第7章、帶通傳輸系統(tǒng)

1、1第七章第七章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)授課老師：于工授課老師：于工辦公地點(diǎn)：辦公地點(diǎn)：35193519電子郵件電子郵件: : 2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)1、掌握三種基本二進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制方式、掌握三種基本二進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制方式（2ASK、 2FSK、2PSK/2DPSK）的調(diào)制和解調(diào)的調(diào)制和解調(diào)原理、帶寬。原理、帶寬。2、掌握三種方式的誤碼率信噪比公式，會(huì)計(jì)算。、掌握三種方式的誤碼率信噪比公式，會(huì)計(jì)算。3、了解多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制系統(tǒng)原理和抗噪性、了解多進(jìn)制數(shù)字頻帶調(diào)制系統(tǒng)原理和抗噪性。 37.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 7.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的

2、抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.3 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7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理及抗噪聲性能多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理及抗噪聲性能第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)4振幅鍵控振幅鍵控 ASK（Amplitude Shift Keying） 通斷鍵控通斷鍵控 OOK（On-Off Keying）頻移鍵控頻移鍵控 FSK（Frequency Shift Keying） 相移鍵控相移鍵控 PSK（Phase Shift Keying）差分（相對(duì)）相移鍵控差分（相對(duì)）相移鍵控DPSK（Differential Phase Shift Keying）正

3、交相移鍵控正交相移鍵控QPSK（Quadriphase Shift Keying）M進(jìn)制振幅鍵控進(jìn)制振幅鍵控 MASK（M-ary Amplitude Shift Keying）第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)5P213 -P215 1，2，3，6, 9，11，第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：10學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)課后作業(yè)：課后作業(yè)：6一、一、什么是什么是數(shù)字信號(hào)的帶通傳輸？數(shù)字信號(hào)的帶通傳輸？數(shù)字信號(hào)的帶通傳輸又稱數(shù)字信號(hào)的帶通傳輸又稱數(shù)字頻帶傳輸數(shù)字頻帶傳輸（數(shù)字載數(shù)字載波傳輸波傳輸），是將數(shù)字基帶信號(hào)的信息轉(zhuǎn)載到高頻載），是將數(shù)字基帶信號(hào)的信息轉(zhuǎn)載到高頻

4、載波上去的處理過(guò)程。波上去的處理過(guò)程。數(shù)字基數(shù)字基帶信號(hào)帶信號(hào)調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)信號(hào)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)流程圖數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)流程圖7.0 7.0 引言引言第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)7二、為什么進(jìn)行數(shù)字頻帶傳輸？二、為什么進(jìn)行數(shù)字頻帶傳輸？1 1、基帶傳輸損耗大、易誤碼。、基帶傳輸損耗大、易誤碼。 基帶傳輸一般用于局域網(wǎng)，較少用于長(zhǎng)基帶傳輸一般用于局域網(wǎng)，較少用于長(zhǎng)途傳輸。途傳輸。2 2、便于利用各種模擬信道（帶通信道）資、便于利用各種模擬信道（帶通信道）資源傳輸數(shù)字信號(hào)。源傳輸數(shù)字信號(hào)。第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)8三、怎樣進(jìn)行怎樣進(jìn)行

5、數(shù)字頻帶傳輸？數(shù)字頻帶傳輸？ （數(shù)字信號(hào)的調(diào)制）（數(shù)字信號(hào)的調(diào)制）v高頻載波高頻載波C(t)=ACOS(c t + 0 )為等幅單頻余弦電波。為等幅單頻余弦電波。v需要讓載波攜帶的需要讓載波攜帶的有限個(gè)離散值的有限個(gè)離散值的數(shù)字基帶信號(hào)信息。數(shù)字基帶信號(hào)信息。v可以攜帶數(shù)字基帶信息的參量有可以攜帶數(shù)字基帶信息的參量有幅度幅度、頻率頻率和和相位相位。因此可設(shè)計(jì)出三種調(diào)制方案：因此可設(shè)計(jì)出三種調(diào)制方案：1、讓載波幅度、讓載波幅度A 按數(shù)字信號(hào)的代碼變化按數(shù)字信號(hào)的代碼變化 數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)幅；2、讓載波頻率、讓載波頻率c按數(shù)字信號(hào)的代碼變化按數(shù)字信號(hào)的代碼變化 數(shù)字調(diào)頻數(shù)字調(diào)頻；3、讓載波相位、讓載

6、波相位 0 按數(shù)字信號(hào)的代碼變化按數(shù)字信號(hào)的代碼變化 數(shù)字調(diào)相數(shù)字調(diào)相。第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)9調(diào)制器調(diào)制器S (t )C (t )e (t )數(shù)字基帶數(shù)字基帶信號(hào)信號(hào)正弦載波正弦載波 調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。載波的幅度、頻率或相載波的幅度、頻率或相位只有位只有兩種兩種變化狀態(tài)。變化狀態(tài)。1 0 0 1( )s t2ASKt2PSKt2FSKt第第7章章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)107.1 7.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 7.1.1 7.1.1 二進(jìn)制幅移鍵控二進(jìn)

7、制幅移鍵控 7.1.2 7.1.2 二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控 7.1.3 7.1.3 二進(jìn)制相移鍵控二進(jìn)制相移鍵控 7.1.4 7.1.4 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制差分相移鍵控 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理11 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.1 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控?cái)?shù)字振幅調(diào)制又稱幅移鍵控，記作數(shù)字振幅調(diào)制又稱幅移鍵控，記作ASK（Amplitude shift keying），二進(jìn)制振幅鍵控記作，二進(jìn)制振幅鍵控記作2ASK。 1 1、時(shí)域表示及波形時(shí)域表示及波形 2ASK2ASK是利用代表數(shù)字信息（是利用代表數(shù)字信息（“0”0”或或“1”

