數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)

1、第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)引言數(shù)字信號(hào)有兩種傳輸方式，一種是基帶傳輸方式，另一種是調(diào)制傳輸或稱為帶通傳輸。在實(shí)際通信中，因基帶信號(hào)中含有豐富的低頻分量而不能在信道中直接傳送，必須用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化，形成帶通信號(hào)，這一過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息，在收端對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)，還原成原來(lái)的數(shù)字基帶信號(hào)，這一過(guò)程稱為數(shù)字解調(diào)。數(shù)字調(diào)制信號(hào)也稱鍵控信號(hào)。數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)：包含了載波調(diào)制與解調(diào)過(guò)程在帶通型信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)是：帶通型信道比低通型信道帶寬大得多，可以采用頻分

2、復(fù)用技術(shù)傳輸多路信號(hào)。另外，若要利用無(wú)線電信道，必須把低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào)。數(shù)字調(diào)制就是用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，使基帶信號(hào)的功率譜(頻譜)搬移到較高的載波頻率上。數(shù)字調(diào)制所用的載波一般也是連續(xù)的正弦型信號(hào)，因?yàn)樗哂行问胶?jiǎn)單、便于產(chǎn)生和接收。但調(diào)制信號(hào)則為數(shù)字基帶信號(hào)。與模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制相對(duì)應(yīng)，數(shù)字調(diào)制也分為三種基本方式：幅度鍵控(ASK),頻移鍵控FSK),相移鍵控PSK)。所謂“鍵控”，是指一種如同“開關(guān)”控制的調(diào)制方式。比如對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，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，其調(diào)制過(guò)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

3、同參量的載波中選擇相應(yīng)的載波輸出，從而形成已調(diào)信號(hào)。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理1二進(jìn)制振幅鍵控2ASK)振幅鍵控是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。在2ASK中，載波幅度隨著調(diào)制信號(hào)和0的取值而在兩個(gè)狀態(tài)之間變化。二進(jìn)制幅度鍵控中最簡(jiǎn)單的形式稱為斷鍵控(00K)即載波在數(shù)字信號(hào)或0的控制下來(lái)實(shí)現(xiàn)通或斷。00K信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：etstcost2ASKcstagntnT(基帶信號(hào))s-1gigt:門函數(shù)，門寬(周期)為T,門高為1的脈沖。n=0時(shí)，對(duì)應(yīng)g(t),為如圖脈沖。s如果n=1,對(duì)應(yīng)g(t-T),表示T/23T/2之間幅度為1的脈沖，如果a=0,則該脈沖sss1球1

4、uxtr侑號(hào)狛十PM盟幅度變?yōu)?。隨機(jī)變量fo，概率為pan1，概率為1-p二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的一般時(shí)域表達(dá)式為：e2ASK(t)=憶ag(t一nT)coswtnscn此式為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式，它說(shuō)明SK/OOK信號(hào)是雙邊帶調(diào)幅信號(hào)2ASK傳輸調(diào)制技術(shù)是受噪聲影響最大的調(diào)制技術(shù)，已很少使用，但其可作為研究數(shù)字調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)。功率譜密度：由于二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)是隨機(jī)的功率型的信號(hào)，故研究頻譜特性時(shí)，應(yīng)該討論功率譜密度一個(gè)2ASK信號(hào)，2*(t)s(t)cost2AKScs(t)基帶信號(hào)是隨機(jī)單極性矩形脈沖序列，周設(shè)g(t)oG(w),s)o2ASK2ASK單個(gè)基帶碼元信號(hào)g(t)的頻譜為

5、：G(w)-TS竺卜e-jwtssa2丿或G(f)=TS(兀fT)-e-j兀fTssa1s2ASK故：Eskd2S(+)+S()假如S(w+w),S(-)在頻率軸上互不重疊，貝(t)的功率為:P()=P(+)+P(-)2ASK4ScSc或PaSK(/)=PS(/+fc)+PS(/-因?yàn)閱螛O性隨機(jī)脈沖序列功率譜的一般表達(dá)式為：p(f)=fp(i-p)G(f)|2+f2(i-p匕G(mf)|2.(f-mf)m其中:g(t)oG(co),為單個(gè)基帶碼元?(t)的傅氏變換根據(jù)矩形波形g(t)的頻譜特性，對(duì)于nMO的整數(shù)有G(mf)=0S故：P(f)=fp(1p)|G(f)2+f2(1p)2G(0)2(

