第六講數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸

現(xiàn)代通信原理

2010.9~2011.1主要內(nèi)容數(shù)字調(diào)制的概念數(shù)字調(diào)制和解調(diào)最佳接收誤碼分析恒包絡(luò)調(diào)制第六講數(shù)字信號(hào)的載波傳輸數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的異同？數(shù)字調(diào)制要關(guān)注哪些參數(shù)？為什么要采用高階調(diào)制？有哪些常用的高階調(diào)制？如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的最佳接收？數(shù)字調(diào)制的誤碼率如何推導(dǎo)？為什么要采用恒包絡(luò)調(diào)制？研究對(duì)象研究對(duì)象在數(shù)字通信系統(tǒng)中的位置載波傳輸?shù)幕驹砀盗⑷~變換的基本性質(zhì)通過(guò)與載波相乘，可以搬移頻譜?。?shù)字調(diào)制的基本概念回憶模擬調(diào)制 模擬信號(hào)與載波信號(hào)相乘，實(shí)現(xiàn)頻譜的搬移；利用載波信號(hào)的幅度、相位、頻率攜帶模擬信息 數(shù)字調(diào)制調(diào)制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)鍵控——Shiftkeying,ASKFSKPSK問(wèn)題：為什么要引入數(shù)字調(diào)制？數(shù)字調(diào)制的學(xué)習(xí)要點(diǎn)數(shù)字信息的加載——調(diào)制數(shù)字信號(hào)如何控制載波的變化表達(dá)式調(diào)制框圖頻譜特性數(shù)字信息的提取——解調(diào)如何有效的從被噪聲污染的信號(hào)中恢復(fù)數(shù)字信號(hào)濾波器的設(shè)計(jì)解調(diào)框圖誤碼率分析二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)；二進(jìn)制調(diào)制的種類

二進(jìn)制幅度鍵控(2ASK)

二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)

二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)

二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK)二進(jìn)制調(diào)制是數(shù)字調(diào)制的最簡(jiǎn)單形式，其分析方法、原理框圖等是學(xué)習(xí)其他調(diào)制方法的基礎(chǔ)！二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）幅度鍵控——AmplitudeShiftKeying(ASK)通過(guò)控制載波的幅度變化，傳遞數(shù)字信號(hào)二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）最簡(jiǎn)單的方式——通-斷鍵控（OnOffKeying）時(shí)域表達(dá)式

——載波幅度

——載波頻率

——二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)

二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）一般形式的2ASK Ts——基帶信號(hào)間隔g(t)——基帶信號(hào)的時(shí)間波形一般形式與OOK的比較OOK的成形脈沖是簡(jiǎn)單的矩形g(t)有什么影響？矩形有什么問(wèn)題？？二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）功率譜密度

