數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)精簡(jiǎn)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字帶通傳輸數(shù)字帶通傳輸(chun sh)系統(tǒng)系統(tǒng) 精簡(jiǎn)精簡(jiǎn)第一頁(yè)，共75頁(yè)。2ns(t)是單極性的不歸零碼。是單極性的不歸零碼。n則相應(yīng)的則相應(yīng)的2ASK信號(hào)就是信號(hào)就是OOK信號(hào)。信號(hào)。 ttsteccos)(2ASKnsnnTtgats)()(P0P1an1,概率為概率為2SnsSnT1s(t)a g(t nT)Sa ( fT)(f)44第2頁(yè)/共75頁(yè)第二頁(yè)，共75頁(yè)。3 ttsteccos)(2ASK乘法器)(2teASK二進(jìn)制不歸零信號(hào)tccos)(tstccos)(ts)(2teASK開(kāi)關(guān)電路第3頁(yè)/共75頁(yè)第三頁(yè)，共75頁(yè)。4 ttsteccos)(2ASK帶通濾波器全

2、波整流器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(2teASKabcd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)(2teASKtccos 2ccs ts ts t costcos2t22 s t2第4頁(yè)/共75頁(yè)第四頁(yè)，共75頁(yè)。5第5頁(yè)/共75頁(yè)第五頁(yè)，共75頁(yè)。6n知道了知道了Ps (f)即可確定即可確定P2ASK (f) 。 ttsteccos)(2ASK)()(41)(2ASKcscsffPffPfP第6頁(yè)/共75頁(yè)第六頁(yè)，共75頁(yè)。7得到得到msssssmffmfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(220)()(nSaTmfGSS )()0()1 ()()1 (22

3、22fGPffGPPffPsss)()(41)(2ASKcscsffPffPfP221)()()1 ()()()(fGfGPPffPfPfPSvusmSSSSmffmfGPmfPGf)()()1 ()(221提示(tsh)：第7頁(yè)/共75頁(yè)第七頁(yè)，共75頁(yè)。8222ASKscscscc222scc11PP (ff )P (ff )f P(1 P) G(ff )G(ff )441f (1 P) G(0)(ff )(ff )4)()(SSTfSaTfGSTG)0(222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff )()0()

4、1 ()()1 (2222fGPffGPPffPsss第8頁(yè)/共75頁(yè)第八頁(yè)，共75頁(yè)。9222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff第9頁(yè)/共75頁(yè)第九頁(yè)，共75頁(yè)。10sASKfB22222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff第10頁(yè)/共75頁(yè)第十頁(yè)，共75頁(yè)。11”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0),cos(A1),cos(A)(212FSKnnttte第11頁(yè)/共75頁(yè)第十一頁(yè)，共75頁(yè)。12第12頁(yè)/共75頁(yè)第十二頁(yè)，共75頁(yè)。13)cos

5、()()cos()()(212FSKnnsnnnsntnTtgatnTtgatePPan1, 0, 1概率為概率為PPan概率為概率為, 01, 1 ttsttste22112FSKcoscos)(第13頁(yè)/共75頁(yè)第十三頁(yè)，共75頁(yè)。14 ttsttste22112FSKcoscos)( nsnnTtgats)(1 nsnnTtgats)(2振蕩器1f1反相器振蕩器2f2選通開(kāi)關(guān)選通開(kāi)關(guān)相加器基帶信號(hào))(2teFSK第14頁(yè)/共75頁(yè)第十四頁(yè)，共75頁(yè)。15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)脈沖第15頁(yè)/共75頁(yè)第十五頁(yè)，共75頁(yè)。16帶通濾波器帶

6、通濾波器抽樣判決器輸出低通濾波器低通濾波器12)(2teFSK定時(shí)脈沖相乘器相乘器t1cost2cos第16頁(yè)/共75頁(yè)第十六頁(yè)，共75頁(yè)。17限幅微分整流脈沖展寬輸出低通)(2teFSKabcdef第17頁(yè)/共75頁(yè)第十七頁(yè)，共75頁(yè)。18信號(hào)頻譜中的信號(hào)頻譜中的fc分別替換為分別替換為f1和和f2，然后，然后代入上式，即可得到下式：代入上式，即可得到下式：ttsttsteFSK22112cos)(cos)()()()(41)()(41)(221122211ffPffPffPffPfPssssFSK第18頁(yè)/共75頁(yè)第十八頁(yè)，共75頁(yè)。19 )()0()1 ()()1 (2222fGPffG

