数字带通传输系统精品文稿.ppt

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1、1第1页，本讲稿共58页第七章 数字带通传输系统7.1 二进制数字调制原理7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能7.3 二进制数字调制系统的性能比较7.4 多进制数字调制系统2第2页，本讲稿共58页信源信源信源信源编码器编码器信道信道编码器编码器数字数字调制器调制器信宿信宿信源信源译码器译码器信道信道译码器译码器数字数字解调器解调器信道信道噪声噪声基带脉冲基带脉冲生成器生成器采样采样判决器判决器引言n数字系统模型3第3页，本讲稿共58页s(t)eo(t)1 0 0 1振幅键控振幅键控(ASK)(ASK)s(t)eo(t)1 0 0 1f1 f2 f2 f1移频键控移频键控(FSK)(FSK)1

2、 0 0 1 0 1 0 绝对码绝对码载波载波2PSK信号移相键控移相键控(PSK)(PSK)4第4页，本讲稿共58页7.1 二进制数字调制原理5第5页，本讲稿共58页n二进制振幅键控(2ASK：Amplitude Shift Keying)发送发送滤波器滤波器Ks(t)载波开关电路通通-断键控断键控(OOK,On-Off Keying)an为单极性码为单极性码g(t)为矩形脉冲波形为矩形脉冲波形6第6页，本讲稿共58页s(t)eo(t)1 0 0 1基带信号波形基带信号波形OOKOOK信号波形信号波形OOK信号波形及表达式7第7页，本讲稿共58页定时脉冲定时脉冲 输入输入 输出输出 带通带通

3、 滤波器滤波器半波或全半波或全波整流器波整流器 低通低通 滤波器滤波器 抽样抽样 判决器判决器2ASK的非相干解调器8第8页，本讲稿共58页 抽样抽样 判决器判决器 输入输入 带通带通 滤波器滤波器coscos c ct t 低通低通 滤波器滤波器 输出输出定时脉冲定时脉冲2ASK的相干解调器9第9页，本讲稿共58页PS()PE()00c-c2/TSASK信号带宽：矩形脉冲基带信号的2ASK信号功率谱10第10页，本讲稿共58页ASK信号带宽：升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率谱 11第11页，本讲稿共58页若基带脉冲为矩形脉冲波形，则在一个码元周期内，若基带脉冲为矩形脉冲波形，则在一个码元

4、周期内，FSK信号可以表信号可以表示为示为K Ks(t)s(t)f f1 1载波载波。s sFSKFSK(t)(t)天关电路天关电路(a)(a)相位不连续相位不连续FSKFSK调制调制 f f2 2载波载波基带脉冲序列基带脉冲序列n二进制频移键控(2FSK：Frequency Shift Keying)FSK：利用数字基带信号控制载波的频率。12第12页，本讲稿共58页基带信号基带信号FSKFSK信号信号 1 0 0 1f1 f2 f2 f1f1 f1f2 f2 ASKASK信号信号ASKASK信号信号FSKFSK信号为两个不同频率交替发送的信号为两个不同频率交替发送的ASKASK信号的和。信

5、号的和。13第13页，本讲稿共58页基带脉冲基带脉冲生成器生成器基带脉冲序列 模拟模拟 调频器调频器(b)(b)相位连续相位连续FSKFSK调制调制14第14页，本讲稿共58页Sx()0Sy()f00f2f1f1-fsf2+fsfo=(f1+f2)/215第15页，本讲稿共58页2FSK信号功率谱信号功率谱f00ff1=f0-fsf2=f0+fsf1=f0-0.6*fsf2=f0+0.6*fsf1=f0-0.4*fsf2=f0+0.4*fs16第16页，本讲稿共58页 1抽样脉冲抽样脉冲 输入输入 带通带通 滤波器滤波器 包络包络 检波器检波器 抽样抽样 判决器判决器 输出输出 输入输入 带通

