研究生現(xiàn)代通信原理-數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸

1、研究生現(xiàn)代通信研究生現(xiàn)代通信原理原理- -數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸頻帶傳輸-2021 -2021 (2)(2)2021-10-162第一章第一章 緒論緒論 2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第二章第二章 現(xiàn)代信息論初步現(xiàn)代信息論初步 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第三章第三章 通信信道與噪聲通信信道與噪聲 4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第四章第四章 信源編碼理論根底信源編碼理論根底 4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第五章第五章 脈沖編碼調(diào)制理論脈沖編碼調(diào)制理論P(yáng)CMPCM 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第六章第六章 自適應(yīng)差分編碼調(diào)制自適應(yīng)差分編碼調(diào)制ADPCMADPCM3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第七章第七章 增量調(diào)制增量調(diào)制MM 3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第八章第八章 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸數(shù)字信號(hào)

2、的基帶傳輸 8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第九章第九章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十章第十章 正交頻分復(fù)用多載波調(diào)制技術(shù)正交頻分復(fù)用多載波調(diào)制技術(shù)3 3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第十一章第十一章 過(guò)失控制與信道編碼過(guò)失控制與信道編碼 6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 課堂討論與機(jī)動(dòng)課堂討論與機(jī)動(dòng) 4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2021-10-169lASK典型波形示意如下l調(diào)制信號(hào)可以是具有一定波形的二進(jìn)制序列，即 2021-10-1610lTs 信號(hào)間隔lg(t)調(diào)制信號(hào)的時(shí)間波形l二進(jìn)制幅度鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式l基帶功率譜密度l功率譜密度 tnTtgaScnsnASKcos)()()(41)(cBcBASKnsnnTtgatB)

3、()(2021-10-1611l由圖可見l其頻譜是由基帶信號(hào)頻譜向fc和-fc兩邊平移。l其頻譜寬度那么是基帶頻譜的二倍。2021-10-1612 設(shè) 是單極性隨機(jī)矩形脈沖序列，且0、1出現(xiàn)是等概的，那么2ASK信號(hào)的功率譜密度為:)()(161)()(sin)()(sin16)(22ccScScScScSeffffTffTffTffTffTfP)(ts 設(shè) 是單極性隨機(jī)矩形脈沖序列，且0、1出現(xiàn)是等概的，那么2ASK信號(hào)的功率譜密度為:)(ts2021-10-1613l可用一個(gè)相乘器來(lái)實(shí)現(xiàn)2021-10-1614包絡(luò)檢波器或 乘法器2021-10-1615l解調(diào)器如同模擬信號(hào)雙邊帶調(diào)制時(shí)一樣

4、，也可以由包絡(luò)檢波和相干解調(diào)。l對(duì)于數(shù)字信號(hào)解調(diào)來(lái)說(shuō)，必須采用抽樣判決，這一局部也稱為再生，這是數(shù)字通信必不可少的。它能消除噪聲積累。2021-10-1616l載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)“1或“0而變。l例 1f 1, 0f 2l如果g(t)為單個(gè)矩形脈沖，那么波形如后l由上式可以看出，二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)可以看成兩個(gè)不同載頻的幅移鍵控調(diào)制信號(hào)之和，因此帶寬為：tnTtgatnTtgatSnsnnsnFSK21cos)(cos)()(的反碼是nnaa122ffBf2021-10-16172021-10-16182021-10-16192021-10-16202021-10-1621l讓載波的相位隨調(diào)制

5、信號(hào)“1或“0而變l一般用 來(lái)表示“1 或“ 0l表達(dá)式l如果g(t)為矩形脈沖，那么l 1800 或tnTtgatScnsnPSKcos)()(2或0 ),cos(cos)(2iiccPSKtttS2021-10-1622l由上式可以看出，2PSK實(shí)際上等同于一個(gè)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，因此它不存在直流分量 。l 波形2021-10-16232021-10-1624l2PSK信號(hào)解調(diào)必須采用相干解調(diào)相干解調(diào)。l相干解調(diào)需要考慮載波，要求同頻同相同頻同相。 載波必須從信號(hào)中提取，需要采用非線性變換非線性變換。2021-10-1625l假定 x(t) lVCO輸出為 l相乘器輸出l低通濾波后

