數(shù)字載波調制第四次課

1、第6章 數(shù)字載波調制12、解調方法解調方法v 相干解調法（同步檢測法）v 非相干解調法（差分相干解調法）6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控(a)abcdef(b)帶通濾波器e2DPSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時脈沖碼反變換器f1011000圖圖6.224 2DPSK信號相干解調器原理、解調各點時間波形信號相干解調器原理、解調各點時間波形 nnn 1abb nb絕對碼： 0 0 1 0 1 1 02DPSK判別規(guī)則：正0負-1圖圖 6.2 25 2DPSK信號差分相干解調器原理圖和各點時間波形信號差分相干解調器原理圖和各點時間波形帶通濾波器a相乘器c低通濾

2、波器dbe抽樣判決器定時脈沖延遲TBDPSK信號1 0 1 1 0 0 1樣值判別規(guī)則：正-“0”；負-“1”s2DPSK(t)y1(t)y2(t)z(t)x(t)定時脈沖(虛線)xna第6章 數(shù)字載波調制4差分相干接收的工作原理: 6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制5判判 決決 規(guī)規(guī) 則則k k 1 cos(k -k -1)判決后的數(shù)字信號判決后的數(shù)字信號 0 0+10 0-11 0 -11 +106.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制6v 由于差分相干解調方式在解調的同時完成了碼反變換作用，故解調器中不需要碼反變換器。v 差分相干解調方式不需

3、要專門的相干載波，因此是一種非相干解調方法。 v 2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調相系統(tǒng)， 但其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差。 6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制7五、五、2ASK信號的功率譜密度信號的功率譜密度 22sBBBBmP(f)f P(1 P) G(f)f (1 P)G(mf )(fmf ) 0ce (t)s(t)cost 若二進制基帶信號s(t)的功率譜密度為（p95-5.2-26)OOK信號s(t)代表信息的隨機單極性矩形脈沖序列BaBG(f )T S ( fT ) 6.2.1 二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調制

4、8顯然Ps( f )只在G（0）處有離散譜，且G（0）=TB，所以有： 2222sBB22BP(f)f P(1 P) G(f)f (1 P) G(0)(f)f P(1 P) G(f)(1 P)(f) (6.2 - 5)2bbT11Sa ( fT )(f)P442 設設6.2.1 二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調制9ss(t)P(f) 離散分量告訴我們信號中離散分量告訴我們信號中有無特殊頻率成份；有無特殊頻率成份；連續(xù)分量可以看出信號帶連續(xù)分量可以看出信號帶寬，第一零點寬，第一零點fb。6.2.1 二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK, OOK）第6章

5、數(shù)字載波調制10圖圖 6.2-62ASK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 fbfcf0 dBP2ASK( f )連續(xù)譜經(jīng)傳號波形連續(xù)譜經(jīng)傳號波形線性調制后決定線性調制后決定離散譜由載波分量決定離散譜由載波分量決定OOk信號e0(t)的功率譜密度為：G(f)后-左移右移第6章 數(shù)字載波調制11 22bcBcBcBcBccTsin(ff )Tsin(ff )T16(ff )T(ff )T1(ff )(ff )16 Escsc2222sccscc1P (f)P(ff ) P(ff )411f

6、G(ff )G(ff )f G(0)(ff )(ff )1616 OOk信號e0(t)的功率譜密度為：(6.2 - 6)22bacBacBccTS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )16 第6章 數(shù)字載波調制12v 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。v 離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定。v 二進制振幅鍵控信號的帶寬B2ASK是基帶信號波形帶寬的兩倍, 即B2ASK=2B=2fB。v 因為系統(tǒng)的傳碼率RB=fB(Baud)，故2ASK系統(tǒng)的頻帶利用率為BB2ASKBRf1Baud/Hz)B2f2 （6.2.1 二進制振幅鍵控（二進制振

