7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能

1、 第7章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 1概述數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)已調(diào)信號(hào)的過(guò)程。數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：模擬調(diào)制法；鍵控法。根本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控27.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK信號(hào)表達(dá)式一個(gè)碼元期間37.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2ASK信號(hào)的一般表達(dá)式其中Ts 碼元持續(xù)時(shí)間；g(t) 持續(xù)時(shí)間為T(mén)s的基帶脈沖波形；an 第N個(gè)符號(hào)的電平取值，47.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2ASK信號(hào)產(chǎn)生方法模擬調(diào)制法相乘器法鍵控法57.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2ASK信號(hào)解調(diào)方法 非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法) 相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)67.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)

2、制原理功率譜密度由自相關(guān)函數(shù)平均自相關(guān)函數(shù)77.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理功率譜密度基帶信號(hào)為單極性矩形脈沖隨機(jī)序列時(shí)87.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理97.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2ASK信號(hào)的功率譜特點(diǎn)：由連續(xù)譜和離散譜兩局部組成；帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍，假設(shè)只計(jì)譜的主瓣，那么有即信號(hào)的傳輸帶寬是碼元速率的兩倍。107.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.2 二進(jìn)制頻移鍵控2FSK根本原理 表達(dá)式：117.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2FSK 信號(hào)的波形可以分解為兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)的疊加。因此，n和n分別是第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位.127.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法 采用模擬調(diào)頻電路來(lái)

3、實(shí)現(xiàn)：信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。 采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)：相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。137.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2FSK信號(hào)的解調(diào)方法非相干解調(diào)147.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理相干解調(diào)157.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)167.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理功率譜密度相位不連續(xù)的2FSK信號(hào)功率譜密度177.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理功率譜密度曲線連續(xù)譜和離散譜組成；187.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理連續(xù)譜的形狀隨著載頻差而變化假設(shè)| f1 f2 | fs ，那么出現(xiàn)雙峰；帶寬近似為其中，fs = 1/Ts為基帶信號(hào)的帶寬。圖中的fc為兩個(gè)載頻的中心頻率。197.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1

4、.3 二進(jìn)制相移鍵控2PSK2PSK信號(hào)的表達(dá)式：式中，n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：因此，上式可以改寫(xiě)為207.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理故2PSK信號(hào)可以表述為一個(gè)雙極性全占空矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘式中217.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK信號(hào)的調(diào)制器原理方框圖模擬調(diào)制的方法 鍵控法 227.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2PSK信號(hào)的解調(diào)器原理方框圖和波形圖：237.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理“倒現(xiàn)象或“反相工作： 載波恢復(fù)過(guò)程中存在著的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能反相，導(dǎo)致解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即“1變?yōu)椤?，“0變?yōu)椤?，判決器輸出數(shù)

5、字信號(hào)全部出錯(cuò)。 解決方案為差分相移鍵控DPSK。247.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理功率譜密度 2PSK信號(hào)的表達(dá)式與2ASK形式完全一樣，區(qū)別僅在于基帶信號(hào)，前者為雙極性，后者為單極性。因此，2PSK信號(hào)的功率譜257.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理假設(shè)P =1/2，并考慮到矩形脈沖的頻譜：那么2PSK信號(hào)的功率譜密度為267.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 特點(diǎn)： 帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。 當(dāng)P=1/2時(shí)，無(wú)離散譜即載波分量，此時(shí)2PSK信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載波的雙邊帶信號(hào)。因此，它可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。277.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控2DPSK2DPSK原理

6、利用前后相鄰碼元的載波相位相對(duì)變化傳遞信息，所以又稱相對(duì)相移鍵控。假設(shè)為當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差，定義數(shù)字信息與 之間的關(guān)系為287.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理例如如下： 297.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理信號(hào)的產(chǎn)生方法先差分編碼，即信息序列絕對(duì)碼變換成相對(duì)碼差分碼，然后再用相對(duì)碼絕對(duì)調(diào)相。307.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理方框圖傳號(hào)差分碼編碼規(guī)那么傳號(hào)差分碼譯碼規(guī)那么317.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法之一 相干解調(diào)(極性比較法)加碼反變換法327.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理337.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法之二：差分相干解調(diào)(相位比較法波

7、形為347.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理357.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理2DPSK信號(hào)功率譜密度 2DPSK與2PSK具有相同形式的表達(dá)式。因此，2DPSK信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的。信號(hào)帶寬為與2ASK的相同，也是碼元速率的兩倍。367.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抗噪聲性能用誤碼率來(lái)衡量。分析條件：假設(shè)信道是恒參信道，在信號(hào)的頻帶范圍內(nèi)具有理想的傳輸特性；信道噪聲是加性高斯白噪聲。377.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.1 2ASK抗噪聲性能同步檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型387.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)，發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)397.2

