通信原理韓慶文第五章調(diào)制與解調(diào)(1)

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 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較5.6 鍵控信號的復(fù)包絡(luò)法鍵控信號的復(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5.1 5.1 引引 言言數(shù)字傳輸?shù)膬煞N方式：基帶傳輸和頻帶傳輸數(shù)字傳輸?shù)膬煞N方式：基帶傳輸和頻帶傳輸數(shù)字基帶傳輸數(shù)字基帶傳輸：直接傳

2、輸數(shù)字基帶信號：直接傳輸數(shù)字基帶信號 數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號：來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，包含：來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號，包含豐富的低頻分量，甚至直流分量豐富的低頻分量，甚至直流分量數(shù)字頻帶傳輸數(shù)字頻帶傳輸：實際信道具有：實際信道具有帶通傳輸帶通傳輸特性。具特性。具有豐富低頻成分的數(shù)字基帶信號不能通過帶通信有豐富低頻成分的數(shù)字基帶信號不能通過帶通信道直接傳輸，道直接傳輸，必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制制，把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處才能在，把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，這種傳輸稱為數(shù)字頻帶（調(diào)制或載信道中傳輸，這種傳輸稱為數(shù)字頻帶（調(diào)

3、制或載波）傳輸波）傳輸 完成數(shù)字頻帶傳輸?shù)膬蓚€關(guān)鍵過程：調(diào)制與解調(diào)完成數(shù)字頻帶傳輸?shù)膬蓚€關(guān)鍵過程：調(diào)制與解調(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)字通信原理數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信道信道調(diào)制器調(diào)制器噪聲源噪聲源基帶信號基帶信號輸入輸入解調(diào)器解調(diào)器基帶信號基帶信號輸出輸出重慶大學(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5.1 5.1 引引 言言調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：將基帶信號頻譜搬移至適合信道頻譜進行調(diào)制：將基帶信號頻譜搬移至適合信道頻譜進行傳輸?shù)倪^程傳輸?shù)倪^程解調(diào)：調(diào)制的逆過程解調(diào)：調(diào)制的逆過程調(diào)制與解調(diào)過程中的信號調(diào)制與解調(diào)過程中的信號調(diào)制信

4、號：被搬移頻譜的基帶信號調(diào)制信號：被搬移頻譜的基帶信號已調(diào)信號：搬移頻譜后得到的信號已調(diào)信號：搬移頻譜后得到的信號載波信號：完成搬移頻譜的工具。從原理上說，載波信號：完成搬移頻譜的工具。從原理上說，載波信號的波形可以是任意的，但實際數(shù)字通信載波信號的波形可以是任意的，但實際數(shù)字通信系統(tǒng)，都選擇正弦信號作為載波系統(tǒng)，都選擇正弦信號作為載波正弦載波調(diào)正弦載波調(diào)制制重慶大學(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5.1 5.1 引引 言言正弦載波調(diào)制正弦載波調(diào)制用數(shù)字基帶信號改變正弦型載波的幅度、頻率用數(shù)字基帶信號改變正弦型載波的幅度、頻率或相位中的某個參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的或相位中的某個

5、參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字基帶信號為二進制時，相應(yīng)的三種數(shù)字調(diào)數(shù)字基帶信號為二進制時，相應(yīng)的三種數(shù)字調(diào)制信號：振幅鍵控（制信號：振幅鍵控（ASKASK）、移頻鍵控（）、移頻鍵控（FSKFSK）和）和移相鍵控（移相鍵控（PSKPSK）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 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較5.6 鍵控信號的復(fù)包絡(luò)法鍵控信號的復(fù)包絡(luò)法5.7 寬帶通信中的調(diào)制技術(shù)寬帶通信中

6、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5.2 5.2 移幅鍵控移幅鍵控123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5.2.1 5.2.1 二進制移幅鍵控二進制移幅鍵控移幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信移幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制移幅鍵控。二進制時，則為二進制移幅鍵控。二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）調(diào)制）調(diào)制二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）解調(diào)）解調(diào)重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶

7、大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）調(diào)制）調(diào)制l二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號）信號l二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號的頻譜）信號的頻譜重慶大學(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)字通信原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號）信號011nPaP發(fā)送概率為發(fā)送概率為l2ASK2ASK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生)()(snnnTtgats10( )0tstTg t 其它2( )()cosASKnscneta g tnTt發(fā)送的二進制符號序列發(fā)送的二進制符號序列 其中其中 sT

8、是二進制基帶信號時間間隔2ASK2ASK信號信號 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)字通信原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號）信號l2ASK2ASK信號的時域波形信號的時域波形2ASK2ASK信號的時間波形隨二進制基帶信號通斷變化，信號的時間波形隨二進制基帶信號通斷變化，所以又稱為所以又稱為通斷鍵控信號（通斷鍵控信號（OOKOOK信號）信號）單極性矩形單極性矩形脈沖序列脈沖序列t t1 11 11 11 10 00 00 0s(t)s(t)t tt t載波信號載波信號2ASK2ASK信號信號重慶大學(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

