第7章-数字带通传输系统课件.ppt

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1、第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 本章教学目的与要求：本章教学目的与要求：1、掌掌握握三三种种基基本本二二进进制制数数字字频频带带调调制制方方式式（2ASK、2FSK、2PSK/2DPSK）的调制和解调原理、带宽。的调制和解调原理、带宽。2、掌握三种方式的误码率信噪比公式，会计算。、掌握三种方式的误码率信噪比公式，会计算。3、了解多进制数字频带调制系统原理和抗噪性、了解多进制数字频带调制系统原理和抗噪性。1PPT课件主要外语词汇主要外语词汇振幅键控振幅键控 ASK（Amplitude Shift Keying）通断键控通断键控 OOK（On-Off Keying）频移键控频移键控F

2、SK（Frequency Shift Keying）相移键控相移键控 PSK（Phase Shift Keying）差分（相对）相移键控差分（相对）相移键控DPSK（Differential Phase Shift Keying）正交相移键控正交相移键控QPSK（Quadriphase Shift Keying）M进制振幅键控进制振幅键控 MASK（M-ary Amplitude Shift Keying）2PPT课件作业作业P2351，2，3，7，11，17（二进制信息为（二进制信息为10110001）3PPT课件本章主要内容本章主要内容 7.1二进制数字调制原理二进制数字调制原理7.2二进

3、制数字调制系统的抗噪声性能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二进制数字调制系统的性能比较7.4多进制数字调制原理及抗噪声性能多进制数字调制原理及抗噪声性能4PPT课件频率很低的频率很低的电信号电信号信息源信息源语言语言音乐音乐图像图像直接转换直接转换 包括（或不包括）直流包括（或不包括）直流分量的低通频谱分量的低通频谱最高频率和最低频率最高频率和最低频率之比远大于之比远大于1 1基带信号基带信号如电话信号的频率范围如电话信号的频率范围在在3003400Hzv基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线信道传输，基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线信道传输，但不可能

4、在无线信道直接传输。但不可能在无线信道直接传输。v 即使可以在有线信道传输，但一对线路上只能传输一路信即使可以在有线信道传输，但一对线路上只能传输一路信号，对信道的利用是很不经济的。号，对信道的利用是很不经济的。概述：概述：基带信号基带信号5PPT课件概述：概述：调制和解调调制和解调原始信号原始信号调制器调制器调制：发送端把基带信号频谱调制：发送端把基带信号频谱搬移到给定信道通带内的过程搬移到给定信道通带内的过程解调器解调器解调：在接收端把已搬到给定信道解调：在接收端把已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号的过程通带内的频谱还原为基带信号的过程原始信号原始信号6PPT课件概述：概述：调制的基

5、本特征和分类调制的基本特征和分类调制器调制器m(t)C(t)Sm(t)单音正弦波单音正弦波连续变化的模拟量：连续变化的模拟量：模拟调制模拟调制离散的数字量：离散的数字量：二进制数字二进制数字脉冲脉冲数字调制数字调制单频正弦波单频正弦波连续波形连续波形连续载波调制连续载波调制脉冲波形脉冲波形脉冲载波调制脉冲载波调制矩形周期脉冲矩形周期脉冲7PPT课件引言引言一、一、什么是什么是数字信号的带通传输？数字信号的带通传输？数字信号的带通传输又称数字信号的带通传输又称数字频带传输数字频带传输（数数字载波传输字载波传输），是将数字基带信号的信息转载到），是将数字基带信号的信息转载到高频载波上去的处理过程。

6、高频载波上去的处理过程。数字基数字基带信号带信号调制器调制器信道信道解调器解调器数字数字信号信号数字带通传输系统数字带通传输系统（数字频带传输系统）数字频带传输系统）8PPT课件二、二、为什么要为什么要进行数字频带传输？进行数字频带传输？1 1、基带传输损耗大、易误码。、基带传输损耗大、易误码。基带传输一般用于局域网，较少用于长途基带传输一般用于局域网，较少用于长途传输。传输。2 2、便于利用各种模拟信道（带通信道）资源、便于利用各种模拟信道（带通信道）资源传输数字信号。传输数字信号。9PPT课件三、三、怎样进行怎样进行数字频带传输？数字频带传输？（数字信号的调制）（数字信号的调制）v高频载波