8、1”）的）的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的正弦型載波的振幅，基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的正弦型載波的振幅，使載波使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”1”，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”0”。 12特點(diǎn)：特點(diǎn)：“1”碼期間有等幅正弦波輸出，相當(dāng)于開關(guān)開通；碼期間有等幅正弦波輸出，相當(dāng)于開關(guān)開通； “0”碼期間無(wú)輸出，相當(dāng)于開關(guān)切斷。碼期間無(wú)輸出，相當(dāng)于開關(guān)切斷。因此，數(shù)字調(diào)幅又稱為因此，數(shù)字調(diào)幅又稱為開關(guān)鍵控開關(guān)鍵控(通斷鍵控通斷鍵控)，記作，記作 OOK(On Off Keying)。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的

9、時(shí)間波形1 1 1100 0ttt載波信號(hào)2ASK信號(hào)bT( )s tTs 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理13類似于模擬信號(hào)調(diào)幅，現(xiàn)在是用數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)幅類似于模擬信號(hào)調(diào)幅，現(xiàn)在是用數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)幅,調(diào)制信號(hào)是調(diào)制信號(hào)是單極性不歸零碼。單極性不歸零碼。nsnnTtgats)()(PPan101出現(xiàn)概率為，出現(xiàn)概率為，載波是單頻正弦載波是單頻正弦 c(t)=cos(ct )已調(diào)波則是二者的乘積：已調(diào)波則是二者的乘積：001coscos)()(2nnCCASKaatAttste當(dāng)，當(dāng) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理式中式中g(shù)(t)是寬度為是寬度為Ts、高度為、高度為A的

10、矩形脈沖。的矩形脈沖。 a n為數(shù)字序列為數(shù)字序列a n的第的第n個(gè)碼元。個(gè)碼元。142、調(diào)制方法：、調(diào)制方法：( )二進(jìn)制單極性二進(jìn)制單極性不歸零的隨機(jī)不歸零的隨機(jī)矩形脈沖序列矩形脈沖序列 乘法器乘法器coscte2ASK(t)as(t)模擬相乘法模擬相乘法 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理( )cos ct開關(guān)電路開關(guān)電路s(t)b數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法e2ASK(t)10153、2ASK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 與模擬調(diào)制系統(tǒng)一樣，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的與模擬調(diào)制系統(tǒng)一樣，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的解調(diào)也有相干和非相干兩種方式：解調(diào)也有相干和非相干兩種方式：v 相干解調(diào)相干解調(diào)采采用相干波相乘的方法，主

11、要用用相干波相乘的方法，主要用于線性調(diào)制信號(hào)，如于線性調(diào)制信號(hào)，如ASK和和PSK；v非相干解調(diào)非相干解調(diào)采用包絡(luò)檢波的方法，采用包絡(luò)檢波的方法，主要用于主要用于FSK，也可用于，也可用于ASK。 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理162ASK非相干解調(diào)流程框圖非相干解調(diào)流程框圖(1)(1)非相干解調(diào)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）（包絡(luò)檢波法） 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理帶通帶通濾波器濾波器全波全波整流器整流器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖輸出輸出)(2teASKabcd17帶通帶通濾波器濾波器全波全波整流器整流器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判

12、決器輸出輸出)(2teASKabcd 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理18(2) )相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）2ASK相干解調(diào)流程框圖相干解調(diào)流程框圖與模擬系統(tǒng)解調(diào)的不同點(diǎn)僅僅與模擬系統(tǒng)解調(diào)的不同點(diǎn)僅僅在于多了一個(gè)抽樣判決在于多了一個(gè)抽樣判決。abcdz(t)x(t)帶通帶通濾波器濾波器相乘器相乘器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器定時(shí)定時(shí)脈沖脈沖輸出)(2teASKtc cos19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)(2teASKtccosabcdz(t)x(t) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理20ttststtsttsttetzc

13、cccASK2cos)(21)(212cos1 21)(cos)(cos)()(22v 相乘器輸出為相乘器輸出為v 經(jīng)經(jīng)LPF，濾除，濾除 2C 頻率分量，頻率分量，x(t) = s(t) / 2 。v 對(duì)對(duì)x(t) 進(jìn)行抽樣，取得抽樣值進(jìn)行抽樣，取得抽樣值 x 。當(dāng)當(dāng)x 判決門限，判為判決門限，判為“1”碼。碼。 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理e2ASK = s(t) cosc t21)(41)(4)(2fTfSTfPsasS 2ASK是是單極性不歸零碼與載波相乘單極性不歸零碼與載波相乘所得。我們知道，所得。我們知道，當(dāng)隨機(jī)信號(hào)當(dāng)隨機(jī)信號(hào)s(t)乘以乘以 cosc t 后，其功率

14、譜為：后，其功率譜為：)()(41)(2cscsASKffPffPfP于是于是2ASK信號(hào)功率譜密度為：信號(hào)功率譜密度為： 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理式中式中Ps(f) 是基帶信號(hào)（單極性不歸零碼）的功率譜是基帶信號(hào)（單極性不歸零碼）的功率譜：)()(161)()(16)(222ccscscsASKffffTffSaTffSaTfP4、2ASK信號(hào)的功率譜和帶寬信號(hào)的功率譜和帶寬22 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 首先我們來(lái)證明，當(dāng)隨機(jī)信號(hào)首先我們來(lái)證明，當(dāng)隨機(jī)信號(hào)x(t)乘以乘以 cosc t 后，其功后，其功率譜為：率譜為：)()(41)(cXcXYffPff

15、PfP2/)2cos(cos)()(coscos)()()()(),(cccXccYtRtttXtXEtYtYEttR2/cos)(),(cXYRttR 設(shè)設(shè) y(t)=x(t) cosc t ，則，則y(t)的自相關(guān)函數(shù)是：的自相關(guān)函數(shù)是： 其中第一項(xiàng)是平穩(wěn)項(xiàng)，第二項(xiàng)是非平穩(wěn)項(xiàng)，可通過(guò)取時(shí)間其中第一項(xiàng)是平穩(wěn)項(xiàng)，第二項(xiàng)是非平穩(wěn)項(xiàng)，可通過(guò)取時(shí)間平均消失：平均消失：4、2ASK信號(hào)的功率譜和帶寬信號(hào)的功率譜和帶寬23 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理作傅里葉變換即得到功率譜密度：作傅里葉變換即得到功率譜密度：)()(412/)()(*)(21)(cXcXccXYPPPP)()(41)(2