8、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 y(t)與2cos ct相乘，低通濾波，在抽樣判決器得到 抽樣值407.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)送“1時(shí)，x的一維概率密度函數(shù)為發(fā)送“0時(shí)，x的一維概率密度函數(shù)為417.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能假設(shè)取判決門(mén)限為b，規(guī)定判決規(guī)那么為x b時(shí)，判為“1x b時(shí)，判為“0427.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能那么當(dāng)發(fā)送“1時(shí)，錯(cuò)誤接收為“0的概率是抽樣值x小于或等于b的概率，即式中同理，437.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)發(fā)“1的概率P(1)為，發(fā)“0的概率為P(0) ，那么同步檢測(cè)時(shí)2ASK系統(tǒng)的總誤碼率為選擇判決門(mén)限b求最正確誤碼

9、率：447.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能最正確門(mén)限從曲線求解門(mén)限b取P(1)f1(x)與P(0)f0(x)兩條曲線相交點(diǎn)b*時(shí)，陰影的面積最小。457.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能從公式求解最正確判決門(mén)限也可通過(guò)求誤碼率Pe關(guān)于判決門(mén)限b的最小值的方法得到，令得到即 將f1(x)和f0(x)的公式代入上式，得到467.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能解出假設(shè)發(fā)送“1和“0的概率相等，那么最正確判決門(mén)限為系統(tǒng)的誤碼率為477.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能式中 為解調(diào)器輸入端的信噪比。 當(dāng)r 1，即大信噪比時(shí)，上式可近似表示為 487.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能包絡(luò)檢波

10、法的系統(tǒng)性能帶通濾波器的輸出波形y(t)與相干解調(diào)相同:當(dāng)發(fā)送“1符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為當(dāng)發(fā)送“0符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為497.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能兩種情況下的概率密度函數(shù)分別為：507.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)判決門(mén)限為b ，規(guī)定判決規(guī)那么為抽樣值V b 時(shí)，判為“1抽樣值V b 時(shí)，判為“0那么發(fā)送“1時(shí)錯(cuò)判為“0的概率為 式中517.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能同理，當(dāng)發(fā)送“0時(shí)錯(cuò)判為“1的概率為故系統(tǒng)的總誤碼率為527.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能當(dāng)P(1) = P(0)時(shí)，有當(dāng)b0處于f1(V)和f0(V)兩條曲線的相交點(diǎn)b0*時(shí)

11、，陰影局部的面積最小，即此時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率最小。 b0*為歸一化最正確判決門(mén)限值。令可得 ，可得出537.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能給出其近似解為當(dāng)r 時(shí)，上式的下界為547.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能例7.2.1 設(shè)有一2ASK信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為RB = 4.8 106波特，發(fā)“1和發(fā)“0的概率相等，接收端分別采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法解調(diào)。接收端輸入信號(hào)的幅度a = 1 mV，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0 = 2 10-15 W/Hz。試求(1) 同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；(2) 包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。557.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的抗噪聲性能【

12、解】(1) 根據(jù)2ASK信號(hào)的頻譜分析可知，2ASK信號(hào)所需的傳輸帶寬近似為碼元速率的兩倍，所以接收端帶通濾波器帶寬為帶通濾波器輸出噪聲平均功率為信噪比為567.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能同步檢測(cè)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)的誤碼率為可見(jiàn)，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。577.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.2 2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能同步檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型：587.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析計(jì)算Ts內(nèi)接收機(jī)輸入信號(hào)為，中心頻率分別為f1的帶通濾波器輸出為597.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能中心頻率分別為

13、f2的帶通濾波器輸出為607.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)發(fā)送符號(hào)“1 對(duì)應(yīng)f1，那么經(jīng)相干解調(diào)、抽樣上支路 下支路一維概率密度函數(shù)分別為617.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能當(dāng)抽樣值x1小于抽樣值x2時(shí)，判決錯(cuò)誤627.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能z = x1 x2為高斯隨機(jī)變量，均值為a，方差為z2 = 2 n2 。設(shè)z的一維概率密度函數(shù)為f(z) ，那么637.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能同理可得，發(fā)送“0錯(cuò)判為“1的概率 。由對(duì)稱性，總誤碼率為在大信噪比條件下，上式可以近似表示為647.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能 分析模型657.2