由圖可見它是基帶信號(hào)功率譜向fc和 -fc兩邊平移；功率譜寬度是基帶的二倍；二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）如果基帶信號(hào)采用了升余弦滾降成形，則調(diào)制信號(hào)的功率譜是什么樣？二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）2ASK的解調(diào)OOK解調(diào)最直觀的方法針對(duì)采用能量檢測(cè)的方法，有信號(hào)能量的碼元時(shí)間內(nèi)判為1，沒(méi)有信號(hào)能量的碼元時(shí)間內(nèi)判為0這種方法無(wú)需本地同頻同相的載波，故稱“非相干解調(diào)”（Non-coherentDemodulation）抽樣判決，也稱為再生，這是數(shù)字通信必不可少的，它能消除噪聲積累！二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）相干解調(diào)（CoherentDemodulation）相干解調(diào)需要恢復(fù)相干載波??！載波同步二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）相干解調(diào)的頻域解釋將頻譜搬移回去，再將不需要的頻譜進(jìn)行濾除二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）PhaseShiftKeying(PSK)載波的相位隨調(diào)制信號(hào)變化，傳遞數(shù)字信息二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）發(fā)送1時(shí)，載波相位為0；發(fā)送0時(shí)，載波相位為；以碼元起點(diǎn)為時(shí)間零點(diǎn)！二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）二進(jìn)制相移鍵控的表達(dá)式與2ASK的區(qū)別：基帶碼型不同：2ASK是單極性非歸零碼；BPSK是雙極性非歸零碼；功率譜：連續(xù)譜相同，2ASK有離散譜，BPSK沒(méi)有離散譜；帶寬：相同，都是基帶帶寬的兩倍BPSK等同于抑制載波的雙邊帶調(diào)制！二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）BPSK的調(diào)制二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）BPSK解調(diào)能否采用非相干解調(diào)？——不可以相干解調(diào)——與2ASK完全相同二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）載波恢復(fù)相干載波，要求同頻同相；載波須從信號(hào)中提取，需要采用非線性變換；書上的內(nèi)容感興趣的同學(xué)自學(xué)：平方環(huán)；科斯塔斯環(huán)；問(wèn)題：為什么都要選用環(huán)路？二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）有記憶調(diào)制調(diào)制一個(gè)碼元周期內(nèi)的波形由多個(gè)不同的碼元聯(lián)合決定；為什么需要有記憶調(diào)制頻譜成形——適應(yīng)信道的傳輸特性；克服載波相位的模糊度載波相位的模糊度的來(lái)源——由高倍頻分頻得到載波時(shí)存在載波相位的模糊度；載波相位模糊度的影響——解調(diào)數(shù)字信號(hào)反相；常見的有記憶調(diào)制2DPSK——二進(jìn)制差分相移鍵控；連續(xù)相位調(diào)制（ContinuousPhaseModulation,CPM）二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）二進(jìn)制差分相移鍵控?cái)y帶信息不再是絕對(duì)的相位，而是相鄰碼元的載波相位的差別；二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）二進(jìn)制差分相移鍵控的調(diào)制二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）二進(jìn)制差分相移鍵控的解調(diào)二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）實(shí)用二進(jìn)制差分相移鍵控的解調(diào)無(wú)需相干載波，簡(jiǎn)化系統(tǒng)二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）數(shù)字頻率鍵控FrequencyShiftKeying通過(guò)數(shù)字序列控制載波頻率，從而加載信息；數(shù)字FSK在軍事通信上也能有效抗干擾2FSK載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)1或0而變。二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）功率譜由表達(dá)式，二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可以看成兩個(gè)不同載頻的幅度調(diào)制信號(hào)2ASK之和，帶寬展寬幅值恒定；二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）2FSK的調(diào)制二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）2FSK的解調(diào)——借鑒2ASK的解調(diào)二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）2FSK的實(shí)用解調(diào)方法——過(guò)零檢測(cè)法高階調(diào)制2ASK、2PSK、2FSK的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、分析容易；缺點(diǎn)：信息的傳輸速率低，一個(gè)碼元周期內(nèi)只能傳送1比特回顧香農(nóng)信道容量定理信噪比提高可增大信道容量，但二進(jìn)制調(diào)制卻限定了傳輸速率的提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率大了，路面好了，可是受限于車輛的容積，無(wú)法進(jìn)一步提高乘客數(shù)量！高階調(diào)制提高信息傳輸速率的辦法造雙層汽車，在不改變路面寬度的情況下，提高載客的數(shù)量付出的代價(jià)：更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，改善路面的狀況高階調(diào)制在每個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)，發(fā)送的符號(hào)有多種選擇，每個(gè)符號(hào)攜帶的信息加大；MASKMPSKMFSKMQAM多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）回顧2ASK多進(jìn)制幅度鍵控MASK信號(hào)的表達(dá)式不變，只是數(shù)字符號(hào)的取值集合變大了隨著符號(hào)集合的變大，每個(gè)符號(hào)攜帶的信息量變大符號(hào)集合有M個(gè)取值，則稱為M進(jìn)制鍵控?cái)y帶信息的是載波幅度的變化，稱為M進(jìn)制幅度鍵控功率譜與2ASK相同，帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）MASK的調(diào)制與2ASK相同的方法，調(diào)制之前需要將比特映射成符號(hào)；幅度取值多，且完全由幅度攜帶信息，調(diào)制器的線性度要求高多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）MASK的解調(diào)非相干解調(diào)：與2ASK類似，需要多個(gè)能量判決門限；相干解調(diào)：與2ASK類似，需要多個(gè)幅度判決門限；多進(jìn)制幅度鍵控（MASK）MASK符號(hào)集合的選擇最簡(jiǎn)單的符號(hào)集（0，1，2，…M）——單極性符號(hào)存在的問(wèn)題：在相同的符號(hào)距離下，峰值功率大；在相同的符號(hào)距離下，平均功率大；改良的方案——雙極性符號(hào)M為偶數(shù)M為奇數(shù)問(wèn)題：此時(shí)還可以采用非相干解調(diào)嗎？