7、高频载波C(t)=ACOS(c t+0)为等幅单频余弦电波。为等幅单频余弦电波。v需要让载波携带的数字基带信号信息，为需要让载波携带的数字基带信号信息，为有限个离散值有限个离散值。v可以携带数字基带信号信息的参量有可以携带数字基带信号信息的参量有幅度幅度、频率频率和和相位相位。因此可设计出三种调制方案：因此可设计出三种调制方案：1、让载波幅度、让载波幅度A 按数字信号的代码变化按数字信号的代码变化数字调幅数字调幅；2、让载波频率、让载波频率c按数字信号的代码变化按数字信号的代码变化数字调频数字调频；3、让载波相位、让载波相位 0 按数字信号的代码变化按数字信号的代码变化数字调相数字调相。10P

8、PT课件调制器调制器S(t)C(t)e(t)数字基带数字基带信号信号正弦载波正弦载波 调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅二进制数字调制。在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有度、频率或相位只有两种两种变化状态。变化状态。2PSKt2FSKt11PPT课件7.1二进制数字调制原理二进制数字调制原理一、二进制振幅键控一、二进制振幅键控数字振幅调制又称振幅键控，记作数字振幅调制又称振幅键控，记作ASK（Amplitudeshiftkeying），二进制振幅，二进制振幅键控记作键控记作2ASK。1、时域表

9、示及波形、时域表示及波形2ASK是利用代表数字信息（是利用代表数字信息（“0”或或“1”）的基带矩形脉冲去键控一个连续的正弦型）的基带矩形脉冲去键控一个连续的正弦型载波的振幅，使载波载波的振幅，使载波时断时续时断时续地输出。地输出。有载波输有载波输出时表示发送出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送，无载波输出时表示发送“0”。12PPT课件特点：特点：“1”码期间有等幅正弦波输出，相当于开关开通；码期间有等幅正弦波输出，相当于开关开通；“0”码期间无输出，相当于开关切断。码期间无输出，相当于开关切断。因此，数字调幅又称为因此，数字调幅又称为开关键控开关键控(通断键控通断键控)，记作，记作OO

10、K(On Off Keying)。二进制振幅键控信号的时间波形二进制振幅键控信号的时间波形Ts13PPT课件数字基带信号数字基带信号，式中式中g(t)是宽度为是宽度为Ts、高度为、高度为A的矩形脉冲。的矩形脉冲。an为数字序列为数字序列an的第的第n个码元的电平值。个码元的电平值。载波是单频正弦波载波是单频正弦波c(t)=COS(ct+0)已调波已调波类似于模拟信号调幅，现在是用数字基带信号去调幅类似于模拟信号调幅，现在是用数字基带信号去调幅,调制信号是调制信号是单极性不归零码。单极性不归零码。14PPT课件2、调制方法：、调制方法：()二进制单极性二进制单极性不归零的随机不归零的随机矩形脉冲

11、序列矩形脉冲序列 乘法器coswcte2ASK(t)as(t)模拟相乘法模拟相乘法()cos ct开关电路开关电路s(t)b数字键控法数字键控法e2ASK(t)1015PPT课件3、2ASK信号的解调信号的解调 与模拟调制系统一样，数字调制系统的与模拟调制系统一样，数字调制系统的解调也有相干和非相干两种方式：解调也有相干和非相干两种方式：v相干解调相干解调采采用相干波相乘的方法，主要用于用相干波相乘的方法，主要用于线性调制信号，如线性调制信号，如ASK和和PSK；v非相干解调非相干解调采用包络检波的方法，采用包络检波的方法，主要用于主要用于FSK，也可用于，也可用于ASK。16PPT课件2AS