16、cscsASKffPffPfP)(41)(4)(2fTfSTfPsasS 2ASK是是單極性不歸零碼與載波相乘單極性不歸零碼與載波相乘所得。其功率譜為：所得。其功率譜為：式中式中Ps(f) 是基帶信號(hào)（單極性不歸零碼）的功率譜是基帶信號(hào)（單極性不歸零碼）的功率譜：于是于是2ASK信號(hào)功率譜密度為：信號(hào)功率譜密度為：)()(161)()(16)(222ccscscsASKffffTffSaTffSaTfP24基帶信號(hào)功率基帶信號(hào)功率譜密度譜密度 2ASK信號(hào)功信號(hào)功率譜密度率譜密度 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理Ts/4fPs(f)0 fs1/4fP2ASK(f)0 2fs-fcTs

17、/161/16fcfc-fs fc+fs25 結(jié)論結(jié)論: (1) 2ASK信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)信號(hào)的功率譜是基帶信號(hào)s(t) 功率譜的線性功率譜的線性搬移，屬線性調(diào)制；搬移，屬線性調(diào)制；(2) 2ASK信號(hào)的功率譜包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；信號(hào)的功率譜包含連續(xù)譜和離散譜兩部分；(3) 2ASK信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。v有效帶寬取第一零點(diǎn)處帶寬?；鶐捰行捜〉谝涣泓c(diǎn)處帶寬?；鶐払m = fs=RBv2ASK帶寬則為帶寬則為B2ASK= 2Bm = 2fs= 2/Ts=2RBv2ASK信號(hào)頻帶利用率信號(hào)頻帶利用率 =RB / B2ASK=RB /

18、 2 RB =1/2（Baud / Hz） 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理26 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：已知某已知某OOK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為系統(tǒng)的碼元傳輸速率為103B，所用的載波信號(hào)為，所用的載波信號(hào)為Acos(4103t)。（1）設(shè)所傳送的數(shù)字信息為）設(shè)所傳送的數(shù)字信息為011001，試畫出相應(yīng)的，試畫出相應(yīng)的OOK信號(hào)波形示意圖。信號(hào)波形示意圖。（2）求）求OOK信號(hào)的第一零點(diǎn)帶寬。信號(hào)的第一零點(diǎn)帶寬。 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理27 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理7.1.2 7.1.2 二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控二進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控?cái)?shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控，

19、記作數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控，記作FSK（ Frequency shift keying ），二進(jìn)制頻移鍵控記作，二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。1、時(shí)域表示及波形時(shí)域表示及波形2FSK系統(tǒng)是利用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)系統(tǒng)是利用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制載波頻率交替變換的過(guò)程?？刂戚d波頻率交替變換的過(guò)程。280cos1cos)(212nnFSKatAatAte當(dāng)當(dāng) 它相當(dāng)于它相當(dāng)于載波在兩種不同頻率之間進(jìn)行切換載波在兩種不同頻率之間進(jìn)行切換，故稱頻移鍵控故稱頻移鍵控 (FSK Frequency Shift Keying)。二進(jìn)制基帶信號(hào)只有兩種代碼，所以調(diào)頻時(shí)，二進(jìn)制基帶信號(hào)只有兩種代碼，所以調(diào)頻時(shí)，載

20、波頻率只能被置于兩種頻率，即：載波頻率只能被置于兩種頻率，即： 即即用頻率為用頻率為f1的載波代表的載波代表“1”碼，用頻率為碼，用頻率為f2的的載波代表載波代表“0”碼碼，或相反。，或相反。 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理29載波在兩種不同頻率之間進(jìn)行切換載波在兩種不同頻率之間進(jìn)行切換 生成生成2FSK信號(hào)的波形信號(hào)的波形e2FSK(t) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理30相位連續(xù)和相位不連續(xù)相位連續(xù)和相位不連續(xù) 采用鍵控切換方式時(shí)，只要碼元間隔時(shí)間采用鍵控切換方式時(shí)，只要碼元間隔時(shí)間Ts一到，載波立即發(fā)生切換，造成一到，載波立即發(fā)生切換，造成s2FSK(t)波形不連

21、續(xù)，波形不連續(xù)，稱之為稱之為相位不連續(xù)的相位不連續(xù)的FSK調(diào)制調(diào)制。 相位不連續(xù)導(dǎo)致帶寬增大，為了相位不連續(xù)導(dǎo)致帶寬增大，為了相位連續(xù)，相位連續(xù)，首首先，先， FSK兩個(gè)不同頻率的載波應(yīng)來(lái)自同一振蕩源兩個(gè)不同頻率的載波應(yīng)來(lái)自同一振蕩源(晶振晶振)，由不同的分頻倍程所得；其次，還要恰當(dāng)，由不同的分頻倍程所得；其次，還要恰當(dāng)選擇選擇1和和 2 ，使一個(gè)碼元時(shí)段產(chǎn)生的相移之差為，使一個(gè)碼元時(shí)段產(chǎn)生的相移之差為2的整數(shù)倍，即的整數(shù)倍，即(1 - 2 ) Ts = 2n。才能得到。才能得到相相位連續(xù)的位連續(xù)的FSK。 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理31000ttts(t) e2FSK(t)+