多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）回顧2PSK多進(jìn)制相位鍵控載波相位的變化有多種取值多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）表達(dá)式MPSK可以看成對(duì)兩個(gè)正交載波的MASK疊加，帶寬與MASK相同，為基帶信號(hào)帶寬的兩倍！多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）MPSK的調(diào)制MPSK的信號(hào)的另一種表示同相分量正交分量MPSK調(diào)制線號(hào)同相載波正交載波通信中常用的正交調(diào)制法！多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）MPSK的調(diào)制框圖多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）MPSK的解調(diào)——只能采用相干解調(diào)I路信息的提取Q路信息的提取高頻分量高頻分量多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）MPSK的解調(diào)框圖多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）MPSK的復(fù)函數(shù)表示根據(jù)復(fù)數(shù)的表示其中表征數(shù)字信息的信號(hào)為多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）星座圖以上表示稱為等效基帶模型等效的基帶信號(hào)表示將信號(hào)集合對(duì)應(yīng)于復(fù)平面上的離散點(diǎn)的集合，這些離散點(diǎn)集合的幾何表示稱為星座圖多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）回顧MASK和MPSKMASK只利用了幅度信息，分布在星座圖的I軸上；MPSK只利用了相位信息，分布在星座圖的圓周上；能否同時(shí)利用幅度信息與相位信息？——構(gòu)建更復(fù)雜的星座圖復(fù)平面上可以構(gòu)建任意的星座圖（離散的復(fù)數(shù)集合）構(gòu)建星座圖需要考慮的因素平均功率——所有復(fù)數(shù)的模平方的均值峰值功率——所有復(fù)數(shù)最大的模平方符號(hào)間距——鄰近符號(hào)對(duì)應(yīng)復(fù)數(shù)的幾何距離多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）多進(jìn)制正交幅度調(diào)制QuadratureAmplitudeModulation一種典型的星座圖，點(diǎn)均勻分布于星座圖上，具有對(duì)稱特性刪除峰值功率最大的點(diǎn)16QAM12QAM多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）一般表達(dá)式an，I路電平bn，Q路電平MAQM可以看成兩路正交的MASK調(diào)制信號(hào)的疊加，其功率譜與MASK相同，帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍其調(diào)制和解調(diào)的方法與MPSK相同，僅僅是在判決部分需要更多的判決電平多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）MQAM調(diào)制正交調(diào)制，雙路L電平幅度調(diào)制的疊加多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）MQAM解調(diào)——相干解調(diào)I路、Q路正交解，雙路L電平幅度各需L-1個(gè)判決電平多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）回顧2FSK多進(jìn)制頻率鍵控對(duì)應(yīng)多個(gè)載波頻率多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）MFSK調(diào)制多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）MFSK非相干解調(diào)多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）MFSK相干解調(diào)多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）MFSK的討論MFSK不可以用星座圖進(jìn)行表示如載頻等間隔，MFSK的帶寬隨調(diào)制階數(shù)增大而增大，其帶寬大于MASK及MPSK高階調(diào)制的傳輸速率及頻帶利用率符號(hào)速率單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)姆?hào)的數(shù)量Rs每個(gè)碼元周期傳送一個(gè)符號(hào)傳輸速率每個(gè)符號(hào)攜帶的比特?cái)?shù)log2M傳輸速率Rb頻帶利用率基帶信號(hào)最高頻帶利用率2log2Mbit/s/Hz;MASK、MPSK、MQAM最高頻帶利用率log2Mbit/s/Hz；MFSK最高頻帶利用率與帶寬有關(guān)；高階調(diào)制的傳輸速率及頻帶利用率如何提高傳輸速率在一定帶寬條件下，提高頻帶利用率，采用高階調(diào)制在一定功率和帶寬條件下，傳輸速率是否可以無(wú)限提高？實(shí)際系統(tǒng)存在噪聲，在AWGN信道下最高傳輸速率由香農(nóng)信道容量定理確定；調(diào)制階數(shù)可以無(wú)限提高，但在噪聲條件下，調(diào)制階數(shù)越高意味著抗噪聲能力越差，在相同條件下誤碼率越高數(shù)字信號(hào)的最佳接收實(shí)際系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)調(diào)制信號(hào)受噪聲的影響（PSK或ASK的一個(gè)碼元周期）噪聲越大，接收信號(hào)質(zhì)量越差！數(shù)字信號(hào)的最佳接收實(shí)際系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)基帶信號(hào)受噪聲的影響（兩個(gè)碼元周期的基帶信號(hào))直接在特定時(shí)刻采樣，在大噪聲情況下很容易出現(xiàn)差錯(cuò)！數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)最佳接收的準(zhǔn)則數(shù)字信號(hào)接收的特點(diǎn)——特定采樣時(shí)刻的值正確即可最小化誤碼率——數(shù)字信號(hào)最佳接收的的最終準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)最佳接收的步驟最大化信噪比——在采樣時(shí)刻具有最大信噪比，提高采樣點(diǎn)處的可信度最優(yōu)判決從哪兒入手？——采樣點(diǎn)處的信噪比最大回顧各種調(diào)制方式的解調(diào)，帶通濾波器是第一個(gè)部件，其作用是限制帶外噪聲設(shè)計(jì)一種濾波器，使得在采樣點(diǎn)處獲得最大的信噪比——匹配濾波器匹配濾波器分析的模型輸入噪聲：加性高斯白噪聲采樣時(shí)刻：Ts求解對(duì)象：使得在采樣時(shí)刻信噪比最大的濾波器傳遞函數(shù)回顧信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)時(shí)域乘積——頻域卷積；時(shí)域卷積——頻域乘積級(jí)聯(lián)系統(tǒng)——時(shí)域卷積，頻域乘積匹配濾波器數(shù)學(xué)描述濾波器輸入輸入信號(hào)的頻譜噪聲：高斯白噪聲，均值為0，雙邊功率譜密度為N0/2濾波器輸出Max匹配濾波器推導(dǎo) 柯西許瓦茲不等式

