通信原理-第7章

1、通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院通通 信信 原原 理理第第 7 7 章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院一、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)概述一、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)概述 數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的過(guò)程。）的過(guò)程。 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：包括調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的數(shù)字傳輸系統(tǒng) 數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法： 利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制； 通過(guò)開關(guān)鍵控載波，通常稱為

2、鍵控法。通過(guò)開關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法。 基本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控基本鍵控方式：振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控 數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。 振幅鍵控振幅鍵控 頻移鍵控頻移鍵控 相移鍵控相移鍵控通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控2ASK基本原理基本原理 “通通-斷鍵控?cái)噫I控(OOK)”信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式 波形波形cOOKAsint,P1( )01 P0et以概率 發(fā)送“”時(shí)，以概率發(fā)送“ ”時(shí) 2ASK( )sincets tt通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二

3、、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK）2ASK信號(hào)解調(diào)方法信號(hào)解調(diào)方法 - 非相干解調(diào)非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法) 帶 通濾 波 器全 波整 流 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器定 時(shí)脈 沖輸 出)(2teASKabcd通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控（二、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）相干解調(diào)相干解調(diào)(同步檢測(cè)法同步檢測(cè)法)通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院二、二進(jìn)制振幅鍵控二、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK）msssssmffmfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(22)()(41)(2ASKcscsffPffPfP22

4、2)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff2ASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成和離散譜兩部分組成sASKfB22連續(xù)譜取決于連續(xù)譜取決于g(t)經(jīng)線性調(diào)制經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜后的雙邊帶譜離散譜由載離散譜由載波分量確定。波分量確定。應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）振蕩器1f1反相器振蕩器2f2選通開關(guān)選通開關(guān)相加器基帶信號(hào))(2teFSK12FSK2Asin(),1( )Asin(),0nntett發(fā)送“”時(shí)發(fā)

5、送“”時(shí)由圖可見，由圖可見，2FSK 信號(hào)的波形信號(hào)的波形(a)可以分解可以分解為波形為波形(b) 和波形（和波形（c）。也就是說(shuō)，一個(gè)）。也就是說(shuō)，一個(gè)2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻2ASK信號(hào)的疊加。因此信號(hào)的疊加。因此,2FSK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式又可寫成式又可寫成 2FSK1122( )sinsinets ttstt通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）2FSK信號(hào)的非相干解調(diào)方法信號(hào)的非相干解調(diào)方法通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2

6、FSK）2FSK信號(hào)的相干解調(diào)信號(hào)的相干解調(diào)通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK）2FSK信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)法的原理方框圖及各點(diǎn)時(shí)間波形信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)法的原理方框圖及各點(diǎn)時(shí)間波形 限 幅微 分整 流脈 沖展 寬輸 出低 通)(2teF S Kabcdef通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、二進(jìn)制頻移鍵控三、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK） 2112112FSK)()(sin)()(sin16)(sssssTffTffTffTffTfP222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1

7、612211ffffffff若若| f1 f2 | fs 則出現(xiàn)雙峰則出現(xiàn)雙峰sfffB2122FSK應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）2PSK( )Asin()cnett”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“，1,00nAsin,Asin,1cctPtP概率為概率為 sincs tt模擬調(diào)制的方法模擬調(diào)制的方法鍵鍵 控控 法法通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）2PSK信號(hào)的解調(diào)器原理方框圖和波形圖信號(hào)的解調(diào)器原理方框圖和波形圖“倒倒”現(xiàn)現(xiàn)象象或“反反相工作相工作”。通

8、信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制相移鍵控（四、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）)()(41)(2cscsPSKffPffPfP )() 0()21 ()()1 (42222fGPffGPPffPsss222PSK(1)()()sccPf PPG ffG ff222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP2221(1 2 )(0)()()4sccfPGffff通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“10, 0 0 0 0 00 0

9、 0 0 0 02DPSK01 1 0 0 1 0 1 1或信號(hào)相位：二進(jìn)制數(shù)字信息：參考相位參考相位/2/2(a) A方式 參 考 相 位參 考 相 位/2/2(b) B方式 通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) )2DPSK的相干解調(diào)器原理圖和各點(diǎn)波形的相干解調(diào)器原理圖和各點(diǎn)波形 相對(duì)碼相對(duì)碼0 1 0 0 1 1的波形的波形通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) )差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)( (相位比較）法相位比較）法 帶通濾波器相乘器低通濾波器抽

