0)()0()() 1 (*0*1bfPbfP2*(0)ln2(1)naPbaP 22*22*2)(exp2)0(2)(exp2)1(nnnnbPabP 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n2ASK信號(hào)采用相干解調(diào)（同步檢測(cè)）時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為：信號(hào)采用相干解調(diào)（同步檢測(cè)）時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為：n當(dāng)當(dāng)r 1，即大信噪比時(shí)，上式可近似表示為，即大信噪比時(shí)

17、，上式可近似表示為56124erPerfc222nar信噪比信噪比41rePer西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章二、二、2ASK包絡(luò)檢波抗噪聲性能包絡(luò)檢波抗噪聲性能n包絡(luò)檢波法框圖：包絡(luò)檢波法框圖：57( )cos( )sin,1( )( )cos( )sin0ccscccscan ttn tty tn ttn tt發(fā)送“”符號(hào)，發(fā)送“ ”符號(hào)西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“1”符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為:n當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“0”符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為:n由由2.6節(jié)的討論可知，發(fā)節(jié)的討

18、論可知，發(fā)“1”時(shí)的抽樣值是時(shí)的抽樣值是廣義瑞利廣義瑞利型隨型隨機(jī)變量；發(fā)機(jī)變量；發(fā)“0”時(shí)的抽樣值是時(shí)的抽樣值是瑞利瑞利型隨機(jī)變量。型隨機(jī)變量。58)()()(22tntnatVsc)()()(22tntntVsc西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n其概率密度函數(shù)分別為：其概率密度函數(shù)分別為：n發(fā)送發(fā)送“1”時(shí)錯(cuò)判為時(shí)錯(cuò)判為“0”的概率為：的概率為：59222/20)(nVneVVf2222/ )(2021)(naVnneaVIVVfbbdVVfdVVfbVPP)(1)()() 1/0(101baVnndVeaVIVn2222/ )(2021西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第

19、七章n上式中的積分值可以用上式中的積分值可以用Marcum Q函數(shù)計(jì)算，函數(shù)計(jì)算，Marcum Q函數(shù)的定義是：函數(shù)的定義是：n令上式中：令上式中：n則：則：nr = a2 / 2 n2為信號(hào)噪聲功率比；為信號(hào)噪聲功率比；nb0 =b / n 為歸一化門(mén)限值。為歸一化門(mén)限值。60 dtettIQt2/ )(022),(nnnVtba ，0(0/1)1(,)1( 2 ,)nnabPQQr b 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“0”時(shí)錯(cuò)判為時(shí)錯(cuò)判為“1”的概率為的概率為:n系統(tǒng)的總誤碼率為：系統(tǒng)的總誤碼率為：61bdVVfbVPP)()()0/1 (02/2/2/2202

20、222bbbVneedVeVnn)0/1 ()0() 1/0() 1 (PPPPPe2/020)0(),2(1) 1 (bePbrQP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n當(dāng)當(dāng)P(1) = P(0)時(shí)，有：時(shí)，有：62 2/02021),2(121beebrQP 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n求最佳判決門(mén)限：求最佳判決門(mén)限：n當(dāng)當(dāng)P(1)=P(0)時(shí)，有時(shí)，有n最佳判決門(mén)限為最佳判決門(mén)限為 n歸一化最佳判決門(mén)限為歸一化最佳判決門(mén)限為 */2,121narbr時(shí)時(shí)630bPe)()0()() 1 (*0*1bfPbfP)()(*0*1bfbf 時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)121,2/*0rr

21、rbbn 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n在實(shí)際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下，因此在實(shí)際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下，因此最佳門(mén)限應(yīng)?。鹤罴验T(mén)限應(yīng)?。簄系統(tǒng)的總誤碼率為系統(tǒng)的總誤碼率為 n當(dāng)當(dāng)r 時(shí)，上式的下界為時(shí)，上式的下界為:64*02rb 411442rerPerfce412rePe西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章2ASK的抗噪聲性能總結(jié)的抗噪聲性能總結(jié)n在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的抗在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的抗噪聲性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法噪聲性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法n在大信噪比時(shí)，兩者性能相差不大在大信噪比時(shí)，兩者性能相差不大n然而，包絡(luò)