12、K非相干解调流程框图非相干解调流程框图(1)(1)非相干解调非相干解调（包络检波法）（包络检波法）17PPT课件2ASK非相非相干解干解调各调各步波步波形形18PPT课件(2)相干解调（同步检测法）相干解调（同步检测法）2ASK相干解调流程框图相干解调流程框图与模拟系统解调的不同点仅仅与模拟系统解调的不同点仅仅在于多了一个抽样判决在于多了一个抽样判决。abcdz(t)x(t)19PPT课件abcdz(t)x(t)2ASK相干解调相干解调各步波形各步波形20PPT课件v相乘器输出为相乘器输出为v经经LPF，滤除，滤除2C 频率分量，频率分量，x(t)=s(t)/2。v对对x(t)进行抽样，取得抽

13、样值进行抽样，取得抽样值x。当当x 判决门限，判为判决门限，判为“1”码。码。e2ASK=s(t)cosct21PPT课件用用SYSTEMVIEW仿真仿真2ASK调制解调系统调制解调系统22PPT课件23PPT课件24PPT课件4、2ASK信号的功率谱和带宽信号的功率谱和带宽2ASK是是单极性不归零码与载波相乘单极性不归零码与载波相乘所得。所得。我们知道，当信号乘以我们知道，当信号乘以cosc t 后，其频谱为线后，其频谱为线性搬移性搬移：其功率谱密度为：其功率谱密度为：25PPT课件v基带信号（单极性不归零码）功率谱：基带信号（单极性不归零码）功率谱：v2ASK信号功率谱信号功率谱：26PP

14、T课件基带信号功率基带信号功率谱密度谱密度 Ts/4fPs(f)0 fs1/4fP2ASK(f)0 2fs-fcTs/161/16fc2ASK信号功信号功率谱密度率谱密度 27PPT课件结论结论:(1)2ASK信号的功率谱是信号信号的功率谱是信号s(t)功率谱的线性搬移，功率谱的线性搬移，属线性调制；属线性调制；(2)2ASK信号的功率谱包含连续谱和离散谱两部分；信号的功率谱包含连续谱和离散谱两部分；(3)2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。信号的带宽是基带信号带宽的两倍。v有效带宽取第一零点处带宽。基带带宽有效带宽取第一零点处带宽。基带带宽Bm=fs=RBv2ASK带宽则为带宽则为B2A

15、SK=2Bm=2fs=2/Ts=2RBv2ASK信号频带利用率信号频带利用率=RB/B2ASK=RB/2 RB=1/2（Baud/Hz）28PPT课件例例1已知某已知某OOK系统的码元传输速率为系统的码元传输速率为103B，所用的载波信号为，所用的载波信号为Acos(4106t)。（1）设所传送的数字信息为）设所传送的数字信息为011001，试画出，试画出相应的相应的OOK信号波形示意图。信号波形示意图。（2）求）求OOK信号的第一零点带宽。信号的第一零点带宽。29PPT课件二、二、二进制数字频移键控二进制数字频移键控1、时域表示及波形、时域表示及波形数字频率调制又称频移键控，记作数字频率调制

16、又称频移键控，记作FSK（Frequency shift keying），二进制频移键控记，二进制频移键控记作作2FSK。2FSK系统是利用二进制数字基带信号系统是利用二进制数字基带信号控制载波频率进行频谱变换的过程。控制载波频率进行频谱变换的过程。30PPT课件它相当于它相当于载波在两种不同频率之间进行切换载波在两种不同频率之间进行切换，故称频移键控故称频移键控(FSK Frequency Shift Keying)。二进制基带信号只有两种代码，所以调频二进制基带信号只有两种代码，所以调频时，载波频率只能被置于两种频率，即：时，载波频率只能被置于两种频率，即：即即用频率为用频率为f1的载波代

