第七章數(shù)字帶通輸系統(tǒng)ppt課件

1、第七章第七章 數(shù)字通帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通帶傳輸系統(tǒng)(4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí))7.1 7.1 引言引言7.2 7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.3 7.3 二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.4 7.4 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)的性能比較了解內(nèi)容；熟悉內(nèi)容；掌握內(nèi)容了解內(nèi)容；熟悉內(nèi)容；掌握內(nèi)容1二進(jìn)制二進(jìn)制2ASK調(diào)制波形、調(diào)制解調(diào)框圖、調(diào)制波形、調(diào)制解調(diào)框圖、頻譜分析方法頻譜分析方法重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)2二進(jìn)制二進(jìn)制2FSK調(diào)制波形、調(diào)制解調(diào)框圖、調(diào)制波形、調(diào)制解調(diào)框圖、頻譜分析方法頻譜分析方法3二進(jìn)制二進(jìn)制2PSK，2DPSK調(diào)制波形、調(diào)制解調(diào)制波形、

2、調(diào)制解調(diào)框圖、頻譜分析方法調(diào)框圖、頻譜分析方法4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能比較結(jié)果。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能比較結(jié)果。本章知識(shí)框架本章知識(shí)框架7.1 引言引言利用不同的調(diào)制方法利用不同的調(diào)制方法數(shù)字基帶信號(hào)不可能在諸如無(wú)線信道、光數(shù)字基帶信號(hào)不可能在諸如無(wú)線信道、光纖信道等傳輸媒質(zhì)中直接傳輸。如何利用纖信道等傳輸媒質(zhì)中直接傳輸。如何利用基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效傳輸呢？信號(hào)的有效傳輸呢？問(wèn)問(wèn)題題的的提提出出研究的方法研究的方法n數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)定義：用數(shù)字基帶信數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)定義：用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波的一種傳輸系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)號(hào)調(diào)

3、制載波的一種傳輸系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)也稱為數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)。也稱為數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)。載波的波形是任意的，但大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)都載波的波形是任意的，但大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)都選擇單頻信號(hào)正弦波或余弦波作為載波，因?yàn)檫x擇單頻信號(hào)正弦波或余弦波作為載波，因?yàn)楸阌诋a(chǎn)生與接收。稱為正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。便于產(chǎn)生與接收。稱為正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。7.1.1 定義注意：注意： 7.1.2 數(shù)字信號(hào)的傳輸方式數(shù)字信號(hào)的傳輸方式 數(shù)字信號(hào)共有兩種傳輸方式數(shù)字信號(hào)共有兩種傳輸方式 （已經(jīng)在第五章介紹）：數(shù)字信號(hào)直接傳送的（已經(jīng)在第五章介紹）：數(shù)字信號(hào)直接傳送的方式。方式。 1. 基帶傳輸基帶傳輸2. 頻帶傳輸頻帶傳輸（

4、將在本章介紹）：用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波后的傳（將在本章介紹）：用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波后的傳送方式。送方式。7.1.3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的分類數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的分類n1 、按調(diào)制器的功能分、按調(diào)制器的功能分n 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相n數(shù)字調(diào)制信號(hào)在二進(jìn)制時(shí)有數(shù)字調(diào)制信號(hào)在二進(jìn)制時(shí)有n振幅鍵控振幅鍵控2ASK Amplitude Shift Keying ）n移頻鍵控移頻鍵控2FSK Frequency Shift Keying ）n移相鍵控移相鍵控2PSK Phase Shift Keying ）S(t)t1001S(t)t1001S(t)t1001t2ASK2FSKt2PSKt2、 按已調(diào)信

5、號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)的不同分為按已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)的不同分為n線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)頻率位置呈號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只不過(guò)頻率位置呈現(xiàn)線性搬移；現(xiàn)線性搬移；n非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)與基帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不同，有新的頻率成帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)不同，有新的頻率成分出現(xiàn)分出現(xiàn)7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理n7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)(2ASK)n1、2ASK概念概念:用二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)用二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)去調(diào)制等幅的載波。去調(diào)制等幅的載波。 n 即傳即傳“1信號(hào)時(shí)，發(fā)送載波，