22、1-1兩種兩種2FSK信號(hào)波形信號(hào)波形相位不連續(xù)相位不連續(xù)的的2FSK調(diào)調(diào)制制相位連續(xù)的相位連續(xù)的2FSK調(diào)制調(diào)制e2FSK(t) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理322、調(diào)制方法：、調(diào)制方法：s(t)e2FSK (t)模擬調(diào)模擬調(diào)頻器頻器(a) 模擬調(diào)頻法模擬調(diào)頻法(b) 頻率鍵控法頻率鍵控法 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理振蕩器振蕩器1 1f f 1 1反相器反相器振蕩器振蕩器2 2f 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)e2FSK (t)33 2FSK調(diào)制信號(hào)可以看作調(diào)制信號(hào)可以看作兩個(gè)互補(bǔ)的兩個(gè)互補(bǔ)的2ASK調(diào)制信號(hào)的合成調(diào)制信號(hào)的

23、合成：)cos()()cos()()(212ttsttsteFSKnsnnTtgats)()(nsnnTtgats)()(）概率為（概率為PPan1, 0, 10, 11, 0nnnaaa當(dāng)當(dāng) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理34兩個(gè)兩個(gè)2ASK調(diào)制信號(hào)合成調(diào)制信號(hào)合成2FSK信號(hào)信號(hào)an1011001 s(t)s(t)2FSKc1(t)c2(t)s(t)c1(t)s(t)c2(t) 7.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理35f f1 1帶通帶通濾波器濾波器包絡(luò)包絡(luò)檢波檢波抽樣抽樣f f2 2帶通帶通濾波器濾波器包絡(luò)包絡(luò)檢波檢波抽樣抽樣判定判定再生再生s s2FSK2FSK(t)

24、(t)V1V2V1V2判為判為f f1 1代代表的基帶信號(hào)表的基帶信號(hào)V1V2V11，近似有，近似有 lnI0(x)x代回：代回：2222nnaba81)2(41)(21*01*nbbaerfcdVVf2)(exp21)2exp(21)(2122*2220*nbnnbbdVVVdVVfv 前項(xiàng)前項(xiàng)v 后項(xiàng)為后項(xiàng)為v則則前項(xiàng)前項(xiàng):v 后項(xiàng)后項(xiàng):)4(41)(21*01rerfcdVVfb4/021)(21*rbedVVf7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能解調(diào)器輸入端信噪比解調(diào)器輸入端信噪比為為（b*= a / 2）由此前項(xiàng)中：由此前項(xiàng)中： 后項(xiàng)中：后項(xiàng)中： 22*

25、)(22/22nbNSnar42)(22*rbn422*rbbann82v 2ASK系統(tǒng)系統(tǒng)非相干解調(diào)非相干解調(diào)時(shí)誤碼時(shí)誤碼率率v 當(dāng)信噪比遠(yuǎn)大于當(dāng)信噪比遠(yuǎn)大于1 1時(shí)，上式近似為：時(shí)，上式近似為：421reeP4/21441reererfcpv 將上式和同步檢測(cè)法（即相干解調(diào)）的誤碼率公式相比較可將上式和同步檢測(cè)法（即相干解調(diào)）的誤碼率公式相比較可以看出：在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的抗噪聲性能優(yōu)以看出：在相同的信噪比條件下，同步檢測(cè)法的抗噪聲性能優(yōu)于包絡(luò)檢波法，在大信噪比時(shí)，兩者性能相差不大。然而，包于包絡(luò)檢波法，在大信噪比時(shí)，兩者性能相差不大。然而，包絡(luò)檢波法不需要相干載波，因而設(shè)備

26、比較簡(jiǎn)單。另外，包絡(luò)檢絡(luò)檢波法不需要相干載波，因而設(shè)備比較簡(jiǎn)單。另外，包絡(luò)檢波法存在門限效應(yīng)，同步檢測(cè)法無(wú)門限效應(yīng)。波法存在門限效應(yīng)，同步檢測(cè)法無(wú)門限效應(yīng)。（P180 7.2-38）（P180 7.2-37）7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能83 例例7-1： 設(shè)有一設(shè)有一2ASK信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其碼元速率為 RB = 4.8 106波特，發(fā)波特，發(fā)“1”和發(fā)和發(fā)“0”的概率相等，接收端分別采的概率相等，接收端分別采用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的用同步檢測(cè)法和包絡(luò)檢波法解調(diào)。已知接收端輸入信號(hào)的幅度幅度a = 1 mV

27、，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度n0 = 2 10-15 W/Hz。試求。試求 (1) 同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率； (2) 包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率?！窘狻扛鶕?jù)【解】根據(jù)2ASK信號(hào)的頻譜分析可知，信號(hào)的頻譜分析可知，2ASK信號(hào)所需的傳信號(hào)所需的傳輸帶寬近似為碼元速率的兩倍，所以接收端帶通濾波器帶輸帶寬近似為碼元速率的兩倍，所以接收端帶通濾波器帶寬為寬為: B=2Rb=9.6106 Hz帶通濾波器輸出噪聲平均功率為帶通濾波器輸出噪聲平均功率為:W0192. 1n802Bn7.2二進(jìn)

28、制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能84信噪比為信噪比為(1) 同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為(2)包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為45 . 641066. 1261416. 311eerPr/e45 . 64105 . 72121eePre1261092. 1210128622nar 可見，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能可見，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能 接近同步檢測(cè)法解調(diào)性能。接近同步檢測(cè)法解調(diào)性能。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能85課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 若采

29、用若采用OOK方式傳送二進(jìn)制數(shù)字信方式傳送二進(jìn)制數(shù)字信息，已知碼元傳輸速率息，已知碼元傳輸速率 RB = 2106B ，接收端解，接收端解調(diào)器輸入信號(hào)的振幅調(diào)器輸入信號(hào)的振幅 a= 40V ，信道加性噪聲為高，信道加性噪聲為高斯白噪聲，且其單邊功率譜密度斯白噪聲，且其單邊功率譜密度n0 = 610 -18 W/Hz，試求試求: (1)非相干接收時(shí)，系統(tǒng)的誤比特率；非相干接收時(shí)，系統(tǒng)的誤比特率； (2)相干接收時(shí)，系統(tǒng)的誤比特率。相干接收時(shí)，系統(tǒng)的誤比特率。 7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能867.2.2、二進(jìn)制頻移鍵控、二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)系統(tǒng)的抗噪聲性

