通信原理-第7章

1、通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院通通 信信 原原 理理第第 7 7 章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院一、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)概述一、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)概述 數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號（已調(diào)信號數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號（已調(diào)信號）的過程。）的過程。 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調(diào)制和解調(diào)過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調(diào)制和解調(diào)過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng) 數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法： 利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制； 通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為

2、鍵控法。通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法。 基本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控基本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控 數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。 振幅鍵控振幅鍵控 頻移鍵控頻移鍵控 相移鍵控相移鍵控通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控2ASK基本原理基本原理 “通通-斷鍵控斷鍵控(OOK)”信號表達(dá)式信號表達(dá)式 波形波形cOOKAsint,P1( )01 P0et以概率 發(fā)送“”時，以概率發(fā)送“ ”時 2ASK( )sincets tt通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二

3、、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK）2ASK信號解調(diào)方法信號解調(diào)方法 - 非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法) 帶 通濾 波 器全 波整 流 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時脈 沖輸 出)(2teASKabcd通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控（二、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）相干解調(diào)相干解調(diào)(同步檢測法同步檢測法)通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK）msssssmffmfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(22)()(41)(2ASKcscsffPffPfP22

4、2)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff2ASK信號的功率譜由連續(xù)譜信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成和離散譜兩部分組成sASKfB22連續(xù)譜取決于連續(xù)譜取決于g(t)經(jīng)線性調(diào)制經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜后的雙邊帶譜離散譜由載離散譜由載波分量確定。波分量確定。應(yīng)用實例應(yīng)用實例通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）振蕩器1f1反相器振蕩器2f2選通開關(guān)選通開關(guān)相加器基帶信號)(2teFSK12FSK2Asin(),1( )Asin(),0nntett發(fā)送“”時發(fā)

5、送“”時由圖可見，由圖可見，2FSK 信號的波形信號的波形(a)可以分解可以分解為波形為波形(b) 和波形（和波形（c）。也就是說，一個）。也就是說，一個2FSK信號可以看成是兩個不同載頻信號可以看成是兩個不同載頻2ASK信號的疊加。因此信號的疊加。因此,2FSK 信號的時域表達(dá)信號的時域表達(dá)式又可寫成式又可寫成 2FSK1122( )sinsinets ttstt通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）2FSK信號的非相干解調(diào)方法信號的非相干解調(diào)方法通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2

6、FSK）2FSK信號的相干解調(diào)信號的相干解調(diào)通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）2FSK信號的過零檢測法的原理方框圖及各點時間波形信號的過零檢測法的原理方框圖及各點時間波形 限 幅微 分整 流脈 沖展 寬輸 出低 通)(2teF S Kabcdef通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK） 2112112FSK)()(sin)()(sin16)(sssssTffTffTffTffTfP222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1

7、612211ffffffff若若| f1 f2 | fs 則出現(xiàn)雙峰則出現(xiàn)雙峰sfffB2122FSK應(yīng)用實例應(yīng)用實例通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）2PSK( )Asin()cnett”時發(fā)送“”時發(fā)送“，1,00nAsin,Asin,1cctPtP概率為概率為 sincs tt模擬調(diào)制的方法模擬調(diào)制的方法鍵鍵 控控 法法通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）2PSK信號的解調(diào)器原理方框圖和波形圖信號的解調(diào)器原理方框圖和波形圖“倒倒”現(xiàn)現(xiàn)象象或“反反相工作相工作”。通

8、信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）)()(41)(2cscsPSKffPffPfP )() 0()21 ()()1 (42222fGPffGPPffPsss222PSK(1)()()sccPf PPG ffG ff222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP2221(1 2 )(0)()()4sccfPGffff通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“10, 0 0 0 0 00 0

9、 0 0 0 02DPSK01 1 0 0 1 0 1 1或信號相位：二進(jìn)制數(shù)字信息：參考相位參考相位/2/2(a) A方式 參 考 相 位參 考 相 位/2/2(b) B方式 通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) )2DPSK的相干解調(diào)器原理圖和各點波形的相干解調(diào)器原理圖和各點波形 相對碼相對碼0 1 0 0 1 1的波形的波形通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) )差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)( (相位比較）法相位比較）法 帶通濾波器相乘器低通濾波器抽

10、樣判決器定時脈沖輸出)(DPSK2te延遲Tsabcde相對碼相對碼0 1 0 0 1 1的波形的波形通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) ) 用這種方法解調(diào)時不需要專門的相干載波，只需由收到的用這種方法解調(diào)時不需要專門的相干載波，只需由收到的2DPSK信號信號延時一個碼元間隔，然后與延時一個碼元間隔，然后與2DPSK信號本身相乘。相乘器起著相位比信號本身相乘。相乘器起著相位比較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波后再抽樣判較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波后再抽樣判決，即可直接恢復(fù)出原始數(shù)

11、字信息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。決，即可直接恢復(fù)出原始數(shù)字信息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。 2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差。的要差。 功率譜密度功率譜密度 從前面討論的從前面討論的2DPSK信號的調(diào)制過程及其波形可以知道，信號的調(diào)制過程及其波形可以知道，2DPSK可以可以與與2PSK具有相同形式的表達(dá)式。所不同的是具有相同形式的表達(dá)式。所不同的是2PSK中的基帶信號中的基帶信號s(t)對對應(yīng)的是絕對碼序列；而應(yīng)的是絕對碼序列；而2DPSK中的基帶信號中的基帶信號s(t)對應(yīng)的是碼變換后的相對

12、應(yīng)的是碼變換后的相對碼序列。因此，對碼序列。因此，2DPSK信號和信號和2PSK信號的功率譜密度是完全一樣的信號的功率譜密度是完全一樣的。信號帶寬與。信號帶寬與2ASK的相同，也是碼元速率的兩倍。的相同，也是碼元速率的兩倍。通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出tccos2發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(ty)(txeP同步檢測法的系統(tǒng)性能同步檢測法的系統(tǒng)性能acos0( )0cSTttTStt 其它( )( )1( )( )0TiiiStn t

13、y tn t發(fā)送“”時發(fā)送“ ”時cos( )cos( )sin=( )cos( )sincccscccscatn ttn ttn ttn tt”時發(fā)“”時發(fā)“0sin)(cos)(1sin)(cos)(ttnttnttnttnacscccscc”符號發(fā)送“”符號發(fā)送“0),(1),()(tntnatxcc帶通帶通濾波濾波通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能”時發(fā)送“”時發(fā)送“0)(1)(kTxsscsckTnkTnax2212)(exp21)(nnaxxf2202exp21)(nnxxf(1) (0/

14、1)(0) (1/0)ePPPPPbbdxxfPdxxfP)()0()()1 (01r/41er) 1 ()0(ln22*PPaabn124rerfc通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“1”符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形為 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“0”符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號時，包絡(luò)檢波器的輸出波形為”時發(fā)“”時發(fā)“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(ttnttnttnttnatycscccscc)()()(2

15、2tntnatVsc)()()(22tntntVsc2222/ )(2021)(naVnneaVIVVf222/20)(nVneVVf通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)判決門限為設(shè)判決門限為b ，規(guī)定判決規(guī)則為，規(guī)定判決規(guī)則為: 抽樣值抽樣值V b 時，判為時，判為“1” 抽樣值抽樣值V 0，則判為，則判為“0”正確接收；若正確接收；若x 7時，兩者的區(qū)別可以忽略。這時相干和非時，兩者的區(qū)別可以忽略。這時相干和非相干解調(diào)誤碼率的上界都可以用下式表示：相干解調(diào)誤碼率的上界都可以用下式表示：224/21nAeeMP(