17、表的载波代表“1”码，用频率码，用频率为为f2的载波代表的载波代表“0”码码，或相反。，或相反。31PPT课件载波在两种不同频率之间进行切换载波在两种不同频率之间进行切换 生成生成2FSK信号的波形信号的波形e2FSK(t)32PPT课件000ttts(t)e2FSK(t)+1-1两种两种2FSK信号波形信号波形相位不连相位不连续的续的2FSK调制调制相位连续的相位连续的2FSK调制调制e2FSK(t)33PPT课件相位连续和相位不连续相位连续和相位不连续 这种键控切换方式，只要码元间隔时间这种键控切换方式，只要码元间隔时间Ts一到，一到，载波立即发生切换，造成载波立即发生切换，造成s2FSK

18、(t)波形不连续，称之波形不连续，称之为为相位不连续的相位不连续的FSK调制调制。为了波形连续，又发明了为了波形连续，又发明了相位连续的相位连续的FSK调制调制。首先，两个不同频率的载波应来自同一振荡源首先，两个不同频率的载波应来自同一振荡源(晶晶振振)，由不同的分频倍程所得；其次，还要恰当选，由不同的分频倍程所得；其次，还要恰当选择择1和和2，使一个码元时段产生的相移之差为，使一个码元时段产生的相移之差为2的整数倍，即的整数倍，即(1-2)Ts=2n。(f1-f2=nfs)34PPT课件另一方面，另一方面，2FSK调制信号也可以看作调制信号也可以看作两个两个2ASK调制信号的叠加调制信号的叠

19、加：35PPT课件两个两个2ASK调制信号合成调制信号合成2FSK信号信号an1011001s(t)s(t)2FSKc1(t)c2(t)s(t)c1(t)s(t)c2(t)36PPT课件2、调制方法：、调制方法：s(t)e2FSK(t)模拟调频器(a)模拟调频法模拟调频法(b)频率键控法频率键控法37PPT课件3、2FSK信号的解调信号的解调(1)(1)过零检测法过零检测法（属非相干解调）（属非相干解调）过过零零检检测测法法原原理理框框图图和和各各点点时时间间波波形形f38PPT课件(2)差分检波法差分检波法（属相干解调）（属相干解调）设接收的设接收的2FSK信号为：信号为：式中式中an=0时

20、取时取“+”号，号，an=1时取时取“-”号。号。经延时经延时后变为：后变为：LPF抽样抽样判决判决e2FSKS(t)抽样脉冲抽样脉冲BPF延迟延迟 u1(t)u2(t)u3(t)u0(t)39PPT课件二者相乘为：二者相乘为：经低通滤波后为：经低通滤波后为：调节延时调节延时，使，使在频偏较小时：在频偏较小时：于是，由正负号就可判定：于是，由正负号就可判定：负值判为负值判为“0 0”；正值判为；正值判为“1 1”40PPT课件f f1 1带通带通滤波器滤波器包络包络检波检波抽样抽样f f2 2带通带通滤波器滤波器包络包络检波检波抽样抽样判定判定再生再生s s2FSK2FSK(t)(t)V1V2

21、V1V2判判为为f f1 1代代表的基带信号表的基带信号V1V2V10）,表明前后码元相同，表明前后码元相同，判定为判定为“0”码码；=，v(t)=-A2/2（抽样值抽样值0）,表明前后码元不同表明前后码元不同，判判定为定为“1”码码；64PPT课件从从2PSK信号和信号和2DPSK信号的波形来说，信号的波形来说，都可等效为都可等效为双极性不归零基带信号的幅度调双极性不归零基带信号的幅度调制制，表达式相同，表达式相同，e2PSK(t)=s(t)cosct。不同在。不同在于于2DPSK信号中的信号中的s(t)为由为由2PSK信号的基带信号的基带信号变换而来的差分码数字信号。信号变换而来的差分码数