9、原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號）信號l2ASK2ASK信號產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：信號產(chǎn)生的兩種調(diào)制方法：模擬相乘模擬相乘與數(shù)字鍵控與數(shù)字鍵控乘法器乘法器二進制不歸二進制不歸零信號零信號( )s t2( )ASKetcosctcoscosc ct t開關(guān)電路開關(guān)電路數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控 ( )s t 2ASKet模擬相乘模擬相乘 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)字通信原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）調(diào)制）調(diào)制l二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號）信號l二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號的頻譜

10、）信號的頻譜重慶大學(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)字通信原理二進制二進制移幅移幅鍵控（鍵控（2ASK2ASK）信號的頻譜信號的頻譜2( )() cos( ) cosASKnsccneta g tnTts tt e e2ASK2ASK(t)(t)的功率譜密度為的功率譜密度為P P2ASK2ASK(f)(f) s(t) s(t)的功率譜密度為的功率譜密度為P Ps s(f)(f)21( )()()4ASKscscPfPffP ff推導(dǎo)推導(dǎo)P Ps s(f)(f)2ASK2ASK調(diào)制信號調(diào)制信號 21( ) ()()2ASKccESS頻譜頻譜 功率譜密度功率譜密度 重慶大學(xué)通信工程學(xué)

11、院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理二進制基帶信號二進制基帶信號s(t)s(t)是單極性隨機矩形脈沖，其功率譜密度是單極性隨機矩形脈沖，其功率譜密度P Ps(f)為為式中式中msssssmffmfGPffGPPffP)()(1)()1 (22）（( )G fg t（）矩形波頻譜：對于所有的矩形波頻譜：對于所有的m0m0的整數(shù)，有的整數(shù)，有G(mfG(mfs s)=0)=0 fGPffGPPffPsss2222011因此因此2222221( )(1)()() 41(1)(0) ()()4ASKsccsccPff PPG ffG fffPGffff重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院

12、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 222221161(0)16ASKsccsccPffG ffG fffGffffg(t)g(t)的頻譜的頻譜 sinsjfTsssfTG fTefT因此因此222sin()sin()( )16()()1()()16scscsASKcscsccTff Tff TPfff Tff Tffff 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)字通信原理二進制二進制移幅移幅鍵控（鍵控（2ASK2ASK）信號的頻譜信號的頻譜l 二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）信號的頻譜）信號的頻譜22ASKBB

13、 傳輸傳輸2ASK2ASK信號所需頻帶信號所需頻帶0 0 f fs s2f2fs s-f-fs s-2f-2fs sP Ps s(f)(f)f fs s-f-f0 00 0f fc cf fc cf fs sP PE E(f)(f)f fc 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5.2.1 5.2.1 二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）調(diào)制）調(diào)制二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）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)字通信原理二進制移幅鍵控（二進制移幅鍵控（2

14、ASK2ASK）解調(diào)）解調(diào)l非相干解調(diào)非相干解調(diào)( (包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法) )l相干解調(diào)相干解調(diào)( (同步檢測法同步檢測法) )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)l非相干解調(diào)非相干解調(diào)( (包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法) )方式的接收系統(tǒng)框圖方式的接收系統(tǒng)框圖l半波或全波整流器：包絡(luò)檢波器半波或全波整流器：包絡(luò)檢波器l低通濾波器：輸出信號是恢復(fù)后的基帶信號低通濾波器：輸出信號是恢復(fù)后的基帶信號l抽樣判決器：通過積分，抽樣和判決，再生抽樣判決器：通過積分，抽樣和判決，再生成基帶信號，去掉傳輸中疊加的干擾和噪聲成基帶信號，去掉傳輸中疊加的干擾和噪聲包絡(luò)檢

15、波器包絡(luò)檢波器抽樣抽樣判決器判決器全波全波整流器整流器低通低通濾波器濾波器2( )ASKet帶通帶通濾波器濾波器定時定時脈沖脈沖輸出輸出重慶大學(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2ASK2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形信號非相干解調(diào)過程的時間波形單極性矩形單極性矩形脈沖序列脈沖序列調(diào)制信號調(diào)制信號整流信號整流信號低通濾波器低通濾波器輸出信號輸出信號抽樣判決器抽樣判決器輸出信號輸出信號1 11 10 01 10 00 00 01 10 00 01 1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、二進制移幅鍵控（二、二進制移幅鍵控（2ASK2ASK）