等式成立條件匹配濾波器??！匹配濾波器匹配濾波器當(dāng)噪聲為白噪聲時(shí)，如果濾波器的傳輸特性與輸入信號(hào)的頻譜成復(fù)共軛關(guān)系時(shí)，將能在給定時(shí)刻獲得最大的輸出信噪比，這一濾波器稱為匹配濾波器，匹配濾波器是在最大信噪比意義下的最佳線性濾波器匹配濾波器的時(shí)域沖擊響應(yīng)——輸入信號(hào)的鏡像和平移匹配濾波器的物理可實(shí)現(xiàn)條件 t<0時(shí)，h(t)=0，即t>t0時(shí)，s(t)=0，因此，針對(duì)數(shù)字信號(hào)，t0一般取Ts匹配濾波器匹配濾波器的輸出波形輸出噪聲功率及采樣時(shí)刻信噪比匹配濾波器OOK信號(hào)的匹配濾波器解調(diào)匹配濾波器OOK信號(hào)的匹配濾波器解調(diào)匹配濾波器OOK信號(hào)的匹配濾波器解調(diào)匹配濾波器OOK信號(hào)的匹配濾波器解調(diào)從抽樣點(diǎn)來(lái)看，匹配濾波器即相乘+積分的相關(guān)型解調(diào)器匹配濾波器2FSK的匹配濾波器解調(diào)最小錯(cuò)誤概率最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收誤比特率最小問(wèn)題：經(jīng)匹配濾波器后抽樣得到的值被判為哪個(gè)符號(hào)，就是判決的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題最佳接收機(jī)的判決準(zhǔn)則數(shù)學(xué)描述物理意義：收到y(tǒng)以后，在發(fā)送符號(hào)集中，哪一個(gè)發(fā)送符號(hào)的后驗(yàn)概率最大，即最可能出現(xiàn)的符號(hào)，被判為輸出符號(hào)最小錯(cuò)誤概率最佳接收最佳接收準(zhǔn)則的進(jìn)一步推導(dǎo)