6、f)因此：p(f)=；fp(i一p)|g(f+f)f+|g(f一f)|22ASK4sclc+4f2(i-p)2|g(o)f卩(f+f)+s(f-f)當(dāng)p=概率時(shí)，e(t)的功率譜：22ASKP2ASK(f)=1川G(f+QF+G(f-fcF+1f2|G(0)25(f+f)+5(f-f)將G(f)=TS(兀fT)e-j兀fTs代入得:sasP2ASKf161=16SaffTcsffTcsff+ff+c7T令令TVc168，得f+ffcsT-，得ff-fscs2ASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成，連續(xù)譜取決(于經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由載波分量決定。幅度鍵控信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)功

7、系譜的線性搬移P2ASK(f)=4IPSCf+fc)+PS(f-f)由于基帶信號(hào)是矩形波，其頻譜寬度從理論上來(lái)說(shuō)為無(wú)窮大。但是以載波中心頻率，在功率譜密度的第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)之間集中了信號(hào)的主要功率。通常取第一對(duì)過(guò)零點(diǎn)的帶寬作為傳輸帶寬，稱之為譜零點(diǎn)帶寬。即若只計(jì)及基帶脈沖頻譜的主瓣，其帶寬：B=2B=2f2ASKSs2ASK信號(hào)的傳輸帶寬是碼元速率的倍。2ASK信號(hào)也有包絡(luò)檢波和相干解調(diào)兩種方式。相干解調(diào)需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)本地的相干載波，由于設(shè)備復(fù)雜2/在K系統(tǒng)中很少使用。非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形：dt2二進(jìn)制頻移鍵控2FSK)頻移鍵控是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。在二進(jìn)制情況下；應(yīng)于載波

8、頻率Fr對(duì)應(yīng)于載波頻率f22FSK信號(hào)在形式上如同兩個(gè)不同頻率交替發(fā)送ASK信號(hào)相疊加，因此已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為:s(t)=工ag(t-nT)cost+工ag(t-nT)cost2FSKns1ns2n=s(t)cost+s(t)cost1122a是a的反碼。n,n,1概率為p1概率為1-pa=a=n0概率沏-Pn0概率為P第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) s(t)=工ag(t-nT)s(t)=工ag(t-nT)nsnsnngt是門寬$高度為1的門函數(shù)設(shè)兩個(gè)載頻的中心頻率為ty頻差為f，則可計(jì)算得，2FSK信號(hào)的單邊功率譜密度當(dāng)概率=1/2時(shí)為P2FSKff1TSSa2f2TSf2令ffTI，得ff-I

9、+9+-S1s令ff2T丄，得f/fS2士在ff的條件下，得到圖中兩端0點(diǎn)位置：f=f-f和f=f+f211s22FSK單邊功率譜圖形：a砂載波頻率間隔df2-fifs時(shí)，功率譜出現(xiàn)單峰，圖中f=0.8|o2FSK帶寬：以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算B(ff)(f-f)=ff2f2FSK2s1s12Vs3二進(jìn)制相移鍵控2PSK)2PSK方式是用二進(jìn)制數(shù)字脈沖序列去控制連續(xù)載波的相位。用初始相位0表示二進(jìn)制1”，初相位n表示二進(jìn)制0”。二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：e(t)=工ag(t-nT)coswt2PSKnscnr+i概率為f弘一1概率為1?如果g(t)是幅度為1,寬度為Ts的矩