6、带通 滤波器滤波器 包络包络 检波器检波器 22FSK的非相干解调器17第17页，本讲稿共58页18第18页，本讲稿共58页19第19页，本讲稿共58页 输入输入cos 1t抽样脉冲抽样脉冲 抽样抽样 判决器判决器 输出输出 输入输入cos 2t 低通低通 滤波器滤波器 1 22FSK的相干解调器 低通低通 滤波器滤波器 带通带通 滤波器滤波器 带通带通 滤波器滤波器20第20页，本讲稿共58页2FSK的过零检测法 输入输入宽脉冲宽脉冲发生器发生器 带通带通 滤波器滤波器限限幅幅微微分分整整流流低低通通21第21页，本讲稿共58页2PSK调制器及其波形e0(t)0s(t)移相载波k(b)1 0

7、 0 1 0 1 1 0 s(t)载波载波2PSK信号信号cos cte0(t)s(t)(a)022第22页，本讲稿共58页23第23页，本讲稿共58页2PSK的相干解调器 输入输入cos ct 输出输出定时脉冲定时脉冲 抽样抽样 判决器判决器 带通带通 滤波器滤波器 低通低通 滤波器滤波器24第24页，本讲稿共58页数字基带信号：数字基带信号：未调载波：未调载波：2PSK已调信号：已调信号：25第25页，本讲稿共58页2PSK解调器 抽样抽样 判决器判决器 输入输入 带通带通 滤波器滤波器cos ct 低通低通 滤波器滤波器 输出输出定时脉冲定时脉冲鉴相器鉴相器26第26页，本讲稿共58页当

8、恢复的相干载波产生当恢复的相干载波产生180180倒相时，有倒相时，有“倒倒”现象。现象。27第27页，本讲稿共58页DPSK信号波形 1 0 0 1 0 1 1 0 绝对码绝对码载波载波2PSK信号信号 (0)()()(0)()(0)(0)()DPSK信号信号 ()(0)(0)(0)()()(0)()()相对码相对码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 28第28页，本讲稿共58页DPSK信号调制器(绝对码绝对码)DPSK信号信号(相对码相对码)差差 分分编编 码码二进信息二进信息cos ct0s(t)(b)ke0(t)移相移相载波载波差差 分分编编 码码(a)29第29页，本讲稿共58页D

9、PSK信号解调器 码(反)变换器 2PSK解调器 数据输出定时脉冲 DPSK信号(a)30第30页，本讲稿共58页(b)DPSK带带 通通低低 通通抽抽 样样判判 决决 器器信号信号输出输出延迟延迟 Ts31第31页，本讲稿共58页2PSK信号功率谱Sx()Sy()00c-c32第32页，本讲稿共58页7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能通断键控(OOK)系统的抗噪声性能二进制移频键控(2FSK)系统的抗噪声性能二进制移相键控及差分相位键控(2PSK及2DPSK)系统的抗噪声性能33第33页，本讲稿共58页二进制调制系统抗噪声模型BPFr(t)ni(t)解调器解调器窄带高斯噪声：窄带高斯噪声

10、：34第34页，本讲稿共58页n通断键控（OOK）系统的抗噪声性能接收信号波形35第35页，本讲稿共58页 抽样抽样 判决器判决器 输入输入 带通带通 滤波器滤波器2cos2cos c ct t 低通低通 滤波器滤波器 输出输出定时脉冲定时脉冲同步检测法系统性能36第36页，本讲稿共58页a0 xf 0(x)f 1(x)b37第37页，本讲稿共58页包络检波法系统性能38第38页，本讲稿共58页例7.1设有一2ASK信号传输系统，RB=4.8106B,发送0和1的概率相等，接收端分别采用同步检波及包络检波法解调，已知接收端信号的幅度是a=1mA，信道中加性高斯白噪声单边功率功率谱密度n0=21

11、015W/Hz。试求：1.同步检波法解调时的误码率。2.包络检波法解调时的误码率。39第39页，本讲稿共58页解：1.接收端带通滤波器的带宽 B=2RB=9.6 106Hz；带通滤波器输出噪声功率为n2=n0B=1.92 10-8W;系统的信噪比为：用于同步法检测解调时系统的误码率为：2.包络检波法的误码率为：40第40页，本讲稿共58页n二进制移频键控(2FSK)系统的抗噪声性能接收信号波形41第41页，本讲稿共58页同步检测法系统性能 输入输入2cos 1t抽样脉冲抽样脉冲 抽样抽样 判决器判决器 输出输出 输入输入2cos 2t 低通低通 滤波器滤波器 2 低通低通 滤波器滤波器 带通带