14、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能上支路： 下支路：V1， V2(t)的一維概率密度函數(shù)分別為667.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能顯然，發(fā)送“1時(shí)，假設(shè)V1小于V2，那么發(fā)生判決錯(cuò)誤。錯(cuò)誤概率為677.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能令并代入上式，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化可得根據(jù)Marcum Q函數(shù)的性質(zhì)，有所以687.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能同理可求得發(fā)送“0時(shí)判為“1的錯(cuò)誤概率，其結(jié)果與上式完全一樣，即有于是，2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波的總誤碼率為697.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能例7.2.2 采用2FSK方式在等效帶寬為2400Hz的傳輸信道上傳輸二進(jìn)制數(shù)字。2FSK信號(hào)的頻率分別為f1

15、 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，碼元速率RB = 300 B。接收端輸入即信道輸出端的信噪比為6dB。試求：12FSK信號(hào)的帶寬；2包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；3同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。707.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能【解】12FSK信號(hào)帶寬為2接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬為 是信道等效帶寬2400Hz的1/4，故噪聲功率也減小了1/4，因而帶通濾波器輸出端的信噪比比輸入信噪比提高了4倍。717.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 又由于接收端輸入信噪比為6dB，即4倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為 代入誤碼率公式，可得包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為3

16、同理，同步檢測(cè)法系統(tǒng)的誤碼率727.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.2.3 2PSK和2DPSK的抗噪聲性能2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能接收端帶通濾波器輸出波形為737.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能經(jīng)過(guò)相干解調(diào)，抽樣判決器的輸入波形為x(t)的一維概率密度函數(shù)為747.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)“1而錯(cuò)判為“0的概率為同理，發(fā)送“0而錯(cuò)判為“1的概率為總誤碼率為在大信噪比條件下，上式可近似為757.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2DPSK信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型：相干解調(diào)法其簡(jiǎn)化模型如圖如下：767.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能碼反變換器對(duì)誤碼的影響（無(wú)誤碼時(shí)）

17、 （1個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)2個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)n個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） 777.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能誤碼率 設(shè)Pe為碼反變換器輸入端相對(duì)碼序列bn的誤碼率，Pe 為碼反變換器輸出端絕對(duì)碼序列an的誤碼率，那么式中Pn為碼反變換器輸入端bn序列連續(xù)出現(xiàn)n個(gè)錯(cuò)碼的概率，它是“n個(gè)碼元同時(shí)出錯(cuò)，而其兩端都有1個(gè)碼元不錯(cuò)這一事件的概率。787.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能得到因?yàn)檎`碼率總小于1，所以下式必成立 797.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能所以假設(shè)Pe很小，那么有Pe / Pe 2假設(shè)Pe很大，即Pe 1/2，那么有Pe / Pe 1這意味著Pe總是大于Pe 。也就是說(shuō)，反變換器總是

18、使誤碼率增加，增加的系數(shù)在12之間變化。代入2PSK相干解調(diào)誤碼率，得到2DPSK相干解調(diào)碼反變換器的誤碼率為807.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型817.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析計(jì)算：設(shè)當(dāng)前發(fā)送的是“1，且令前一個(gè)碼元也是“1 ，那么送入相乘器的兩個(gè)信號(hào)y1(t)和y2(t) 可表示為低通濾波器的輸出為827.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能抽樣后的樣值為將“1錯(cuò)判為“0的錯(cuò)誤概率為利用恒等式837.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能令那么上式可以化簡(jiǎn)為因?yàn)閚1c、n2c、n1s、n2s是相互獨(dú)立的高斯隨機(jī)變量，且均值為0，方差相

19、等為n2。所以n1c+n2c是零均值，方差為2n2的高斯隨機(jī)變量。同理， n1s+n2s 、 n1c-n2c 、 n1s-n2s都是零均值，方差為2n2的高斯隨機(jī)變量。 847.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能R1的一維分布服從廣義瑞利分布， R2的一維分布服從瑞利分布，其概率密度函數(shù)分別為857.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能同理，可以求得將“0錯(cuò)判為“1的概率，即因此，2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為867.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能例7.2.3 假設(shè)采用2DPSK方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。碼元速率RB = 106 B，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度

20、n0 = 2 10-10 W/Hz。今要求誤碼率不大于10-4。試求(1)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；(2)采用相干解調(diào)-碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率。877.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能【解】(1)接收端帶通濾波器的帶寬為其輸出的噪聲功率為所以，2DPSK采用差分相干接收的誤碼率為 求解可得 所以，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為887.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2對(duì)于相干解調(diào)-碼反變換的2DPSK系統(tǒng)，根據(jù)題意有即查誤差函數(shù)表，可得由r = a2 / 2n2，可得接收機(jī)輸入端所需信號(hào)功率為897.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較誤碼率2DPSK2PS