16、解調(diào)）解調(diào)l非相干解調(diào)非相干解調(diào)( (包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法) )l相干解調(diào)相干解調(diào)( (同步檢測法同步檢測法) )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)l相干解調(diào)相干解調(diào)( (同步檢測法同步檢測法) )方式的接收系統(tǒng)框圖方式的接收系統(tǒng)框圖l解調(diào)原理解調(diào)原理：將已調(diào)信號：將已調(diào)信號e(t)e(t)與相干載波與相干載波c(t)c(t)在相在相乘器中相乘，然后由低通濾波器輸出所需的基帶乘器中相乘，然后由低通濾波器輸出所需的基帶波形。波形。 抽樣抽樣判決器判決器相乘器相乘器低通低通濾波器濾波器2( )ASKet帶通帶通濾波器濾波器定時定時脈沖脈沖輸出輸出c(t

17、)c(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)字通信原理假設(shè)假設(shè)2ASK( )( )cos(),ccets tt輸入信號：c t cosLtL相乘器輸出相乘器輸出2( )( )( )cos() cos()11( )cos()()( )cos()()22ASKccLLcLcLcLcLetc ts ttts tts tt 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)()cos()(21)(0LcLccttskts K KC C為低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)為低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)相干條件相干條件cLcL及 滿足相干條件下，相干檢測器的輸出為滿足相干條件下，相干檢測器的

18、輸出為)(21)(0tsktsc相干載波： 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)抽樣抽樣判決器判決器相乘器相乘器低通低通濾波器濾波器2( )ASKet帶通帶通濾波器濾波器定時定時脈沖脈沖輸出輸出e(t)e(t)相干解調(diào)條件：相干解調(diào)條件：接收端必須提供一個與接收端必須提供一個與2ASK2ASK信號信號的載波保持的載波保持同頻同相的相干載波同頻同相的相干載波，否則將會造成，否則將會造成解調(diào)后的波形失真。解調(diào)后的波形失真。相干載波一般可通過窄帶濾波或鎖相環(huán)路來提取。相干載波一般可通過窄帶濾波或鎖相環(huán)路來提取。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

19、信原理數(shù)字通信原理5.2 5.2 二進制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理213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)字通信原理二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK2ASK）系統(tǒng)的抗噪聲性能）系統(tǒng)的抗噪聲性能相干檢測法的系統(tǒng)性能相干檢測法的系統(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)字通信原理相干檢測法的系統(tǒng)性能相干檢測法的系統(tǒng)性能l2ASK2ASK信號相干檢測法的系統(tǒng)性能分析模型信號相干檢測法的系統(tǒng)性能分析模型l分析其抗噪聲性能分析其抗噪聲性能( )Ts t發(fā)送端發(fā)送端帶通帶通濾波器濾波器( )y t信道信

20、道( )in t( )iy t低通低通濾波器濾波器( )x t相乘器相乘器2cos()ct抽樣抽樣判決器判決器定時定時脈沖脈沖輸出輸出eP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)字通信原理性能分析性能分析碼元時間間隔碼元時間間隔T Ts s內(nèi)，發(fā)送端輸出的內(nèi)，發(fā)送端輸出的2ASK2ASK信號信號其中其中cos,( )0,tcTAtuts0tT其它l c c為載波角頻率為載波角頻率l Ts s 為碼元時間間隔為碼元時間間隔在在(0,T(0,Ts s) )時間間隔，接收端帶通濾波器輸入合成波形時間間隔，接收端帶通濾波器輸入合成波形y yi i(t)(t)為為式中式中cos,cos,(

21、 )0,t0,tcciAKtatu tss0tT0t1）條件下）條件下重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理二進制振幅鍵控（二進制振幅鍵控（2ASK2ASK）系統(tǒng)的抗噪聲性能）系統(tǒng)的抗噪聲性能相干檢測法的系統(tǒng)性能相干檢測法的系統(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)字通信原理二、包絡(luò)檢測法的系統(tǒng)性能二、包絡(luò)檢測法的系統(tǒng)性能l2ASK2ASK信號包絡(luò)檢測法的系統(tǒng)性能分析模型信號包絡(luò)檢測法的系統(tǒng)性能分析模型l分析其抗噪聲性能分析其抗噪聲性能( )Ts t發(fā)送端發(fā)送端帶通帶通濾波器濾波器( )y t信道信道( )i

22、n t( )iy t包絡(luò)包絡(luò)檢波器檢波器( )V t2cos()ct抽樣抽樣判決器判決器定時定時脈沖脈沖輸出輸出eP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221221( )( )( )( )( ) cos( )sin1( )cos( )sin0( )( ) cos( )1( )( ) cos( )0iiiccscccsccsccscu tn ty tn tan ttn ttn ttn ttan tntttntnttt發(fā)送“”符號發(fā)送“ ”符號發(fā)送“”符號發(fā)送“ ”符號帶通濾波器輸出信號帶通濾波器輸出信號重慶大學(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