10、樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(DPSK2te延遲Tsabcde相對(duì)碼相對(duì)碼0 1 0 0 1 1的波形的波形通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院四、二進(jìn)制差分相移鍵控（四、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK) ) 用這種方法解調(diào)時(shí)不需要專門的相干載波，只需由收到的用這種方法解調(diào)時(shí)不需要專門的相干載波，只需由收到的2DPSK信號(hào)信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔，然后與延時(shí)一個(gè)碼元間隔，然后與2DPSK信號(hào)本身相乘。相乘器起著相位比信號(hào)本身相乘。相乘器起著相位比較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波后再抽樣判較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波后再抽樣判決，即可直接恢復(fù)出原始數(shù)

11、字信息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。決，即可直接恢復(fù)出原始數(shù)字信息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。 2DPSK系統(tǒng)是一種實(shí)用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比系統(tǒng)是一種實(shí)用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差。的要差。 功率譜密度功率譜密度 從前面討論的從前面討論的2DPSK信號(hào)的調(diào)制過(guò)程及其波形可以知道，信號(hào)的調(diào)制過(guò)程及其波形可以知道，2DPSK可以可以與與2PSK具有相同形式的表達(dá)式。所不同的是具有相同形式的表達(dá)式。所不同的是2PSK中的基帶信號(hào)中的基帶信號(hào)s(t)對(duì)對(duì)應(yīng)的是絕對(duì)碼序列；而應(yīng)的是絕對(duì)碼序列；而2DPSK中的基帶信號(hào)中的基帶信號(hào)s(t)對(duì)應(yīng)的是碼變換后的相對(duì)

12、應(yīng)的是碼變換后的相對(duì)碼序列。因此，對(duì)碼序列。因此，2DPSK信號(hào)和信號(hào)和2PSK信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的信號(hào)的功率譜密度是完全一樣的。信號(hào)帶寬與。信號(hào)帶寬與2ASK的相同，也是碼元速率的兩倍。的相同，也是碼元速率的兩倍。通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能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tccos2發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(ty)(txeP同步檢測(cè)法的系統(tǒng)性能同步檢測(cè)法的系統(tǒng)性能acos0( )0cSTttTStt 其它( )( )1( )( )0TiiiStn t

13、y tn t發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“ ”時(shí)cos( )cos( )sin=( )cos( )sincccscccscatn ttn ttn ttn tt”時(shí)發(fā)“”時(shí)發(fā)“0sin)(cos)(1sin)(cos)(ttnttnttnttnacscccscc”符號(hào)發(fā)送“”符號(hào)發(fā)送“0),(1),()(tntnatxcc帶通帶通濾波濾波通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(1)(kTxsscsckTnkTnax2212)(exp21)(nnaxxf2202exp21)(nnxxf(1) (0/

14、1)(0) (1/0)ePPPPPbbdxxfPdxxfP)()0()()1 (01r/41er) 1 ()0(ln22*PPaabn124rerfc通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“1”符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“0”符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為”時(shí)發(fā)“”時(shí)發(fā)“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(ttnttnttnttnatycscccscc)()()(2

15、2tntnatVsc)()()(22tntntVsc2222/ )(2021)(naVnneaVIVVf222/20)(nVneVVf通信原理課件孫 怡大連理工大學(xué)信息與通信工程學(xué)院五、二進(jìn)制振幅鍵控五、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)判決門限為設(shè)判決門限為b ，規(guī)定判決規(guī)則為，規(guī)定判決規(guī)則為: 抽樣值抽樣值V b 時(shí)，判為時(shí)，判為“1” 抽樣值抽樣值V 0，則判為，則判為“0”正確接收；若正確接收；若x 7時(shí)，兩者的區(qū)別可以忽略。這時(shí)相干和非時(shí)，兩者的區(qū)別可以忽略。這時(shí)相干和非相干解調(diào)誤碼率的上界都可以用下式表示：相干解調(diào)誤碼率的上界都可以用下式表示：224/21nAeeMP(