通信原理韓慶文第五章調(diào)制與解調(diào)(2)

1、CCEE 第五章第五章 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 5.1 引引 言言 5.2 移幅鍵控移幅鍵控 5.3 移相鍵控移相鍵控 5.5 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 5.6 鍵控信號(hào)的復(fù)包絡(luò)法鍵控信號(hào)的復(fù)包絡(luò)法 5.7 寬帶通信中的調(diào)制技術(shù)寬帶通信中的調(diào)制技術(shù) 5.4 移頻鍵控移頻鍵控 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 5.4 5.4 移頻鍵控移頻鍵控 1 2 3 4 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)

2、字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）調(diào)制）調(diào)制 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f f1 1和和 f f2 2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵 控信號(hào)（控信號(hào)（2FSK2FSK） 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）調(diào)制）調(diào)制 2FSK2FSK調(diào)制是數(shù)字通信中用得較廣得一種方式，調(diào)制是數(shù)字通信中用得較

3、廣得一種方式， 用于話音通信（頻率低于用于話音通信（頻率低于1200bps1200bps）、衰落）、衰落 信道中傳輸數(shù)據(jù)等情況。信道中傳輸數(shù)據(jù)等情況。 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)）信號(hào) 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)的頻譜）信號(hào)的頻譜 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制二進(jìn)制頻移頻移鍵控（鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)信號(hào) 2FSK2FSK信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的 二進(jìn)制二進(jìn)制移幅移幅鍵控信號(hào)的疊加。若二進(jìn)制基帶信號(hào)鍵控信號(hào)

4、的疊加。若二進(jìn)制基帶信號(hào) 的的1 1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f f1 1，0 0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻 率率f f2 2，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 212 ( )() cos()() cos() FSKnsnnsn nn eta g tnTta g tnTt P P an 11 0 概率為 概率為 P P an 概率為 概率為 1 10 g(t)g(t)為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為單個(gè)矩形脈沖，脈寬 為為T Ts s n n，n n分別是第分別是第n n個(gè)信號(hào)碼個(gè)信號(hào)碼 元的初相位元的初相位 其中其中 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通

5、信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制二進(jìn)制頻移頻移鍵控（鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)信號(hào) 2FSK2FSK信號(hào)產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：信號(hào)產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法： 模擬調(diào)頻模擬調(diào)頻 數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控 通過基帶信號(hào)控制振蕩器中的某一元件數(shù)值通過基帶信號(hào)控制振蕩器中的某一元件數(shù)值( (例如電例如電 容量的大小容量的大小) )來得到不同頻率的信號(hào)，它產(chǎn)生的兩個(gè)來得到不同頻率的信號(hào)，它產(chǎn)生的兩個(gè) 頻率頻率f f1 1和和f f2 2在轉(zhuǎn)換時(shí)刻的相位是連續(xù)的，故這種在轉(zhuǎn)換時(shí)刻的相位是連續(xù)的，故這種2FSK2FSK 信號(hào)稱為信號(hào)稱為相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)。 模擬調(diào)頻模擬調(diào)頻 模擬模擬

6、 調(diào)頻器調(diào)頻器 二進(jìn)制不歸二進(jìn)制不歸 零信號(hào)零信號(hào) ( )s t o et 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制二進(jìn)制頻移頻移鍵控（鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)信號(hào) 由于兩個(gè)頻率來自兩個(gè)振蕩源，所以在由于兩個(gè)頻率來自兩個(gè)振蕩源，所以在f f1 1與與f f2 2之間的之間的 轉(zhuǎn)換瞬間相位不連續(xù)。這種方法產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換瞬間相位不連續(xù)。這種方法產(chǎn)生的2FSK2FSK信號(hào)稱為信號(hào)稱為 相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)，或相位離散的信號(hào)，或相位離散的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)。 數(shù)字鍵控?cái)?shù)字鍵控 反相器反相器 2FSK et 振蕩器振蕩器1 1 f f1 1

7、 振蕩器振蕩器2 2 f f2 2 選通開關(guān)選通開關(guān) 選通開關(guān)選通開關(guān) 相加器相加器 基帶信號(hào)基帶信號(hào) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形 輸入序列輸入序列s(t)s(t) 載波載波f f1 1 e e1 1(t)(t) e e2 2(t)(t) 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 1 11 10 01 11 11 10 00 00 0 /s(t)/s(t) 載波載波f f2 2 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制二進(jìn)制頻移頻移鍵控（鍵控（2FSK2FSK）調(diào)制）調(diào)制 二進(jìn)制頻移鍵控

8、（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)）信號(hào) 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)的頻譜）信號(hào)的頻譜 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)的頻譜）信號(hào)的頻譜 相位離散的相位離散的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位離散的相位離散的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 相位離散的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，可以看成相位離散的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，可以看成 由兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制移幅鍵控信號(hào)的疊由兩個(gè)不同載波

9、的二進(jìn)制移幅鍵控信號(hào)的疊 加加 功率譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的功率譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的 二進(jìn)制移幅鍵控信號(hào)功率譜密度的疊加。二進(jìn)制移幅鍵控信號(hào)功率譜密度的疊加。 推導(dǎo)推導(dǎo)2FSK2FSK信號(hào)的信號(hào)的頻譜頻譜 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 212 ( )() cos()() cos() FSKnsnnsn nn eta g tnTta g tnTt n n和和n n分別代表第分別代表第n n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。通?？闪顐€(gè)信號(hào)碼元的初始相位。通?？闪頽 n和和n n為零為零 212 ( )() cos()() cos() FSKnsns