23、2( )( )( )csV tan tnt發(fā)送發(fā)送“1”符號時符號時22( )( )( )csV tntnt發(fā)送發(fā)送“0”符號時符號時在在kTs時刻包絡(luò)檢波器時刻包絡(luò)檢波器輸出波形的抽樣值輸出波形的抽樣值2222( )( )1( )( )( )0cscsan tntV tntnt發(fā)送“”符號發(fā)送“ ”符號發(fā)送發(fā)送“1”符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機變量；發(fā)送符號時的抽樣值是廣義瑞利型隨機變量；發(fā)送“0”符號符號時的抽樣值是瑞利型隨機變量，它們的一維概率密度函數(shù)分別時的抽樣值是瑞利型隨機變量，它們的一維概率密度函數(shù)分別為為 2222221022202nnaVnnVnVaVfVIeVfVe（）n

24、n2 2為窄帶高斯噪聲為窄帶高斯噪聲n n(t)(t)的方差的方差重慶大學(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)字通信原理抽樣判決器對抽樣值作出判決，若抽樣值大于判決門限，即抽樣判決器對抽樣值作出判決，若抽樣值大于判決門限，即VbVb時判為時判為“1”1”符號輸出；若抽樣值小于等于判決門限，即符號輸出；若抽樣值小于等于判決門限，即V1)條件下，上式近似為條件下，上式近似為2222nnaaVr r的取值分大信噪比和小的取值分大信噪比和小信噪比兩種情況考慮信噪比兩種情況考慮重慶大學(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)字通信原理最佳判決門限最佳判決門限22nb最佳歸一化判決門限最佳

25、歸一化判決門限小信噪比小信噪比(r1)條件下，上式近似為條件下，上式近似為2222124nnaab02nbb結(jié)論：對于任意的結(jié)論：對于任意的r r值，值，b b0 0* *的取值介于的取值介于 和和 之間之間22r02rb實際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的實際工作中，系統(tǒng)總是工作在大信噪比的情況下，此時最佳歸一化判決門限情況下，此時最佳歸一化判決門限系統(tǒng)總誤碼率系統(tǒng)總誤碼率411442rerPerfce當(dāng)當(dāng)r時，上式的下界為時，上式的下界為412rePe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)檢測法的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢測法的系統(tǒng)性能l包絡(luò)檢測法與相干檢測法系統(tǒng)性能比較

26、包絡(luò)檢測法與相干檢測法系統(tǒng)性能比較l在相同的信噪比條件下，相干檢測法的誤碼性能在相同的信噪比條件下，相干檢測法的誤碼性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法的性能；優(yōu)于包絡(luò)檢波法的性能；l在大信噪比條件下，包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接在大信噪比條件下，包絡(luò)檢波法的誤碼性能將接近相干檢測法的性能近相干檢測法的性能。l包絡(luò)檢波法不需要穩(wěn)定的本地相干載波信號，故包絡(luò)檢波法不需要穩(wěn)定的本地相干載波信號，故在電路上要比相干檢測時簡單。在電路上要比相干檢測時簡單。4()1rePer相干4()12rePe包絡(luò)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 5.2 二進制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理二進制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原

27、理312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)字通信原理多進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)M M進制數(shù)字振幅調(diào)制信號的載波幅度有進制數(shù)字振幅調(diào)制信號的載波幅度有M M種種取值，在每個符號時間間隔取值，在每個符號時間間隔T Ts s內(nèi)發(fā)送內(nèi)發(fā)送M M個幅個幅度中的一種幅度的載波信號。度中的一種幅度的載波信號。( )()cosMASKnscneta g tnTtl g(t)g(t)為基帶信號波形為基帶信號波形l T Ts s為符號時間間隔為符號時間間隔l a an n為幅度值為幅度值重慶大學(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)字通信原理時間波形圖時間波形圖A A

28、2A2A3A3A2 23 30 01 10 0s(t)s(t)T TB 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)字通信原理多進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)多進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)采用相干解調(diào)法的多進制振幅鍵控系統(tǒng)誤碼率：采用相干解調(diào)法的多進制振幅鍵控系統(tǒng)誤碼率：l 為得到相同的誤碼率，為得到相同的誤碼率，有效的信噪比需用有效的信噪比需用3/(M3/(M2 2-1)-1)加以修正加以修正l M=2M=2絕對移相調(diào)制絕對移相調(diào)制信號信號 1/221311ePerfcrMMM M進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)進制數(shù)字振幅調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率的誤碼率P Pe e性能曲線性能曲線重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)通信工