22、檢波法不需要相干載波，因而然而，包絡(luò)檢波法不需要相干載波，因而設(shè)備比較簡(jiǎn)單。設(shè)備比較簡(jiǎn)單。n包絡(luò)檢波法存在門(mén)限效應(yīng)，同步檢測(cè)法無(wú)包絡(luò)檢波法存在門(mén)限效應(yīng)，同步檢測(cè)法無(wú)門(mén)限效應(yīng)。門(mén)限效應(yīng)。65西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章例題例題7.2.1n設(shè)有一設(shè)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波特，發(fā)波特，發(fā)“1”和發(fā)和發(fā)“0”的的概率相等，接收端分別采用同步檢測(cè)法和概率相等，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)的包絡(luò)檢波法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度幅度a = 1 mV，信道中加性高斯白噪聲的，信道中加性高斯白噪

23、聲的單邊功率譜密度單邊功率譜密度n0 = 2 10-15 W/Hz。試。試求：求：n(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；n(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；66西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n【解解】(1) 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器帶寬為波器帶寬為:n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功率為:n信噪比為信噪比為:67Hz016 . 926 BRB

24、W0192. 1n802 Bn 1261092. 1210128622 nar 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為:n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:n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)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。法解調(diào)性能。6845 . 641066. 1261416. 311 eerPr/e 45 . 64105 . 72121 eePre西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章三、三、2FSK相干解調(diào)抗噪聲性能相干解調(diào)抗噪聲性能69n

25、同步檢測(cè)法框圖：同步檢測(cè)法框圖：)(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(2tyt1cos2 t2cos2 定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖)(1tx)(2txeP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章70n因此有：因此有： ”時(shí)”時(shí)發(fā)送“發(fā)送“”時(shí)”時(shí)發(fā)送“發(fā)送“0),(cos1),(cos21tntatntatyiii ”時(shí)”時(shí)發(fā)送“發(fā)送“”時(shí)”時(shí)發(fā)送“發(fā)送“0)(1)(cos)(1111tntntaty ”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“，”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“0sin)(cos)(1,sin)(cos)(11111111ttnttnttnttnascsc 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章71n同理

26、有：同理有：n設(shè)：在時(shí)間設(shè)：在時(shí)間(0, Ts)內(nèi)發(fā)送內(nèi)發(fā)送“1”符號(hào)符號(hào) ”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“0),(cos1),()(2222tntatnty ”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“，”符符號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)送送“0sin)(cos)(1,sin)(cos)(22222222ttnttnattnttnscsc 1111122222( )( )cos( )sin( )( )cos( )sincscsy tanttntty tnttntt西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n相干解調(diào)后相干解調(diào)后，兩路輸入波形分別為：兩路輸入波形分別為：nx1(t)和和x2(t)抽樣值的一維概率密度函數(shù)分別為：

27、抽樣值的一維概率密度函數(shù)分別為：721122( )( )( )( )ccx tantx tnt211222221()( )exp221()exp22nnnnxaf xxf x西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n錯(cuò)誤概率為：錯(cuò)誤概率為：n令令z = x1 x2，故，故z是高斯型隨機(jī)變量，其均值為是高斯型隨機(jī)變量，其均值為a，方差，方差為為 z2 = 2 n273)0()0()() 1/0(2121zPxxPxxPP22224)(exp212)(exp21)(nnzzazazzf20021()(0/1)(0)( )exp22zzxaPP zf z dzdz122rerfc西安電子科技大學(xué)

28、西安電子科技大學(xué)第七章第七章n同理可得，發(fā)送同理可得，發(fā)送“0”錯(cuò)判為錯(cuò)判為“1”的概率：的概率：n采用同步檢測(cè)時(shí)采用同步檢測(cè)時(shí)2FSK系統(tǒng)的總誤碼率為系統(tǒng)的總誤碼率為:n在大信噪比條件下，上式可以近似表示為在大信噪比條件下，上式可以近似表示為:74221)()0/1 (21rerfcxxPP122erPerfc212rePer西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章四、四、2FSK包絡(luò)檢波抗噪聲性能包絡(luò)檢波抗噪聲性能75n包絡(luò)檢波法框圖：包絡(luò)檢波法框圖：)(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(2ty)(1tV)(2tVeP定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n