10、 nn eta g tnTta g tnTt 相位離散的相位離散的2FSK2FSK調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 令令 1 2 ( )() ( )() ns n ns n s ta g tnT s ta g tnT 兩路二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)兩路二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào) 21122 ( )( )cos()( )cos() FSK ets tts tt 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 根據(jù)根據(jù)2ASK2ASK信號(hào)功率譜密度的表示式，可得信號(hào)功率譜密度的表示式，可得2FSK2FSK信號(hào)功率譜密度的表示式信號(hào)功率譜密度的表示式 22 211 2 22 11 22 22 2 22 22 1

11、 ( )(1)()() 4 1 (1)(0) ()() 4 1 (1)()() 4 1 (1)(0) ()() 4 FSKs s s s Pff PPG ffG ff fPGffff f PPG ffG ff fPGffff 1122 21122 11 ( )()()()() 44 FSKssss PfPffP ffPffP ff 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 假設(shè)假設(shè)P P1/21/2，則，則 2222 21122 2 2 1122 1 ( )()()()() 16 1 (0) ()()()() 16 FSKs s PffG ffG ffG ffG ff

12、 fGffffffff g(t)g(t)的頻譜的頻譜 sin ( ) s s s fT G fT fT 因此因此 22 11 2 11 22 22 22 1122 sin()sin() ( ) 16()() sin()sin() ()() 1 ()()()() 16 sss FSK ss ss ss Tff Tff T Pf ff Tff T ff Tff T ff Tff T ffffffff 連續(xù)譜連續(xù)譜 離散譜離散譜 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 頻譜分析頻譜分析 圖中圖中a a曲線對(duì)應(yīng)的曲線對(duì)應(yīng)的f f1 1f f0 0+f+fs s，f f2 2

13、f f0 0-f-fs s，曲，曲 線線b b對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的f f1 1= f= f0 0+0.4f+0.4fs s，f f2 2f f0 0-0.4f-0.4fs s。 f f0 0= =（f f1 1+ f+ f2 2）/2/2 2f2fs s 0.8f0.8fs s f f f f0 0 f f0 0f fs sf f0 0-f-fs sf f0 02f2fs sf f0 0-2f-2fs s P Pe e(f)(f) （單邊譜）（單邊譜） a a b b 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 頻譜分析頻譜分析 2FSK2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成

14、。信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜組成。 其中，連續(xù)譜由兩上雙邊譜疊加而成，而離其中，連續(xù)譜由兩上雙邊譜疊加而成，而離 散譜出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位置上；散譜出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位置上； 若若f f1 1和和f f2 2之差較?。ㄈ缧∮谥钶^?。ㄈ缧∮趂 fs s）則連續(xù)譜出）則連續(xù)譜出 現(xiàn)單峰，若現(xiàn)單峰，若f f1 1和和f f2 2之差較大出現(xiàn)雙蜂。之差較大出現(xiàn)雙蜂。 傳輸傳輸2FSK2FSK信號(hào)所需的頻帶為信號(hào)所需的頻帶為 s ffff2 21 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）信號(hào)的頻譜）信號(hào)的頻譜 相位離散的相位離散的

15、2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)是利用基帶信號(hào)對(duì)一信號(hào)是利用基帶信號(hào)對(duì)一 個(gè)振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制而產(chǎn)生的。在理想情個(gè)振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制而產(chǎn)生的。在理想情 況下，振蕩器產(chǎn)生的頻率隨基帶信號(hào)線性變況下，振蕩器產(chǎn)生的頻率隨基帶信號(hào)線性變 化。化。 調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào): : c t dc t dtsftfAte22cos 載波振幅載波振幅 未調(diào)制時(shí)振蕩器產(chǎn)生未調(diào)制時(shí)振蕩器產(chǎn)生 的固有載波頻率的固有載波頻率 頻偏因子

16、頻偏因子 初始相位初始相位 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) a an n是碼元脈沖的振幅，其可能取值為是碼元脈沖的振幅，其可能取值為1 1。 s n n nTtgats 發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列 s s T f 1 s s d Tff f f h 21 2 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù) cos 2 t cs e tAf tf hs t dt 0 c 化簡(jiǎn)化簡(jiǎn) tAttfAte c cos2cos 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào)

17、tAttfAte c cos2cos t t 0 0 f fc c f f1 1 f f2 2 2 2f fc ct t (t)(t) (t)(t) (t)(t) t t 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 分析分析FSKFSK信號(hào)時(shí)，常用到歸一化相關(guān)系數(shù)信號(hào)時(shí)，常用到歸一化相關(guān)系數(shù) 2 2FSKFSK信號(hào)在一個(gè)碼元期間內(nèi)波形為信號(hào)在一個(gè)碼元期間內(nèi)波形為 s T E dttsts s 0 21 )()( s s TttAte TttAte te 0cos)( 0cos)( )( 22 11 2 12 02121 21