29、程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理M M進制數(shù)字振幅調(diào)制信號性能進制數(shù)字振幅調(diào)制信號性能功率譜：與功率譜：與2ASK2ASK信號具有相似的形式信號具有相似的形式帶寬：在帶寬：在信息傳輸速率相同信息傳輸速率相同時，碼元傳輸速時，碼元傳輸速率降低為率降低為2ASK2ASK信號的信號的1/log1/log2 2M M倍，因此倍，因此M M進制進制數(shù)字振幅調(diào)制信號的帶寬是數(shù)字振幅調(diào)制信號的帶寬是2ASK2ASK信號的信號的1/log1/log2 2M M倍。倍。誤碼率誤碼率: :為了得到相同的誤碼率，所需的信為了得到相同的誤碼率，所需的信噪比隨噪比隨M M增加而增大增加而增大四電平系統(tǒng)需要比二電平系統(tǒng)增加

30、四電平系統(tǒng)需要比二電平系統(tǒng)增加5 5倍的功率倍的功率重慶大學(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 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較5.6 鍵控信號的復(fù)包絡(luò)法鍵控信號的復(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5.3 5.3 移相鍵控移相鍵控123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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進

31、制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜 正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，則產(chǎn)生二進制移相鍵控變化，則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)(2PSK)信號信號重慶大學(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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）l二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）調(diào)制）調(diào)制l二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）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

32、工程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）調(diào)制）調(diào)制l2PSK2PSK信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生l正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，則產(chǎn)生二進制移相鍵控則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)(2PSK)信號信號。通常用已調(diào)。通常用已調(diào)信號載波的信號載波的0 00 0和和1 180800 0分別表示分別表示1 1和和0 0。2( )() cospSKnscneta g tnTt式中：式中：111nnPaaP發(fā)送概率為應(yīng)選擇雙極性，即發(fā)送概率為 a an n為雙極性為雙極性l若若g g(t)(t)是脈寬為是脈寬為T

33、Ts,s,高度為高度為1 1的矩形脈沖的矩形脈沖, ,則有則有2cos( )cos1cPSKctPettP發(fā)送概率為發(fā)送概率為重慶大學(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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）調(diào)制）調(diào)制l若用若用?( (n)n)表示第表示第n n個符號的絕對相位，則有個符號的絕對相位，則有 l二進制移相鍵控信號的時間波形二進制移相鍵控信號的時間波形000180n 發(fā)送1符號 發(fā)送0符號1 10 00 01 1t tA A-A-AT TS 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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2P

34、SK）調(diào)制）調(diào)制l2PSK2PSK信號的兩種產(chǎn)生方法（調(diào)制方式）：信號的兩種產(chǎn)生方法（調(diào)制方式）：l模擬調(diào)制模擬調(diào)制l數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控coscosc ct t開關(guān)電路開關(guān)電路( )s t 2PSKet180180移相移相0 0乘法器乘法器雙極性雙極性不歸零不歸零( )s t2( )PSKetcosct碼型變換碼型變換重慶大學(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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）l二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）調(diào)制）調(diào)制l二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）解調(diào)）解調(diào)重慶大學(xué)通信

35、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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）解調(diào)）解調(diào)l二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）解調(diào)：）解調(diào)：相干解調(diào)相干解調(diào)l考慮到相干解調(diào)在這里實際上起鑒相作用，考慮到相干解調(diào)在這里實際上起鑒相作用，故相干解調(diào)中的故相干解調(diào)中的“相乘相乘低通低通”又可用各種又可用各種鑒相器替代鑒相器替代帶通濾波器帶通濾波器輸入輸入低通濾波器低通濾波器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器本地載波本地載波帶通濾波器帶通濾波器鑒相器鑒相器輸入輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器本地載波本地載波重慶大學(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

36、原理數(shù)字通信原理一、二進制移相鍵控（一、二進制移相鍵控（2PSK2PSK）解調(diào)）解調(diào)各時間點波形各時間點波形1 10 0 0 01 11 11 1 0 0 0 0a ab bc cd de e帶通濾波器帶通濾波器輸入輸入低通濾波器低通濾波器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器本地載波本地載波a ab bc cd de e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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）解調(diào)）解調(diào)l2PSK2PSK相干解調(diào)存在的問題相干解調(diào)存在的問題“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象l當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180180o o倒相時，解調(diào)出的數(shù)字倒相

37、時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為為“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象。l由于在由于在2PSK2PSK信號的載波恢復(fù)過程中存在著信號的載波恢復(fù)過程中存在著180180o o的相的相位模糊，而且這種模糊不易被發(fā)現(xiàn)。所以位模糊，而且這種模糊不易被發(fā)現(xiàn)。所以2PSK2PSK信號信號的相干解調(diào)存在隨機的的相干解調(diào)存在隨機的“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象l2PSK2PSK方式在實際中很少采用。方式在實際中很少采用。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