7、幅鍵控（2ASK, OOK）第6章 數(shù)字載波調制13 對相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號，可以看成由兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加，其中一個頻率為f1，另一個頻率為f2。因此，相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。 四、四、 2FSK信號的功率譜密度（略）信號的功率譜密度（略）6.2.2 二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調制14 相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的時域表達式為：ttsttsteASK22112cos)(cos)()(根據(jù)二進制振幅鍵控信號的功率譜密度（6.2-6），可以得到如下所

8、示公式：6.2.2 二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 11222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P (ff ) P (ff )44 第6章 數(shù)字載波調制1511222FSKscscscsc11P(f)P (ff ) P (ff )P (ff ) P (ff )44 2222s1BB22BP (f)f P(1P) G(f)f (1P) G(0)(f)f P(1P) G(f)(1P)(f) 1nBns (t)a g(tnT ) nn22s2B1Pba01PP (f)f P(1P) G(f)P(f) 概概率率為為為為空空號號概概率率為為為為傳傳號號第6章 數(shù)

9、字載波調制16令概率P=1/2，則有22S2FSKa1Ba1B22Sa2Ba2B1122TP(f)S(ff )TS(ff )T16TS(ff )TS(ff )T161(ff )(ff )(ff )(ff )16 6.2.2 二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調制17v 相位不連續(xù)的2FSK信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成；v 離散譜位于兩個載頻f1和f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加形成；v 若|f1-f2|fB，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若|f1-f2|fB，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。v 所需傳輸帶寬BFSK=|f1 -f2|+2 fB 6.2.2 二進

10、制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調制18圖圖6.2-15 相位不連續(xù)相位不連續(xù)2FSK信號的功率譜示意圖信號的功率譜示意圖fc = ( f1 f2 ) /2h = ( f2 f1 ) /RBh = 0.5h = 0.7h = 1.5fc1.5 RBfc RBfc0.5 RBfcfc0.5 RBfc RBfc1.5 RBf6.2.2 二進制頻移鍵控（二進制頻移鍵控（2FSK） 第6章 數(shù)字載波調制19 2PSK與2DPSK信號有相同的功率譜。 2PSK信號可表示為雙極性不歸零二進制基帶信號與正弦載波相乘，則2PSK信號的功率譜為 2PSKscsc1P(f)P (ff )P

11、 (ff )4 代入基帶信號功率譜，可得 222PSKscc222scc1P(f)f P(1P) 2G(ff )2G(ff )41f (12P) G(0)(ff )(ff )4 五、五、 2PSK及及2DPSK信號的功率譜密度信號的功率譜密度6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制2022cBcBB2PSKcBcBsin (ff )Tsin (ff )TTP(f)4(ff )T(ff )T(若若P=1/2)BBBsin fTG(f)TfT BaBTS fT6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制21圖圖 6.2 - 262PSK(2DPSK)信號的功率譜

12、密度信號的功率譜密度第6章 數(shù)字載波調制22v 一般情況下2PSK信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜所組成，其結構與2ASK信號的功率譜密度相類似。v 當二進制基帶信號的“1”符號和“0”符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜。v 帶寬也是基帶信號帶寬的兩倍B2PSK=2B=2fB。6.2.3 二進制移相鍵控二進制移相鍵控第6章 數(shù)字載波調制236.3 6.3 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信系統(tǒng)的抗噪聲性能是指系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，衡量系統(tǒng)抗噪聲性能的重要指標是誤碼率，因此，分析二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能，也就是分析在信道等效加性高斯

13、白噪聲的干擾下系統(tǒng)的誤碼性能，得出誤碼率與信噪比之間的數(shù)學關系。 第6章 數(shù)字載波調制24在二進制數(shù)字調制系統(tǒng)抗噪聲性能分析中，假設:v信道特性是恒參信道，v在信號的頻帶范圍內其具有理想矩形的傳輸特性(可取傳輸系數(shù)為K)。v噪聲n(t)為等效加性高斯白噪聲，其均值為零，方差為2。6.3 6.3 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制25由6.2節(jié)我們知道，對二進制振幅鍵控信號可采用包絡檢波法進行解調，也可以采用相干檢測法進行解調。但兩種解調器結構形式不同，因此分析方法也不同。 6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能信道帶通濾波器s(t)y