29、發(fā)送符號(hào)發(fā)送符號(hào)“1”時(shí)，兩路包絡(luò)檢波器的輸出為：時(shí)，兩路包絡(luò)檢波器的輸出為：nV1(t)的抽樣值的抽樣值V1服從廣義瑞利分布服從廣義瑞利分布nV2(t)的抽樣值的抽樣值V2服從瑞利分布。服從瑞利分布。762211122222( )( )( )( )( )( )cscsV tantntV tntnt2221222()/2111022/2222( )()nnVannVnVaVf VIeVf Ve西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n錯(cuò)誤概率為：錯(cuò)誤概率為：772112121212210(0/1)()( ) ()( )()cVVPP VVf V f V dVdVf Vf V dVdV212

30、re西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為：信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為：n結(jié)論：結(jié)論：n相同信噪比，同步檢波性能優(yōu)于包絡(luò)檢波。相同信噪比，同步檢波性能優(yōu)于包絡(luò)檢波。n大信噪比條件下，大信噪比條件下，2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系統(tǒng)性信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系統(tǒng)性能與同步檢測(cè)時(shí)的性能相差不大，但同步檢測(cè)法的能與同步檢測(cè)時(shí)的性能相差不大，但同步檢測(cè)法的設(shè)備卻復(fù)雜得多。設(shè)備卻復(fù)雜得多。n因此，在滿足信噪比要求的場(chǎng)合，多采用包絡(luò)檢波因此，在滿足信噪比要求的場(chǎng)合，多采用包絡(luò)檢波法。法。78212rePe西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章例題例題7.2.2n

31、采用采用2FSK方式在等效帶寬為方式在等效帶寬為2400Hz的傳的傳輸信道上傳輸二進(jìn)制數(shù)字。輸信道上傳輸二進(jìn)制數(shù)字。2FSK信號(hào)的頻信號(hào)的頻率分別為率分別為f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，碼元速率碼元速率RB = 300 B。接收端輸入（即信。接收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為道輸出端）的信噪比為6dB。試求：。試求：n（1）2FSK信號(hào)的帶寬。信號(hào)的帶寬。n（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。n（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。79西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n【解解】 n1）該）該2FSK

32、信號(hào)的帶寬為：信號(hào)的帶寬為：n由于由于FSK接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為：接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為：n它僅是信道等效帶寬（它僅是信道等效帶寬（2400Hz）的）的1/4，故噪聲功率也減，故噪聲功率也減小了小了1/4，因而帶通濾波器輸出端的信噪比比輸入信噪比提，因而帶通濾波器輸出端的信噪比比輸入信噪比提高了高了4倍。又由于接收端輸入信噪比為倍。又由于接收端輸入信噪比為6dB，即，即4倍，故帶倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為：通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為：801200Hz300298015802122FSK sfffB600Hz22 BsRfB1644 r西安電子科

33、技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n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：n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：81482107 . 12121 eePre5821039. 3e32121 reerP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章五、五、2PSK相干解調(diào)抗噪聲性能相干解調(diào)抗噪聲性能n相干檢測(cè)框圖：相干檢測(cè)框圖：82定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖)(txeP)(tni)(tyi)(tytc cos2)(tsT西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n接收端帶通濾波器輸出波形為：接收端帶通濾波器輸出波形為：n經(jīng)過(guò)相干解調(diào)后，送入抽樣判決器的輸入波形

34、為：經(jīng)過(guò)相干解調(diào)后，送入抽樣判決器的輸入波形為：83”符號(hào)發(fā)送“，”符號(hào)發(fā)送“0sin)(cos)(1,sin)(cos)()(ttnttnattnttnatycscccscc”符號(hào)發(fā)送“”符號(hào)發(fā)送“0),(1),()(tnatnatxcc西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章nx(t)的一維概率密度函數(shù)為：的一維概率密度函數(shù)為：n發(fā)送發(fā)送“1”符號(hào)和發(fā)送符號(hào)和發(fā)送“0”符號(hào)概率相等時(shí)，最佳判決門(mén)限符號(hào)概率相等時(shí)，最佳判決門(mén)限 b* = 0842122021()( )exp1221()( )exp022nnnnxaf xxafx發(fā)送“ 時(shí)發(fā)送“ 時(shí)01001(0/1)(0)( )21(1

35、/0)(0)( )2PP xf x dxerfcrPP xfx dxerfcr西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n2PSK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為:n在大信噪比條件下，上式可近似為在大信噪比條件下，上式可近似為:8512ePerfcr12rePer西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章六、六、2DPSK相干解調(diào)抗噪聲性能相干解調(diào)抗噪聲性能n相干解調(diào)框圖：相干解調(diào)框圖：86定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖)(tx)(tni)(tyi)(tytc cos2)(tsTePeP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章發(fā)送發(fā)送絕對(duì)碼絕對(duì)碼: :0 0 1 0 1