6、)22sin()(2tAtucVCO2sin4)24sin(4)22sin(2)()(AKAKAKtuKtupcpcpVCOpd21,2sin)( Ktud或?yàn)槌跏枷辔?，調(diào)制相位0 ),cos(11iict 1)22cos(21)(cos)(1122tttxcic2021-10-1626lCostas 環(huán)與平方環(huán)有相同的鑒相特性。2021-10-1627l這就說(shuō)明恢復(fù)載波可能存在二種相位。這種相位不確定性稱為相位模糊反向工作，模糊度。l由于存在載波相位模糊，可能會(huì)引起解碼錯(cuò)誤，這就需要采用差分編譯碼。2021-10-1628l前面的2PSK信號(hào)中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基準(zhǔn)，也就是

7、發(fā)“1碼時(shí)，讓0相載波過(guò)去，發(fā)“0碼時(shí)，讓相載波過(guò)去，這是利用絕對(duì)數(shù)值來(lái)傳送的數(shù)字信息，因而又稱絕對(duì)調(diào)相。l而常用的是利用前后碼字的相對(duì)相位變化傳送數(shù)字信息。這種方法稱為相對(duì)調(diào)相。2021-10-16292021-10-16302021-10-16312021-10-1632l編碼l譯碼 sTiaib1ib1iiibab1iiibbcsTicib1ib2021-10-1633l(1)l(2)l根據(jù)模二和運(yùn)算法那么 111iiiiiibbabbc相11iiiibabaiiiiiabbac11iiiiiabbac11 0相2021-10-1634前言9.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制9.2 數(shù)字信號(hào)的最正確接

8、收9.3 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制的誤比特率9.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制理論分析9.5 多徑衰落信道下的數(shù)字信號(hào)傳輸9.6 帶通傳輸系統(tǒng)的復(fù)函數(shù)表示和計(jì)算2021-10-16359.2 數(shù)字信號(hào)的最正確接收匹配濾波器準(zhǔn)那么分析 特殊情況二進(jìn)制數(shù)字接收機(jī)二元系統(tǒng) M個(gè)發(fā)送信號(hào)最大似然準(zhǔn)那么接收機(jī)2021-10-1636l條件l高斯白噪聲線性信道上匹配濾波器l最大輸出信噪比l最小過(guò)失概率2021-10-1637l 為零均值的高斯白噪聲，其雙邊功率譜密度為l輸出信號(hào)為HT(f)HR(f)+y(t)u(t)n0(t)kskkTtItu)()()(0tn20n)()()(tntytys2021-10-1638l沖激

9、響應(yīng)l是 經(jīng) 后的響應(yīng)，服從高斯分布，均值為零，方差為l在 時(shí)刻對(duì) 進(jìn)行抽樣，那么得到 kskskTthIty)()(dfefHfHthftjRT2)()()()(tn)(0tn)( fHRdffHnRn202)(20tt )(ty)()(|)(000tntytystt2021-10-1639l如 滿足奈氏第一準(zhǔn)那么，那么l 為抽樣點(diǎn)的噪聲變量。 000000)()()()(kkskkskskTthIthIkTthIty)(),(fHfHRT0, 00,)(00kkhkTthsdfefHfHIhItyftjRTs020000)()()()(0tn2021-10-1640l當(dāng) 為雙極性二進(jìn)制碼(

10、即 取1或1)時(shí)， 可以求出抽樣點(diǎn)的信噪比為l根據(jù)施瓦茲不等式， 當(dāng) 時(shí)，系統(tǒng)的輸出信噪比SNRo為最大，即 kIdffHndfefHfHNtySNRRftjRTs20220|(|2)()(2)(002*0)()(ftjTRefHCfHkI2021-10-1641l匹配準(zhǔn)那么:l 要求收、發(fā)濾波器傳輸特性滿足復(fù)共軛。為噪聲譜密度（單邊），為觀察區(qū)間的信號(hào)能量000222*022*0maxo,22|(|(|2)()()(0nEnEndffHdffHndfefHCfHSNRSNRssTTftjTT00t2021-10-1642l假定要使輸出信噪比最大，必須讓傳遞函數(shù)與信號(hào)頻譜的復(fù)共軛成正比，即，這