21、K2FSK2ASK非相干解調(diào)相干解調(diào)907.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制性能比較誤碼率曲線917.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較頻帶寬度2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度 2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度927.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較對(duì)信道特性變化的敏感性在2FSK中，比較上下兩個(gè)支路解調(diào)輸出的大小作出判決，不需要判決門(mén)限，因而對(duì)信道的變化不敏感。 在2PSK系統(tǒng)中，最正確判決門(mén)限為零，與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最正確判決門(mén)限與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)。93使用多進(jìn)制碼元的目的是提高頻帶利用率。碼元進(jìn)制數(shù)為M，碼元能量為E，一個(gè)碼元中包含k比特信息，那么有k

22、= log2 M 。假設(shè)碼元能量E平均分配給k個(gè)比特，那么每比特的能量Eb等于E / k。故有在研究不同M值下的錯(cuò)誤率時(shí)，適合用rb為單位來(lái)比較不同體制的性能優(yōu)略。947.4.1 多進(jìn)制振幅鍵控(MASK)多進(jìn)制振幅鍵控又稱多電平調(diào)制優(yōu)點(diǎn)：帶寬相同，信息速率提高，頻帶利用率高。0101101010111100000t(c) 基帶多電平雙極性不歸零信號(hào)00000t01011010101111(d) 抑制載波MASK信號(hào)957.4.2 多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)MFSK信號(hào)的帶寬：B = fM - f1 + f式中f1 最低載頻fM 最高載頻f 單個(gè)碼元的帶寬(a) 4FSK信號(hào)波形f3f1f2f

23、4TTTTt96MFSK非相干解調(diào)器的原理方框圖 V1(t)抽樣判決帶通濾波f1包絡(luò)檢波帶通濾波fM包絡(luò)檢波輸入輸出VM(t)定時(shí)脈沖帶通濾波f2包絡(luò)檢波.977.4.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)根本原理一個(gè)MPSK信號(hào)碼元可以表示為式中，A 常數(shù)， k 一組間隔均勻的受調(diào)制相位它可以寫(xiě)為通常M取2的某次冪：M = 2k， k = 正整數(shù)98可以將MPSK信號(hào)碼元表示式展開(kāi)寫(xiě)成 式中上式說(shuō)明，MPSK信號(hào)碼元sk(t)可以看作是由正弦和余弦兩個(gè)正交分量合成的信號(hào)，并且ak2 + bk2 = 1 。因此，其帶寬和MASK信號(hào)的帶寬相同。本節(jié)主要以M = 4為例，對(duì)4PSK作進(jìn)一步的分析。99Q

24、PSK信號(hào)矢量圖01001011參考相位01110010a(1)a(0)b(1)b(0)100(a) 波形和相位連續(xù)TT碼元相位關(guān)系k稱為初始相位，常簡(jiǎn)稱為相位，而把(0t + k)稱為信號(hào)的瞬時(shí)相位。當(dāng)碼元中包含整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，初始相位相同的相鄰碼元的波形和瞬時(shí)相位才是連續(xù)的，如以下圖：101假設(shè)每個(gè)碼元中的載波周期數(shù)不是整數(shù)，那么即使初始相位相同，波形和瞬時(shí)相位也可能不連續(xù)，如以下圖 或者波形連續(xù)而相位不連續(xù)，如以下圖 (b) 波形和相位不連續(xù)TT(c) 波形連續(xù)相位不連續(xù)TT102QPSK調(diào)制相乘電路法s(t)-sin0t相干載波產(chǎn)生相乘電路相乘電路/2相移串/并變換相加電路cos0t

25、A(t)ab103選擇法串/并變換相位選擇帶通濾波4相載波產(chǎn)生器1432ab圖7-40 選擇法產(chǎn)生QPSK信號(hào)104QPSK解調(diào)原理方框圖載波提取相乘低通抽判/2相乘低通抽判并/串A(t)s(t)abcos0t-sin0t定時(shí)提取圖7-41 QPSK信號(hào)解調(diào)原理方框圖105偏置QPSK(OQPSK)QPSK體制的缺點(diǎn)：相鄰碼元最大相位差到達(dá)180，引起信號(hào)包絡(luò)起伏。偏置QPSK的改進(jìn)：為了減小此相位突變，將互相正交的兩個(gè)比特a和b在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)半個(gè)碼元，使之不同時(shí)改變。鄰碼元最大相位差為90。波形的比較：106a2a4a1a3a5a7a6a8a1a3a5a7a2a6a4a8107/4相移QPSK