6、信號(hào)時(shí)，發(fā)送載波， n 傳傳“0信號(hào)時(shí)，送信號(hào)時(shí)，送0電平。電平。 n所以也稱這種調(diào)制為通所以也稱這種調(diào)制為通on）、）、斷斷(off)鍵控鍵控OOK。 注意注意2.二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)實(shí)現(xiàn)模型二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)實(shí)現(xiàn)模型n有一般模擬幅度調(diào)制方法和有一般模擬幅度調(diào)制方法和 鍵控方法鍵控方法S(t)coscte0(t)開關(guān)電路載波S(t)e0(t)nsnnTtgatS)()(10信息代碼2ASK3. 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)2ASK的時(shí)域表示的時(shí)域表示nTs為碼元間隔，為碼元間隔，an是第是第n個(gè)信息符號(hào)對(duì)應(yīng)的電平值個(gè)信息符號(hào)對(duì)應(yīng)的電平值(0,1或或1,1），它是一個(gè)隨機(jī)量。），它是一個(gè)

7、隨機(jī)量。s(t)為隨機(jī)的單極為隨機(jī)的單極性矩形脈沖序列。性矩形脈沖序列。 nsnnTtgatS)()()(G),(,-1, 1)(G),(, 02211ftgpftgpan頻域?yàn)闀r(shí)域波形為以概率頻域?yàn)闀r(shí)域波形為以概率tnTtgattstecnsnccos)(cos)()(0二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)2ASK時(shí)域波形：時(shí)域波形：4. 2ASK信號(hào)解調(diào)信號(hào)解調(diào)對(duì)對(duì)2ASK信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法同步檢測(cè)法)e2ASK(t)帶通濾波器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時(shí)脈沖(a)2ASK信號(hào)非相干解調(diào)

8、過(guò)程的時(shí)間波形信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形11100000101abcd相干解調(diào)同步檢測(cè)法）e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出cosctz(t)r(t)c(t)5. 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)2ASK的頻譜的頻譜n由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過(guò)由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程程, 所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，因此在頻率域中只能用功率譜密度隨機(jī)過(guò)程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。表示。)()()1 ()()1 ()()()(41)()()(),()(cos)(cos)()(2200smss

9、sscscsASKEsccnsnmffmfGPffGPPffPffPffPfPfPtefPtSttStnTtgate的功率譜密度為的功率譜密度為現(xiàn)設(shè)已知)()(41)()(21)(21cos21)(21cos21)()()(cos21)()(coscos)()(cos)(cos)()()()()()()(0_00000cscsccscscsASKcsccsccASKffPffPfffffPFRFRFRFfpRttRtttStSEteteERtefpte的付氏變換來(lái)計(jì)算的自相關(guān)函數(shù)可以由的功率譜密度補(bǔ)充證明可自學(xué)補(bǔ)充證明可自學(xué) )()(161)()(16)()()()()(161)()(161)

10、(21)()()1 (41)()() 1(41)()(41)(f)1 (G(f)p)-p(1P,s(t)222222222sccscscsASKssccccsASKccccsssssASKsffffTffsaTffsaTfPfTsaTfGffffffGffGffPPffffPffGffGPPfffPffPfPpff功率譜密度表示為：為單極性矩形脈沖序列已知12ASK的功率譜密度為的功率譜密度為補(bǔ)充證明可自學(xué)補(bǔ)充證明可自學(xué)22ASK信號(hào)功率譜密度波形信號(hào)功率譜密度波形2ASK特點(diǎn)特點(diǎn)n2ASK信號(hào)功率譜密度的如下：信號(hào)功率譜密度的如下： 1由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成；連續(xù)由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)

11、成；連續(xù)譜由信號(hào)的波形譜由信號(hào)的波形g(t)經(jīng)線性調(diào)制后決定，經(jīng)線性調(diào)制后決定，離散譜由載波分量決定。離散譜由載波分量決定。2已調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬已調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍，即的二倍，即BASK2fs。小結(jié)小結(jié)n己知某己知某2ASK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000Baud，載頻為載波頻率為，載頻為載波頻率為3KHz， ，若，若發(fā)送的數(shù)字信息序列為發(fā)送的數(shù)字信息序列為011011010，試畫出，試畫出2ASK信號(hào)的波形圖，及試求信號(hào)的波形圖，及試求2ASK信號(hào)的帶信號(hào)的帶寬并畫出功率譜密度曲線。寬并畫出功率譜密度曲線。 0 1 1 0 1 1 0 1 0例