11、兒K為常數(shù)。這時(shí)匹配濾波器的沖激響應(yīng)為對(duì)于一般信號(hào)都是實(shí)信號(hào)，HR(f)+y(t)s(t)u(t)sfTjefKSfH2*)()(dfefkSthtTfjs)(2*)()()()(*fSfS)()()()(2tTKSdfefkSthstTfjs2021-10-1643這個(gè)結(jié)果說(shuō)明匹配濾波器的沖激響應(yīng)是輸入信號(hào)S(t)的鏡像及平移。而匹配濾波器的輸出信號(hào)波形那么可計(jì)算為卷積公式由此可以看出，匹配濾波器的輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形的自相關(guān)函數(shù)成正比。 )()()()(*)()(sssTtkRdhtSthtSty2021-10-1644l根據(jù)匹配濾波器準(zhǔn)那么，一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的接收機(jī)框圖應(yīng)為l在數(shù)

12、字通信中，通常l發(fā)送信號(hào)s(t)是發(fā)生在l(0,Ts)的時(shí)間內(nèi)，匹配l濾波器的輸出為：dzztTSzxKdTStxKdhtxthtxtytTtsTsTssss)()()()()()()(*)()(002021-10-1645l當(dāng)TTs時(shí)，有 l由上式，可以畫出另一種形式，圖中的相乘與積分完成相關(guān)器的功能，它在t=Ts時(shí)的抽樣值與匹配濾波器在t=Ts時(shí)刻的輸出值是相等的。dttStxKdzzSzxKTyssTTss00)()()()()(2021-10-1646l如果發(fā)送信號(hào)集為l那么接收信號(hào)為 lX (t)可以看成是均值為Si(t)的正態(tài)分布，方差為 ，因此 X (t) 的條件概率密度函數(shù)定義

13、為l該式一般稱之為似然函數(shù) likelihood，實(shí)際上就是條件概率密度函數(shù)l使過(guò)失概率最小最大似然準(zhǔn)那么 MitSi, 2 , 1),()()()(tntStXi2ndttStxnxfsiTikns020)()(1exp)2(1)(2021-10-1647l 只有兩個(gè)情形, 和似然函數(shù)2( )S tdttStxnxfsTknts0210)()()(1exp)2(1)(1dttStxnxfsTknts0220)()()(1exp)2(1)(21( )S t( )iS t2021-10-1648l錯(cuò)誤概率 l平均錯(cuò)誤概率 TVSSdxxfSP)()(121VSSTdxxfSP)()(212VSV

14、SSSeTTdxxfSPdxxfSPSPSPSPSPP)()()()()()()()(22111222112021-10-1649l假設(shè)確定 就可求出Pe ， 隨概率不同而不同 l最正確判決門限，對(duì) 求偏微分ll可求得，其滿足 TVTVTV0)()()()(2112TSTSTeVfSPVfSPVP)()()()(1221SPSPVfVfTSTS2021-10-1650l因此，按如下規(guī)那么判決l如果等概，即 ，那么l l這個(gè)規(guī)那么稱為最大似然法那么，即在接收到的X值中，哪個(gè)似然函數(shù)大就判為哪個(gè)信號(hào)l如， ， 那么 )()(21SPSP)()(21SPSP)()(21tStS0TV2211211)

15、()(1)()(rxfxfrxfxfSSSS判為，判為，)S()()()()()S()()()()(221221111221即判為，即判為，rSPSPxfxfrSPSPxfxfSSSS2021-10-1651l如果有M個(gè)發(fā)送信號(hào)l滿足最大似然準(zhǔn)那么接收機(jī)，錯(cuò)誤概率最小。l這種接收機(jī)可以推出l該結(jié)果實(shí)際上是一個(gè)相關(guān)運(yùn)算的結(jié)構(gòu)。 isjsiSjimjmixfxf判為； ;, 2 , 1;, 2 , 1 )()(2020110201)()()()(,)()()()(SdttStXdttStXSdttStXdttStXssssTTTT判為判為2021-10-1652l與上圖等效的l匹配濾波器形式的l最

16、正確接收機(jī)2021-10-1653前言9.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制9.2 數(shù)字信號(hào)的最正確接收9.3 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制的誤比特率9.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制理論分析9.5 多徑衰落信道下的數(shù)字信號(hào)傳輸9.6 帶通傳輸系統(tǒng)的復(fù)函數(shù)表示和計(jì)算2021-10-16549.3 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的誤比特率2ASK非相干解調(diào)誤比特率 2FSK非相干解調(diào)誤比特率2DPSK差分相干解調(diào)誤比特率b/no和帶寬 2021-10-1655 采用二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制時(shí)，接收端解調(diào)可以采用相干解調(diào)，也可以采用非相干解調(diào)，它們的抗噪聲能力不同，誤碼性能也不盡相同。2021-10-1656l采用匹配濾波器或相關(guān)器形式進(jìn)行分析 l匹配濾波器輸