30、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t1cos2發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(1txeP帶通濾波器相乘器低通濾波器t2cos2)(2ty)(2tx127.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2FSK同步檢測(cè)法解調(diào)框圖同步檢測(cè)法解調(diào)框圖1 1、同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）：、同步檢測(cè)法（相干解調(diào)）：87 ”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0),(cos1),(cos21tntatntatyiii”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(1)(cos)(1111tntntaty”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(cos1)()(2222tntatntyttnttn

31、atysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc22222sin)(cos)()()()(11tnatxc)()(22tntxc7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能上、下兩路經(jīng)過(guò)帶通濾波器的輸出：上、下兩路經(jīng)過(guò)帶通濾波器的輸出：發(fā)送發(fā)送“1”時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)，用窄帶模型表達(dá)噪聲，上下兩路可寫：，用窄帶模型表達(dá)噪聲，上下兩路可寫：通過(guò)相干解調(diào)后上、下兩路送入抽樣判決的信號(hào)：通過(guò)相干解調(diào)后上、下兩路送入抽樣判決的信號(hào)：接收到信號(hào)加噪聲接收到信號(hào)加噪聲8822112)(exp21)(nnaxxf22222exp21)(nnxxf)0()0()() 1/0(2

32、121zPxxPxxPPdzazdzzfzPPzz02202)(exp21)()0() 1/0(221rerfc221)()0/1 (21rerfcxxPP式中，式中，z = x1 x2，故，故z 是高斯型隨機(jī)變量，其均值為是高斯型隨機(jī)變量，其均值為a，方差為方差為 z2 = 2 n2 。同理同理發(fā)出發(fā)出“0”碼而錯(cuò)判為碼而錯(cuò)判為“1”碼的概率碼的概率:7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)出發(fā)出“1”碼而錯(cuò)判為碼而錯(cuò)判為“0”碼的概率碼的概率:其概率密度為：其概率密度為：89采用采用同步檢測(cè)同步檢測(cè)時(shí)時(shí)2FSK2FSK系統(tǒng)的總誤碼率為：系統(tǒng)的總誤碼率為： （P1

33、83 7.2-54）在大信噪比條件下，上式可以近似表示為：在大信噪比條件下，上式可以近似表示為： （P183 7.2-55） 221ererfcP221reerP222/nar7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能信噪比：信噪比：902 2、包絡(luò)檢波法、包絡(luò)檢波法( (非相干解調(diào)）：非相干解調(diào)）：帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器輸出包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器12)(2teFSK定時(shí)脈沖7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能91)()()(21211tntnatVsc22212/ )(210211)(naVnneaVIVVf2222/222)(nV

34、neVVf)()()(22222tntntVsc212121)()()() 1/0(dVdVVfVfVVPPc7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能發(fā)發(fā)1時(shí)，時(shí)，通過(guò)包絡(luò)檢波后上、下兩路送入抽樣判決的信號(hào)：通過(guò)包絡(luò)檢波后上、下兩路送入抽樣判決的信號(hào)：V1(t)和和V2(t)的一維概率密度函數(shù)分別服從的一維概率密度函數(shù)分別服從萊斯分布萊斯分布（廣義瑞利分布廣義瑞利分布）和瑞利分布：和瑞利分布：發(fā)出發(fā)出“1”碼而錯(cuò)判為碼而錯(cuò)判為“0”碼的概率碼的概率:92222121102r/zee/P22121)()0/1 (reVVPP采用采用包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波時(shí)時(shí)2FSK系統(tǒng)的總誤

35、碼率為系統(tǒng)的總誤碼率為 （P184 7.2-62）221reeP結(jié)論結(jié)論：將：將2FSK2FSK包絡(luò)檢波和同步檢波時(shí)系統(tǒng)的誤碼率公式包絡(luò)檢波和同步檢波時(shí)系統(tǒng)的誤碼率公式比較可見，在大信噪比條件下，比較可見，在大信噪比條件下，2FSK2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系信號(hào)包絡(luò)檢波時(shí)的系統(tǒng)性能與同步檢測(cè)時(shí)的性能相差不大，但同步檢測(cè)法的設(shè)統(tǒng)性能與同步檢測(cè)時(shí)的性能相差不大，但同步檢測(cè)法的設(shè)備卻復(fù)雜得多。因此，在滿足信噪比要求的場(chǎng)合，多采用備卻復(fù)雜得多。因此，在滿足信噪比要求的場(chǎng)合，多采用包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法 。7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能推導(dǎo)得到：推導(dǎo)得到：同理：同理：9

36、3 例例7-27-2：采用采用2FSK方式傳輸二進(jìn)制數(shù)字。方式傳輸二進(jìn)制數(shù)字。2FSK信號(hào)的頻率信號(hào)的頻率分別為分別為 f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz，碼元速率，碼元速率RB = 300 B。接。接收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為6 dB。試求：。試求：（1）2FSK信號(hào)的帶寬；信號(hào)的帶寬；（2）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；）包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率；（3）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。）同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率。【解【解】（】（1）根據(jù)式）根據(jù)式(7.1-22)，該，該2FSK信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為1200Hz30029801

37、5802122FSKsfffB600Hz22BsRfB7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 （2）由于誤碼率取決于帶通濾波器輸出端的信噪比。）由于誤碼率取決于帶通濾波器輸出端的信噪比。而在而在FSK接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為：接收系統(tǒng)中上、下支路帶通濾波器的帶寬近似為：94它僅是信道帶寬（它僅是信道帶寬（1200Hz）的）的1/2，故噪聲功率也減小了，故噪聲功率也減小了1/2，因而帶通濾波器輸出端的信噪比也比輸入信噪比提高了因而帶通濾波器輸出端的信噪比也比輸入信噪比提高了2倍。倍。已知接收端輸入信噪比為已知接收端輸入信噪比為6dB=4倍，故帶通濾波