38、二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜重慶大學(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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）l二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）調(diào)制）調(diào)制l二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2D

39、PSK2DPSK）調(diào)制調(diào)制l二進制差分相位鍵控二進制差分相位鍵控(2DPSK)(2DPSK)方式的提出方式的提出l在在2PSK2PSK信號中，信號相位的變化是以未調(diào)正弦信號中，信號相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息，所以稱為絕對移相表示數(shù)字信息，所以稱為絕對移相。l為了解決為了解決2PSK2PSK信號解調(diào)過程的反向工作問題，信號解調(diào)過程的反向工作問題，提出了提出了二進制差分相位鍵控二進制差分相位鍵控(2DPSK)(2DPSK)方式方式l2DPSK2DPSK方式中，用前后相鄰碼元的載波相對相位方式中，用前后相鄰碼元的

40、載波相對相位變化來表示數(shù)字信息變化來表示數(shù)字信息相對移相相對移相重慶大學(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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）調(diào)制調(diào)制l2DPSK2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為載波相位差為?0表示數(shù)字信息“0”表示數(shù)字信息“1”l數(shù)字信息與數(shù)字信息與?之間的關(guān)系也可以定義為之間的關(guān)系也可以定義為0表示數(shù)字信息“1”表示數(shù)字信息“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)字通信原理二進

41、制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）調(diào)制調(diào)制l2DPSK2DPSK信號的實現(xiàn)方法信號的實現(xiàn)方法l首先對二進制數(shù)字基帶信號進行差分編碼，將首先對二進制數(shù)字基帶信號進行差分編碼，將絕對碼表示二進制信息變換為用相對碼表示信絕對碼表示二進制信息變換為用相對碼表示信息，然后再進行絕對調(diào)相息，然后再進行絕對調(diào)相，從而產(chǎn)生二進制差，從而產(chǎn)生二進制差分相位鍵控信號。分相位鍵控信號。l2DPSK2DPSK信號的兩種調(diào)制方法信號的兩種調(diào)制方法l模擬調(diào)制模擬調(diào)制l數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控重慶大學(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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DP

42、SK）調(diào)制調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控乘法器乘法器雙極性雙極性不歸零不歸零( )s t2( )DPSKetcosct碼型變換碼型變換coscosc ct t開關(guān)電路開關(guān)電路( )s t 2DPSKet180180移相移相0 0碼變換碼變換絕對碼轉(zhuǎn)換絕對碼轉(zhuǎn)換為到相對碼為到相對碼重慶大學(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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）調(diào)制調(diào)制各時間點波形各時間點波形DPSKDPSK信號信號載波載波絕對碼絕對碼1 11 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 11 10 00 0相對碼相對碼重慶大

43、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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）l二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）調(diào)制）調(diào)制l二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）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)字通信原理二進制二進制差分移相鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）解調(diào)解調(diào)l2DPSK2DPSK信號解調(diào)的兩種方式信號解調(diào)的兩種方式l相干解調(diào)相干解調(diào)( (極性比較法極性比較法) )l差分相干解調(diào)方式差分相干解調(diào)方式( (相位比較法相位比較法) )重慶大學(xué)通信工程學(xué)院重慶大學(xué)

44、通信工程學(xué)院數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理2DPSK2DPSK解調(diào)解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)l對對2DPSK2DPSK信號進行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，信號進行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復(fù)再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。l在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，使得解調(diào)出的相對碼產(chǎn)生倒置現(xiàn)象。但是經(jīng)使得解調(diào)出的相對碼產(chǎn)生倒置現(xiàn)象。但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊度載波相位模糊度的的

45、問題。問題。帶通濾波器帶通濾波器2DPSK2DPSK低通濾波器低通濾波器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器本地載波本地載波碼反碼反變換器變換器重慶大學(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2DPSK2DPSK解調(diào)解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)各時間點波形各時間點波形b ba ac cd de ef f0 00 00 01 11 11 1帶通濾波器帶通濾波器2DPSK2DPSK低通濾波器低通濾波器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器本地載波本地載波碼反碼反變換器變換器a ab bc cd de ef 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)字通信原理二進制二進制差分移相

46、鍵控差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）解調(diào)解調(diào)l相干解調(diào)相干解調(diào)( (極性比較法極性比較法) )l差分相干解調(diào)方式差分相干解調(diào)方式( (相位比較法相位比較法) )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2DPSK2DPSK解調(diào)解調(diào)差分差分相干解調(diào)相干解調(diào)l直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進制數(shù)字信息。二進制數(shù)字信息。l特點特點: :l無需專門的相干載波無需專門的相干載波是一種實用的方法是一種實用的方法l需要一精確延遲電路需要一精確延遲電路設(shè)備代價設(shè)備代價帶通濾波器帶通濾波器2DPSK2DPSK低通濾波器低通濾波器數(shù)據(jù)輸