17、入 l輸出 )()()(tntStxidtnhdtShdtxhthtxtyi000)()()()()()()(*)()(2021-10-1657lT=Ts 時(shí)如發(fā)S1(t)和S2 (t)時(shí) ，y(t) 的均值為m1 和m2ly(t) 的方差取決于噪聲l 為匹配濾波器的傳遞函數(shù)， 為噪聲功率譜 dTnhdTShTyssis00)()()()()(信號(hào)項(xiàng)噪聲項(xiàng)dtShmdtShm022011)()()()(dHny202)(212)(H20n2021-10-1658l現(xiàn)采用最大似然準(zhǔn)那么，如 l)()(21SPSP2211211)()(1)()(rVfVfrVfVfTSTSTSTS判為，判為，dt

18、tStxnxfsTknts0210)()()(1exp)2(1)(1dttStxnxfsTknts0220)()()(1exp)2(1)(222221122210)()(0)()( SmTymTySmTymTyssss判為，判為，2021-10-1659l如 ，簡(jiǎn)化后得 l總誤比特率l如果 ，那么l歸一化距離 ld 越大那么錯(cuò)誤率越低。 2211212)(2)(SmmTySmmTyss判為，判為，12mm dyyfSPdyyfSPPmmSmmSb2222112121)()()()(21)()(21SPSP dQmmQmmmQmmmQPyyyb2212122121221121ymmd221202

19、1-10-1660dtthndHny020202)(2)(212dtthndTsSTShds02020122)(2)()()(sssTtTSTSth0),()()(,12滿足dtthndttTsStTSddsTs02020122max2)(2)()(最大2021-10-1661的能量，如：1021021)()(1SdttSdttTSEssTTsS的能量，20220222)()(SdttSdttTSEssTTsS之間為相關(guān)系數(shù)，在) 1, 1(,)()(21012ssTEEdttStSs2/10222111nEEEEQPSSSSb因此，)1 (021nEQPEEEbbbSS，就有如的最小誤比特率

20、時(shí)求得的二進(jìn)制調(diào)制時(shí)準(zhǔn)則）條件下（或按最大似然這就是在匹配濾波器的2021-10-16620ASK202221)(21,)(, 0)0(,cos)(, 0)(ASK221211nEQPEEEdttSEETttAtStSbbssbTSSscs，對(duì)0PSK22121)0 (,cos2)(,cos2)(PSK2nEQPTttTEtStTEtSbbscsbcsb，得到，對(duì)2021-10-1663ssTsTsTsbbsbsbTTttTdtttTdtttTEEtTEtStTEtSsss)()sin()()sin(,2)cos()cos(1coscos21,cos2)(,cos2)(FSK212120121

21、212012210122211則如，得到，對(duì)的關(guān)系與sT)(12ssTffT17 . 043. 1)(1212即最小值發(fā)生在正交與時(shí)，相關(guān)系數(shù)當(dāng)2112, 0)(SSnTs2021-10-1664)MSK(05 . 0,12最小頻移鍵控，最小調(diào)制指數(shù)，時(shí)，稱為調(diào)制指數(shù)hhhsdB3PSK2,0FSK2相差與此時(shí)有：nEQPbb2021-10-1665l2FSKlA點(diǎn)為窄帶高斯，B點(diǎn)將出現(xiàn)兩種情況有信號(hào)時(shí)，為萊斯分布無(wú)信號(hào)時(shí)，為瑞利分布 0 2)(exp)()(2022221xxAIAxxxprpnnn，0 2exp)()(2222xxxxprpnn，2021-10-1666l聯(lián)合概率要求聯(lián)合分