18、21 coscos sin()sin() ()() s T ss sss Attdt TT ETT s s sc sc T T T T )( )sin( 2 2sin 12 12 2 21 c 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 選選22c cT Ts s1,1,或或22c cT Ts sKK，因此有：，因此有： s s T T 12 12 sin 0 0 -0.2-0.2 1 1 2 23 3 1.431.43 ( (2 2- -1 1)T)Ts s 討論討論 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理

19、數(shù)字通信原理 討論討論 當(dāng)當(dāng)( (2 2-1 1) )T Ts sK(kK(k1)1)時(shí)，時(shí)， 為零，為零， 兩信號(hào)具有正交特性。兩信號(hào)具有正交特性。 在在K Kl l時(shí)，相應(yīng)的時(shí)，相應(yīng)的h=0.5h=0.5，這是滿足正交條，這是滿足正交條 件的最小調(diào)制指數(shù)。因這種信號(hào)占帶最小。件的最小調(diào)制指數(shù)。因這種信號(hào)占帶最小。 稱之為最小頻移鍵控稱之為最小頻移鍵控(MSK)(MSK)信號(hào)。信號(hào)。 當(dāng)當(dāng)(2 2-1 1) )T Ts s1.431.43時(shí)時(shí),h=0.75 ,h=0.75 =-=- 2/(3),2/(3),為最小值為最小值, ,這種情況兩信號(hào)之間具這種情況兩信號(hào)之間具 有超正交特性。有超正交

20、特性。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度 相位連續(xù)的相位連續(xù)的FSKFSK信號(hào)功率譜密度的計(jì)算很復(fù)信號(hào)功率譜密度的計(jì)算很復(fù) 雜雜 只討論二元等概信碼只討論二元等概信碼 單邊譜密度表達(dá)式：?jiǎn)芜呑V密度表達(dá)式： 2 222 12 2 12 2 222 12 2 12 2sin/2 sin/2 11 ( ) 12coscoscos 2sin/2 sin/2 11 12coscoscos ss e ssss ss ssss ATT P f TTTT ATT TTTT 式中式中 2121 21 1 2

21、1 2 2 s cc fff h f 載波頻率遠(yuǎn)大于頻偏，載波頻率遠(yuǎn)大于頻偏， 此項(xiàng)可忽略此項(xiàng)可忽略 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK2FSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度 功率譜密度仍然是功率譜密度仍然是X X的偶的偶 函數(shù)函數(shù) 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)h h0.50.5時(shí)，功時(shí)，功 率譜密度曲線呈現(xiàn)單峰。率譜密度曲線呈現(xiàn)單峰。 在在h h0.7150.715時(shí)，曲線呈時(shí)，曲線呈 現(xiàn)雙峰。現(xiàn)雙峰。 在在h h趨近于趨近于1 1時(shí)曲線的雙時(shí)曲線的雙 峰變得非常尖銳。峰變得非常尖銳。 當(dāng)當(dāng)h hl l時(shí)，曲線的雙峰時(shí)，曲線的雙峰 變成了兩

22、條線狀譜每條變成了兩條線狀譜每條 線譜所占的功率都是信線譜所占的功率都是信 號(hào)功率的號(hào)功率的1/41/4兩條共占兩條共占 信號(hào)總功率的信號(hào)總功率的1/21/2。 h h1 1之后，雙峰的距離之后，雙峰的距離 將逐漸增大。將逐漸增大。 h=0.5h=0.5 h=0.715h=0.715 0.80.8 0.40.4 P Pe e(x)(x) 1.01.0 x x 0.50.5-1.0-1.0-0.5-0.5 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 帶寬帶寬 以包含以包含9090的功率來計(jì)算信號(hào)所占的帶寬可得的功率來計(jì)算信號(hào)所占的帶寬可得 不同調(diào)制指數(shù)時(shí)的信號(hào)帶寬不同調(diào)制

23、指數(shù)時(shí)的信號(hào)帶寬 1.5f1.5fs s2.5f2.5fs s3f3fs s(2+h)f(2+h)fs s (2+h)f(2+h)fs s(2+h)f(2+h)fs s(2+h)f(2+h)fs s(2+h)f(2+h)fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 2f2fs s 相位連續(xù)相位連續(xù)FSKFSK 相位離散相位離散FSKFSK ASKASK PSKPSK 0.60.60.70.70.80.81.01.01.51.522 頻帶頻帶f f h h 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原

24、理 結(jié)論結(jié)論 h h2 2時(shí)，相位連續(xù)的時(shí)，相位連續(xù)的FSKFSK信號(hào)與相位離散的信號(hào)與相位離散的FSKFSK信信 號(hào)的帶寬基本相同號(hào)的帶寬基本相同 當(dāng)當(dāng)h h1 1時(shí)時(shí), ,信號(hào)的能量大部分都集中在信號(hào)的能量大部分都集中在x x0.50.5 的范圍以內(nèi)，的范圍以內(nèi)， 在在h h為為0.60.60.70.7時(shí)，時(shí)， 相位連續(xù)的相位連續(xù)的FSKFSK信號(hào)的帶寬信號(hào)的帶寬 約為約為1.5f1.5fs s比比ASKASK信號(hào)和信號(hào)和PSKPSK信號(hào)的帶寬還窄。信號(hào)的帶寬還窄。 在調(diào)制指數(shù)在調(diào)制指數(shù)h h較小的條件下，相位連續(xù)的較小的條件下，相位連續(xù)的FSKFSK信號(hào)信號(hào) 具有能量集中，包絡(luò)恒定，抗干