14、i(t)n(t)y(t)第6章 數(shù)字載波調制26(6.3 - 1)cAcost1s(t)00 ， 發(fā)發(fā)“ ”，發(fā)發(fā)“ ”(6.3 - 2)ciAcostn(t),1y (t)s(t) n(t)n(t),0 發(fā)發(fā)“”發(fā)發(fā)“”6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制27(6.3 - 3)(6.3 - 4)iccscn (t)n (t)costn (t)sint ciiAcostn (t),1y(t)n (t),0 發(fā)發(fā)“”發(fā)發(fā)“”6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制28 cccscccscccscccscAcostn (t)cos

15、tn (t)sinty(t)n (t)costn (t)sintAn (t) costn (t)sint,1n (t)costn (t)sint,0 發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”(6.3 - 5)6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制291、 包檢法的系統(tǒng)性能包檢法的系統(tǒng)性能yi(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出y(t)x定時脈沖x(t)圖圖 6.3 1 包絡檢波法的系統(tǒng)性能分析模型包絡檢波法的系統(tǒng)性能分析模型6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制30”，發(fā)“”，發(fā)“0)()(1)()()(22

16、22tntntntnAtxscsc經(jīng)包絡檢波器檢測，輸出包絡信號：(6.3 - 6)設對第k個符號的抽樣時刻為kTB，則x(t)在kTB時刻的抽樣值x為(6.3 - 7)cBccBcAn (kT )An ,1xn (kT )n ,0 發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制31一維概率密度函數(shù)一維概率密度函數(shù)f (x) 發(fā)“1”時，BPF輸出包絡的抽樣值的一維概率密度函數(shù)服從萊斯分布； 發(fā)“0”時，BPF輸出包絡的抽樣值的一維概率密度函數(shù)服從瑞利分布。 6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能cBccBcA

17、n (kT )An ,1xn (kT )n ,0 發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”發(fā)發(fā)送送符符號號“ ”第6章 數(shù)字載波調制32圖圖 6.3- 2 包檢法的誤碼率幾何表示包檢法的誤碼率幾何表示若 x(t)的抽樣值Ud ，則判為“1”；若 x(t)的抽樣值Ud ，判為“0”。顯然，選擇什么樣的判決門限電平顯然，選擇什么樣的判決門限電平 Ud與判決的正確程度（或與判決的正確程度（或錯誤程度）密切相關。錯誤程度）密切相關。第6章 數(shù)字載波調制3300)()()0/1 (SdxxfUUxPPdd 110)() 1/0(SdxxfUUxPPdd 存在兩種錯判的可能性：一是發(fā)送的碼元為“1”時，錯判為“0”，其概率

18、記為 ；二是發(fā)送的碼元為“0”時，錯判為“l(fā)”，其概率記為 。 )0/1 (P) 1/0(P6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制34)0/1 ()0() 1/0() 1 (PPPPPe當?shù)雀怕蕰r，該陰影面積之和最小，即誤碼率最低。稱此使誤碼率獲最小值的門限為最佳門限，其值為 。2/AUUdd則系統(tǒng)的總誤碼率為 ：421reeP系統(tǒng)的誤碼率近似為：)2/(22nAr其中 表示信噪比。6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制35圖圖 6.3-3 2ASK信號同步檢測法的系統(tǒng)性能分析模型信號同步檢測法的系統(tǒng)性能分析模型2、相干解調時

19、、相干解調時2ASK系統(tǒng)的誤碼率系統(tǒng)的誤碼率相乘器s(t)T輸出發(fā)送端信 道帶通濾波器低通濾波器抽樣判決器n(t)iyi(t)y(t)2cosc(t)x(t)Pe定時脈沖z(t)6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制36”，發(fā)“”，發(fā)“0)(1)()(tntnAtxcc取本地載波，則乘法器輸出，在抽樣判決器輸入端得到： 接收帶通濾波器BPF的輸出與包絡檢波時相同 ”發(fā)“，”發(fā)“，0sin)(cos)(1sin)(cos)(cos)(ttnttnttnttntAtycscccsccc6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制37x(