38、器輸出端的倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比應(yīng)為信噪比應(yīng)為:將此信噪比值代入誤碼率公式，可得包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)將此信噪比值代入誤碼率公式，可得包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率的誤碼率（3）同理可得同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率）同理可得同步檢測(cè)法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的誤碼率 824r3421061 . 92121eereP3421085 . 261121eererP7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能957.2.3、2PSK和和2DPSK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0cos1cos)(tatatsccT7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性

39、能”時(shí)發(fā)送“，”時(shí)發(fā)送“0sin)(cos)(1,sin)(cos)()(ttnttnattnttnatycscccscc”符號(hào)發(fā)送“”符號(hào)發(fā)送“0),(1),()(tnatnatxcc1.2PSK信號(hào)相干解調(diào)信號(hào)相干解調(diào)低通濾波后：低通濾波后：帶通帶通濾波器濾波器相乘器相乘器低通低通濾波器濾波器抽樣抽樣判決器判決器定時(shí)脈沖輸出輸出tccos2發(fā)送端發(fā)送端信道信道)(tsT)(tni)(tyi)(ty)(txeP967.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能時(shí)發(fā)送“ 12)(exp21)(221nnaxxf01)()0() 1/0(dxxfxPPrerfc2100)()

40、0()0/1 (dxxfxPPrerfc212PSK2PSK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為rerfcPe21reerP21在大信噪比條件下，上式可以近似表示為在大信噪比條件下，上式可以近似表示為”時(shí)發(fā)送“02)(exp21)(220nnaxxf其概率密度為：其概率密度為：因此：因此：972、2DPSK信號(hào)相干解調(diào)（極性比較信號(hào)相干解調(diào)（極性比較碼反變換法）碼反變換法）7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(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)(DPSK2tetccos碼反變換器abcdef 10010101101110011

41、01nnab 1001011011100101nnab 100111101110101nnab 0101110101nnab（無(wú)誤碼時(shí)無(wú)誤碼時(shí)） （1個(gè)錯(cuò)碼時(shí)個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)連續(xù)2個(gè)錯(cuò)碼時(shí)個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)連續(xù)n個(gè)錯(cuò)碼時(shí)個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） 碼反變換器對(duì)誤碼的影響碼反變換器對(duì)誤碼的影響0010 111100110098nePPPP22221eeeeePPPPPP21)1 ()1 ()1 (2222)1 ()1 ()1 (eeeeePPPPPPneeeneenPPPPPP2)1 ()1 ()1 ()()1 (222neeeeePPPPP)1 ()1 (222neeeeePPPPPeeePPP)1 (2e

42、neeePPPP11)1 (27.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能設(shè)設(shè)Pe和和Pe分別是碼反變換器前、后的誤碼率，則：分別是碼反變換器前、后的誤碼率，則：其中其中Pn是連續(xù)是連續(xù)n個(gè)碼元出現(xiàn)錯(cuò)誤個(gè)碼元出現(xiàn)錯(cuò)誤(兩頭正確）的概率，為：兩頭正確）的概率，為：因此因此而而得到得到99)(1 )(2121)(1 )(1 (211 )()(211 )1 (2erferferferferfcerfcPPPeee)(2rerfcPPee7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2DPSK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率：信號(hào)相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率：（P18

43、8 7.2-80）在大信噪比條件下，上式可以近似表示為在大信噪比條件下，上式可以近似表示為)(1 212rerfPe（P188 7.2-81）1003、2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)（相位比較法）信號(hào)差分相干解調(diào)（相位比較法）7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(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)脈沖輸出發(fā)送端信道)(tsT)(tni)(tyi)(1ty)(txeP延遲Ts)(2ty)(cos)(11tntatycttnttnacsccsin)(cos)(11)(cos)(22tntatycttnttnacsccsin)(cos)(22)()()()(21)(21

44、21tntntnatnatxsscc)(212121ssccnnnanax1010)(210)0/1 (2121ssccnnnanaPxPP2212211)()2(ssccnnnnaR2212212)()(ssccnnnnR)0/1 (21RRPP0)()()()2(01221221221221ssccssccnnnnnnnnaP/P22214/ )4(2102112)(naRnneaRIRRf2224/2222)(nRneRRf7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能令：令：則：則：發(fā)出發(fā)出“0”碼而錯(cuò)判為碼而錯(cuò)判為“1”碼的概率碼的概率:利用恒等式利用恒等式: 2

45、212212212212121)()()()(41yyxxyyxxyyxxR1與與R2的概率密度為的概率密度為:廣義瑞利與瑞利分布廣義瑞利與瑞利分布102reedRaRIRnaRnn212104/ )42(210212221102212112)()()0/1 (dRdRRfRfRRPPRRrePP21)0/1 () 1/0(2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為信號(hào)差分相干解調(diào)時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為 （P190 7.2-96） reeP21同理：同理：7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能103 例例7-37-3 假設(shè)采用假設(shè)采用2DPSK方式在微波線路上傳送二進(jìn)

46、制數(shù)字信方式在微波線路上傳送二進(jìn)制數(shù)字信息。已知碼元速率息。已知碼元速率RB = 106 B，信道中加性高斯白噪聲的單，信道中加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度邊功率譜密度n0 = 2 10-10 W/Hz。 今要求誤碼率不大于今要求誤碼率不大于10-4。試求試求 (1)采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率；采用差分相干解調(diào)時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率； (2)采用相干解調(diào)采用相干解調(diào)-碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率。碼反變換時(shí)，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率。【解】【解】(1)接收端帶通濾波器的帶寬為：接收端帶通濾波器的帶寬為： B=2RB=2106 Hz 其輸出的噪聲功率為其輸