25、擾能力強(qiáng)的特具有能量集中，包絡(luò)恒定，抗干擾能力強(qiáng)的特 點(diǎn)，點(diǎn)， 目前用得較多的是目前用得較多的是h h0.50.5的相位連續(xù)的的相位連續(xù)的FSKFSK方式方式, , 即最小移頻鍵控方式即最小移頻鍵控方式(MSK)(MSK)。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 5.2.2 5.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK） 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）調(diào)制）調(diào)制 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FS

26、K2FSK）解調(diào)）解調(diào) 常用解調(diào)方法：常用解調(diào)方法： 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào) 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法 鑒頻法鑒頻法 過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 差分檢波法差分檢波法 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 抽樣判決器：判定哪一抽樣判決器：判定哪一 個(gè)輸入樣值大，此時(shí)可個(gè)輸入樣值大，此時(shí)可 以不專門設(shè)置門限電平以不專門設(shè)置門限電平 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 抽樣抽樣 判決器判決器 2FSK et 帶通濾波器帶通濾波器 1 1 帶通濾波器帶通濾波器 2 2 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖 輸出輸出 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào)

27、重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 在每個(gè)匹配濾波器后面接有一個(gè)包絡(luò)檢波器在每個(gè)匹配濾波器后面接有一個(gè)包絡(luò)檢波器 匹配濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)包絡(luò)檢波后，再進(jìn)匹配濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)包絡(luò)檢波后，再進(jìn) 行取樣判決，因而取樣值與接收信號(hào)的相位行取樣判決，因而取樣值與接收信號(hào)的相位 無關(guān)。無關(guān)。 沒有利用信號(hào)的相位信息，這種解調(diào)方法與沒有利用信號(hào)的相位信息，這種解調(diào)方法與 相干解調(diào)相比，在同樣誤碼率的條件下，所相干解調(diào)相比，在同樣誤碼率的條件下，所 需的信噪比略高一些需的信噪比略高一些 解調(diào)時(shí)不需要提取載波，可對(duì)隨機(jī)起始相位解調(diào)時(shí)不需要提取載波，

28、可對(duì)隨機(jī)起始相位 的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，所以用起來比較方便。的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，所以用起來比較方便。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 11 cos s h tATt 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 2FSK et 匹配濾波器匹配濾波器 1 1 匹配濾波器匹配濾波器 2 2 輸出輸出 清洗脈沖清洗脈沖 22 cos s htATt s s TttAte TttAte 0cos)( 0cos)( 22 11 2FSK2FSK信號(hào)在某一碼元持續(xù)時(shí)間傳送信號(hào)信號(hào)在某一碼元持續(xù)時(shí)間傳送信號(hào) 匹配濾波器的沖擊響應(yīng)匹配濾波器的沖擊響應(yīng)

29、ss ss TttTAth TttTAth 0)(cos)( 0)(cos)( 22 11 a a b b c c d d e e f f g g 比較比較 判決判決 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 設(shè)設(shè)T Ts s為為T T1 11/f1/f1 1及及T T2 21/f1/f2 2的整數(shù)倍，即的整數(shù)倍，即T Ts s=K=Kl lT Tl l 及及T Ts sK K2 2T T2 2(K(Kl l，K K2 2分別為整數(shù)分別為整數(shù)) )則則 2FSK2FSK兩個(gè)頻率信號(hào)的匹配濾波器其沖激響應(yīng)與輸兩個(gè)頻率信號(hào)的匹配濾波器其沖激響

30、應(yīng)與輸 入信號(hào)相同入信號(hào)相同 s s s s TttA tkAtTAth TttA tkAtTAth 0cos )2cos)(cos)( 0cos )2cos)(cos)( 2 2222 1 1111 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) so TttAth0cos)( si TttAte0)cos()( )()()(thtete io 輸入信號(hào)輸入信號(hào) 匹配濾波器沖擊響應(yīng)匹配濾波器沖擊響應(yīng) 匹配濾波器輸出信號(hào)匹配濾波器輸出信號(hào) e o(t) e i(t)h(t) costcoso(tt)dt t A2 2 cos(o)totcos(

31、o)t(ot)dt 0 t A2 2 sin(o)totsin(ot) o A2 2 sin(o)t(ot)sin(ot) o第一項(xiàng)振幅遠(yuǎn)大于第二項(xiàng)，第一項(xiàng)振幅遠(yuǎn)大于第二項(xiàng)， 略去第二項(xiàng)略去第二項(xiàng) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) sin() sin() ( ) 2 ()() sincos 22 2 2 sin 2 cos 22 2 ooo o o oo o o o tttA e t t tt A t A tt t 化簡(jiǎn)化簡(jiǎn) o 式中式中 soo TttttAte0)(cos)()( 2/ 2/sin 2t tAt tA 2 t