12、例KHzRTfBBss22/22-3 -2-43 42(KHz)7.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)n1. 概念概念n傳傳“0信號(hào)時(shí)，發(fā)送頻率為信號(hào)時(shí)，發(fā)送頻率為f1的載波的載波; 傳傳“1信號(hào)時(shí)，發(fā)送頻率為信號(hào)時(shí)，發(fā)送頻率為f2的載波。的載波。 可見，可見，F(xiàn)SK是用不同頻率的載是用不同頻率的載波來(lái)傳遞數(shù)字消息的。波來(lái)傳遞數(shù)字消息的。注意注意2.二進(jìn)制頻移鍵控二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)實(shí)現(xiàn)模型實(shí)現(xiàn)模型n有模擬調(diào)頻法及鍵控法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻兩有模擬調(diào)頻法及鍵控法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻兩種方法種方法3. 2FSK信號(hào)的時(shí)間表達(dá)式為信號(hào)的時(shí)間表達(dá)式為ppanaappaTtgtnTtgatnTtg

13、atSnnnnnnsnnsnnnsnFSK以概率以概率即：個(gè)碼元的初始相位是第，的反碼，為以概率以概率為為單個(gè)矩形脈沖，脈寬其中：, 0-1, 1-1, 0, 1)()cos()()cos()()(_2_1可見，可見，2FSK信號(hào)由兩個(gè)信號(hào)由兩個(gè)2ASK信號(hào)相加構(gòu)成。信號(hào)相加構(gòu)成。注意注意aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信號(hào)2FSK的時(shí)域波形的時(shí)域波形4. 2FSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度n這里把二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)看成是兩個(gè)幅移鍵控信號(hào)相疊加的方法。即 nsnnsnnnnnsnnnsnFSKnTtgatSnTtgatSttSttStnTtgatnT

14、tgatS)()()()()cos()()cos()()cos()()cos()()(_2122112_1其中n如果s1(t)的功率譜密度為Ps1(f)；s2(t)的功率譜密度為Ps2(f)，上式可以整理為如下形式，n核心問(wèn)題：Ps1(f)， Ps2(f) =? )()(41)()(41)(22221111ffPffPffPffPfPssssFSK )()(161)()(16)()(161)()(16)(21fG(f)p)-p(1)()()(f)1 (G(f)p)-p(1)()()(22222211212122222211ffffTffsaTffsaTffffTffsaTffsaTfPPpff

15、PnTtgatSpffPnTtgatSssssssFSKssnsnssnsn時(shí)而2FSK信號(hào)的功率譜密度波形信號(hào)的功率譜密度波形(單邊譜單邊譜)2FSK功率譜密度的特點(diǎn)如下功率譜密度的特點(diǎn)如下n1)2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成兩部分構(gòu)成, 離散譜出現(xiàn)在離散譜出現(xiàn)在f1和和f2位置；位置； n2)功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現(xiàn)功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現(xiàn)雙峰。若兩個(gè)載頻之差雙峰。若兩個(gè)載頻之差|f1 -f2|fs，則，則出現(xiàn)雙峰。若兩個(gè)載頻之差出現(xiàn)雙峰。若兩個(gè)載頻之差|f1 -f2|fs，則出現(xiàn)單峰。則出現(xiàn)單峰。 n3)所需傳輸帶寬所需傳輸帶寬