是一致的

發(fā)送符號(hào)等概最小錯(cuò)誤概率最佳接收最大似然準(zhǔn)則（MaximumLikelihood）表達(dá)式物理意義：收到的y和發(fā)送集符號(hào)中的哪個(gè)符號(hào)最想像，則判為哪個(gè)符號(hào)。這一準(zhǔn)則稱為最大似然準(zhǔn)則——ML準(zhǔn)則做進(jìn)一步的討論差錯(cuò)模型a為發(fā)送符號(hào)，是確定性函數(shù)，n為均值為0的高斯分布，則y也為高斯分布，其均值為a，方差為n的方差最小錯(cuò)誤概率最佳接收條件概率的表達(dá)式——似然函數(shù)最大似然判決的準(zhǔn)則：選擇一個(gè)符號(hào)，讓它到接收符號(hào)y距離最小，以此作為判決結(jié)果！二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能引用最大似然準(zhǔn)則的判決依據(jù)發(fā)S1(t)和S2(t)時(shí)，y(t)的均值為m1和m2似然函數(shù)判決依據(jù)二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能誤比特率的計(jì)算二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能進(jìn)一步推導(dǎo)二進(jìn)制調(diào)制相干解調(diào)的最佳誤比特率取決于發(fā)送符號(hào)的歸一化距離！二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能作一些定義并進(jìn)一步推導(dǎo) 定義：S1能量：

S2能量：相關(guān)系數(shù)：二進(jìn)制調(diào)制相干解調(diào)的最佳誤比特率！二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能2ASK相干解調(diào)最佳誤比特率BPSK相干解調(diào)最佳誤比特率二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能2FSK相干解調(diào)最佳誤比特性能二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能二進(jìn)制調(diào)制的非相干解調(diào)誤比特率非相干解調(diào)分析較為復(fù)雜，課上不講，感興趣的同學(xué)可以自己看書二進(jìn)制最佳接收的誤碼性能誤比特率曲線高階調(diào)制的誤碼性能高階調(diào)制的誤碼性能誤比特率：錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)和總的比特?cái)?shù)的比值；誤符號(hào)率：錯(cuò)誤的符號(hào)數(shù)和總的符號(hào)數(shù)的比值；誤符號(hào)率和誤比特率的換算關(guān)系符號(hào)速率與比特速率的關(guān)系傳送一個(gè)符號(hào)，則傳送了log2M個(gè)比特每錯(cuò)一個(gè)符號(hào)，則錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)為1采用格雷碼，相鄰符號(hào)只有一個(gè)比特不同，錯(cuò)判為相鄰的符號(hào)，則錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)為1錯(cuò)判為不相鄰的符號(hào)的概率相對(duì)于錯(cuò)判為相鄰符號(hào)的概率是高階小量，可以忽略不計(jì)高階調(diào)制的誤碼性能為什么要采用Es/n0？對(duì)于模擬傳輸，不存在碼元或者符號(hào)的概念，所以一般用功率刻畫信號(hào)強(qiáng)度對(duì)于數(shù)字傳輸，則具有天然的時(shí)間分割——碼元周期，其中消耗的能量是有限的，可用能量刻畫每符號(hào)能量E_s還能夠進(jìn)一步引申出每bit能量E_b的概念。由于不同符號(hào)集合的bit承載量不同，可以用E_b作為歸一化測(cè)度衡量能量效率使用了E_s或者E_b后，為了確保量綱一致，則相應(yīng)于n_0（單位焦耳）求比值高階調(diào)制的誤碼性能幾個(gè)換算關(guān)系符號(hào)能量和比特能量平均功率和符號(hào)能量平均功率和比特能量噪聲功率和譜密度信噪比和Eb/n0高階調(diào)制的誤碼性能匹配濾波器準(zhǔn)則下的信噪比和Eb/n0誤符號(hào)率和誤比特率的關(guān)系高階調(diào)制的誤碼性能MASK的誤碼性能MASK經(jīng)匹配濾波及最佳判決后成為M進(jìn)制基帶信號(hào)，其誤符號(hào)率與M機(jī)制基帶信號(hào)誤符號(hào)率相同回顧M進(jìn)制基帶誤符號(hào)率代入匹配濾波下信噪比和Eb/n0關(guān)系式代入誤比特率和誤符號(hào)率關(guān)系式高階調(diào)制的誤碼性能回顧基帶誤符號(hào)率的計(jì)算過(guò)程以及MASK誤比特率計(jì)算過(guò)程，總結(jié)誤比特率的推導(dǎo)過(guò)程