36、1 0 1 1 10 0 1 0 1 1 0 1 1 1發(fā)送發(fā)送相對(duì)碼相對(duì)碼: 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0: 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0無(wú)錯(cuò)：無(wú)錯(cuò)： 接收接收相對(duì)碼相對(duì)碼 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 00 0 1 1 0 1 1 0 1 0（a a） 絕對(duì)碼絕對(duì)碼0 0 1 0 1 1 0 1 1 10 0 1 0 1 1 0 1 1 1錯(cuò)錯(cuò)1 1： 接收接收相對(duì)碼相對(duì)碼 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0（b) b) 絕對(duì)碼絕對(duì)碼 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 11

37、0 1 1 1錯(cuò)錯(cuò)2 2： 接收接收相對(duì)碼相對(duì)碼 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 01 1 0 1 0（c) c) 絕對(duì)碼絕對(duì)碼 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 錯(cuò)錯(cuò)5 5： 接收接收相對(duì)碼相對(duì)碼 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 01 0（d) d) 絕對(duì)碼絕對(duì)碼 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 187西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n設(shè)設(shè)Pe為相對(duì)碼序列的誤碼率，并假設(shè)每個(gè)碼出錯(cuò)概率相等為相對(duì)碼序列的誤碼率，并假設(shè)

38、每個(gè)碼出錯(cuò)概率相等且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立， Pe 為絕對(duì)碼序列的誤碼率，為絕對(duì)碼序列的誤碼率，Pn為相對(duì)碼序?yàn)橄鄬?duì)碼序列連續(xù)出現(xiàn)列連續(xù)出現(xiàn)n個(gè)錯(cuò)碼的概率個(gè)錯(cuò)碼的概率88nePPPP22221212222(1)(1)(1)(1)(1)(1)eeeeeeeeeePP PPPPPP PPPP neeeneenPPPPPP2)1 ()1 ()1 (代入上式代入上式西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n可得：可得：n因?yàn)檎`碼率總小于因?yàn)檎`碼率總小于1，所以下式必成立，所以下式必成立:n得：得：89)()1 (222neeeeePPPPP)1 ()1 (222neeeeePPPPP21(1)1ne

39、eeePPPP2(1)eeePP P西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n若若Pe很小，則有很小，則有Pe / Pe 2n若若Pe很大，即很大，即Pe 1/2，則有，則有Pe / Pe 1n這意味著這意味著Pe 總是大于總是大于Pe 。也就是說(shuō)，反變換器總是使誤。也就是說(shuō)，反變換器總是使誤碼率增加，增加的系數(shù)在碼率增加，增加的系數(shù)在12之間變化。之間變化。n2DPSK信號(hào)采用相干解調(diào)加碼反變換器方式時(shí)的系統(tǒng)誤信號(hào)采用相干解調(diào)加碼反變換器方式時(shí)的系統(tǒng)誤碼率為：碼率為：n當(dāng)當(dāng)Pe 0， 則判為則判為“0”（相位不變）（相位不變）正確接收正確接收n若若x 0 ，則判為，則判為“1”（相位變化

40、）（相位變化）錯(cuò)誤接收錯(cuò)誤接收n“0”符號(hào)判為符號(hào)判為“1”符號(hào)的概率為符號(hào)的概率為93)(212121ssccnnnanax12121(1/0)0 ()()02ccssPP xPanann n西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n利用恒等式：利用恒等式：n令上式中：令上式中：n則誤碼率可以改寫(xiě)為：則誤碼率可以改寫(xiě)為：9422221212121212121()() ()() 4x xy yxxyyxxyy1122ccxanxan1122ssynyn221212221212 (2)()1 0 ()() 0ccssccssannnnP/Pnnnn西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章

41、n因此有：因此有：n令：令：n則上式可以簡(jiǎn)化為：則上式可以簡(jiǎn)化為：95221212221212 (2)()1 0 ()() 0ccssccssannnnP/Pnnnn22112122221212(2)()()()ccssccssRannnnRnnnn12(1/0)0PP xP RR西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章nR1的一維分布服從廣義瑞利分布，的一維分布服從廣義瑞利分布， R2的一維分布服從瑞的一維分布服從瑞利分布，其概率密度函數(shù)分別為：利分布，其概率密度函數(shù)分別為：n因此可得：因此可得：9622214/ )4(2102112)(naRnneaRIRRf2224/2222)(nR

