通信原理習(xí)題課(3)課件(PPT 45頁)

1、通信原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)（3）數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)第1頁，共45頁。7-1 設(shè)發(fā)送的二進制信息為，試分別畫出OOK、2FSK、2PSK及2DPSK信號的波形示意圖，并注意觀察其時間波形上各有什么特點。解： OOK、2FSK、2PSK及2DPSK信號示意圖如圖7-21所示。 第2頁，共45頁。7-2 設(shè)某OOK系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000B，載波信號為（1）試問每個碼元中包含多少個載波周期？（2）求OOK信號的第一零點帶寬。解 ： （1）由題意可知故每個碼元中包含2000個載波周期（2）OOK的第一零點帶寬為第3頁，共45頁。7-3 設(shè)某2FSK傳輸系統(tǒng)的碼元速率1000B,已調(diào)信號的載波分別為1000Hz

2、和2000Hz.發(fā)送數(shù)字信息為011010；（1）試畫出一種2FSK信號調(diào)制器原理框圖，并畫出2FSK信號的時間波形；（2）試討論這時的2FSK信號應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)器解調(diào)；（3）試畫出2FSK信號的功率譜密度示意圖。第4頁，共45頁。解：（1）2FSK信號可以采用模擬調(diào)制的方式產(chǎn)生，也可以采用數(shù)字鍵控的方式產(chǎn)生。數(shù)字鍵控方式的調(diào)制器原理框圖如圖7-22所示。第5頁，共45頁。（2）由于2FSK信號的頻譜有較大的重疊，若采用非相干解調(diào)時上下支路有較大串?dāng)_，使解調(diào)性能下降。由于表示“1”和“0”碼的兩個信號正交，故可以采用相干解調(diào)。因為相干解調(diào)具有抑制正交分量的功能。 由題意知，碼元傳輸速率 =1

3、000B，若設(shè)“1”碼對應(yīng)的載波頻率為 =1000Hz，“0”碼對應(yīng)的載波頻率為 =2000Hz,則在2FSK信號的時間波形中，每個“1”碼元時間內(nèi)共有1個周期的載波，每個“0”碼元時間內(nèi)共有2個周期的載波。2FSK信號的時間形如圖7-23所示第6頁，共45頁。（3）2FSK信號的功率譜由連續(xù)譜與離散譜疊加而成，如圖7-24所示。2FSK信號的帶寬為7-24 2FSK功率譜示意圖第7頁，共45頁。7-4 設(shè)二進制信息為0101，采用2FSK系統(tǒng)傳輸。碼元速率為1000B，已調(diào)信號的載頻分別為3000Hz（對應(yīng)“1”碼）和1000Hz（對應(yīng)“0”碼）。（1）若采用包絡(luò)檢波方式進行解調(diào)，試畫出各點

4、時間波形；（2）若采用相干方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形；（3）求2FSK信號的第一零點帶寬。解：（1）2FSK信號的包絡(luò)檢波原理及其各點的時間波形如圖7-25所示。第8頁，共45頁。第9頁，共45頁。7-5 設(shè)某2PSK傳輸系統(tǒng)的碼元速率為1200B。載波頻率為2400Hz。發(fā)送數(shù)字信息為；（1）畫出2PSK信號調(diào)制器原理框圖，并畫出2PSK信號的時間波形；（2）若采用相干解調(diào)方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形；（3）若發(fā)送“1”和“0”的概率為0.6和0.4，試求出該2PSK信號的功率譜密度表達式。第10頁，共45頁。解：（1）2PSK信號調(diào)制器（鍵控法）原理框圖如圖7-27（a）所示。第

5、11頁，共45頁。（2）相干解調(diào)原理框圖及其各點時間波形如圖7-28所示。第12頁，共45頁。（3）2PSK信號的功率譜密度為式中， 是二進制雙極性非歸零信號 的功率譜密度，它的表達式為 因為單個非歸零矩形脈沖的頻譜函數(shù)為第13頁，共45頁。第14頁，共45頁。7-6 設(shè)發(fā)送的絕對碼序列為，采用2DPSK方式傳輸。已知碼元傳輸速率為2400B，載波頻率為2400Hz。（1）試構(gòu)成一種2DPSK信號調(diào)制器原理框圖；（2）若采用相干解調(diào)碼反變換器方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形；（3）若采用差分相干方式進行解調(diào)，試畫出各點時間波形。解：（1）2DPSK信號的調(diào)制器原理框圖如圖7-29所示第15頁，