16、BFSK=|f1 -f2|+2 fs 5. 二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)（2FSK的解調(diào)的解調(diào)2FSK信號(hào)的解調(diào)方法很多，如：鑒信號(hào)的解調(diào)方法很多，如：鑒頻器法，相干法，非相干法，過(guò)零頻器法，相干法，非相干法，過(guò)零檢測(cè)法、差分檢波法等。檢測(cè)法、差分檢波法等。下面僅就相干檢測(cè)法、非相干檢測(cè)法、下面僅就相干檢測(cè)法、非相干檢測(cè)法、過(guò)零檢測(cè)法進(jìn)行介紹。過(guò)零檢測(cè)法進(jìn)行介紹。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖 (a) 非相干解調(diào)非相干解調(diào); (b) 相干解調(diào)相干解調(diào)e2FSK(t)帶 通 濾 波 器1包 絡(luò)檢 波 器抽 樣判 決 器輸 出定 時(shí) 脈 沖帶 通 濾 波 器包

17、 絡(luò)檢 波 器(a)e2FSK(t)帶 通 濾 波 器1低 通濾 波 器抽 樣判 決 器輸 出定 時(shí) 脈 沖帶 通 濾 波 器低 通濾 波 器相 乘 器相 乘 器cos1tcos2t(b)111000001012FSK信 號(hào)2FSK非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 抽樣判決器起抽樣判決器起比較器作用，比較器作用，把兩路包絡(luò)信把兩路包絡(luò)信號(hào)同時(shí)送到抽號(hào)同時(shí)送到抽樣判決器進(jìn)行樣判決器進(jìn)行比較，從而判比較，從而判決輸出基帶數(shù)決輸出基帶數(shù)字信號(hào)。若上、字信號(hào)。若上、下及的抽樣值下及的抽樣值分別用分別用 v1,v2表示，則抽樣表示，則抽樣判決器的判決判決器的判決準(zhǔn)則為準(zhǔn)則為0,1,212

18、1判為判為VVVV注意注意過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)頻波的過(guò)零波的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而同載頻而異，故檢異，故檢出過(guò)零點(diǎn)出過(guò)零點(diǎn)數(shù)可以得數(shù)可以得到關(guān)于頻到關(guān)于頻率的差異，率的差異，這就是過(guò)這就是過(guò)零檢測(cè)法零檢測(cè)法的基本思的基本思想。想。n已知P(0)=P(1)=0.5,RB=1000B,載波頻率為f1=3KHz, f2=8KHz,載波振幅為A，求2FSK信號(hào)的帶寬并畫出其單邊功率譜草圖。例例考慮考慮KHzfffBfkHzffkHzRTfffffFSKssBss72,2511,212122121且?guī)掃B續(xù)譜呈現(xiàn)雙峰基帶信號(hào)帶寬為位置連續(xù)譜的中

19、心頻率離散譜出現(xiàn)在和離散譜兩部分構(gòu)成，信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜前面分析：?jiǎn)芜呑V函數(shù)波形389742f(KHz)設(shè)某設(shè)某2FSK調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率為調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000baud，已調(diào)信號(hào)載頻為已調(diào)信號(hào)載頻為1000Hz或或2000Hz。（1若發(fā)送數(shù)字信息為若發(fā)送數(shù)字信息為011010，試畫出相應(yīng)的，試畫出相應(yīng)的2FSK信號(hào)波形；信號(hào)波形；（2試討論這時(shí)的試討論這時(shí)的2FSK信號(hào)應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)信號(hào)應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)器解調(diào)？器解調(diào)？（3若發(fā)送數(shù)字信息是等可能的，試畫出它的若發(fā)送數(shù)字信息是等可能的，試畫出它的功率譜密度草圖。功率譜密度草圖?？紤]考慮例例解：解：12FSK信號(hào)波形如下：信號(hào)波

20、形如下：“1發(fā)送載頻發(fā)送載頻1000Hz的載波，且每一碼元的載波，且每一碼元寬度發(fā)送寬度發(fā)送一個(gè)周期的載波一個(gè)周期的載波；“0發(fā)送載波發(fā)送載波2000Hz的載波，且每一碼元寬度發(fā)送兩個(gè)周期的載的載波，且每一碼元寬度發(fā)送兩個(gè)周期的載波波2由于由于，這時(shí)，這時(shí)2FSK信號(hào)信號(hào)功率譜出現(xiàn)單峰。所以，采用包絡(luò)檢測(cè)法功率譜出現(xiàn)單峰。所以，采用包絡(luò)檢測(cè)法上下兩支路有較大串?dāng)_，使解調(diào)性能下降。上下兩支路有較大串?dāng)_，使解調(diào)性能下降。因而，采用相干解調(diào)或過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)因而，采用相干解調(diào)或過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)3功率譜密度草圖如下：功率譜密度草圖如下：sfff100012雙邊譜函數(shù)雙邊譜函數(shù)信源單元的信源單元的K1、K2