32、t 式中式中 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 討論討論 = =0 0 ，= =o o soo TtttAte0)cos()()( 2 )( At tA振幅隨時(shí)間線性增長(zhǎng)振幅隨時(shí)間線性增長(zhǎng) )(t相位等于初相相位等于初相 可利用此特性對(duì)可利用此特性對(duì)2FSK2FSK信信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)。號(hào)進(jìn)行解調(diào)。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 0 0 =2k/=2k/T Ts s（k k為整數(shù)）為整數(shù)） s Tt t tAt tA 0 2/ )2/sin( 2 )( t= t= T

33、 Ts s處處t t/2=/2=kk0)(tA k=1時(shí)= 2 (f1- f2）= 2/Ts= 2 fs f f1 1和和f f2 2相差相差f fs s 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最佳非相干解調(diào)最佳非相干解調(diào) 包絡(luò)包絡(luò)A(t)A(t)與與t t及及A(A(t,t,) )與與的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 利用其包絡(luò)特性可分開兩路信號(hào)利用其包絡(luò)特性可分開兩路信號(hào) 能對(duì)能對(duì)2FSK2FSK信號(hào)解調(diào)信號(hào)解調(diào) t t T TS S T TS S/2/2 ATATS S/2/2 A(t)A(t) =0=0 =2=2/T/TS S =4=4/T/TS S 0 0 A(t,

34、A(t,) ) 2 S T 4 S T 6 S T 8 S T 2 S T 4 S T 6 S T 8 S T 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 2FSK2FSK信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)波形圖信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)波形圖 t tA(t)A(t) f f1 1f f2 2f f1 1 t t a a t t b b t tc c t t d d t t e e t t f f t tg g 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 常用解調(diào)方法：常用解調(diào)方法： 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 相干解調(diào)相

35、干解調(diào) 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法 鑒頻法鑒頻法 過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 差分檢波法差分檢波法 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相干解調(diào)相干解調(diào) 低通低通 濾波器濾波器 低通低通 濾波器濾波器 抽樣抽樣 判決器判決器 2FSK et 帶通濾波器帶通濾波器 1 1 帶通濾波器帶通濾波器 2 2 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖 輸出輸出 相乘器相乘器 相乘器相乘器 2 cos() t 1 cos() t 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 常用解調(diào)方法：常用解調(diào)方法： 非相干解調(diào)非相干解

36、調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào) 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法 鑒頻法鑒頻法 過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 差分檢波法差分檢波法 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法鑒頻法鑒頻法 限幅器：消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的限幅器：消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的 畸變畸變 鑒頻器：有多種電路，性能較好的是鎖相鑒鑒頻器：有多種電路，性能較好的是鎖相鑒 頻，即利用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)鑒頻頻，即利用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)鑒頻 前置帶通前置帶通 濾波器濾波器 限幅器限幅器鑒頻器鑒頻器整形器整形器 FSKFSK信號(hào)輸入信號(hào)輸入數(shù)據(jù)基帶數(shù)據(jù)基帶 信號(hào)輸出信號(hào)輸出 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)

37、院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 常用解調(diào)方法：常用解調(diào)方法： 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào) 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法 鑒頻法鑒頻法 過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 差分檢波法差分檢波法 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 該序列與頻率變化相對(duì)應(yīng)，代該序列與頻率變化相對(duì)應(yīng)，代 表著調(diào)頻波的過零點(diǎn)表著調(diào)頻波的過零點(diǎn) 低通濾波器濾除高次諧波得到低通濾波器濾除高次諧波得到 帶通濾波器帶通濾波器限幅限幅微分微分整流整流 u ui i(t)(t) a a 寬脈沖發(fā)寬脈沖

38、發(fā)低通低通 b bc cd de ef f 基本思想：數(shù)字調(diào)頻波的過零點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而基本思想：數(shù)字調(diào)頻波的過零點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而 異，故檢出零點(diǎn)數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異異，故檢出零點(diǎn)數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異 a a b b c c d d e e f f 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制移頻鍵控（二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK2FSK）解調(diào)）解調(diào) 常用解調(diào)方法：常用解調(diào)方法： 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào) 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法 鑒頻法鑒頻法 過零檢測(cè)法過零檢測(cè)法 差分檢波法差分檢波法 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通

39、信原理 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法差分檢波法差分檢波法 時(shí)延時(shí)延 輸入信號(hào)經(jīng)接收濾波器濾除帶外無用信號(hào)后輸入信號(hào)經(jīng)接收濾波器濾除帶外無用信號(hào)后 被分成兩路，一路直接送到乘法器（平衡調(diào)被分成兩路，一路直接送到乘法器（平衡調(diào) 制器），制器），另一路經(jīng)時(shí)延另一路經(jīng)時(shí)延送到乘送到乘法器，相乘法器，相乘 后再經(jīng)低通濾波器提取信號(hào)。后再經(jīng)低通濾波器提取信號(hào)。 帶通濾波器帶通濾波器 輸入輸入 低通濾波器低通濾波器 輸出輸出 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 輸入信號(hào)輸入信號(hào) tA)cos( 0 00 22 000 cos()cos()() cos()cos2()() 22 A