22、布函數(shù)p在兩個(gè)信號(hào)正交時(shí)，相互獨(dú)立l誤比特率2222101,4exp21)()(nVVNCFSKbAdrrpdrrpPTT)()()(2121rprprrp，2021-10-1667l理想時(shí)，帶通濾波器的帶寬為lEb為單位比特的信號(hào)能量l這就是正交2FSK非相干解調(diào)時(shí)的最正確誤差性能，也是任何二進(jìn)制正交信號(hào)最正確非相干檢測(cè)時(shí)的誤碼性能。lES1=ES2=EbsnsTnBnTB0021)/2(,2b2ssbTEATAE即)2exp(21 0,nEPbNCPSKb2021-10-1668l有信號(hào)時(shí)滿足萊斯分布，無(wú)信號(hào)時(shí)那么為瑞利分布，因此只要分別求出這兩種情況下的誤比特率，再做統(tǒng)計(jì)平均?？傻脦╢

23、包絡(luò)檢波判決TsVT02exp21,nEPbNCASKb2021-10-1669l對(duì)于這種信號(hào)檢測(cè)，我們認(rèn)為是在二個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)觀察信號(hào)，發(fā)現(xiàn)它是在 之區(qū)間內(nèi)是正交的。sTt202021-10-1670l分析可求得l其誤比特率性能優(yōu)于非相干2FSK和2ASK)exp(2102,nEPDPSKb2021-10-16712021-10-1672l 單位比特的信號(hào)能量與噪聲譜密度之比，稱為。用dB表示。在頻帶時(shí)，往往為單邊。在基帶時(shí)，往往為雙邊。但是，在實(shí)際中我們往往測(cè)量信號(hào)功率S和噪聲功率N。 信息速率 ，碼字速率 每個(gè)碼字的信息量由于 比特，在等概時(shí)0nEbsbRIRbRsRIiMiippI1lo

24、g21MI2logMRRsb2log 2021-10-1673ssTR1bbssssRERETES0BnN )(lg10lg10 00 dB fBPPnEBRnENSbNsbbb，l ，信號(hào)功率 ，B為接收機(jī)的帶寬 2021-10-1674l 半功率帶寬l 等效噪聲帶寬l 主瓣寬度，第一個(gè)零點(diǎn)l 功率比例帶寬l 最低功率譜密度帶寬l即系統(tǒng)允許的對(duì)相鄰波道干擾的最大泄漏帶寬l 理想帶寬1B2B3B4B5B6B總功率帶內(nèi)功率2021-10-1675lB4帶寬lFCC用這種方法定義移動(dòng)通信系統(tǒng)，帶內(nèi)功率的要求99功率帶寬。這個(gè)定義很嚴(yán)格，主要考慮旁瓣功率對(duì)相鄰波道的影響。l如果采用數(shù)字蜂窩系統(tǒng)信道，

25、速率為48Kb/s，需要帶寬為400KHz，很難用于實(shí)際情況，而QPSK那么可以在200KHz帶寬內(nèi)傳送。2021-10-16769.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制概述多進(jìn)制幅移鍵控MASK誤符號(hào)率多進(jìn)制相移鍵控MPSK1. MPSK信號(hào)的表述 2. MPSK 信號(hào)的調(diào)制 3. MPSK 信號(hào)的解調(diào) 4. MPSK 的誤碼性能多進(jìn)制頻移鍵控MFSK 調(diào)制，解調(diào)，誤符號(hào)率幅度與相位相結(jié)合的多進(jìn)制調(diào)制MQAM, MQPR,ORDM,ADSL,VDSL,Modem2021-10-1677l概述提高頻帶利用效率的方法是采用多進(jìn)制調(diào)制多進(jìn)制調(diào)制。多進(jìn)制調(diào)制的代價(jià)是增加信號(hào)功率增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性的復(fù)雜

26、性。常用的M進(jìn)制，如MASK，MPSK，其中nM22021-10-1678l在M進(jìn)制幅移鍵控中，載波幅度有M種取值l時(shí)域表達(dá)式 可以取M種取值， 它們出現(xiàn)的概率分別為 l特點(diǎn)：功率譜的狀態(tài)和2ASK完全相同，它相當(dāng)于M電平基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)幅，因此帶寬是M電平基帶信號(hào)頻帶的2倍。 tnTtgatScnsnMASKcos)()(na . 1, 1 , 0,MiAain1,10110MiiMPPPP；2021-10-1679l采用相干解調(diào)時(shí)，MASK信號(hào)的誤符號(hào)率可以從M電平基帶信號(hào)導(dǎo)出，式 10132 l將該式轉(zhuǎn)換為頻帶公式時(shí)，必須作兩個(gè)變換l1載波鍵控信號(hào)的功率只有其等效基帶信號(hào)功率的