6、共45頁。（2）相干解調(diào)碼反變換器解調(diào)原理框圖及其各點時間波形如圖7-30所示。第16頁，共45頁。（3）差分相干解調(diào)原理框圖及其各點時間波形如圖7-31所示第17頁，共45頁。7-7 設(shè)發(fā)送的絕對碼序列為011010，采用2DPSK方式傳輸已知碼元傳輸速率為1200B，載波頻率為1800Hz。定義相位差 為后一碼元起始相位和前一碼元結(jié)束相位之差；（1）若 代表“0”， 代表“1”，試畫出這時的2DPSK信號波形；（2）若 代表“0”， 代表“1”，則這時2DPSK的信號波形又如何？第18頁，共45頁。解：（1）根據(jù)碼元傳輸速率為1200B，載波頻率為1800Hz可知，在2DPSK信號的時間波

7、形中，每個碼元時間內(nèi)共有1.5個周期的載波。這時，2DPSK信號的時間波形如圖7-32所示。（2） 時的2DPSK信號的時間按波形如圖7-33所示。第19頁，共45頁。7-8 在2ASK系統(tǒng)中，已知碼元傳輸速率 B ,信道加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度 ，接受端解調(diào)器輸入信號的峰值幅度 ，試求：（1）非相干接收時，系統(tǒng)的誤碼率；（2）相干接收時，系統(tǒng)的誤碼率。解：2ASK信號帶寬為則調(diào)制解調(diào)器輸入端的噪聲功率第20頁，共45頁。解調(diào)器輸入信噪比（1）若采用非相干接收，系統(tǒng)的誤碼率（2）若采用相干接收，系統(tǒng)的誤碼率第21頁，共45頁。7-9 在OOK系統(tǒng)中，已知發(fā)送端的信號振幅為5V，接收端帶通

8、濾波器輸出噪聲功率 ，若要求系統(tǒng)的誤碼率 。試求：（1）非相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量；（2）相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量。解：（1）2ASK非相干接收時的系統(tǒng)誤碼率為若要求 ，則解調(diào)器輸入信噪比應(yīng)為 設(shè)解調(diào)器輸入端信號振幅為 ，則由可得因此，發(fā)送端到解調(diào)器輸入信號振幅衰減分貝數(shù)為第22頁，共45頁。（2）2ASK采用相干接收時系統(tǒng)的誤碼率為由于r1，采用近似公式有解上式可得因此，發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號振幅衰減分貝數(shù)評注：在要求系統(tǒng)誤碼率相同的情況下，采用相干解調(diào)方式所需要的信噪比低于非相干解調(diào)方式；當(dāng)發(fā)送信號振幅相同時，采用相干解調(diào)方式所傳輸?shù)木嚯x比非相

9、干解調(diào)方式遠。第23頁，共45頁。7-10 對OOK信號進行相干接收，已知發(fā)送“1”符號的概率為P，發(fā)送“0”的概率為1-P，接收端解調(diào)器輸入信號振幅為 ，窄帶高斯噪聲方差為（1）若P=1/2,r =10，求最佳判決門限 和誤碼率 ；（2）若P1/2,試分析此時的最佳判決門限比P=1/2時的大還是??？第24頁，共45頁。（2）若發(fā)送“1”的概率小于發(fā)送“0”的概率，即 時，由OOK系統(tǒng)相干接收時的最佳判決門限公式可以看出，若 時， ，導(dǎo)致判決門限 增大，即解：（1）在發(fā)送符號概率相等時，OOK的最佳判決門限為相干接收時的誤碼率為第25頁，共45頁。7-11 若2FSK系統(tǒng)的碼元傳輸速率 Bd

10、,發(fā)送“1”符號的頻率為10MHz，發(fā)送“0”符號的頻率 為10.4MHz，且發(fā)送概率相等。接收端解調(diào)器輸入信號的峰值振幅 信道加性高斯白噪聲的單邊功率譜密度，試求：（1）2FSK信號的第一零點帶寬；（2）非相干接收時，系統(tǒng)的誤碼率；（3）相干接收時，系統(tǒng)的誤碼率。第26頁，共45頁。解：（1）2FSK信號的第一零點帶寬為（2）接收機采用上下兩個支路的結(jié)構(gòu)形式，每個支路帶通濾波器的帶寬等于2ASK的帶寬，即此時接收機輸入端噪聲方差為輸入端信噪比第27頁，共45頁。非相干接收時系統(tǒng)的誤碼率為（3）相干接收時的誤碼率為第28頁，共45頁。7-12 若采用2FSK方式傳輸方式傳輸二進制信息，其他條件

11、與7-9相同。試求：（1）非相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量；（2）相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量。解：（1）2FSK非相干接收時的系統(tǒng)誤碼率為解上式可得輸入信噪比應(yīng) 設(shè)解調(diào)器輸入端信號振幅為 ，則由可得因此，發(fā)送端到解調(diào)器輸入信號振幅衰減分貝數(shù)為第29頁，共45頁。（2）采用相干接收時系統(tǒng)的誤碼率為解上式可得因此，發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號振幅衰減分貝數(shù)第30頁，共45頁。7-13 在二進制相位調(diào)制系統(tǒng)中，已知解調(diào)器輸入信噪比 。試分別求出相干解調(diào)2PSK、相干解調(diào)碼反變換2DPSK和差分相干解調(diào)2DPSK的系統(tǒng)誤碼率。解：已知解調(diào)器輸入信噪比為 ,即10lgr=