40、t At AA t t t t 相乘輸出相乘輸出 低通濾波器濾除低通濾波器濾除 低通濾波器輸出低通濾波器輸出 t)cos( 2 0 2 A V V V是角頻率頻是角頻率頻移移的的函數(shù)，函數(shù)， 但不是簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系但不是簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系 適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇，使使 0cos 0 t1sin 0 t 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 2 0 2 0 sin 22 sin 22 A V A t t t t 當(dāng) 當(dāng) 若角頻率偏移若角頻率偏移較較小小 22 22 0 2 0 2 tt tt 當(dāng) 當(dāng) A A V 1t 結(jié)論：當(dāng)滿足結(jié)論：當(dāng)滿足coscos0 0 0 0及及 l

41、l時(shí)，輸出電壓時(shí)，輸出電壓V V 與角頻率偏移與角頻率偏移成線成線性關(guān)系。這樣，性關(guān)系。這樣，因因的的大小不同，大小不同， 輸出的電壓不同便可實(shí)現(xiàn)鑒頻的作用。輸出的電壓不同便可實(shí)現(xiàn)鑒頻的作用。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 其它解調(diào)方法其它解調(diào)方法差分檢波法差分檢波法 差分檢波法與鑒頻法差分檢波法與鑒頻法 差分檢波法基于輸入信號(hào)與差分檢波法基于輸入信號(hào)與其延遲其延遲的的信號(hào)相比信號(hào)相比 較，信道上的延遲失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故較，信道上的延遲失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故 不影響最終的鑒頻效果。不影響最終的鑒頻效果。 實(shí)踐表明，當(dāng)延遲失真為零時(shí)，這種方法的檢

42、測(cè)實(shí)踐表明，當(dāng)延遲失真為零時(shí)，這種方法的檢測(cè) 性能不如一般普通的鑒頻法，但當(dāng)有較嚴(yán)重延遲性能不如一般普通的鑒頻法，但當(dāng)有較嚴(yán)重延遲 失真時(shí)，它的性能要比鑒領(lǐng)法優(yōu)越。但差分檢波失真時(shí)，它的性能要比鑒領(lǐng)法優(yōu)越。但差分檢波 法的實(shí)現(xiàn)將要受法的實(shí)現(xiàn)將要受coscos 0 0的條件限制。的條件限制。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 5.4 5.4 移頻鍵控移頻鍵控 2 1 3 4 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）系統(tǒng)的抗噪聲性能）系統(tǒng)的抗噪聲性能 相干相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能檢測(cè)法的系統(tǒng)

43、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 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 相干相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能檢測(cè)法的系統(tǒng)性能 低通低通 濾波器濾波器 低通低通 濾波器濾波器 抽樣抽樣 判決器判決器 帶通帶通 濾波器濾波器 1 1 帶通帶通 濾波器濾波器 2 2 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖 輸出輸出 相乘器相乘器 相乘器相乘器 2 2cos() t 1 2cos() t ( ) T s t 發(fā)送端發(fā)送端 1( ) y t 信道信道 ( ) i n t ( ) i y t 2( ) x t e P 1( ) x t 2 2F FSKSK信號(hào)信號(hào)相干相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型

44、檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型 分析其抗噪聲性能分析其抗噪聲性能 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 碼元時(shí)間間隔碼元時(shí)間間隔T Ts s內(nèi)，發(fā)送端輸出的內(nèi)，發(fā)送端輸出的2FSK2FSK信號(hào)信號(hào) 其中其中 1 1 cos, ( ) 0,t T At ut s 0tT 其它 l1 1發(fā)送發(fā)送“1”符號(hào)的載波角頻符號(hào)的載波角頻 率率 l2 2發(fā)送發(fā)送“0”符號(hào)的載波角頻符號(hào)的載波角頻 率率 ( )1 ( ) 00 T T ut st 發(fā)送“”符號(hào) 發(fā)送“ ”符號(hào) 2 0 cos, ( ) 0,t T At ut s 0t1）條件下）條件下 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信

45、工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 二進(jìn)制頻移鍵控（二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK2FSK）系統(tǒng)的抗噪聲性能）系統(tǒng)的抗噪聲性能 相干相干檢測(cè)法的系統(tǒng)性能檢測(cè)法的系統(tǒng)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 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 包絡(luò)包絡(luò)檢測(cè)法的系統(tǒng)性能檢測(cè)法的系統(tǒng)性能 2 2F FSKSK信號(hào)信號(hào)包絡(luò)包絡(luò)檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型檢測(cè)法的系統(tǒng)性能分析模型 分析其抗噪聲性能分析其抗噪聲性能 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 包絡(luò)包絡(luò) 檢波器檢波器 抽樣抽樣 判決器判決器 帶通帶通 濾波器濾波器 1 1 帶通帶通 濾波器濾波器 2 2 定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖 輸出輸出

46、( ) T s t 發(fā)送端發(fā)送端 1( ) y t 信道信道 ( ) i n t ( ) i y t 2( ) V t e P 1( ) V t 2( ) y t 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 圖中圖中 1111 1 1111 ( ) cos( )sin1 ( ) ( )cos( )sin0 cs cs anttntt y t nttntt 發(fā)送“”符號(hào) 發(fā)送“ ”符號(hào) 2222 2 2222 ( )cos( )sin1 ( ) ( ) cos( )sin0 cs cs nttntt yt anttntt 發(fā)送“”符號(hào) 發(fā)送“ ”符號(hào) 假設(shè)在假設(shè)在(0,T