7、PPffPsss2112112FSK)()(sin)()(sin16)(sssssTffTffTffTffTfP222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1612211ffffffff)()(41)()(41)(221122211ffPffPffPffPfPssssFSKssG(f)TSa( Tf),G(0)Ts222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff第19頁(yè)/共75頁(yè)第十九頁(yè)，共75頁(yè)。20sfffB2122FSK第20頁(yè)/共75頁(yè)第二十頁(yè)，共75頁(yè)。21n

8、因此因此(ync)，上式可以改寫(xiě)為，上式可以改寫(xiě)為)cos(A)(2PSKnctte00,11nPP， 發(fā)送“ ”時(shí), 概率為發(fā)送“ ”時(shí),概率為PtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率為概率為 1 0 0矢量圖載波相位作為參考相位第21頁(yè)/共75頁(yè)第二十一頁(yè)，共75頁(yè)。22為二進(jìn)制絕對(duì)相移方式。 ttsteccos)(2PSKnsnnTtgats)()(PPan1, 1, 1概率為概率為第22頁(yè)/共75頁(yè)第二十二頁(yè)，共75頁(yè)。23第23頁(yè)/共75頁(yè)第二十三頁(yè)，共75頁(yè)。24乘法器)(2tePSK雙極性不歸零tccos)(ts碼型變換tccos)(ts)(2tePSK開(kāi)關(guān)電路移相

9、01800第24頁(yè)/共75頁(yè)第二十四頁(yè)，共75頁(yè)。25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)(2tePSKtccosabcde第25頁(yè)/共75頁(yè)第二十五頁(yè)，共75頁(yè)。26為了解決上述問(wèn)題，可以采用節(jié)中將要討論的差分相移鍵控（DPSK）體制。第26頁(yè)/共75頁(yè)第二十六頁(yè)，共75頁(yè)。27n應(yīng)當(dāng)注意，這里的應(yīng)當(dāng)注意，這里的Ps(f)是雙極性矩形脈是雙極性矩形脈沖序列的功率譜。沖序列的功率譜。 ttsteccos)(2ASKPtPttecc1,cosA,cosA)(2PSK概率為概率為)()(41)(2cscsPSKffPffPfP第27頁(yè)/共75頁(yè)第二十七頁(yè)，共75頁(yè)。28 )()0()

10、21 ()()1 (42222fGPffGPPffPsss)()()0()21 (41)()()1 (222222PSKccsccsffffGPfffGffGPPfP)()(SSTfSaTfGSTG)0(222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP第28頁(yè)/共75頁(yè)第二十八頁(yè)，共75頁(yè)。29第29頁(yè)/共75頁(yè)第二十九頁(yè)，共75頁(yè)。3011,10, 0nnnn”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“ 0 0 0 00 0 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：n第30頁(yè)/共75頁(yè)第三十頁(yè)，共75頁(yè)。31 0

11、 0 0 00 0 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：第31頁(yè)/共75頁(yè)第三十一頁(yè)，共75頁(yè)。32參考相位參考相位/2/2(a) A方式 參考相位參考相位/2/2(b) B方式 11,10, 0nnnn”表示數(shù)字信息“，”表示數(shù)字信息“第32頁(yè)/共75頁(yè)第三十二頁(yè)，共75頁(yè)。33n波的相位遇到原數(shù)字信息波的相位遇到原數(shù)字信息“1”變化，遇變化，遇到到“0”則不變。則不變。anbn第33頁(yè)/共75頁(yè)第三十三頁(yè)，共75頁(yè)。34tccos)(ts)(2teDPSK開(kāi)關(guān)電路移相01800碼變換1nnnbab1nnnbbabnan第34頁(yè)/共75頁(yè)第三十