21、、K3置于任意狀置于任意狀態(tài)非全態(tài)非全0），觀察），觀察AK、BK波形波形實(shí)驗(yàn)展示實(shí)驗(yàn)展示觀察觀察2FSK和和2ASK這兩個(gè)信號(hào)與這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系的關(guān)系7.2.3 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控一、二進(jìn)制相移鍵控一、二進(jìn)制相移鍵控2PSK (絕對(duì)相移鍵控絕對(duì)相移鍵控) 1. 概念：概念： 傳傳“1信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為的載波；的載波； 傳傳“0信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為0的載波。的載波。 )cos(2ncpsktAs10, 0，發(fā)送發(fā)送n2. 2PSK的時(shí)域表達(dá)的時(shí)域表達(dá)PtPtSTPPanTtgatsttstsccpsksnnbncPSK1,cos,cos

22、)1(11)()(cos)()(2概率為概率為內(nèi)觀察時(shí)在某一碼元持續(xù)時(shí)間概率為，概率為，雙極性雙極性3. 2PSK(絕對(duì)相移鍵控絕對(duì)相移鍵控)實(shí)現(xiàn)模型實(shí)現(xiàn)模型鍵控法鍵控法模擬調(diào)制方法模擬調(diào)制方法問(wèn)題問(wèn)題2PSK與2ASK信號(hào)產(chǎn)生方法比較，有什么不同？2ASK中中S(t)是單極性的，而是單極性的，而2PSK中中s(t)是雙極性的基帶信號(hào)是雙極性的基帶信號(hào)4. 2PSK的時(shí)域波形的時(shí)域波形5. 相移鍵控信號(hào)的接收解調(diào)系統(tǒng)相移鍵控信號(hào)的接收解調(diào)系統(tǒng)n12PSK信號(hào)的相干接收信號(hào)的相干接收 帶通濾波器e2PSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時(shí)脈沖2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間

23、波形信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 10a110100bcde6. 2PSK信號(hào)的功率譜密度信號(hào)的功率譜密度2PSK信號(hào)的功率譜密度采用與求信號(hào)的功率譜密度采用與求2ASK信號(hào)功率譜密度相同的方法。信號(hào)功率譜密度相同的方法。 PSK信號(hào)的功率譜密度為信號(hào)的功率譜密度為)()(41)(2cscspskffPffPfP注意注意Ps(f)為雙極性基帶信號(hào)為雙極性基帶信號(hào)s(t)功率譜密度功率譜密度當(dāng)當(dāng)0、1等概出現(xiàn)時(shí)等概出現(xiàn)時(shí),則則2PSK信號(hào)的功信號(hào)的功率譜密度為率譜密度為222)()(sin)()(sin4)(scscscscspskTffTffTffTffTfP2PSK信號(hào)的功率譜密度為信號(hào)的功率譜

24、密度為2PSK信號(hào)的功率譜密度波形信號(hào)的功率譜密度波形2PSK信號(hào)功率譜密度的特點(diǎn)信號(hào)功率譜密度的特點(diǎn):n(1)、由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成；、由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成； n(2)、帶寬是絕對(duì)脈沖序列的二倍，、帶寬是絕對(duì)脈沖序列的二倍，nBPSK2fs(Hz)； n(3)、與、與2ASK功率譜的區(qū)別是當(dāng)功率譜的區(qū)別是當(dāng)P1/2時(shí)，時(shí)，2PSK無(wú)離散譜，而無(wú)離散譜，而2ASK存在存在離散譜。離散譜。 總結(jié)總結(jié)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180倒相時(shí)，解調(diào)出倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部