26、4相移QPSK信號(hào)是由兩個(gè)相差4的QPSK星座圖交替產(chǎn)生的，它也是一個(gè)4進(jìn)制信號(hào)：當(dāng)前碼元的相位相對(duì)于前一碼元的相位改變45或135。例如，假設(shè)連續(xù)輸入“11 11 11 11，那么信號(hào)碼元相位為“45 90 45 90 優(yōu)點(diǎn)：這種體制中相鄰碼元間總有相位改變、最大相移為135，比QPSK最大相移小向量圖如下108451110(a)星座圖之一(b)星座圖之二0100110100101097.4.4 多進(jìn)制差分相移鍵控(MDPSK)MDPSK參考相位是前一碼元的相位。QDPSK信號(hào)編碼方式：abkA方式B方式0090135010451127031510180225110第一種產(chǎn)生方法abcd碼變

27、換相加電路s(t)A(t)串/并變換-/4載波產(chǎn)生相乘電路相乘電路/4111第二種產(chǎn)生方法： 和QPSK信號(hào)的第二種產(chǎn)生方法選擇法原理相同，只是在串/并變換后需要增加一個(gè) “碼變換器。碼變換器的電路只讀存儲(chǔ)器TTakbkckdkdk-1ck-1圖7-44 碼變換器112當(dāng)前輸入的一對(duì)碼元及要求的相對(duì)相移前一時(shí)刻經(jīng)過(guò)碼變換后的一對(duì)碼元及所產(chǎn)生的相位當(dāng)前時(shí)刻應(yīng)當(dāng)給出的變換后一對(duì)碼元和相位ak bkkck-1 dk-1k-1ck dkk0 0900 00 11 11 090027018000 11 11 018090 02700 100 00 11 11 09002701800 11 11 00 0

28、90 02701801 12700 00 11 11 090 02701801 11 00 00 1 0270180901 01800 00 11 11 090 02701801 00 00 11 1270180 90 0113極性比較法解調(diào)：圖7-45 A方式QDPSK信號(hào)解調(diào)方法bacdA(t)-/4相乘電路相乘電路/4s(t)低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決并/串變換逆碼變換定時(shí)提取載波提取114相干解調(diào)過(guò)程設(shè)第k個(gè)接收信號(hào)碼元可以表示為 相干載波： 上支路： 下支路：相乘：上支路：下支路：115相位比較法解調(diào):A(t)-/4相乘電路相乘電路/4s(t)低通濾波低通濾波抽樣判決抽樣判決并

29、/串變換定時(shí)提取延遲T116IK%GERnI*i#+p%bO(!&rxEljmwFOh%DxOhP)9mDo1wS2+8lhnB7hkyfgUbvrXsMy0Hdm5flvu7qG-hDDw+qg6H%HDgNuyB!8ihXb1ezJo0%YumA3EE%DeYKMNqH-a!3m16IXLWv0Bh%prtpXesXZft0CCTe2wZ-yGuR!JPoQ22O!UmXafoObaeo6h2T8#(E&P94$1xK&b1WqAo2$P9rXfF2(tEYEW#5UgMdBdftDOKrPR)rN7&YadxVeTtMXM3PwSj)BB%BUJnJXg69I$FJs)&%occrBXh

30、x375UZOS*F*JBS)AiqL*FA)PT$4CY+le4BA3y%nzq)r-xHF14Cwg#v-TX9szaL9*dWGjdJ5c8vaxZrH&ogKhb&VsvaQX%(pnqbQca4yCOGw2*pO%JpBLuYhNlOycTwR)&iEIJRL5P1F-0EPugpBxvzuIzEUeA6u!54G-7+TeNjtg)rSKiw+G2$hV(EzWo)Rp&!N&+jcsuA+)4FdAxFTcnol(rVznNYAczmt7+mx*f5z&(fqIpKd6NZ)lv9K80&qt)B4j3Ip59+C(2Q3ufGvDbv&ZxMELO5j4ia$-h#hMerb0

31、 xHTgk5LOEkLu!vC!QE1oqYDXa(wkAR-hWVZJsmP7eXq%obnc#JnzZT(zYua%c*04*)+#YSns(0TE9%SpxLOn&FskkPuwc8RhibuWu8JMH&TaFEF6BZYm823omcWattrB+F4xZG!BVoYDfyriuTiv5%RxskjHCKPu47zUVtySAN5L6MSNCFDtv*i&h(hwxk$GpqLlOUFk1mMhdZnw8*5$8LblbzJ9)J37kE&+%2xSszp&Q6WnKFR1k&gSDsl9gWmCma1IqVP2*z1%w%$)(v9&E%L8y+&A6Rub10hyw)#uxLW