12、四頁(yè)，共75頁(yè)。35第35頁(yè)/共75頁(yè)第三十五頁(yè)，共75頁(yè)。36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第36頁(yè)/共75頁(yè)第三十六頁(yè)，共75頁(yè)。37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)(DPSK2te延遲Tsabcde第37頁(yè)/共75頁(yè)第三十七頁(yè)，共75頁(yè)。38第38頁(yè)/共75頁(yè)第三十八頁(yè)，共75頁(yè)。39sfB2B2PSKDPSK2第39頁(yè)/共75頁(yè)第三十九頁(yè)，共75頁(yè)。40性(可取其傳輸系數(shù)為K)；信道噪聲是加性高斯白噪聲。并且認(rèn)為噪聲只對(duì)信號(hào)的接收帶來(lái)影響，因而分析系統(tǒng)性能是在接收端進(jìn)行的。第40頁(yè)/共75頁(yè)第四十頁(yè)，

13、共75頁(yè)。41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第41頁(yè)/共75頁(yè)第四十一頁(yè)，共75頁(yè)。42”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“001)()(tutsTTtTttAtuScT其它00cos)(”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(1)()()(tntntutyiiii第42頁(yè)/共75頁(yè)第四十二頁(yè)，共75頁(yè)。43輸出噪聲。tTtttuSci其它00cosa)(”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(1)()()(tntntutyi第43頁(yè)/共75頁(yè)第四十三頁(yè)，共75頁(yè)。44ttnttntncsccsin)(cos)()(ttnttnttnttntaty

14、cscccscccsin)(cos)(sin)(cos)(cos)(”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第44頁(yè)/共75頁(yè)第四十四頁(yè)，共75頁(yè)。45421rerfcPe0bPe) 1 ()0(ln22*PPaabn若發(fā)送若發(fā)送(f sn)“1”和和“0”的概率相等，則最佳判決門限為：的概率相等，則最佳判決門限為：b* = a / 22ASK信號(hào)采用相干解調(diào)（同步檢測(cè)）時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為：信號(hào)采用相干解調(diào)（同步檢測(cè)）時(shí)系統(tǒng)的誤碼率為：式中222nar為解調(diào)器輸入端的信噪

15、比。當(dāng)r 1，即大信噪比時(shí)，上式可近似表示為41reerP第45頁(yè)/共75頁(yè)第四十五頁(yè)，共75頁(yè)。46n當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送“0”符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器符號(hào)時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出波形為的輸出波形為”時(shí)發(fā)“”時(shí)發(fā)“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(ttnttnttnttnatycscccscc)()()(22tntnatVsc)()()(22tntntVsc第46頁(yè)/共75頁(yè)第四十六頁(yè)，共75頁(yè)。47412rePe包 絡(luò)41124rerPerfcer相干第47頁(yè)/共75頁(yè)第四十七頁(yè)，共75頁(yè)。48Hz016 . 926BRBW0192. 1n802Bn1261092. 1210128622nar

16、第48頁(yè)/共75頁(yè)第四十八頁(yè)，共75頁(yè)。4945 . 641066. 1261416. 311eerPr/e45 . 64105 . 72121eePre第49頁(yè)/共75頁(yè)第四十九頁(yè)，共75頁(yè)。50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)(2tx12第50頁(yè)/共75頁(yè)第五十頁(yè)，共75頁(yè)。51”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)(1)()(01tututsTTTtTttAtuST其它00cos)(11tTttAtuST其它00cos)(20第51頁(yè)/共75頁(yè)第五十一頁(yè)，共75

17、頁(yè)。52”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)()(1)()()(01tntKutntKutyiTiTi ”時(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0),(cos1),(cos21tntatntatyiii第52頁(yè)/共75頁(yè)第五十二頁(yè)，共75頁(yè)。53上下兩個(gè)帶通濾波器的輸出噪聲窄帶高斯噪聲，其均值同為0，方差同為n2，只是中心頻率不同(b tn)而已，即”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)()(2222tntatnty第53頁(yè)/共75頁(yè)第五十三頁(yè)，共75頁(yè)。54221rerfcPe212rePer第54頁(yè)/共75頁(yè)第五十四頁(yè)，共75頁(yè)。55帶通濾波器帶通濾波器抽樣