10、形脈沖，則2PSK信號(hào)可表示為e2PSK(t)=cos%t(波形實(shí)際為in)o當(dāng)數(shù)字信號(hào)的傳輸速率$=1與載波頻率間有整數(shù)倍關(guān)系時(shí)2PSK信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖信號(hào)1和0的波形相差n相位。即發(fā)送時(shí)，e2pSK取0相位，發(fā)送1時(shí)，e2pSK取n相位。這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，稱為絕對(duì)移相方式。2PSK信號(hào)的頻域特性：將2PSK信號(hào)與2ASK信號(hào)相比較，它們的表達(dá)式在形式上是相同的，其區(qū)別在于K信號(hào)是雙極性不歸零碼的雙邊帶調(diào)制而2ASK信號(hào)是單極性非歸零碼的雙邊帶調(diào)制由于雙極性不歸零碼沒有直流分量,因此2PSK信號(hào)是抑制載波的雙邊帶調(diào)制。2PSK信號(hào)的功率譜與2ASK信

11、號(hào)的功率譜相同，只是少了一個(gè)離散的載波分量，也屬于線性調(diào)制SK信號(hào)的帶寬也是基帶信號(hào)的倍。2PSK調(diào)制器2PSK調(diào)制器可以采用相乘器，也可以采用相位選擇器。第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 2PSK解調(diào)器2PSK解調(diào)器常米用相干解調(diào)法。士F弧信號(hào)(對(duì)第ibT*,實(shí)際為-gm叭t)本地載波實(shí)際為siiw(t)對(duì)第iT亦相1乘后的信號(hào)為fi?(mf)=cos(2tiif)-1=cos(-f)-1第一個(gè)升內(nèi)低通濾波后的信號(hào)抽樣判決后的信號(hào),負(fù)值判為1，正值判為0由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著的相位模糊，即從SK中恢復(fù)的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出

12、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)镻”，“0,變?yōu)門”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的倒Jn”現(xiàn)象或“反相工作”。另外，在隨機(jī)信號(hào)碼元序列中，信號(hào)波形有可能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的正弦波形，致使在接收端無(wú)法辨認(rèn)信號(hào)碼元的起止時(shí)刻。為了解決上述問題，2PSK方式在實(shí)際中很少采用，采用差分相移鍵控DPSK)體制。4二進(jìn)制差分相移鍵控2DPSK)2DPSK原理：在2PSK信號(hào)中，調(diào)制信號(hào)的1和0對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)確定不變的載波相位比如0和n),由于它是利用載波相位絕對(duì)數(shù)值的變化傳送數(shù)字信息的，因此又稱為絕對(duì)調(diào)相。利用前后碼元載波相位相對(duì)數(shù)值的變化也同樣可以傳送數(shù)字信息，

13、這種方法稱為相對(duì)調(diào)相，相對(duì)相移鍵控。假設(shè)A甲為當(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A=ro表示數(shù)字信息0p=u，表示數(shù)字信息i將一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)2DPSK信號(hào)的載波相位關(guān)系示例如下:二進(jìn)刖皴宇信乩：110100110專柑垃：（0）-00t-0-咬t00000如果絕對(duì)碼為1,則2DPSK波形必然與前一波形有n的相位差與之相對(duì)應(yīng)的相對(duì)碼碼元與前一個(gè)相對(duì)碼碼元反相，即如果前一個(gè)相對(duì)碼碼元值0為則本碼元為1。如果絕對(duì)碼為0，則相對(duì)碼碼元與前一個(gè)碼元相同。由2DPSK波形前后碼元的相對(duì)相位差唯一決定信息符號(hào)。因此可由相對(duì)碼恢復(fù)為絕對(duì)碼。2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理方框圖:2D

14、PSK的相干解調(diào)器原理圖2DPSK的相干解調(diào)極性比較法過(guò)程的波形2DPSK信號(hào)解調(diào)的另一種方法：差分相干解相位比較）法caAi第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 用這種方法解調(diào)時(shí)不需要專門的相干載波，只需由收到2Dpsk信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔，然后與2DPSK信號(hào)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(shí)用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比K的要差。2DPSK信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的，因此信號(hào)帶寬為B二B二2f2DPSK2PSKs二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能