42、neRRf211212210(1/0)0()()12RRrPP xP RRf Rf R dRdRe西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n同理，可以求得將同理，可以求得將“1”錯(cuò)判為錯(cuò)判為“0”的概率：的概率：n2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為：信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為：971(0/1)2rPe12rePe西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章例題例題7.2.3n假設(shè)采用假設(shè)采用2DPSK方式在微波線路上傳送二方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。已知碼元速率進(jìn)制數(shù)字信息。已知碼元速率RB = 106 B，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密，信道中加性高斯白噪聲的單

43、邊功率譜密度度n0 = 2 10-10 W/Hz。n今要求誤碼率不大于今要求誤碼率不大于10-4。試求：。試求：n(1)采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率；信號(hào)功率；n(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)輸入端碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率。所需的信號(hào)功率。98西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章【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：其輸出的噪聲功率為：其輸出的噪聲功率為：所以，所以，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：求解可得：求解可得：99Hz01226

44、 BRB41021 reeP2106402 102 104 10Wnn B 25 . 8 r西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為：接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為：（2）對(duì)于相干解調(diào)）對(duì)于相干解調(diào)-碼反變換的碼反變換的2DPSK系統(tǒng)：系統(tǒng)：因此有：因此有：查表得：查表得：100W104 . 310452. 852. 823422 na )(12rerfPPee 9999. 0101)(4 rerf75. 2 r56. 7 r西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n所以有：所以有：101W1002. 310456. 756. 723422 na 西安電子科

45、技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章例題例題7.2.4n若采用若采用2DPSK方式傳送二進(jìn)制數(shù)字信息，已知發(fā)方式傳送二進(jìn)制數(shù)字信息，已知發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)振幅為送端發(fā)出的信號(hào)振幅為5V，輸入接收端解調(diào)器的，輸入接收端解調(diào)器的高斯噪聲功率高斯噪聲功率 W，n今要求誤碼率今要求誤碼率 。試求：。試求：n（1）采用差分相干接收時(shí)，由發(fā)送端到解調(diào)器輸）采用差分相干接收時(shí)，由發(fā)送端到解調(diào)器輸入端的衰減為多少？入端的衰減為多少？n（2）采用相干解調(diào)）采用相干解調(diào)碼反變換接收時(shí)，由發(fā)送端碼反變換接收時(shí)，由發(fā)送端到解調(diào)器輸入端的衰減為多少？到解調(diào)器輸入端的衰減為多少？122103 n 510 eP102西安電子科

46、技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n解：解：(1) 2DPSK方式傳輸，采用差分相干接收，其誤碼率方式傳輸，采用差分相干接收，其誤碼率為為:n可得：可得：n又：又：n所以衰減分貝數(shù)為：所以衰減分貝數(shù)為：51021 reeP82.10 r61121006. 810492. 62 ran dBk9 .1151006. 85lg20a520lg6 103西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n（2）采用相干解調(diào)）采用相干解調(diào)碼反變換接收時(shí)誤碼率為：碼反變換接收時(shí)誤碼率為：n可得：可得：n衰減分貝數(shù)為：衰減分貝數(shù)為：5101)(2 reerrerfcPP 61121067. 71088. 52

47、ran dB3 .1161067. 75lg20a520lgk6 104西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章7.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 的性能比較的性能比較105返回返回西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章106相干解調(diào)相干解調(diào)非相干解調(diào)非相干解調(diào)精確值精確值近似值近似值2ASK2FSK2PSK2DPSK4/r1 erPe 421rerfcPe421reeP 221ererfcP221reerP 221reeP rerfcPe21 reerP 21)( rerfcPe reerP 1reeP 21西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章一、誤碼率一、誤碼率