47、出的噪聲功率為: n2 = n0B= 2 10-10 2106 =410-4W 因?yàn)轭}目要求因?yàn)轭}目要求2DPSK采用差分相干接收的誤碼率采用差分相干接收的誤碼率41021reeP7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能104求解可得求解可得 , 又因?yàn)橛忠驗(yàn)樗裕邮諜C(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為所以，接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為（2）對(duì)于相干解調(diào)）對(duì)于相干解調(diào)-碼反變換的碼反變換的2DPSK系統(tǒng)，系統(tǒng)，根據(jù)題意要求根據(jù)題意要求 也就是也就是即：即：查誤差函數(shù)表，可得查誤差函數(shù)表，可得 ;由由r = a2 / 2 n2，可得接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率為，可得接收機(jī)輸入端所

48、需的信號(hào)功率為 25 . 8)2ln(ePr222/narW104 . 310452. 852. 823422na)(12rerfPPee410eP410)(1rerf9999. 0101)(4rerf75. 2r56. 7rW1002. 310456. 756. 723422na7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1057.3二進(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 v誤碼率公式一覽表誤碼率公式一覽表v誤碼率和信噪比誤碼率和信噪比v傳輸帶寬和頻帶利用率傳輸帶寬和頻帶利用率v信道特性對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的影響信道特性對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的影響 7.3 7.3 二進(jìn)制數(shù)

49、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1067.3 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)的性能比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表調(diào)制方調(diào)制方式式解調(diào)方式解調(diào)方式誤碼率誤碼率大信噪比時(shí)近似大信噪比時(shí)近似式式判決判決門限門限帶寬帶寬2ASK相干解調(diào)相干解調(diào)a / 22fs非相干解調(diào)非相干解調(diào)2FSK相干解調(diào)相干解調(diào)無(wú)無(wú)|f2-f1|+2fs非相干解調(diào)非相干解調(diào)421erfcPe41ePe421ePe4/21441eerfcPe221ePe221erfcPe221ePe222/nar107調(diào)制方式調(diào)制方式解調(diào)方式解調(diào)方式誤碼率誤碼率大信噪

50、比時(shí)近大信噪比時(shí)近似式似式判決判決門限門限帶寬帶寬2PSK相干解調(diào)相干解調(diào)02fs2DPSK相干解調(diào)（極相干解調(diào)（極性比較加碼反性比較加碼反變換器法）變換器法）02fs差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)（相位比較法）（相位比較法）ePe21)(erfcPe)()211 ()(1 212erfcerfcerfPe)(21erfcPeePe217.3 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108一、誤碼率和信噪比一、誤碼率和信噪比1、信噪比增大，誤碼率降低；、信噪比增大，誤碼率降低；2、對(duì)于同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法，相干檢測(cè)的抗噪聲性、對(duì)于同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法，相干檢測(cè)的抗噪聲性能優(yōu)于

51、非相干檢測(cè)。能優(yōu)于非相干檢測(cè)。 3、采用相同解調(diào)方式，若要求、采用相同解調(diào)方式，若要求誤碼率相同誤碼率相同，對(duì)輸入信噪比，對(duì)輸入信噪比的要求是：的要求是： 2ASK比比2FSK高高3dB ，2FSK比比2PSK高高3dB。 反之，若信噪比一定，反之，若信噪比一定，2PSK系統(tǒng)的誤碼率比系統(tǒng)的誤碼率比2FSK的小，的小，2FSK系統(tǒng)的誤碼率比系統(tǒng)的誤碼率比2ASK的小。的小。結(jié)論：在抗加性高斯白噪聲方面，相干結(jié)論：在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK性能最好，性能最好，2FSK次之，次之，2ASK最差。最差。7.3 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109誤碼率誤碼率Pe與

52、信噪比與信噪比r的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線7.3 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110二、傳輸帶寬二、傳輸帶寬sASKPSKDPSKfBBB2222ssFSKfhfffB)2(2122HzBaudffffHzBaudssFSKASKPSKDPSK2122222217.3 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)的性能比較頻帶利用率頻帶利用率從頻帶寬度考慮，只有從頻帶寬度考慮，只有FSKFSK較差，其他都一樣。較差，其他都一樣。111三、信道特性對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的影響三、信道特性對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的影響 2ASK系統(tǒng)對(duì)信道特性的變化比較靈敏；系統(tǒng)對(duì)信道特性的變化比較靈敏； 2FSK系

53、統(tǒng)對(duì)信道特性的變化不靈敏；系統(tǒng)對(duì)信道特性的變化不靈敏； 2PSK系統(tǒng)總能保持在最佳判斷門限狀態(tài)。系統(tǒng)總能保持在最佳判斷門限狀態(tài)。四、設(shè)備復(fù)雜性與成本四、設(shè)備復(fù)雜性與成本 非相干解調(diào)無(wú)需本地載波，比相干解調(diào)容易。非相干解調(diào)無(wú)需本地載波，比相干解調(diào)容易。 目前在高速數(shù)據(jù)傳輸中相干目前在高速數(shù)據(jù)傳輸中相干2DPSK用得最多；用得最多；而在中、低速數(shù)據(jù)傳輸中特別是在衰落信道中，非而在中、低速數(shù)據(jù)傳輸中特別是在衰落信道中，非相干相干2FSK用得較為普遍。用得較為普遍。7.3 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112 例：例：在在PSTN中，信道在中，信道在6003000Hz頻帶內(nèi)傳