15、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，信道噪聲有可能使傳輸碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤程度通常用誤碼率來(lái)衡量。分析數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，也就是求系統(tǒng)在信道噪聲干擾下的總誤碼率。分析條件：假設(shè)信道特性是恒參信道，即在信號(hào)的頻帶范圍內(nèi)具有理想矩形的傳輸特性；信道噪聲是加性高斯白噪聲。并且認(rèn)為噪聲只對(duì)信號(hào)的接收帶來(lái)影響。1.(2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能分同步檢測(cè)法解調(diào)(相干解調(diào))和包絡(luò)檢波法解調(diào)兩種情況討論。同步檢測(cè)法解調(diào)：第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 設(shè)在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間S內(nèi)，其發(fā)送端輸出的信號(hào)波形可以表示為(T)=發(fā)送“1”時(shí)發(fā)送“0”時(shí)u(t)二TAcosw0S其它t則在每

16、一段時(shí)間0,TS)內(nèi)，接收端的輸入波形為u(t)+N(t)發(fā)送T時(shí)叨)=|N(t)1發(fā)送“0”時(shí)i如果認(rèn)為信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸后只受到固定衰未產(chǎn)生失真(信道傳輸系數(shù)取為Q,令a=AK則有:Iacoswtuoc0tTS其它t而ni(t)是均值為0的加性高斯白噪聲。對(duì)帶通濾波器，如果具有理想矩形傳輸特性，恰好使信號(hào)無(wú)失真通過(guò)，則經(jīng)過(guò)帶通濾波器后的輸出波形為Y(t)屮J+N(t)|N(t)發(fā)送“1”時(shí)發(fā)送“0”時(shí)式中，N(t)是高斯白噪聲N(t)經(jīng)過(guò)帶通濾波器后的輸出噪聲。n(t)為窄帶高斯噪聲，其均值觀方差為b2Nn(t)=n(t)coswt-n(t)sinwtTOC o 1-5 h zccscIac

17、oswt+n(t)coswt一n(t)sinwtY(t)=b時(shí)，判為T”；xb時(shí)，判為9”fo(x)=左舌exP|-茹n則當(dāng)發(fā)送1”時(shí)，錯(cuò)誤接收為0”的概率是抽樣值c小于或等于b的概率P(0/l)=P(xb)=isf(x)dx=2erfc設(shè)發(fā)T的概率為P(1),發(fā)O的概率為P(0)，則同步檢測(cè)也ASK系統(tǒng)的總誤碼率為P=P(1)P(0/1)+P(0)P(0/1)=P(1Jbf(x)dx+P(0)卜f(x)dxe-s1b0表明當(dāng)P(1)、P(0)及不、f：x)定時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率e與判決門限b的選擇相關(guān)。誤碼率Pe等于圖中陰影的面積含上面的小三角面積若改變b,陰影的面積隨之改變即Pe隨b變化。分析

18、可得，當(dāng)b取P(l)f；(x)與P(0)$(x)兩條曲線相交點(diǎn))*時(shí)，陰影的面積最小。即判決門限取為*時(shí),系統(tǒng)的誤碼率e最小。這個(gè)門限b*稱為最佳判決門限。求極限可得到最佳判決門限：b*二a+禪InP(0)2aP(1)當(dāng)發(fā)送T和“0”的概率相等時(shí)，最佳判決門限為*=a/2此時(shí)，2ASK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1(L、-erfci-2規(guī)4丿其中：r=a2為輸入端的信噪比。22n1當(dāng)r1,即大信噪比時(shí)，上式可近似表示晉沁e-r/4e、阮r(2)包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能分析：只需將相干解調(diào)(相乘-低通)替換為包絡(luò)檢波器整流低通)，即得到2ASK采用包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能。在大輸入信噪比以及

19、等概率(1)=P(0情況下，包絡(luò)檢波時(shí)的最佳門限為*=2小信噪比時(shí)b*=-J2n系統(tǒng)的總誤碼率為P=丄erfc4小結(jié)：時(shí)，Pe在相同輸入信噪比條件下，同步檢測(cè)法的抗噪聲性能總是優(yōu)于包絡(luò)檢波法，但在大信噪比時(shí)，兩者性能相差并不大。包絡(luò)檢波法不需要相干載波，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，主要采用。包絡(luò)檢波法存在門限效應(yīng)，同步檢測(cè)法無(wú)門限效應(yīng)。2二進(jìn)制頻移鍵控2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能也分為同步檢測(cè)法(相干解調(diào))和包絡(luò)檢波法兩種方式(1)同步檢測(cè)法可證：采用同步檢測(cè)時(shí)FSK系統(tǒng)的總誤碼率為erfc2當(dāng)為大信噪比時(shí)，近似得到2FSK系統(tǒng)中，判決器根據(jù)上下兩支路解調(diào)輸出樣值大小來(lái)作出判決，不需要人為地設(shè)置判決門限因而對(duì)信