12、通 滤波器滤波器 带通带通 滤波器滤波器42第42页，本讲稿共58页包络检波法系统性能43第43页，本讲稿共58页例7.2采用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的传输信道上传输二进制信息，2FSK信号的频率分别为f1=980Hz;f2=1580Hz；码元速率RB=300B。接收端输入的信噪比为6dB。试求：1.2FSK信号的带宽；2.包络检波法解调时的误码率。3.同步检波法解调时的误码率。44第44页，本讲稿共58页解：1.2FSK信号的带宽是：2.由于接收系统中上下支路带通滤波器近似带宽均为B=2fs=2RB=600Hz;仅是等效带宽的1/4，所以噪声功率也为输入的1/4，所以输出信噪比为

13、：3.同理，可得同步检波误码率为：45第45页，本讲稿共58页n二进制移相键控及差分相位键控(2PSK及2DPSK)系统的抗噪声性能接收信号波形46第46页，本讲稿共58页 抽样抽样 判决器判决器 输入输入 带通带通 滤波器滤波器coscos c ct t 低通低通 滤波器滤波器 输出输出定时脉冲定时脉冲2PSK同步检测法系统性能47第47页，本讲稿共58页a-arf 0(x)f 1(x)b48第48页，本讲稿共58页2DPSK差分检测系统误码性能2DPSK同步检测系统误码性能49第49页，本讲稿共58页例7.3假设信道采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率RB=106

14、B，信道中加性高斯白噪声单边功率功率谱密度n0=21010W/Hz。要求误码率不大于10-4。试求：1.采用差分相干解调时，接收机输入端所需的信号功率；50第50页，本讲稿共58页解:1.接收端带通滤波器的带宽为B=2RB=2106Hz;其输出的噪声功率为n2=n0B=410-4W；2DPSK采用差分相干接收的误码率为：51第51页，本讲稿共58页n频带宽度设基带信号带宽为B，则nB2ASK=2B;nB2PSK=B2DPSK=2B;nB2FSK=|f1-f2|+2B;设基带信号为速率等于rs的不归零方波，则第一过零点带宽为nB2ASK=2rs;nB2PSK=B2DPSK=2rs;nB2FSK=

15、|f1-f2|+2rs;7.3 二进制数字调制系统的性能比较52第52页，本讲稿共58页n误码率 名称相干OOK非相干OOK相干2FSK非相干2FSK相干2PSK差分相干2DPSK相干2DPSK53第53页，本讲稿共58页相干OOK 非相干OOK非相干FSK相干PSK差分相干DPSK相干FSK相干2DPSK54第54页，本讲稿共58页n对信道特性变化敏感性判决门限的设置相干载波的恢复受到信道条件影响n设备复杂程度相干解调比非相干解调更复杂非相干解调时，2DPSK2FSKOOk 55第55页，本讲稿共58页例7.4 如果误码率Pe不超出104：(1)在2ASK相干接收时，要求功率信噪比A2/22

16、是多少？(2)以128量化级的PCM传送4kHz语音信号，取样速率为8kHz，问在该情况下平均每秒产生的误比特数是多少？注：解答(1)(2)56*103*10-4=5.6 bits56第56页，本讲稿共58页例7.5 若采用2ASK方式传送二进制数字信息。已知发送端发出的信号振幅A为5V，输入接收端解调器的高斯噪声功率2n31012W，今要求误码率Pe104，试求：1)相干接收时由发送端到解调器输入端的衰减应为多少？2)非相干接收时呢？注：解答(1)a2/2227.68,a=1.29*10-5,衰减-111.8dB(2)a2/2234.07,a=1.43*10-5,衰减-105.4dB57第57页，本讲稿共58页本章作业：本章作业：n习题：习题：7-1；7-2；7-3；7-4；7-6；58第58页，本讲稿共58页