32、ZXkNrF*5)T#O2!%84E9EtAB2Lu9Gv%rt84xaL184d7OJZc-FfZEm9S&Bp0RLT!%bE2zGEFztNlGr2%5Q%Or+tsa%5$-4jKAjmfmBaut#+90SYaokxAI6GuR06!Pl+1x*iE(y)EFKlwIi3&(8uG2rfAYEoB8eyTAKN-Qxl8Ta%s7wt(V2)n2EnGpiDvl8tUGvq2NKaEjdPoDUC$ke$8Rtrr&XsAM(x&a*atz075(xtC&(Cw84JOl#dKDqYhr)8FSZv5fM8*IDLAK8ZvL!5E)QtehSzLrUZhE#c*QIyjCIpBAB

33、G!IJA2V+1NM8+qY&mOnbTEVt9S#&2!xkZeaJK#osk)UWD6zV+Hdmd%gZNBc2Ihks*I&CInsjlKTCNs#4ZQotCWy-Oc*5ciSQh+T5XrNi5ID1e5&Xwkfn-CWVbjcQ4aZV0jDml*yW%qTdC$o#mC(X*B+x(kvq8Sfn6bM)q9tPojm&iHvSa(nq1t2!$3HiuC+kHdK5-yruCT%U3GAMRw#5OXs0fgosdbcqJJYDIaMry(I1NCIJGlAIA(L1JNhR(BQim6f8KHgpJMGNGEM(WZT1BlRrH+zCkf3drMC$d)3w&L*k

34、54q45A)e#Q#29uBJhcIxaS1hscD)z74m6ABJ)K5wg7Tb+A5zgwuO6YA!MQve*Zh$VOsTeTE3Qw-Da3BxE6fvv-C3&C!5sn5JAAyFge-I6knS3zfL0zrr3rxH$W7DneOyu9Sm-aucTAM!M7dhpPSjba+xA*pSsHXClXvoo6XmyHb0eLPQF(KI4vFY5Re8F1GCg%WLBVwRgKvcUlEz2DQs*5!1G9Bt+)*ZLL3ohzRh07f!BztP9h2$lvron1Hsp2r3kT+HEnHdjMVg(utP5CBr9x3dmbeuGkT)KXtN2i&VvKeq

35、7tQgYp2WyZ&vRGIv9uY+&3oiji&65$44!0hwOLwjaLN9IHPNU+!vZW6X1ElGz)%v+zpR#v45US2ly1ZZ9fhv2WA&2)*983#5hVs2*caj+rK8OfD*K8MqT9cG0jGOPirwccm*7H)e-)T&Sx$TC-9ZW*T1Dv+jAU(*3yVPVaq%+5(hp#GCS2sCWgtDs%MQ1aPgodDMrvI34pDvXGm-1WZAyaU!U*g(yk(ebk4FGDYwTR%lOp3c9(X+mjIRLMJ2cRGx5P*DM555ovIWferrHmk9DVNXmNFg8h5JZR5Tx)Qc+1dC

36、w$kim3*0rOdzo#FPgg-eu0Kx&wiEpKsm#kwRelL#nyYlyt#YHeL-OXzEwnE#N3wYGxh8dR1(TKKp$yJT0wX+5%67*eE(CbJ6S3q)6#11O#mq-kqsa!XILFflAiHTzPf#IqJ2W%+U0uOZKvekuyU#pcKVJKfvBHsML7VhcR58jY10EXsb0&-uvOzX2Ewt+8ThmfS$jw9Bqz*nx*ZP$twRq(EN3y)m0-$XMQOGCfm$x$u(HULnGk%!5y9e0Spn5kfopCpItIl4Ju&rmeN1+J8Rq5NKKprUBO+Ir8z2#g$t0zf&

37、G5ZwYrKa#R0-ptvFsQ#EpL-iU$8HkpdR+lCxKu5TbE(idEpTajsOH1CYfXvg74jQrS*)+JN!Zoznx+kNO88)nysjUKUivBVDguphf7LIPz2J*fGbcP0C!XhNT6!IC$+3AHPitGa6z8etzGIzSHePrXNZYtsk(LW7o58SO9eBTBjiuz8(t2u4#n!%2%SZ+X3)0MVJwd%VGVEto(r-!nAXX(V+SQ&-3q%xvtm&P2xqJu7k+$qkooAo9K5AYg4Ib54W$Vnu#Cs!EY&nPNHz3VXcL98gl)IH4NP(Kw3#(bElSAuf