20、道的變化不敏感。包絡(luò)檢波法可證：2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為3.2PSK和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能無(wú)論是絕對(duì)相移還是相對(duì)相移，從信號(hào)波形上，都是一對(duì)倒相信號(hào)的序列。2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能總誤碼率P=erfcIr丿e2在大信噪比條件下1P沁e-re2、嚴(yán)r當(dāng)發(fā)送1和發(fā)送0符號(hào)概率相等時(shí)，p(l)=p(O)最判決門限為b*=0與接收機(jī)輸入信號(hào)幅度無(wú)關(guān)判決門限不隨信道特性變化而變化。2DPSK信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)性能對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，先恢復(fù)出相對(duì)碼序3再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼序列從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。碼反變換器輸入端的誤碼率可由2PSK信號(hào)采用相干解調(diào)時(shí)的誤碼率公

21、式來(lái)確定。2DPSK信號(hào)的系統(tǒng)誤碼率丫，只需在2PSK信號(hào)相干解調(diào)誤碼率公式基礎(chǔ)上再考慮碼反變換器對(duì)誤碼率的影響即可?？傻玫叫盘?hào)通過(guò)碼反變換器前后誤碼率關(guān)系：P二2(1-P)Peee若P很小，則有P/P-2；若P很大，即Pal/2,則有P/P1。Pe總是大于Pe。也就是說(shuō)，eeeeeee反碼變換器總是使誤碼率增加，增加的系數(shù)1在2之間變化。2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能差分相干解調(diào)相位比較法，不需要專門的相干載波，只需要由收到2Dpsk信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔Ts,然后與2DPSK信號(hào)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決，恢復(fù)原始數(shù)字信息。

22、解調(diào)器不需要碼反變換器?？梢郧蟪?，2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為P=e-re2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較誤碼率主要取決于解調(diào)器輸入信噪比作為變量的互補(bǔ)誤差函數(shù)當(dāng)x2時(shí)，近似有erfc(x)一=e-x2xjK相同信噪比，相干解調(diào)誤碼率總是小于非相干解調(diào)，但相干解調(diào)系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，一般都采用非相干解調(diào)。在相同r情況下，2PSK誤碼率低于2FSK,2FSK誤碼率低于2ASK。在抗加性高斯白噪聲方面，相干PSK性能最好。但PSK的倒n現(xiàn)象，很少采用，多采IDPSKo誤碼率曲線：0HHfFSFiIkinTook7差分柏fDPSKHI1FSK同步檜側(cè)DPSKj!多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理概述：二進(jìn)制數(shù)

23、字調(diào)制系統(tǒng)雖然具有較好的抗干擾能力，但頻帶利用率較低，每個(gè)碼元只能傳輸一個(gè)比特的信息，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到一些限制。在信道頻帶受限時(shí)，為了提高頻帶利用率，常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，其代價(jià)是增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。多進(jìn)制調(diào)制，就是使一個(gè)碼元傳輸多個(gè)比特的信息。由碼元傳輸速率、信息傳輸速率以及進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系。RblogM2在信息傳輸速率不變的情況下通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)M,可以降低碼元傳輸速率從而減小信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)頻帶利用率。而在碼元傳輸速率不變的情況下，通過(guò)增加進(jìn)制數(shù)可以增大信息傳輸速率，從而在相同帶寬中傳輸更多的信息量。多進(jìn)制幅度調(diào)制信號(hào)的載波振幅有種取值，在一個(gè)碼元期間Ts內(nèi)，發(fā)送其中的