18、判決器輸出包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器12)(2teFSK定時(shí)脈沖2FSK信號(hào)(xnho)包絡(luò)檢波時(shí)系統(tǒng)的總誤碼率為：221reeP第55頁(yè)/共75頁(yè)第五十五頁(yè)，共75頁(yè)。56212rePe包 絡(luò)2e11222rrPerfcer大信噪比r1相干第56頁(yè)/共75頁(yè)第五十六頁(yè)，共75頁(yè)。571200Hz300298015802122FSKsfffB600Hz22BsRfB第57頁(yè)/共75頁(yè)第五十七頁(yè)，共75頁(yè)。581644r482107 . 12121eePre5821039. 3e32121reerP第58頁(yè)/共75頁(yè)第五十八頁(yè)，共75頁(yè)。59n當(dāng)然，當(dāng)然，sT(t)代表代表2PSK信號(hào)時(shí)，上信號(hào)時(shí)，上

19、式中式中“1”及及“0”是原始數(shù)字信息是原始數(shù)字信息（絕對(duì)碼）；當(dāng)（絕對(duì)碼）；當(dāng)sT(t)代表代表2DPSK信信號(hào)時(shí)，上式中號(hào)時(shí)，上式中“1”及及“0” 是絕對(duì)是絕對(duì)碼變換碼變換(binhun)成相對(duì)碼后的成相對(duì)碼后的“1”及及“0”?！睍r(shí)發(fā)送“”時(shí)發(fā)送“0)()(1)()(101tutututsTTTTtTttAtuScT其它00cos)(1第59頁(yè)/共75頁(yè)第五十九頁(yè)，共75頁(yè)。60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”時(shí)發(fā)送“，”時(shí)發(fā)送“0sin)(cos)(1,sin)(cos)()(ttnttnatt

20、nttnatycscccscc”符號(hào)發(fā)送“”符號(hào)發(fā)送“0),(1),()(tnatnatxcc第60頁(yè)/共75頁(yè)第六十頁(yè)，共75頁(yè)。61) 1/0()0() 1/0() 1 (PPPPPererfc21reerP2121( )xerfc xex第61頁(yè)/共75頁(yè)第六十一頁(yè)，共75頁(yè)。62時(shí)的誤碼率公式來(lái)確定。于是，時(shí)的誤碼率公式來(lái)確定。于是，2DPSK信號(hào)采用極性比較信號(hào)采用極性比較-碼反變換法的系統(tǒng)誤碼反變換法的系統(tǒng)誤碼率，只需在碼率，只需在2PSK信號(hào)相干解調(diào)誤碼率信號(hào)相干解調(diào)誤碼率公式基礎(chǔ)上再考慮碼反變換器對(duì)誤碼率公式基礎(chǔ)上再考慮碼反變換器對(duì)誤碼率的影響即可。的影響即可。帶通濾波器相乘器

21、低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(DPSK2tetccos碼反變換器abcdef第62頁(yè)/共75頁(yè)第六十二頁(yè)，共75頁(yè)。63eP碼反變換器eP相對(duì)碼絕對(duì)碼 nb na 1001010110111001101nnab 1001011011100101nnab nnb10101011 10a1 1 1111001 0101110101nnab（無(wú)誤碼時(shí)） （1個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)2個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） （連續(xù)n個(gè)錯(cuò)碼時(shí)） 第63頁(yè)/共75頁(yè)第六十三頁(yè)，共75頁(yè)。64 22(1)(1)(1)eeeeeePPPPPPP正確2222211 (1)1 12222(1) eeeeeeeeeePPPPPPPPPPP正確第64頁(yè)/共75頁(yè)第六十四頁(yè)，共75頁(yè)。65eeePPP)1 (2第65頁(yè)/共75頁(yè)第六十五頁(yè)，共75頁(yè)。66可近似為rerfcPe21eeePPP)1 (22112(1)21221111 111 22211()2eeePPPerfcrerfcrerfrerfrerfrerfrerfreePP2eeePPP)1 (2