48、n結(jié)論：結(jié)論：n橫向比：橫向比：n同一種數(shù)字調(diào)制信號(hào)，相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干解調(diào)同一種數(shù)字調(diào)制信號(hào)，相干解調(diào)性能優(yōu)于非相干解調(diào)n縱向比：縱向比：n誤碼率一定，所需信噪比：誤碼率一定，所需信噪比：n用分貝表示：用分貝表示：10722224ASKFSKPSKrrr222()3()6()ASKdBFSKdBPSKdBrdBrdBr西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章Pe=10-5時(shí)時(shí)2ASK、2FSK和和 2PSK所所需要的信噪比需要的信噪比方式方式信噪比信噪比倍倍分貝分貝2ASK36.415.62FSK18.212.62PSK9.19.6西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n反過(guò)來(lái)

49、，若信噪比一定，反過(guò)來(lái)，若信噪比一定，n2PSK系統(tǒng)的誤碼率低于系統(tǒng)的誤碼率低于2FSK系統(tǒng)，系統(tǒng)，2FSK系統(tǒng)的誤碼率低于系統(tǒng)的誤碼率低于2ASK系統(tǒng)。系統(tǒng)。109,2,2,2ePSKeFSKeASKPPP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章r=10時(shí)時(shí) 2ASK、2FSK、2PSK的誤碼率的誤碼率方式方式誤碼率誤碼率相干解調(diào)相干解調(diào)非相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK1.2610-2 4.110-2 2FSK7.910-4 3.3710-32PSK3.910-6 2.2710-5 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線 111西安電子科

50、技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章二、頻帶寬度二、頻帶寬度n2ASK系統(tǒng)和系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬系統(tǒng)的頻帶寬度：度：n2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度：系統(tǒng)的頻帶寬度：112sPSKASKTBB222 sFSKTffB2122 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章三、對(duì)信道特性變化的敏感性三、對(duì)信道特性變化的敏感性n在在2FSK系統(tǒng)中，判決器是根據(jù)上下兩個(gè)支路解調(diào)系統(tǒng)中，判決器是根據(jù)上下兩個(gè)支路解調(diào)輸出樣值的大小來(lái)作出判決，不需要人為地設(shè)置輸出樣值的大小來(lái)作出判決，不需要人為地設(shè)置判決門(mén)限，因而對(duì)信道的變化不敏感。判決門(mén)限，因而對(duì)信道的變化不敏感。n在在2PSK系統(tǒng)中，判決器的

51、最佳判決門(mén)限為零，與系統(tǒng)中，判決器的最佳判決門(mén)限為零，與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)。因此，接收機(jī)總能接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)。因此，接收機(jī)總能保持工作在最佳判決門(mén)限狀態(tài)。保持工作在最佳判決門(mén)限狀態(tài)。n對(duì)于對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門(mén)限與接收機(jī)系統(tǒng)，判決器的最佳判決門(mén)限與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)，對(duì)信道特性變化敏感，性輸入信號(hào)的幅度有關(guān)，對(duì)信道特性變化敏感，性能最差。能最差。113西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章選擇調(diào)制方式的原則選擇調(diào)制方式的原則n對(duì)系統(tǒng)的要求作全面的考慮，抓住其中最對(duì)系統(tǒng)的要求作全面的考慮，抓住其中最主要的要求，才能作出比較恰當(dāng)?shù)倪x擇。主要的要求，才能作出比

52、較恰當(dāng)?shù)倪x擇。n恒參信道：恒參信道：n要求較高的功率利用率，選擇相干要求較高的功率利用率，選擇相干2PSK和和2DPSK，不選，不選2ASK。n要求較高的頻帶利用率，選擇要求較高的頻帶利用率，選擇2PSK和和2DPSK，2FSK最不可取。最不可取。n隨參信道：隨參信道：n2FSK具有更好的適應(yīng)能力。具有更好的適應(yīng)能力。114西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章7.4 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)115返回返回西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)最基本二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)最基本的方式，的方式， 具有較好的抗干擾能力。具有較好的

53、抗干擾能力。n由于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較低，由于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較低，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到一些限制。使其在實(shí)際應(yīng)用中受到一些限制。n在信道頻帶受限時(shí)，為了在信道頻帶受限時(shí)，為了提高頻帶利用率提高頻帶利用率，通常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。通常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。n其代價(jià)是增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。其代價(jià)是增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。116西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n在在信息傳輸速率不變信息傳輸速率不變的情況下，通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)的情況下，通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)M，可以降，可以降低碼元傳輸速率，從而減小信號(hào)帶寬，節(jié)約頻帶資源，提高低碼元傳輸速率，從而減小信號(hào)帶寬，