20、t)瞬時值x的一維概率密度f1(x)、f0(x) 都是方差為n2的正態(tài)分布函數(shù)，只是前者均值為A，后者均值為0。 ”，發(fā)“ 12)(exp21221nnAxxf ”，發(fā)“0)2exp(21220nnxxf圖圖 6. 3-4 同步檢測時誤碼率的幾何表示同步檢測時誤碼率的幾何表示第6章 數(shù)字載波調制38可以證明，這時系統(tǒng)的誤碼率為： 2/AUd221rerfcPe41reerP最佳判決門限為：當信噪比遠大于1時，上式近似為：6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制39v 在相同的信噪比條件下，同步檢測法的誤碼性能優(yōu)于包絡檢波法的性能；v 在大信噪比條件下，包絡檢波法

21、的誤碼性能將接近同步檢測法的性能。6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制40例例6.3-1 設某設某2ASK系統(tǒng)中二進制碼元傳輸速系統(tǒng)中二進制碼元傳輸速率為率為9600波特，發(fā)送波特，發(fā)送“1”符號和符號和“0”符號的符號的概率相等，接收端分別采用同步檢測法和包概率相等，接收端分別采用同步檢測法和包絡檢波法對該絡檢波法對該2ASK信號進行解調。已知接收信號進行解調。已知接收端輸入信號幅度端輸入信號幅度A=1mV，信道等效加性高斯，信道等效加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度白噪聲的雙邊功率譜密度 =410-13W/Hz。 試求試求:(1) 同步檢測法解調時系統(tǒng)總的誤

22、碼率；同步檢測法解調時系統(tǒng)總的誤碼率； (2) 包絡檢波法解調時系統(tǒng)總的誤碼率。包絡檢波法解調時系統(tǒng)總的誤碼率。 20n6.3.1 2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制41解：(1)對于2ASK信號，信號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可取2ASK信號頻譜的主瓣寬度，即濾波器帶寬BB2R2960019200 Hz 輸出噪聲平均功率WBnn80210536.122解調器輸入信噪比為2628nA1 10r32.55122 1.536 10 因為信噪比r1，所以同步檢測法誤碼率r8.13854e11Pee2.89 10r3.141632.55 第6章 數(shù)

23、字載波調制42(2) 包絡檢波法解調時系統(tǒng)總的誤碼率為4138. 841046. 12121eePre在大信噪比的情況下，包絡檢波法解調性能接在大信噪比的情況下，包絡檢波法解調性能接近同步檢測法解調性能。近同步檢測法解調性能。第6章 數(shù)字載波調制436.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 1、同步檢測法系統(tǒng)性能、同步檢測法系統(tǒng)性能 圖圖6.3-5 2FSK 信號采用同步解調性能分析信號采用同步解調性能分析第6章 數(shù)字載波調制44”，發(fā)“”，發(fā)“0cos1cos)()(212tAtAtstsFSKT ”，發(fā)“”，發(fā)“0cos1cos)(21tntatntatyi”，

24、發(fā)“”，發(fā)“0)(1)(cos)(1111tntntaty”，發(fā)“”，發(fā)“1)(0)(cos)(2222tntntaty第6章 數(shù)字載波調制45)()(11tnatxc)()(22tntxc發(fā)送“1”符號，則上下支路低通濾波器輸出分別為：將造成發(fā)送“1”碼而錯判為“0”碼，錯誤概率為：)0()0()() 1/0(2121zPxxPxxPP6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制462212)(exp21)(zzaxzfdzaxdzaxdzzfzPPnnzz0221002214)(exp212)(exp21)()0() 1/0(221rerfc第