54、頻帶內(nèi)傳輸輸2DPSK信號(hào)。若接收機(jī)輸入信號(hào)幅度為信號(hào)。若接收機(jī)輸入信號(hào)幅度為0.1v，接，接收輸入信噪比為收輸入信噪比為9dB。試求試求: (1)2DPSK信號(hào)的傳碼率；信號(hào)的傳碼率； (2)求接收機(jī)輸入端高斯噪聲雙邊功率譜密度。求接收機(jī)輸入端高斯噪聲雙邊功率譜密度。 (3)差分相干解調(diào)時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率。差分相干解調(diào)時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率。 (4)若保持誤碼率不變，改為若保持誤碼率不變，改為2ASK傳輸，接傳輸，接收端采用包絡(luò)解調(diào)，其它參量不變，求接收端輸收端采用包絡(luò)解調(diào)，其它參量不變，求接收端輸入信號(hào)幅度。入信號(hào)幅度。7.3 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113【解】【

55、解】(1) 接收端帶通濾波器的帶寬為：接收端帶通濾波器的帶寬為： B=2RB=（3000-600） Hz =2400 Hz 傳碼率傳碼率RB=1200波特波特 (2)由由10 lg r=9dB 知：知： 信噪比信噪比 r=a2/(2n2)=100.9=7.9433 n0B=n2=a2/2r=0.01/(27.9433) =6.2910-4 n0/2=6.2910-4(24002)=1.3110-7 (3)差分相干解調(diào)誤碼率：差分相干解調(diào)誤碼率： Pe=(e-r)/2= e-7.9433/2=1.77510-4 (4)由由 2ASK 誤碼率誤碼率Pe=(e-r/4)/2 知知 r=-4 ln(2

56、Pe)= 31.77 所以所以2ASK信號(hào)幅度為：信號(hào)幅度為：7.3 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)(2 . 077.311029. 62242vran1147.47.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 7.4.1 7.4.1 多進(jìn)制幅移鍵控（多進(jìn)制幅移鍵控（MASKMASK） 7.4.2 7.4.2 多進(jìn)制頻移鍵控（多進(jìn)制頻移鍵控（MFSKMFSK） 7.4.3 7.4.3 多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制相移鍵控 ( MPSK)( MPSK) 7.4.47.4.4 多進(jìn)制差分相移鍵控多進(jìn)制差分相移鍵控（MDPSKMDPSK）7.4 7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字

57、調(diào)制原理1157.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理 用二進(jìn)制序列用二進(jìn)制序列“0”和和“1”分別對(duì)應(yīng)載波的分別對(duì)應(yīng)載波的兩種狀態(tài)（如兩種狀態(tài)（如2ASK的兩種幅度、的兩種幅度、2FSK的兩種頻的兩種頻率、率、2PSK的兩種相位），這樣的調(diào)制叫的兩種相位），這樣的調(diào)制叫二元調(diào)二元調(diào)制制。為了提高傳信率，比如用四進(jìn)制數(shù)去對(duì)應(yīng)載為了提高傳信率，比如用四進(jìn)制數(shù)去對(duì)應(yīng)載波的四種狀態(tài)，就可進(jìn)行四元調(diào)制，一位四進(jìn)制波的四種狀態(tài)，就可進(jìn)行四元調(diào)制，一位四進(jìn)制碼相當(dāng)于二位二進(jìn)制碼，傳信率就會(huì)加倍。同理，碼相當(dāng)于二位二進(jìn)制碼，傳信率就會(huì)加倍。同理，還可以設(shè)計(jì)出更多進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。還可以設(shè)計(jì)出更多進(jìn)制的

58、數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。 與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相比，多進(jìn)制數(shù)字與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相比，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：調(diào)制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：116v 在在碼元速率碼元速率(傳碼率也叫波特率傳碼率也叫波特率)相同條件下，可以提相同條件下，可以提高信息速率高信息速率(傳信率也叫比特率）傳信率也叫比特率）)，從而提高系統(tǒng)的有，從而提高系統(tǒng)的有效性。當(dāng)碼元速率相同時(shí)，效性。當(dāng)碼元速率相同時(shí)，M進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息速率是二進(jìn)制的速率是二進(jìn)制的 log2M 倍。倍。（Rb = RB log2M）v 在信息速率相同條件下，可降低碼元速率。此時(shí)在信息速率相同條件下，可降低碼元速率。此時(shí)

59、M進(jìn)進(jìn)制碼元寬度是二進(jìn)制的制碼元寬度是二進(jìn)制的log2M 倍，這樣就減小了碼間串倍，這樣就減小了碼間串?dāng)_的影響，從而擾的影響，從而提高了傳輸?shù)目煽啃浴Ｌ岣吡藗鬏數(shù)目煽啃?。v 在接收機(jī)輸入信噪比相同條件下，在接收機(jī)輸入信噪比相同條件下， 多進(jìn)制數(shù)字傳輸多進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)的誤碼率誤碼率比相應(yīng)的二進(jìn)制系統(tǒng)要高。比相應(yīng)的二進(jìn)制系統(tǒng)要高。v 與二進(jìn)制比較，與二進(jìn)制比較，增加了發(fā)射功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。增加了發(fā)射功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。 7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理117 用多進(jìn)制的數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波，就可以得到用多進(jìn)制的數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波，就可以得到多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)。多進(jìn)制數(shù)字

60、調(diào)制信號(hào)。 通常，取多進(jìn)制數(shù)通常，取多進(jìn)制數(shù)M為為2的冪次（的冪次（M2k）。）。當(dāng)攜帶信息的參數(shù)分別為載波的幅度、頻率或相當(dāng)攜帶信息的參數(shù)分別為載波的幅度、頻率或相位時(shí)，數(shù)字調(diào)制信號(hào)為多進(jìn)制幅度振幅鍵控位時(shí)，數(shù)字調(diào)制信號(hào)為多進(jìn)制幅度振幅鍵控（MASK：M-ary Amplitude Shift Keying）、多進(jìn)）、多進(jìn)制頻移鍵控（制頻移鍵控（MFSK）、多進(jìn)制相移鍵控（）、多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）和多進(jìn)制差分相移鍵控（和多進(jìn)制差分相移鍵控（MDPSK） 。 7.4 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理1187.4.1 7.4.1 多進(jìn)制振幅鍵控（多進(jìn)制振幅鍵控（MASKMASK）MAS