1.確定符號(hào)分布一般符號(hào)距離為2A 2.畫出判決門限門限與符號(hào)距離為A 3.計(jì)算各符號(hào)的差錯(cuò)概率，用Q(A/標(biāo)準(zhǔn)差)表示可能要分情況討論 4.計(jì)算平均SER，用Q(A/標(biāo)準(zhǔn)差)表示用全概率公式5.計(jì)算符號(hào)距離A和平均功率的關(guān)系要用到級(jí)數(shù)求和6.將A/標(biāo)準(zhǔn)差換算成信噪比S/N，代入第4步計(jì)算結(jié)果，得到S/N表示高階調(diào)制的誤碼性能

7.利用S/N和E_b/n_0關(guān)系，代入第6步計(jì)算結(jié)果，得到E_b/n_0表示

8.利用BER和SER關(guān)系，代入第6,7計(jì)算結(jié)果，得到BER高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能回顧MQAM信號(hào)表示I路電平集合Q路電平集合高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能誤碼分析的模型和MASK的區(qū)別僅僅在于：MASK的符號(hào)集只在實(shí)軸上分布，而MQAM的符號(hào)集分布在復(fù)平面上，噪聲也是復(fù)高斯噪聲；但仍可以采用上述的誤比特率計(jì)算步驟進(jìn)行分析高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第一步：確定各符號(hào)在星座圖中的分布MQAM調(diào)制的I路或Q路的電平數(shù)相同，均為L(zhǎng)電平，電平間的間距均為2A高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼分析第二步：畫出判決門限MQAM調(diào)制的I路或Q路均為L(zhǎng)電平，各需要L-1個(gè)判決電平，處于相鄰電平的中點(diǎn)高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第三步：計(jì)算各符號(hào)的差錯(cuò)概率，用Q(A/標(biāo)準(zhǔn)差)表示角上的四個(gè)點(diǎn)：4（L-2）個(gè)邊線點(diǎn)：（L-2）^2個(gè)內(nèi)部點(diǎn)：L為MQAM調(diào)制的I路或Q路的電平數(shù)高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第四步：計(jì)算平均的誤符號(hào)率誤符號(hào)率的總和除以符號(hào)的總個(gè)數(shù)高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第五步：計(jì)算符號(hào)平均功率與間距A的關(guān)系高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第六步：誤符號(hào)率的信噪比表示第七步：換算成Eb/n0表示高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能第八步：計(jì)算誤比特率高階調(diào)制的誤碼性能MQAM的誤碼性能另一種分析的方法：MQAM可以看成兩個(gè)L進(jìn)制的MASK調(diào)制的疊加，因此其誤碼率的計(jì)算可以基于MASK誤碼率計(jì)算高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能回顧MPSK的表達(dá)式和星座圖I、Q兩路正交調(diào)制，但I(xiàn)、Q兩路互相關(guān)聯(lián)制約星座圖分布于圓周上，對(duì)稱分布，每個(gè)符號(hào)的誤符號(hào)率相同，可以只計(jì)算一個(gè)符號(hào)點(diǎn)的誤符號(hào)率高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能MPSK誤符號(hào)的直觀了解錯(cuò)誤產(chǎn)生于角度的誤判符號(hào)（相鄰角度）的最佳判決仍可以采用最小距離準(zhǔn)則高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能最佳接收機(jī)框圖高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能誤符號(hào)率的推導(dǎo)經(jīng)過(guò)帶通濾波器后的窄帶高斯噪聲I、Q兩路經(jīng)正交相關(guān)器后的輸出高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能由前邊的定性分析可知：當(dāng)疊加在信號(hào)點(diǎn)上的噪聲使矢量的角度不超過(guò)