24、一種幅度的載波信號(hào)。各種鍵控體制的誤碼率都決定于信噪比匕r=a2/2c2nr可以改寫為碼元能量和噪聲單邊功率譜密度0之比r=E/n0設(shè)一個(gè)碼元中包侏個(gè)比特，若碼元能蜃平均分配給每個(gè)比特，則每比特的能量等于E/k，每比特的能量和噪聲單邊功率譜密度之比為：EEknkb在研究不同M值下的錯(cuò)誤率時(shí)，適合用為單位來(lái)比較不同體制的性能。1多進(jìn)制振幅鍵控基帶信號(hào)是多進(jìn)制（4進(jìn)制）單極性不歸零脈沖：:011010宀100111聞000MASK信號(hào)（頻率下變，扳幅受控）4ASK信號(hào)，每個(gè)碼元含有b信息，碼元00,01,10,1分別代表0,1,2,3四種狀態(tài)。MASK信號(hào)，單位頻帶的信息傳輸速率高，即頻帶利用率高

25、。分析：基帶信號(hào)，信道頻帶利用率最高2b/s.Hz對(duì)于2ASK信號(hào)，由于帶寬是基帶信號(hào)的倍，為2fs,故其頻帶利用率最高為b/s.HzMASK信號(hào)的功率譜是M-1個(gè)2ASK信號(hào)的功率譜之和，因而具有與ASK功率譜相似的形式。就MASK信號(hào)的帶寬而言，與其分解的任一個(gè)ASK信號(hào)的帶寬相同為fsM進(jìn)制，一個(gè)碼元含有k=logM比特信息，碼元速率為f，2s則信息速率為kf，故頻帶利用率：耳二-kfr=竺翌s2f2s多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式得到了廣泛的使用，但所付出的代價(jià)是，信號(hào)功率需求增加和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度加大基帶信號(hào)是多進(jìn)制雙極性不歸零脈沖制載波MASK信號(hào)：1111110!0110010110000基帶多電

26、平雙極性不歸零信號(hào)抑制載波MASK信號(hào)01和10，11和00所對(duì)應(yīng)的波形的初始相位是不同的01的相位是n,10的相位是0。抑制載波MASK信號(hào)是振幅鍵控與相位鍵控相結(jié)合的調(diào)制信號(hào)。2多進(jìn)制頻移鍵控MFSK)4FSK信號(hào)波形：用4個(gè)不同頻率分別表示進(jìn)制碼元，每個(gè)碼元含有b(2個(gè)二進(jìn)制位表示一個(gè)脈濫息量。4FSK信號(hào)的取值:AfzA000110iiMFSK信號(hào)的帶寬近似為類似于2FSK功率譜密度分析得B=乞-片+Af,式中為最低載頻,fM為最高載頻，紂為單個(gè)碼元的帶寬，取決于信號(hào)傳輸速率。由于MFSK的碼元采用M個(gè)不同頻率的載波，所以占用較寬的頻帶。MFSK非相干解調(diào)器的原理方框圖MFSK相干解調(diào)

27、器的原理類同，用相干檢波器代替上面的包絡(luò)檢波器3多進(jìn)制相移鍵控MPSK)基本原理：一個(gè)MPSK信號(hào)碼元可以表示為s(t)=Acos(t+6)k=1,2,Mk0k2兀6=(k1),k=1,2,MkM6為一組間隔均勻的受調(diào)制相位，從02兀變化。k通常M取2的某次幕，艮M=2k,M=2,4,8多相制中使用最廣泛的是四相制和八相制。M=2對(duì)應(yīng)2PSK，此時(shí)k=1和2，61=0，92=no當(dāng)k=3時(shí)，M=8,k=1,2,3,4,5,6,7,6k取值為(0,1/4，1/2,3/4,1，5/4,3/2,7/4)n。當(dāng)發(fā)送信號(hào)的相位為=0時(shí)，能夠正確接收的相位范圍在/8內(nèi)。對(duì)于多進(jìn)制PSK信號(hào)，需要用兩個(gè)正父的相干載波解調(diào)令s(t)二Acos(t+6)中的A=l,并將其展開正弦和余弦項(xiàng)，有k0k第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) s(t)=cos(3t+0)=acos3t一bsin3tk0kk0k0a=cos0b=sin0kkkkMPSK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b嚴(yán)1。因此，其帶寬和MASK信號(hào)的帶寬相同，為如多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1.MASK系統(tǒng)的抗噪聲性能討論抑制載波MASK