27、一半，l2在基帶時(shí)，no為雙邊譜密度，在頻帶時(shí)為單邊譜密度 NSMQMMPS13) 1(22頻帶基帶|E2|bE2021-10-1680l由于在理想情形時(shí)，l得到 133-10-R|1log6) 1(2R|log13) 1(2022022,BnEMMQMMBnEMMQMMPsbsbMASKS基帶基帶1BRs134-10- - - - -|1log6) 1(2022,nEMMQMMPbMASKS基帶2021-10-1681l采用格雷碼電平邏輯時(shí)，其誤比特率 MPPMASKSMASKb2,log2021-10-16821. MPSK 1. MPSK 信號(hào)的表述信號(hào)的表述l其相位取值將有M種取值，如

28、果g(t)為矩形包絡(luò)ncssMPSKntnTtgTEtS)(cos)(2)(1,2 1, 1 , 0,)()(10MiiiiiisPPMiMinnTtn出現(xiàn)概率為。時(shí)刻的相位，為載波在2021-10-1683l如果令 ，得其中， 0tnTtgbtnTtganTtgTEntnTtgTEnttScnsncnsnnssscnssscMPSKsin)(cos)()(2)(sinsin)(2)(coscos)()(sin2 ),(cos2nTEbnTEassnssn2021-10-1684l因此任何一個(gè)MPSK信號(hào)都可以看作是對(duì)兩個(gè)正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)幅的疊加，因此它的頻譜寬度和MASK相同，是基

29、帶信號(hào)頻譜的二倍。l因此，只要碼字速率一樣，其功率譜的形狀那么完全相同。 2021-10-16852021-10-16862021-10-16872021-10-1688l都采用正交相干解調(diào)正交相干解調(diào)QPSK2021-10-1689l采用上圖所示的相干解調(diào)器，區(qū)別在于電平判決由二電平判決改為四電平判決，判決結(jié)果經(jīng)邏輯運(yùn)算后得到比特碼組，再進(jìn)行一次并串變換。2021-10-16902021-10-1691相干解調(diào)的關(guān)鍵是需要恢復(fù)參考載波，MPSK信號(hào)中不存在載波分量，它是抑制載波調(diào)制，要從抑制載波的已調(diào)信號(hào)中提取載波需要對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行非線性處理； 根據(jù)非線性處理方式的不同，可以分為不同的載波提

30、取環(huán)路，如倍頻環(huán)、二頻環(huán)、四頻環(huán)、逆調(diào)制環(huán)、科斯塔斯環(huán)-Costas分模擬和數(shù)字2021-10-16922021-10-1693ttQttItSccsin)(cos)()()sin(2)(ttucVCOcos)(sin)(cos)(sin)(11tQtIutQtIu)cos)(sin()cos)(sin()cos)(sin()cos)(sin(214213tQtIuuutQtIuuu2021-10-1694l判決點(diǎn)輸出可以用符號(hào)函數(shù)表示 0, 10, 1)sgn(xxx)sgn(sgnsgnsgnsgn43214321uuuuuuuuud)4sgn(sin du2021-10-1695在 內(nèi)存

31、在四個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，有四重模糊度)2 , 0(2021-10-1696l基帶信號(hào)都是非歸零，因此不存在時(shí)鐘分量，要把它變成歸零解調(diào)的基帶信號(hào)l采用微分處理l晶體濾波器或鎖相環(huán)提取微分提取電路2021-10-1697lMPSK 的最正確接收機(jī)2021-10-1698l接收噪聲信號(hào)經(jīng)帶通后為窄帶高斯噪聲l正交相關(guān)器輸出為 l 為兩個(gè)獨(dú)立的高斯噪聲，均值為0，功率譜為l 為單位符號(hào)平均信號(hào)能量。ttnttntncQcIsin)(cos)()(1, 1 , 0,2sin,2cosMinMiExnMiExQsQIsIQInn ,20nsE2021-10-1699l由鑒相可知，當(dāng)疊加在信號(hào)點(diǎn)上的噪聲使矢量的角度