25、出錯(cuò)。是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。 這種現(xiàn)象通常稱為這種現(xiàn)象通常稱為“倒倒現(xiàn)象。而使得現(xiàn)象。而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用。方式在實(shí)際中很少采用。為了解決為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題， 提出了二進(jìn)制差分相位鍵控提出了二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)。 補(bǔ)充說(shuō)明補(bǔ)充說(shuō)明發(fā)送端載波：發(fā)送端載波：本地乘法器輸出信號(hào)：本地乘法器輸出信號(hào)：本地載波：本地載波：倒倒“”現(xiàn)象現(xiàn)象發(fā)送端數(shù)字基帶信號(hào)：發(fā)送端數(shù)字基帶信號(hào)：低通濾波器輸出信號(hào)：低通濾波器輸出信號(hào)：7.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制差分相移鍵控2DPSK （相對(duì)相移鍵控）（相對(duì)相移鍵控）n

26、1、概念、概念 n傳傳“0信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相同即一碼元載波的起始相位相同即=0）；）； n傳傳“1信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相差一碼元載波的起始相位相差即即=）。）。 n數(shù)字信息：數(shù)字信息： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1n2PSK信號(hào)相位信號(hào)相位n: 0 0 0 0 0 n2DPSK信號(hào)相位：信號(hào)相位：0 0 0 0 0 0 n或：或： 0 0 0 0 0 例例2. 2DPSK差分相移鍵控相對(duì)相差分相移鍵控相對(duì)相移鍵控實(shí)現(xiàn)模型移鍵控實(shí)現(xiàn)模型”數(shù)字信息“，”數(shù)字信息“，1001 0 1

27、 1 0 0 12PSK2DPSK絕對(duì)碼an0 1 1 0 1 1 1 0相對(duì)碼bn相位 0 01nnnbab可以看出，可以看出，2DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法可以采用：信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法可以采用：首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，將絕對(duì)碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對(duì)碼表將絕對(duì)碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對(duì)碼表示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，從而示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)。產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)。絕對(duì)碼和相對(duì)碼是可以互相轉(zhuǎn)換的，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：絕對(duì)碼和相對(duì)碼是可以互相轉(zhuǎn)換的，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：1nnnbab1nnnbba模二和總

28、結(jié)總結(jié)注意注意3、2DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖相對(duì)碼10110010載波絕對(duì)碼 1 0 0 1 0 1 1 0DPSK信號(hào)n設(shè)載頻為設(shè)載頻為1800Hz，碼元速率為，碼元速率為1200baud，發(fā)送數(shù)字信息為發(fā)送數(shù)字信息為011010。n（1若相位偏移若相位偏移=0傳輸傳輸“0”，=傳傳輸輸“1”，試畫出這時(shí)的，試畫出這時(shí)的2PSK信號(hào)波形；信號(hào)波形；n（2若相位偏移若相位偏移=0傳輸傳輸“0”，=傳輸傳輸“1”，試畫出這時(shí)的，試畫出這時(shí)的2DPSK信號(hào)波信號(hào)波形；形；n例例考慮考慮因?yàn)榇a元速率為因?yàn)榇a元速率為1200baud，載頻為，載頻為1800Hz，因此一個(gè)碼元周期包含

29、，因此一個(gè)碼元周期包含1.5個(gè)載個(gè)載波周期。那么，波周期。那么，0 1 1 0 1 0相對(duì)碼相對(duì)碼0 0 1 0 0 1 1絕對(duì)碼絕對(duì)碼參考（12PSK信號(hào)的波形如下圖信號(hào)的波形如下圖a；（22DPSK信號(hào)波形如下圖信號(hào)波形如下圖b。(a)2PSK載波0 1 1 0 1 0絕對(duì)碼(b)2DPSK 0 1 0 0 1 1相對(duì)碼5、2DPSK信號(hào)的相干接收信號(hào)的相干接收(解調(diào)解調(diào))帶通帶通濾波器濾波器e2DPSK(t)a相乘器相乘器c低通低通濾波器濾波器dbe抽樣抽樣判決器判決器輸出輸出cosct定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖碼反碼反變換器變換器f2DPSK信號(hào)相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過(guò)程各信號(hào)相干解調(diào)器原理圖和