12、10dB,得到（1）相干解調(diào)2PSK誤碼率為在大信噪比條件下，上式近似為第31頁，共45頁。（2）相干解調(diào)碼反變換2DPSK誤碼率為其中 為相干解調(diào)2PSK誤碼率。由于 ，所以上式可近似為 （3）差分相干2DPSK誤碼率為第32頁，共45頁。7-14 若采用2DPSK方式傳輸方式傳輸二進制信息，其他條件與7-9相同。試求：（1）非相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量；（2）相干接收時，從發(fā)送端到解調(diào)器輸入端信號的衰減量。解：（1）2DPSK差分相干接收時的系統(tǒng)誤碼率為若要求 ，則解調(diào)器、輸入信噪比應(yīng) 設(shè)解調(diào)器輸入端信號振幅為 ，則由可得第33頁，共45頁。已知發(fā)送端發(fā)送信號的振幅為5

13、V,因此發(fā)送端到解調(diào)器輸入信號振幅衰減分貝數(shù)k為（2）2DPSK采用相干解調(diào)加碼反變換的誤碼率為查誤差函數(shù)值表，可得接收端信號幅度為因此，發(fā)送端到解調(diào)器輸入短信號振幅衰減分貝數(shù)k為第34頁，共45頁。7-15 在二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中，碼元傳輸速率 , 接收端解調(diào)器高斯白噪聲的雙邊功率譜密度若要求解調(diào)器輸出誤碼率 ，試求相干解調(diào)OOK、非相干解調(diào)2FSK。差分相干解調(diào)2DPSK以及相干解調(diào)2PSK等系統(tǒng)所要求的輸入信號功率。解：（1）由于相干OOK系統(tǒng)的誤碼率解得所要求的信噪比又因為解調(diào)器輸入端聲功率所以輸入信號功率第35頁，共45頁。（2）由非相干2FSK系統(tǒng)的誤碼率解得信噪比所以輸入信號功率

14、（3）由差分相干2DPSK系統(tǒng)的誤碼率解得信噪比應(yīng)不小于所以輸入信號功率應(yīng)不小于第36頁，共45頁。（4）由相干2PSK系統(tǒng)的誤碼率解得信噪比應(yīng)不小于所以輸入信號功率應(yīng)不小于第37頁，共45頁。7-16 已知數(shù)字信息為“1”時，發(fā)送信號的功率為1KW，信道功率損耗為60dB,接收端解調(diào)器輸入的噪聲功率為 W,試求非相干解調(diào)OOK及相干解調(diào)2PSK系統(tǒng)的誤碼率。解：發(fā)送信號經(jīng)過60dB的信道損耗后，到達解調(diào)器輸入端得信號功率為因此，非相干解調(diào)OOK系統(tǒng)的誤碼率為相干解調(diào)2PSK系統(tǒng)的誤碼率為又因解調(diào)器輸入的噪聲功率為 所以解調(diào)器輸入信噪比為第38頁，共45頁。7-17 設(shè)發(fā)送二進制信息為，試按照

15、通信原理（第六版）表7-2和表7-4所示的A方式編碼規(guī)則，分別畫出QPSK和QDPSK信號波形。解：QPSK信號波形如圖7-34所示。QDPSK信號波形如圖7-35所示。第39頁，共45頁。7-18 設(shè)發(fā)送二進制信息為，試按照通信原理（第六版）表7-4所示的B方式編碼規(guī)則，試畫出QDPSK信號波形。解：QPSK信號波形如圖7-34所示。第40頁，共45頁。7-19 在四進制數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)中，已知解調(diào)器輸入端信噪比 ，試求QPSK和QDPSK方式系統(tǒng)誤碼率。解：QPSK系統(tǒng)的誤碼率為當(dāng) 比較大時（只要 ）,有因此可得另外，當(dāng)M大時，MPSK誤碼率公式可以近似為第41頁，共45頁。對于QPSK系統(tǒng)，有對于MDPSK信號，誤碼率計算近似公式為所以，QDPSK系統(tǒng)的誤碼率第42頁，共45頁。 7-20 采用4PSK調(diào)制傳輸2400b/s數(shù)據(jù)：（1）最小理論帶寬是多少？（2）若傳輸帶寬不變，比特率加倍，則調(diào)制方式應(yīng)作何改變？解法1：（1）因為MASK信號的帶寬和2A