32、不超過(guò) 范圍時(shí)，該信號(hào)可以正確的接收。l因此誤符號(hào)率為 為 的概率密度函數(shù)，它是一個(gè)正弦波加窄帶高斯噪聲后的信號(hào)其相位概率密度函數(shù)。 )(1,dfPMMMPSKSM)(f2021-10-16100又有 于是當(dāng) 很大時(shí) cos211sinexpcosexp21)(02000nEerfcnEnEnEfssssIsnEn0arctg0nEs2,sinexpcos)(200nEnEfss2021-10-16101l采用格雷碼時(shí) lQPSK ，l和二相移相鍵控一樣。 MnEQMnEerfcPssMPSKS2020,sin2sinMPPMPSKSMPSKb2,log0,2nEQPbQPSKb2021-10

33、-16102lMFSK，采用M個(gè)發(fā)送頻率l ，如果M個(gè)信號(hào)都相互正交，即 1, 1 , 0,0,cos2)(MiTttTEtSsissiiif2jidttStSsTji, 0)()(02021-10-16103lMFSK 調(diào)制實(shí)際上是由M個(gè)頻率進(jìn)行選擇2021-10-16104lMFSK 解調(diào)器是由M個(gè)帶通濾波器后加包絡(luò)檢波器組成2021-10-16105l正交MFSK采用相干解調(diào)時(shí)，其誤比特率為l采用非相干解調(diào)時(shí)02,log) 1(nMEQMPbMFSKS01111,) 1(exp1) 1(nkkECkPsMkkMkNCMFSKS2021-10-16106l正交幅移調(diào)制MQAMl優(yōu)點(diǎn)：相同頻

34、譜利用率時(shí)，其抗干擾性能好l缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)的難度比較大l設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)星座圖，希望能夠充分利用一個(gè)相平面。lMASK只在一條線軸上，無(wú)相位差異，MPSK那么分布在一個(gè)圓周上，在一個(gè)平面上讓信號(hào)點(diǎn)之間的距離盡可能大。2021-10-16107l信號(hào)點(diǎn)之間的距離d24PSK dQI324ASK d16sin2 16PSK dQI2021-10-16108l16QAM 4QAM方形，正交四電平幅移鍵控比特每個(gè)符號(hào)4 16QAM比特每個(gè)符號(hào)，2QPSK 4QAM2021-10-16109l64QAM 8QAM每個(gè)符號(hào)6比特lMQAM LQAM其中，每個(gè)點(diǎn)代表的比特?cái)?shù)為ML M2log2021-10-1611

35、0l以上是M為2的偶次方，還有M為2的奇次方如1282M7322M5個(gè)每一個(gè)象限322021-10-16111l如果最大幅度為1l對(duì)于16QAM , d=0.4716PSK , d=0.39 12 MQAMsin2MPSK MdMdMQAMMPSK2021-10-16112l一般采用正交調(diào)制方式l調(diào)制過(guò)程說(shuō)明lMQAM 可以看成是兩個(gè)正交抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的疊加，因此它的功率譜應(yīng)和MPSK、MASK一樣，其頻譜利用率為HzsbM/)(log22021-10-16113lMQAM 信號(hào)的解調(diào)都采用正交解調(diào)l以16QAM為例下判上判xxaxa21上判0判10下判002021-10-16114

36、l對(duì)同相路和正交路基帶信號(hào)都采用局部響應(yīng)信號(hào)，然后再進(jìn)行正交調(diào)制，這種鍵控方式稱為局部響應(yīng)正交移幅鍵控，記作MQPRl二電平三電平l四電平七電平2021-10-16115l調(diào)制方式之一串并轉(zhuǎn)換器a1b2b1a216QAM調(diào)制部分響應(yīng)濾波16QAM49QPRl調(diào)制方式之二串并轉(zhuǎn)換器四電平形式四電平形式部分響應(yīng)部分響應(yīng)調(diào)制a149QPRb1a22021-10-16116l對(duì)于一個(gè)正交調(diào)制系統(tǒng)MQAM和MQPR，均可以看作是同相和正交多電平調(diào)制(ASK)系統(tǒng)的疊加,因此對(duì)于同相或正交分系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的功率為正交調(diào)制系統(tǒng)的一半損失了3dB。l但是對(duì)于每一個(gè)同相或正交分系統(tǒng)的比特?cái)?shù)是正交系統(tǒng)的一半，因此對(duì)