25、6章 數(shù)字載波調制47同理可得，發(fā)送“0”符號而錯判為“1”符號的概率為：221)()0/1 (21rerfcxxPP在大信噪比條件下，上式可近似表示為： )0() 1 (221)0/1 ()0() 1/0() 1 (PPrerfcPPPPPe221rerfc221reerP于是可得2FSK信號采用同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率為：6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制48圖圖6.3-6 2FSK 信號采用包絡檢測波法解調性能分析信號采用包絡檢測波法解調性能分析發(fā)送端信道帶通濾波器 1包絡檢波器抽樣判決器輸出Pe定時脈沖y1(t)yi(t)sT

26、(t)ni(t)V1(t)帶通濾波器 2包絡檢波器y2(t)V2(t)2、 包絡檢波法的系統(tǒng)性能包絡檢波法的系統(tǒng)性能 6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制49)(cos)()(sin)(cos)()(11212111111tttntnattnttnatyscsc)(cos)()(sin)(cos)()(22222222222tttntnttnttntyscsc)()(221tntnaVsc)()(222tntnVsc發(fā)送“1”6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制502/2121)() 1

27、/0(reVVPP2/2121)()0/1 (reVVPP同樣2/21) 1/0()0()0/1 () 1 (reePPPPP6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 22212/ )(210211)(naaVnneaVIVVf2222/222)(nVneVVf第6章 數(shù)字載波調制51在大信噪比條件下，在大信噪比條件下，2FSK信號采用包絡檢波法解調性能信號采用包絡檢波法解調性能與同步檢測法解調性能接近，同步檢測法性能較好。與同步檢測法解調性能接近，同步檢測法性能較好。221reerPr / 2e1Pe2 結 論：比較條件：大信噪比時v相干解調時: v非相干解調時:

28、 6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制52例例6.3-2采用二進制頻移鍵控方式在有效帶采用二進制頻移鍵控方式在有效帶寬為寬為2400Hz 的信道上傳送二進制數(shù)字消息。的信道上傳送二進制數(shù)字消息。 已知已知2FSK 信號的兩個頻率信號的兩個頻率: f12025Hz, f22225Hz，碼元速率，碼元速率Rb300波波特，信道輸出端的信噪比為特，信道輸出端的信噪比為6dB，試求：，試求： (1)2FSK信號的帶寬；信號的帶寬； (2)采用包絡檢波法解調時的誤碼率；采用包絡檢波法解調時的誤碼率； (3)采用同步檢波法解調時的誤碼率。采用同步檢波法

29、解調時的誤碼率。 6.3.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講）系統(tǒng)的抗噪聲性能（略講） 第6章 數(shù)字載波調制53解： (1)BFSKf1f22fs 222520252300 800Hz (2)計算采用包絡檢波時的誤碼率，關鍵求解r，(解調器的輸入信噪比) 2FSK相干解調系統(tǒng)框圖如上圖。第6章 數(shù)字載波調制54第6章 數(shù)字載波調制55(3)同步檢波法的誤碼率 關鍵問題: r 的確定. r 是解調器的輸入信噪比，即是相干解調器或非相干解調器的輸入信噪比，而不是整個接收機的輸入信噪比。 第6章 數(shù)字載波調制566.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能在二進制移相鍵控方式中

30、，有絕對調相和相對調相兩種調制方式，相應的解調方法也有相干解調和差分相干解調。第6章 數(shù)字載波調制571、 2PSK相干解調系統(tǒng)性能相干解調系統(tǒng)性能圖圖 6.3-72PSK信號相干解調系統(tǒng)性能分析模型信號相干解調系統(tǒng)性能分析模型發(fā)送端信道帶通濾波器相乘器抽樣判決器輸出Pe定時脈沖x(t)y(t)yi(t)sT(t)ni(t)低通濾波器2cosct ”，發(fā)“”，發(fā)“0cos1cos)(tntatntatycci6.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制58經(jīng)帶通濾波器輸出： ”，發(fā)“”發(fā)“，0sin)(cos)(cos1sin)(cos)(cos)(t