范圍時(shí)，該信號(hào)可以正確的接收誤符號(hào)率解調(diào)角度的概率密度函數(shù)成為求解的關(guān)鍵，按前面分析，可以直接分析星座圖上位于正實(shí)軸上的那個(gè)星座點(diǎn)高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能上式太復(fù)雜，做一定條件下的近似，忽略高階量，信噪比很高時(shí)進(jìn)一步推導(dǎo)得到誤符號(hào)率高階調(diào)制的誤碼性能MPSK的誤碼性能換算成誤比特率QPSK的誤比特率BPSK與QPSK具有相同的誤比特率特性，但QPSK的信息傳輸速率高一倍！高階調(diào)制的誤碼性能MFSK的誤碼特性MFSK誤碼特性分析比較復(fù)雜，課上不講，感興趣的同學(xué)可以看書結(jié)論正交MFSK的相干解調(diào)誤符號(hào)率非相干解調(diào)的誤符號(hào)率形式更復(fù)雜高階調(diào)制的誤碼性能高階調(diào)制的誤符號(hào)率曲線MASKMPSKMQAM相同誤比特率下，調(diào)制階數(shù)越高，傳輸速率越大，信道利用率越高，但需要的信噪比越大，發(fā)射的功率越大！高階調(diào)制的誤碼性能MFSK誤碼率曲線恒包絡(luò)調(diào)制恒包絡(luò)調(diào)制（CEM，ConstantEnvelopModulation）包絡(luò)恒定的調(diào)制方式——QPSK為什么要采用恒包絡(luò)調(diào)制？調(diào)制信號(hào)送出前一般會(huì)采用限帶限制其占用頻譜范圍，但由于信道的非線性，幅度變化的信號(hào)將會(huì)產(chǎn)生非線性畸變，產(chǎn)生頻譜的擴(kuò)展，產(chǎn)生鄰道干擾非線性限帶信道對(duì)調(diào)制信號(hào)的要求具有穩(wěn)定包絡(luò)，幅度上不能帶信息

具有較高的頻譜效率

具有較高的功率效率恒包絡(luò)調(diào)制偏移四相相移監(jiān)控OQPSK回顧QPSK：理想QPSK包絡(luò)恒定，但功率譜無(wú)限寬，對(duì)帶限信道不適合帶限QPSK包絡(luò)不恒定，經(jīng)非線性信道放大后功率譜擴(kuò)展，旁瓣干擾相鄰信道恒包絡(luò)調(diào)制解決問(wèn)題的思路盡量減小包絡(luò)中出現(xiàn)的凹坑，即使不同碼元相鄰處的相位的跳變盡可能小QPSK中產(chǎn)生180相位變化的原因：I、Q兩路同時(shí)反相，導(dǎo)致產(chǎn)生包絡(luò)上的凹坑如果I、Q兩路不同時(shí)跳變，相位的最大突變減小，則可以減小包絡(luò)上的起伏QPSK產(chǎn)生90/180相位跳變OQPSK只產(chǎn)生90相位跳變恒包絡(luò)調(diào)制OQPSK調(diào)制框圖恒包絡(luò)調(diào)制OQPSK表達(dá)式恒包絡(luò)調(diào)制OQPSK基帶信號(hào)變換過(guò)程及信號(hào)波形這一跳變被消除！恒包絡(luò)調(diào)制OQPSK功率譜相位不影響功率譜OQPSK與QPSK有相同的功率譜OQPSK存在的問(wèn)題OQPSK有利于對(duì)抗非線性的影響，消除了180o相位突變，但還存在90o和－90o相位突變。因此在相位突變點(diǎn)處仍存在著凹坑，其結(jié)果是旁瓣分量比較強(qiáng)，很難滿足移動(dòng)通信系統(tǒng)相鄰信道總頻譜泄漏<－60dB的要求連續(xù)相位調(diào)制解決這一問(wèn)題CPM——MSK和GMSK恒包絡(luò)調(diào)制最小