30、解調(diào)過(guò)程各點(diǎn)時(shí)間波形點(diǎn)時(shí)間波形 abcdef(b)1011000相對(duì)碼相對(duì)碼絕對(duì)碼絕對(duì)碼6.功率譜密度功率譜密度n無(wú)論是無(wú)論是2PSK2PSK還是還是2DPSK2DPSK信號(hào)，都可以等效成雙信號(hào)，都可以等效成雙極性信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。有以下結(jié)論：極性信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。有以下結(jié)論： n （1 12DPSK2DPSK與與2PSK2PSK有相同的功率譜；有相同的功率譜；n （2 2它們的帶寬和頻帶利用率均相同。它們的帶寬和頻帶利用率均相同。 n sssASKPSKDPSKfTBBBB222222)/(21222HzBaudASKPSKDPSKn已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的碼速率為已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的碼

31、速率為1000B，1和和0碼等概碼等概率，載波頻率為率，載波頻率為3KHz，試求，試求2PSK信號(hào)的帶寬并畫出信號(hào)的帶寬并畫出功率譜密度曲線。功率譜密度曲線。KHzRfBBs222-33-2-442例例總結(jié)總結(jié)n二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)已調(diào)信號(hào)的頻帶寬二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度比較表度比較表 7.3 二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能名稱名稱Pe-r關(guān)系關(guān)系相干相干OOK非相干非相干OOK相干相干2FSK非相干非相干2FSK相干相干2PSK差分相干差分相干2DPSK極性比較極性比較2DPSK421reeP221reePreeP21eePrerfcrerfcP221141r

32、eerP221reerPreerP217.4 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較能比較n在數(shù)字通信中，在數(shù)字通信中， 誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，上一節(jié)我們對(duì)各種二進(jìn)制數(shù)字重要指標(biāo)之一，上一節(jié)我們對(duì)各種二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的抗噪聲性能進(jìn)行了分析。下面我們通信系統(tǒng)的抗噪聲性能進(jìn)行了分析。下面我們將對(duì)二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率性能、頻帶將對(duì)二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率性能、頻帶利用率、對(duì)信道的適應(yīng)能力等方面的性能做進(jìn)利用率、對(duì)信道的適應(yīng)能力等方面的性能做進(jìn)一步的比較。一步的比較。 7.4.1 帶寬(碼元寬度為Ts時(shí)) n1)2ASK、2PSK、2D

33、PSK相同，均為2/Ts； n2) 2FSK為 |f2f1| 2/Ts所以，所以，2FSK大于大于2ASK系統(tǒng)或系統(tǒng)或2PSK系統(tǒng)系統(tǒng)的頻帶寬度。因而，從頻帶利用率上看，的頻帶寬度。因而，從頻帶利用率上看，2FSK系統(tǒng)的頻帶利用率最低系統(tǒng)的頻帶利用率最低注意注意誤碼率誤碼率Pe與信噪比與信噪比r的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線n由表和曲線可知：由表和曲線可知： n(1)對(duì)于同一種調(diào)制方式，采用相干接收對(duì)于同一種調(diào)制方式，采用相干接收比非相干接收性能好些；比非相干接收性能好些； n(2)對(duì)于不同的調(diào)制方式，在抗加性高斯對(duì)于不同的調(diào)制方式，在抗加性高斯白噪聲方面，白噪聲方面，PSK性能最好，性能最好，F(xiàn)SK次之，次之，ASK最差。最差。 結(jié)論結(jié)論n判決門限對(duì)信道的敏感性，希望判決門限不隨判決門限對(duì)信道的敏感性，希望判決門限不隨信道變化而變。信道變化而變。 n經(jīng)過(guò)比較，可以得到以下結(jié)論：經(jīng)過(guò)比較，可以得到以下結(jié)論： n2FSK最優(yōu)；因?yàn)椴恍枞藶樵O(shè)置判決門限；最優(yōu)；因?yàn)椴恍枞藶樵O(shè)置判決門限； n2PSK次之；最佳判決門限為次之；最佳判決門限為0，與信號(hào)幅度無(wú)，與信號(hào)幅度無(wú)關(guān)。關(guān)。 n2ASK最差