47、(0,Ts s) )發(fā)發(fā) 送送“1 1”信號(hào)信號(hào) 11111 2 2 1111 ( )( ) cos( )sin ( )( ) cos( ) cs cs y tanttntt antnttt V V1 1(t)(t) V V2 2(t)(t) 22222 22 2222 ( )( )cos( )sin ( )( )cos( ) cs cs y tnttntt ntnttt 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 在在kTs時(shí)刻包絡(luò)檢波器時(shí)刻包絡(luò)檢波器 輸出波形的抽樣值輸出波形的抽樣值 2 2 111cs Vann服從廣義瑞利分布 222 1 2 11 10 22 n

48、 aV nn VaV f VIe （） 錯(cuò)誤概率錯(cuò)誤概率 21 121221 0 22 111 01 222 0 V 2 exp 2 VV nnn PPVf Vf VdVdV VaVVa IdV （0 1） 令令 1 2 , 2 n n Va tz 22 222cs Vnn服從瑞利分布 22 2 2 2 2 2 n V n V f Ve 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 22 1 22 222 2 111 0 0 n 22 0 0 2221 222 1 2 nn Va n nn nn zzt VVVa PIeed etIzt edt （0 1） 根據(jù)根據(jù)Q函數(shù)

49、性質(zhì)函數(shù)性質(zhì) 22 2 0 0 ,01 zt Q ztIztedt 2 /2 2 11 22 z r Pee （0 1） 2 2 2 n a r 式中，為信噪比 同理可得同理可得 2 12 1 V 2 r PPVe （1 0） 總錯(cuò)誤概率總錯(cuò)誤概率 2 1 (1) (0/1)(0) (1/0) 2 r e PPPPPe 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 包絡(luò)包絡(luò)檢測(cè)法的系統(tǒng)性能檢測(cè)法的系統(tǒng)性能 包絡(luò)包絡(luò)檢測(cè)法檢測(cè)法與相干檢測(cè)法與相干檢測(cè)法系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能比較比較 在大信噪比條件下，在大信噪比條件下，2FSK2FSK信號(hào)采用包絡(luò)檢波法解信號(hào)采用包絡(luò)檢波法解 調(diào)性

50、能與相干檢測(cè)法解調(diào)性能接近，相干檢測(cè)法調(diào)性能與相干檢測(cè)法解調(diào)性能接近，相干檢測(cè)法 性能較好性能較好 但采用相干檢測(cè)時(shí)設(shè)備更為復(fù)雜，因此，在能夠但采用相干檢測(cè)時(shí)設(shè)備更為復(fù)雜，因此，在能夠 滿足信噪比要求的場(chǎng)合，包絡(luò)滿足信噪比要求的場(chǎng)合，包絡(luò)檢測(cè)法檢測(cè)法比相干檢測(cè)比相干檢測(cè) 法更為常用法更為常用 2 () 1 2 r e Pe 包絡(luò) 2 () 1 2 r e Pe r 相干 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 5.4 5.4 移頻鍵控移頻鍵控 1 2 3 4 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最小移頻鍵控（最小移頻鍵控（MSKMSK

51、） 由于一般移頻鍵控信號(hào)相位不連續(xù)、頻偏較由于一般移頻鍵控信號(hào)相位不連續(xù)、頻偏較 大等原因，使其頻譜利用率較低大等原因，使其頻譜利用率較低 本節(jié)討論的本節(jié)討論的MSK MSK (Minimum Frequency(Minimum Frequencyshift-shift- keying)keying)是二進(jìn)制連續(xù)相位是二進(jìn)制連續(xù)相位FSKFSK的一種特殊形式的一種特殊形式 MSKMSK稱為最小移頻鍵控，有時(shí)也稱為快速移頻稱為最小移頻鍵控，有時(shí)也稱為快速移頻 鍵控鍵控(FFSK)(FFSK) 所謂所謂“最小最小”是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指 數(shù)數(shù)(0.5)(0

52、.5)獲得正交信號(hào)獲得正交信號(hào) 而而“快速快速”是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，MSKMSK能比能比2PSK2PSK 傳輸更高的數(shù)據(jù)速率，且在帶外的頻譜分量要比傳輸更高的數(shù)據(jù)速率，且在帶外的頻譜分量要比 2PSK2PSK衰減的快衰減的快 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最小移頻鍵控（最小移頻鍵控（MSKMSK） MSKMSK的基本原理的基本原理 MSKMSK調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制解調(diào)原理 MSKMSK的性能的性能 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 MSKMSK是恒定包絡(luò)連續(xù)相位頻率

53、調(diào)制是恒定包絡(luò)連續(xù)相位頻率調(diào)制，其信號(hào)的，其信號(hào)的 表示式為表示式為 ( )cos(1),0,1, 2 k MSKckss s a stttkTtkT k T 令令 ( )(1) 2 k Kkss s a ttkTtkT T ( )cos( ) MSKck sttt l k k(t)(t)稱為附加相位函數(shù)稱為附加相位函數(shù) l c c為載波角頻率為載波角頻率 l T Ts s為碼元寬度為碼元寬度 l a ak k為輸入第為輸入第k k個(gè)碼元，取值為個(gè)碼元，取值為1 1 l ?k k為第為第k k個(gè)碼元的相位常數(shù)，在時(shí)間個(gè)碼元的相位常數(shù)，在時(shí)間 kTkTs st(k+1)Tt(k+1)Ts s中保