31、tnttntattnttntatntstycsccccsccci”，發(fā)“”，發(fā)“0)(1)()(tnatnatxcc與本地載波相乘后，經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，在抽樣判決器輸入端得到：6.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制59 ”，發(fā)“12)(exp21221nnaxxf ”，發(fā)“0)2)(exp(21220nnaxxf-a 0 Ud a x p(0/1) p(1/0)f1(x)f0(x)f(x)圖2PSK信號概率分布曲線第6章 數(shù)字載波調制60在發(fā)送“1”符號和發(fā)送“0”符號概率相等時，最佳判決門限Ud*=0。rerfcPPPPPe21) 1/

32、0()0()0/1 () 1 (當 ，大信噪比時 1rreerP216.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制61發(fā)“1”信號的情況下，且前一碼元為“1” 2、 2DPSK差分相干解調誤碼率差分相干解調誤碼率6.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制62同理可得 將“0”誤判為“1”的概率e 2e 1PPP 22n0(x a) /2n11Pedxerfc( r)22 差分檢測時2DPSK系統(tǒng)的最佳判決電平為:*dU0 總誤碼率:2r2n1PeP(1)P(0 / 1)P(0)P(1 / 0)2ar2e 接接

33、收收 端端 帶帶 通通 濾濾 波波 器器 輸輸 出出 端端 信信 噪噪 比比第6章 數(shù)字載波調制63習題習題6-12在二進制移相鍵控中，已知在二進制移相鍵控中，已知解調器輸入端的信噪比解調器輸入端的信噪比r=10dB，試求，試求相干解調相干解調2PSK，相干解調，相干解調-碼變換和碼變換和差分相干解調差分相干解調2DPSK信號的系統(tǒng)誤碼信號的系統(tǒng)誤碼率。率。6.3.3 2PSK和和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能第6章 數(shù)字載波調制64第6章 數(shù)字載波調制656.4 6.4 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較 在數(shù)字通信中，誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的重要指標之一

34、。對以下性能比較：v 二進制數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率v 頻帶利用率v 對信道的適應能力等第6章 數(shù)字載波調制66二進制數(shù)字調制方式有2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK，每種數(shù)字調制方式又有相干解調方式和非相干解調方式。1、誤碼率、誤碼率6.4 6.4 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較第6章 數(shù)字載波調制67表表 4 1 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表 調制方式調制方式誤碼率誤碼率Pe相干調節(jié)相干調節(jié)非相干調節(jié)非相干調節(jié)2ASK2FSK2PSK/2DPSK421rerfc221rerfcrerfc21421re221rere21

35、第6章 數(shù)字載波調制68 對同一種數(shù)字調制信號，采用相干解調方式的誤碼率低于采用非相干解調方式的誤碼率。 對于不同的調制方式，在誤碼率Pe一定的情況下， PSK性能最好，F(xiàn)SK次之，ASK最差。 2PSK、2FSK、2ASK系統(tǒng)所需要的信噪比關系為(6.4 - 1)PSKFSKASKrrr22242由表 4- 1可以看出6.4 6.4 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較第6章 數(shù)字載波調制69 若都采用相同的解調方式，在誤碼率Pe相同的情況下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3dB，2FSK比2PSK高3dB，2ASK比2PSK高6dB。 若信噪比r一定，2PSK系統(tǒng)的

36、誤碼率低于2FSK系統(tǒng)，2FSK系統(tǒng)的誤碼率低于2ASK系統(tǒng)。 (6.4 - 2)63222dBrdBdBrdBdBrPSKFSKASK6.4 6.4 二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調制系統(tǒng)的性能比較第6章 數(shù)字載波調制70圖圖 6.4-1 誤碼率誤碼率Pe與信噪比與信噪比r的關系曲線的關系曲線 在相同的信噪比r下，相干解調的2PSK系統(tǒng)的誤碼率Pe最小。 dBr /840481216107106101102103104105Pe非相干DSK相干ASK非相干ASK差分相干DPSK相干DSK相干PSKFSKFSK第6章 數(shù)字載波調制71表表 6 2 Pe=10-5時時2ASK、2FSK和和 2PS