47、出數(shù)據(jù)輸出抽樣抽樣判決器判決器延遲延遲T TS Sa ab bc cd de e定時脈沖定時脈沖重慶大學(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2DPSK2DPSK解調(diào)解調(diào)差分差分相干解調(diào)相干解調(diào)各時間點波形各時間點波形a ae e0 00 00 01 11 11 1b bc cd d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)字通信原理二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK2PSK）二進制差分移相鍵控（二進制差分移相鍵控（2DPSK2DPSK）2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜重慶大學(xué)通信

48、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2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜l2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號有相同的功率譜信號有相同的功率譜l2PSK2PSK信號及信號及2DSPK2DSPK信導(dǎo)的表達式可統(tǒng)一表示為信導(dǎo)的表達式可統(tǒng)一表示為tAtsteccos)()(ls(t)s(t)是二進制雙極性非歸零矩形脈沖序列，是二進制雙極性非歸零矩形脈沖序列，與基帶信號為雙極性非歸零矩形脈沖時的與基帶信號為雙極性非歸零矩形脈沖時的2ASK2ASK信號的表達式完全相同信號的表達式完全相同。l求求2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的功率譜密度信號的

49、功率譜密度的方法與求的方法與求2ASK2ASK信號功率譜密度方法相同信號功率譜密度方法相同。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222221( )(1) 2 ()2 () 41(12 )(0) ()()4EsccsccPff PPG ffG fffPGffff1( )()()4EscscPfP ffP ff功率譜密度功率譜密度tAtsteccos)()(調(diào)制信號調(diào)制信號代入基帶信號功率譜密度代入基帶信號功率譜密度s(t)s(t)是二進制雙極性非歸零矩形脈沖序列是二進制雙極性非歸零矩形脈沖序列若概率若概率P P1/21/2221( )()() 4EsccPffG ff

50、G ffg(t)g(t)的頻譜的頻譜sin( )sssfTG fTfT因此因此22sin()sin()( )4()()scscsEcscsTff Tff TPfff Tff T 連續(xù)譜連續(xù)譜 離散譜離散譜 連續(xù)譜連續(xù)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2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜l2PSK2PSK與與2DPSK2DPSK信號的頻譜信號的頻譜22ASKBB 傳輸傳輸2PSK(2DPSK)2PSK(2DPSK)信號所需頻帶信號所需頻帶T Ts s/4/40 0P PE E(f)(f)f fs s-f-fs s2f2fb b重慶大學(xué)通信工

51、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5.3 5.3 移相鍵控移相鍵控213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2PSK2PSK及及2DPSK2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能2PSK2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能2DPSK2DPSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能2DPSK2DPSK信號差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號差分相干解調(diào)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2PSK2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能l2 2PSKPSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型l分析其抗噪

52、聲性能分析其抗噪聲性能( )Ts t發(fā)送端發(fā)送端帶通帶通濾波器濾波器( )y t信道信道( )in t( )iy t低通低通濾波器濾波器( )x t2cos()ct抽樣抽樣判決器判決器定時定時脈沖脈沖輸出輸出eP相乘器相乘器重慶大學(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)字通信原理碼元時間間隔碼元時間間隔T Ts s內(nèi)，發(fā)送端輸出的內(nèi)，發(fā)送端輸出的2PSK2PSK信號信號其中其中cos,( )0,tcTAtuts0t1）條件下）條件下1r 信噪比12rePer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2PSK2PSK及及2DPSK2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪

53、聲性能2PSK2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能相干解調(diào)系統(tǒng)性能2DPSK2DPSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能2DPSK2DPSK信號差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號差分相干解調(diào)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2DPSK2DPSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能l2 2PSKPSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型l2DPSK2DPSK信號采用信號采用相干解調(diào)加碼反變換器相干解調(diào)加碼反變換器方式解調(diào)方式解調(diào)時，時，碼反變換器輸入端的誤碼率既是碼反變換器輸入端的誤碼率既是2PSK2PSK信號采信號采用相干解調(diào)時的誤碼率用相干解調(diào)時

54、的誤碼率l只需要再分析碼反變換器對誤碼率的影響即可。只需要再分析碼反變換器對誤碼率的影響即可。eP碼反碼反變換器變換器帶通帶通濾波器濾波器( )y t( )iy t低通低通濾波器濾波器( )x t2cos()ct抽樣抽樣判決器判決器定時定時脈沖脈沖eP相乘器相乘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2DPSK2DPSK系統(tǒng)有關(guān)端點上的信號關(guān)系系統(tǒng)有關(guān)端點上的信號關(guān)系碼變換器輸出的每一個碼元是由輸入的兩個相鄰碼碼變換器輸出的每一個碼元是由輸入的兩個相鄰碼元決定的元決定的規(guī)定：規(guī)定：若兩相鄰碼元相同，輸出若兩相鄰碼元相同，輸出“0 0”；不同，輸出；不同，輸出“