37、噪聲帶寬來(lái)說(shuō)，有了3dB的好處。l因此，對(duì)于一個(gè)正交系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的誤符號(hào)率公式就和MASK相同，不過(guò)ML。lM=L22021-10-16117lMQPR的誤符號(hào)率公式可由局部響應(yīng)基帶信號(hào)誤符號(hào)率公式10110得到022,1log6) 1(2nEMMQMMPbMASKS022,1log6) 1(2nELLQLLPbMQAMSNSLQLLPS134) 1(222202222,1log64) 1(2nELLQLLPbMQPRS2021-10-16118l其中 LPPsb2log1 0222,1log6log) 1(2nELLQLLLPbMQAMbMnEobL,平均單位比特能量022222,1log6

38、4log) 1(2nELLQLLLPbMQPRS2021-10-16119l分層分布l2個(gè)8PSK星座l16QAM，4個(gè)比特， abcdl前一個(gè)比特決定幅度，后三個(gè)比特進(jìn)行8PSK鍵控l相位和幅度混合調(diào)制，適合于在衰落信道中傳輸。16 QAM 是一個(gè)2ASK 和一個(gè)8PSK混合誤碼性能QI星形16QAMPSKbASKbQAMbPPP8 ,2,16,43412021-10-16120它用來(lái)減少碼間串?dāng)_，消除頻率選擇性衰落。原碼字速率為 ，分M路速率 ，周期 ，去調(diào)制M個(gè)相互正交的子載波 。 由于子載波的譜相互重疊，因而可以得到較高的頻譜效率，各子載波的頻率分別選擇在 bRMRRbssTbsMTT

39、 snTnff0f1f2f32021-10-16121lADSLl(Asymmetric Digital Subscriber Line)lVDSLl(Very high bit rate Digital Subscriber Line)lADSL是在現(xiàn)有雙絞線上傳送高速非對(duì)稱數(shù)字信號(hào)的一種技術(shù)，它可以在一對(duì)雙絞線上傳送下行到達(dá)8Mb/s，上行幾Kb/s,距離到幾公里。lVDSL可以在雙絞線上下行傳送到25Mb/s,距離在1公里以下。2021-10-16122lDMT(離散多音頻調(diào)制)：采用分載波技術(shù)，分割帶寬，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，采用快速傅立葉變換技術(shù)和反變換。lVDSL可以下行容納48個(gè)

40、6Mb/s的MPEG2 信號(hào)，上行速率可達(dá)1.5Mb/s2021-10-16123l 線路傳送數(shù)據(jù)，頻帶分布在3003400Hz 。lV建議，CCITT，早期的的速率的一般傳送1200b/s以下，采用FSK方式。l如2400b/s Modem (V.26建議)l采用四相調(diào)制，載頻為1800Hz，2400b/s, fs=1200Hz, fN=600Hz，信號(hào)帶寬處在600Hz3000Hzl一般可以采用四線制。l半雙工方式l全雙工方式要采用回波抵消2021-10-16124l4800b/s Modem (V.27)采用8相，載波仍為1800Hz，fs=1600Hz, fN=800Hz, 信號(hào)帶寬為

41、1200Hz，信號(hào)也處在600Hz3000Hzl9600b/s Modem (V.29建議)采用16QAM。四線，載波1700Hz 2021-10-16125lV.32 l采用32QAM ，二線全雙工，載波1700HzlV.33 l傳送14.4 kb/s , 采用 128QAM，載波 1800HzlV.34 傳送 28.8 kb/sl采用 512QAM，載波 1800HzlV.33 傳送 33.6 kb/s l采用 網(wǎng)格編碼調(diào)制TCMl而高于以上速率的那么要采用基群信道，60108KHz帶寬l如傳送50 kb/s 采用VSB群路信道 2021-10-16126前言9.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制9.2 數(shù)字信號(hào)的最正確接收9.3 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制的誤比特率9.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制理論分析9.5 多徑衰落信道下的數(shù)字信號(hào)傳輸9.6 帶通傳輸系統(tǒng)的復(fù)函數(shù)表示和計(jì)算2021-10-16127l9.5 多徑衰落信道下的數(shù)字信號(hào)傳輸 1. 2. 3. 2021-10-161282021-10-16129前言9.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制9.2 數(shù)字信號(hào)的最正確接收9.3 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制的誤比特率9.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制理論分析9.5 多