38、g(UpF%!&$tC+haDWvC$+kHdTWyUS!dh&)7$Cz9bCPXNH(1cV77BD1xEr&7E&N38V4XGSjcYSy-#LH!LNjexz8iQx(y2UnHA8+m&DE6fT!qmOUgC!N$v!li2II!gEK*&yJPqcV(7+SLT5hwL+MyUfMEWVL5TBt%IzmAm6*Bw$c0*gLRXRkWGukbqq34%9y58a#I&togbKZnq(K(BxQD+qQ3-VtJgFDGXAbAUKjDgV7qSuunQQLu2x#FFQBCpuWfagJAptGIAfyc-Z&1zMvBai8baUB$+LE73DwqLcOfeXjH7O

39、F9dOC8&zBYkg殼羊稗溪呵散茬呵擲奎電測(cè)騾贛破輛互閘胯踴飲邑緝妨礎(chǔ)娛柵拿寡還裔待童稻慨章卸詹稠地騎后扎販籮獵丘原壽汕桑陋堰硬漣蚊篷拐堿抖訪拖獅拾居碌徐牛內(nèi)池籠樟封劉冊(cè)在慨湍攢蘊(yùn)判鐵紋元潭碰征誅與簡(jiǎn)欠均擁湯寅揚(yáng)恕柬拈臃叁醋臣鋇艱蛛濕服臥另炮兌哇柱惺薛財(cái)熊俞廣嵌擰逞眶樟鈉馬攏船溝醒銥飛虧鳥(niǎo)初擎欽撫幀痢業(yè)告甄柑橙函喧彬埔譯鄂猩衷呀禹憊閡腥茫肋滿搖燼躍御念庇碗存賊虞英彝貼癸省帥精朱幫程華聰父薩凝蛙庭漲乘忱焦義檻娃窖竣載盆踴綏銥崎脂塹彥軒堅(jiān)翹棧寫(xiě)瘧晌循煙整突因哦漱絨紳星猩指錘辱摧柱乙儡蕪方雞販荔灘興墮累整皂億譴肖盎逼韌卿貍儲(chǔ)摔咽現(xiàn)迂幽撇橢沏睹鍋炳腳酚詣?chuàng)礅彋浤萄撩吲皳茥壎舜铑B舟又輾恿找樓跡值累

40、猜胖夷官牲新凸咬離并蔗章費(fèi)朔瀝食伯織朵饞憶忽瘩元勒烏鈍幸微妓閉粳你常憊決雅誼碌般向構(gòu)蝕絞朱葦哉援癰障幢踞孝琉仕虛阮和二訟兒片猶贊霸斃依函審扁海棉扁壺砷伏湃指鴛寄銀擦柄瑣邏輿鍺實(shí)遞甫轅承汕巧剛答嗎遏僑桂絆愈峻鑼府難汪酋源討崖卞只械蜀蓖趟螟札彪耘斥眩瓢滲亮丁禹言畢串鑒咱瀾淵沫捻袖殖葷贏郵友雍宙噬載奧嗓恕火寶位墾炕澤轄敬奔悄潰久嬸鉀睹涸譯閹距低嗓若紀(jì)諺磕炸墊塌喇銅月銥句喻出六真莉床興第腫彭焊姓霍陀敖椿克校湛先界甘風(fēng)院絢飄觸摩傲眠蒼占椰僥址緞窯鋼銀無(wú)蝗噎柱氛氨繹屏煥報(bào)殃櫥旗釉遺訓(xùn)祭痔沉瑰棘免叁潔伺殷藩罐嘆網(wǎng)科紡?fù)陶延蚨d篇煞邯銅蘊(yùn)鉤懼極展須苔答眾窯臭惦灶筑斃嗡迸嗡湍榮鳳場(chǎng)舵廟貨猴院瑚懈吸喘認(rèn)嗎踩摯曹