55、1 1”（即輸出數(shù)字為相鄰輸入數(shù)字的模二和）（即輸出數(shù)字為相鄰輸入數(shù)字的模二和）發(fā)送數(shù)字信息發(fā)送數(shù)字信息0 00 01 10 01 11 10 01 11 11 1發(fā)送信號相位發(fā)送信號相位0 00 0 0 0 0 0 0 0相干檢測輸出相干檢測輸出0 00 01 11 10 01 11 10 01 10 0碼變換輸出碼變換輸出0 01 10 01 11 10 01 11 11 1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)字通信原理碼變換發(fā)生錯碼的情況碼變換發(fā)生錯碼的情況0 00 00 01 11 11 1* *0 0* *0 0* *0 01 11 10 01 11 10 01 1

56、1 11 10 00 00 00 01 11 11 1* *0 0* *1 11 1* *0 0* *1 10 01 11 10 01 11 11 10 00 00 00 01 11 11 1* *0 0* *1 11 1* *1 10 0* *0 01 11 11 10 00 0* *0 0* *1 1* *相干檢測輸出相對碼發(fā)生一個錯碼相干檢測輸出相對碼發(fā)生一個錯碼 碼變換器引起相碼變換器引起相鄰兩個碼元錯誤鄰兩個碼元錯誤 相干檢測輸出相對碼發(fā)生兩個連續(xù)錯碼相干檢測輸出相對碼發(fā)生兩個連續(xù)錯碼 碼變換器引起兩碼變換器引起兩個碼元錯誤個碼元錯誤 相干檢測輸出相對碼發(fā)生相干檢測輸出相對碼發(fā)生N

57、N個連續(xù)錯碼個連續(xù)錯碼 碼變換器引起兩碼變換器引起兩個碼元錯誤個碼元錯誤 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nePPPPP2222321碼反變換器輸入端相對碼序列連續(xù)出現(xiàn)碼反變換器輸入端相對碼序列連續(xù)出現(xiàn)n n個錯碼的概率個錯碼的概率 2122222111111111eeeeeeeeeennneeeeePP PPPPPP PPPPPP PPPP式中式中碼變換器輸入端相對碼序列誤碼率碼變換器輸入端相對碼序列誤碼率 eP每個碼元出錯概率相等，且統(tǒng)計獨立每個碼元出錯概率相等，且統(tǒng)計獨立 eP碼反變換器輸出端絕對碼序列誤碼率碼反變換器輸出端絕對碼序列誤碼率 重慶大學(xué)通信工

58、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P Pe e小于小于1 1eeePPP11122 1eeePP P12ePerfcr2112ePerfr當(dāng)相對碼的誤碼率當(dāng)相對碼的誤碼率P Pe e10 x0，則判決為，則判決為“1”1”符號符號-正確判決正確判決若若x0 x0，則判決為，則判決為“0”0”符號符號-錯誤判決錯誤判決12121( )2ccssxanantn n利用恒等式利用恒等式22221 21 2121212121()()4xxyyxxyyxxyy 錯誤概率錯誤概率12122222121212121(0/1)(0)( )02 (2)()0ccssccssccssPP xPan

59、antn nPannnnnnnn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22112122221212(2)()ccssccssRa nnnnRnnnn12(0/1)PP RRR R1 1為服從廣義瑞利分布的隨機變量為服從廣義瑞利分布的隨機變量n n1c1c、n n2c2c、n n1s1s、n n2s2s是相互獨立的正態(tài)隨機變量是相互獨立的正態(tài)隨機變量R R2 2為服從瑞利分布的隨機變量為服從瑞利分布的隨機變量222141110222naRnnRaRf RIe（4）2224222nRnRf Re21122102211101222024exp24RRnnnPfRfRdRdR

60、RaRRaIdR（0 1）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21122102211101222024exp24RRnnnPfRfRdRdRRaRRaIdR（0 1）12rPe（0 1）222nar式中為信噪比同理同理12rPe（1 0）系統(tǒng)總誤碼率系統(tǒng)總誤碼率12rePe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2DPSK2DPSK信號差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能信號差分相干解調(diào)系統(tǒng)性能l差分相干方式與相干解調(diào)差分相干方式與相干解調(diào)碼反變換方式性碼反變換方式性能比較能比較l當(dāng)系統(tǒng)誤碼率較小時，當(dāng)系統(tǒng)誤碼率較小時，2DPSK2DPSK系統(tǒng)采用差分相干系