54、持不變，中保持不變，其作用是其作用是 保證在保證在t=kTt=kTs s時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù)時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù) 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 ( )cos(1),0,1, 2 k MSKckss s a stttkTtkT k T 令令 ( ) 2 k Kck s a ttt T ,1 2 ( ) 2 ,1 2 ck s kK c s ck s a T adt dtT a T 1 2 1 4 1 4 c s c s ff T ff T MSK信號(hào)信號(hào) 的兩個(gè)頻的兩個(gè)頻 率分別為率分別為 中心中心 頻率頻率 1,2, 4 c s

55、n fn T MSK信號(hào)在每一碼信號(hào)在每一碼 元周期內(nèi)必須包元周期內(nèi)必須包 含四分之一載波含四分之一載波 周期的整數(shù)倍周期的整數(shù)倍 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 f fc c還可以表示為還可以表示為 1 2 111 44 111 44 c ss c ss m ffN TT m ffN TT 相應(yīng)的相應(yīng)的MSK信信 號(hào)的兩個(gè)頻率號(hào)的兩個(gè)頻率 表示為表示為 頻率頻率 間隔間隔 1 m01 2 3 4 c s m fNN T 為正整數(shù)；， ， 21 1 2 s fff T MSK信號(hào)的信號(hào)的 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù) 1 0.5 2 s

56、s s hfTT T 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 當(dāng)取當(dāng)取N N1 1，m m0 0時(shí)時(shí)，MSKMSK信號(hào)的時(shí)間波形信號(hào)的時(shí)間波形 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 附加相位函數(shù)附加相位函數(shù)k k(t)(t)的波形圖的波形圖 ( )(1) 2 k Kkss s a ttkTtkT T 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1u uk k 0 02 2 -3-3 -3-3

57、-3-3 4 4 -4-4 x xk k t t 0 0 -2-2 -5-5/2/2 T Tb b2T2Tb b3T3Tb b4T4Tb b5T5Tb b6T6Tb b7T7Tb b8T8Tb b9T9Tb b (t)(t) 3 3/2/2 /2/2 - -/2/2 - - -3-3/2/2 -3-3 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 對(duì)于各種可能的輸入信號(hào)序列對(duì)于各種可能的輸入信號(hào)序列k k(t)(t)的所有的所有 可能路徑是一個(gè)從可能路徑是一個(gè)從22到到22的網(wǎng)格圖的網(wǎng)格圖。 t t 0 0 -2-2 T Tb b2T2T

58、b b3T3Tb b4T4Tb b5T5Tb b6T6Tb b7T7Tb b8T8Tb b9T9Tb b (t)(t) 2 2 - - 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK的基本原理的基本原理 結(jié)論結(jié)論：MSKMSK信號(hào)具有以下特點(diǎn)信號(hào)具有以下特點(diǎn): : MSKMSK信號(hào)是恒定包絡(luò)信號(hào)信號(hào)是恒定包絡(luò)信號(hào); ; 在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻信號(hào)的相位是連續(xù)的，以載波相在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻信號(hào)的相位是連續(xù)的，以載波相 位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位在一個(gè)碼元期間內(nèi)線性地變位為基準(zhǔn)的信號(hào)相位在一個(gè)碼元期間內(nèi)線性地變 化化/2;/2; 在一個(gè)碼元期間內(nèi)，信號(hào)應(yīng)包括四分之一載波周在一個(gè)碼元期

59、間內(nèi)，信號(hào)應(yīng)包括四分之一載波周 期的整數(shù)倍，信號(hào)的頻率偏移等于期的整數(shù)倍，信號(hào)的頻率偏移等于1/(4T1/(4Ts s) )，相，相 應(yīng)的調(diào)制指數(shù)應(yīng)的調(diào)制指數(shù)h=0.5h=0.5。 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 最小移頻鍵控（最小移頻鍵控（MSKMSK） MSKMSK的基本原理的基本原理 MSKMSK調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制解調(diào)原理 MSKMSK的性能的性能 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制解調(diào)原理圖圖 cos/ 2 s tT sin/ 2 s tT a ak k 輸入輸入 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 差分差分 編碼編

60、碼 串串/ /并并 變換變換 c ck k 振蕩振蕩 f=1/4Tf=1/4Ts s 振蕩振蕩 f=ff=fc c 相移相移9090 MSKMSK信號(hào)信號(hào) 帶通帶通 濾波器濾波器 延遲延遲T TS S I Ik k Q Qk k cos/ 2 ks ItT sin/ 2 ks QtT cos/ 2cos ksc ItTt sin/ 2sin ksc QtTt 重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理 MSKMSK調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制解調(diào)原理 MSKMSK信號(hào)屬于數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)，因此可以采信號(hào)屬于數(shù)字頻率調(diào)制信號(hào)，因此可以采 用一般鑒頻器方式進(jìn)行解調(diào)用一般鑒頻器方式進(jìn)行解