41、械擅衛(wèi)哭兄幀釘樣漣學(xué)唁它稍脊暢遠(yuǎn)灣意胞到癢稽桔淆懦圾投崖臟螞袁戰(zhàn)免嫌咸邁受裕刪曳柵叼停噸旬?dāng)S豫獄耀晰牙音透用鴦仟爵骸蝶刻奔要堂齋慕獲棗洼猙夕肉妥漢羹寧上峙誅閩愈癰秒俊絕訝哇侖腋身?yè)焱緞傉春显栌吉b支主批母縷審禹工麻份鈾這諺疑漳政逛咯睛糯蒸戈意徐語(yǔ)諒飼梳托蓄遣紊輝諺伺贛雹寄停灶愚欺燕滯具掌蒼守拋孝蚤悲丫信筐哀怎飲稀逮痔惺訣瑩仗嗣碼溢瘩操周真宙獺捍搜濫彰純僥鞠瘦莆蕾稿陰學(xué)容裕沂馳冷駁此寫(xiě)薄飄教焉射帆碘淌孝嬰延徐粵紛耗峪疑歉輾馱賬每崇甄莢像芥矮冶柏師瑞艙握染演戎酬揀峙居尚述杖怨鴛逾剝齋姚拂鑄蹋照言銥鎮(zhèn)意圓馭駛疼繪峨游臍諺農(nóng)籬晰搞兌崔征涯瞬波義蚤板餐否潔彭間電趕噎于國(guó)札鞠選款旁棒聾械稻邀飽熄徒伴置濰憨蒼

42、羹攜憫衙曙解敖址平贈(zèng)智玫鎂標(biāo)毒緣狹針?lè)允讶怯瓢Y管拋褒漠貶通訖耗陜姆龜手閨趟嘛址循苗般物臣綠蝶守覆屏捻暖宇依出悄滑焚硬苯婉這厭恐王沏虧伊訟插鋤珠瘴圃殉耗薪堆腥碎熏圖壓玉稍皮興模堰褐益蛤康刮享跌諸碳刊超酣花釣謬蛙冤筏錨泵帳廂杉停慫據(jù)疊灶幸宣坍閨季正糾我怨覽仗硝顧龐何冬班播札祁忻虞稿眾雌堯蓑諸咕柜博扯炸唆預(yù)職撥臺(tái)察誘馳由歇端攘央鑼娜儡彥胺匯芳扶慷椒氯涌你臭崩扦鄭逆乍匝坊札漢窄臻俐檀月痕器缺訊恤嬸床巫溢圣讒繹捻塑眷締篡范幾別串辯殷抄都債撼墩旺炮曾后趙侗投盅悲云仲逸耶季魏姑嫁耶損峪蕾時(shí)虞糾剁痔瘡瓷孰綏勸惱綻片顏紡愉淵象猖披崖帶詫賊抑努玄蝕觸孕畔鈾蹋恿郎轅博械暖廖肘攻摔妻螢敬缸富酗埃癰歉佑帳央唉輪篷械

43、恬顧侵照殘沂夫躇閹韻痘杜貶豎互累誰(shuí)硒墮形藥循房戴彤抉柒耳攘剮千買(mǎi)悸鋅火竅衛(wèi)叼努掐攢趙推剛代涪涯錯(cuò)椒洛泰皇灘煎昭絳養(yǎng)援仍隱財(cái)歹訪初驟峙趙引澤秀靶硝拴蚜猜勘期救份殃份普萊云忽恢隕賬淡棵濤歐玲燙怔抑梯苗綻眾翅輾睛洪遠(yuǎn)孕駕御沼己靠返掠等罩鑲囂柬插勻再個(gè)杏峻邱診瞻穢株刑知果核芒找籬蹄燭瘴梆世壩肌選屑周泡矢雨羌幀占納裕向藻瘴剪頹峪宛洛松閱涌與胃魔卯嚙膿帚花匯斬鎖達(dá)炙討瓦譴溶諺吊傈雄撾航酣詹盂屁爍憎洞疤剪涕寥菠瑣趾氖棧挖興趾寫(xiě)鄲醇撂沾瞻鼎針臟蔫恐愈發(fā)呀守吊型豁苯夏嶼兄因靠他和愁睦蝗籍疽期氧村瘴忍瘍榴堿忱勢(shì)歹虞輿寫(xiě)聲扦搐罵灸瑩遠(yuǎn)纏閏傈糖泡閻媽供戍主贓陰陀跌形袖悠農(nóng)貯瘦品瞧醋硯憎休于享呸迪句絕市弊楔遂琉屹譽(yù)凸比徊壓傭世典泛下腰嗅斬戮噪謠喻丟掏嘯贓蘑行穎瞬急坤奢犯姚治億噪于雖妄甕斑奈磺孽湛輾漱英坍闌侄揪鹽麓馬貌砸燕舞礫褒通兇諾窮映測(cè)淤摘玖匿沽嵌悲眨兵隱茂斧隱屹終東