54、節(jié)約頻帶資源，提高系統(tǒng)頻帶利用率系統(tǒng)頻帶利用率 n在在碼元傳輸速率不變碼元傳輸速率不變的情況下，通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)的情況下，通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)M，可以增，可以增大信息傳輸速率，從而在相同的帶寬中傳輸更多的信息量。大信息傳輸速率，從而在相同的帶寬中傳輸更多的信息量。 1172logbBRRMMRRbB2log 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n在多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，每個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔在多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，每個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔 ，可能發(fā)送的符號(hào)有可能發(fā)送的符號(hào)有M種，分別為：種，分別為：n在實(shí)際應(yīng)用中，通常取在實(shí)際應(yīng)用中，通常取 ，N為大于為大于1的正整數(shù)。的正整數(shù)。n與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相類似，若用多

55、進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相類似，若用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制載波的振幅、頻率或相位，則可相應(yīng)地產(chǎn)生多進(jìn)制去調(diào)制載波的振幅、頻率或相位，則可相應(yīng)地產(chǎn)生多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制和多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)數(shù)字振幅調(diào)制、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制和多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制。制。118sTt 012( ),( ),( )Ms t s tstNM2西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章一、多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制一、多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 （MASK）nMASK信號(hào)的載波幅度有信號(hào)的載波幅度有M種取值，在每個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔種取值，在每個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔Ts內(nèi)發(fā)送內(nèi)發(fā)送M個(gè)幅度中的一種幅度的載波信號(hào)。個(gè)幅度中的一

56、種幅度的載波信號(hào)。119tnTtgatecnsnMASKcos)()(110, 1, 1, 0MnPMPPa發(fā)送概率為發(fā)送概率為發(fā)送概率為110MiiP西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章MASK信號(hào)時(shí)間波形信號(hào)時(shí)間波形120西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章121nM進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號(hào)的功率譜與進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號(hào)的功率譜與2ASK信號(hào)具有相似信號(hào)具有相似的形式的形式n已調(diào)信號(hào)帶寬是已調(diào)信號(hào)帶寬是M進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)帶寬的兩倍。進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)帶寬的兩倍。n在信息傳輸速率相同時(shí)，碼元傳輸速率降低為在信息傳輸速率相同時(shí)，碼元傳輸速率降低為2ASK信號(hào)信號(hào)的的 倍，倍，n因此因

57、此MASK信號(hào)的帶寬是信號(hào)的帶寬是2ASK信號(hào)的信號(hào)的 倍倍 M2log/1M2log/1西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章MASK信號(hào)誤碼率信號(hào)誤碼率122 1312MrerfcMMPe2nSr 相干解調(diào)誤碼率相干解調(diào)誤碼率:為了得到相同的誤碼率，為了得到相同的誤碼率，所需的信噪比隨所需的信噪比隨M增加而增大。增加而增大。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章二、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（二、多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）nMFSK信號(hào)可表示為：信號(hào)可表示為：n多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)的帶寬近似為：多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)的帶寬近似為：123 MiiiMFSKttste1cos)()(

58、 MiiTtiTtAtsssi, 2 , 10, 00,)(時(shí)發(fā)送符號(hào)不為當(dāng)在時(shí)間間隔時(shí)發(fā)送符號(hào)為當(dāng)在時(shí)間間隔sMTffB21 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章MFSK誤碼率誤碼率n采用非相干解調(diào)：采用非相干解調(diào)：n采用相干解調(diào)：采用相干解調(diào)：2)21(reeMP )2()21(rerfcMPe 西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章MFSK系統(tǒng)誤碼率性能曲線系統(tǒng)誤碼率性能曲線125101102103104105106107505101520r/dB10243221081西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章n在在M一定的情況下，信噪比越大，誤碼率越??；一定的情況下，信噪比越大，誤碼率越??；n在在r一定的情況下，一定的情況下，M越大，誤碼率也越大。越大，誤碼率也越大。n相干解調(diào)和非相干解調(diào)的性能差距將隨相干解調(diào)和非相干解調(diào)的性能差距將隨M的增大的增大而減??；而減??；n同一同一M下，隨著信噪比的增加非相干解調(diào)性能將下，隨著信噪比的增加非相干解調(diào)性能將趨于相干解調(diào)性能。趨于相干解調(diào)性能。 126西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)第七章第七章三、多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（三、多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（MPSK）n多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制又稱多相調(diào)制，它是多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制又稱多相調(diào)制，它