22、字信号。所以，所以，2PSK信号与信号与2DPSK信号功率谱信号功率谱密度相同。密度相同。3、2PSK信号和信号和2DPSK信号的功率谱和带宽信号的功率谱和带宽65PPT课件乘以余弦调制后乘以余弦调制后2PSK(2DPSK)信号功率谱密信号功率谱密度为（信源等概）度为（信源等概）:双极性不归零码（等概）的功率谱为：双极性不归零码（等概）的功率谱为：2PSK(2DPSK)信号功率谱密度为（信源不等概）信号功率谱密度为（信源不等概）:66PPT课件除了没有冲激项之外，功率谱与除了没有冲激项之外，功率谱与P2ASK(f)完全相同。完全相同。因此因此2PSK信号和信号和2DPSK信号的带宽仍然是基带带

23、宽的信号的带宽仍然是基带带宽的两倍两倍:B2PSK=B2DPSK=B2ASK=2fs=2/Ts=2RBfsfsfsfsfs-fs67PPT课件例例3假设在某假设在某2DPSK系统中，载波频率为系统中，载波频率为2400Hz，码元速率为，码元速率为1200波特，已知波特，已知相相对码对码序列为序列为1100010111。(1)试画出试画出2DPSK信号波形；信号波形；(2)若采用差分相干解调法接收该信号时，试若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形；画出解调系统的各点波形；(3)若发送信息符号若发送信息符号0和和1的概率分别为的概率分别为0.6和和0.4，试求，试求2DPSK信

24、号的功率谱密度。信号的功率谱密度。68PPT课件(1)(2)已知已知Ts=2Tc相对码相对码01100010111(参考参考)2DPSK延时延时Ts二者相乘二者相乘低通滤波低通滤波抽样信号抽样信号再生信号再生信号绝对码绝对码10100111002DPSK差分相干解调差分相干解调流程框图流程框图69PPT课件(3)若发送信息符号若发送信息符号0和和1的概率分别为的概率分别为0.6和和0.4，试求试求2DPSK信号的功率谱密度。信号的功率谱密度。p=0.470PPT课件例例47-6设发送的设发送的绝对码绝对码序列为序列为0110110，采用，采用2DPSK方式传输。已知码元速率为方式传输。已知码元

25、速率为2400波特，波特，载波频率为载波频率为2400Hz。(1)试构成一种试构成一种2DPSK信号调制器原理框图；信号调制器原理框图；(2)若采用相干解调码反变换器方式进行解若采用相干解调码反变换器方式进行解调，试画出解调系统的各点时间波形；调，试画出解调系统的各点时间波形；(3)若采用差分相干解调法接收该信号时，试若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形。画出解调系统的各点波形。71PPT课件绘制二进制数字频带调制信号波形示意图。绘制二进制数字频带调制信号波形示意图。1100110011t数字序列数字序列ant(a)2ASKt(b)2FSKt(c)2PSKt(d)2DPS

26、K初始参考相位初始参考相位例例572PPT课件7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能二进制数字调制系统的抗噪声性能一、一、2ASK系统的抗噪声性能：系统的抗噪声性能：接收端收到的接收端收到的2ASK信号为信号为信道信道2ASK信号信号数字信号数字信号误码率误码率y(t)n(t)相干解调相干解调非相干解调非相干解调BPF解调解调ni(t)信噪比信噪比73PPT课件信道噪声为高斯白噪声，经信道噪声为高斯白噪声，经BPF后形成后形成窄带高斯白噪声窄带高斯白噪声：BPF输出是输出是2ASK信号和窄带高斯白噪声的叠加，信号和窄带高斯白噪声的叠加，在一个码元周期在一个码元周期Ts内：内：74PPT课件1、相

27、干解调时、相干解调时2ASK系统误码率系统误码率y(t)与相干载波与相干载波cosct 相乘后的波形相乘后的波形z(t)为为z(t)=y(t)cosct=a+nc(t)cos2ct-ns(t)sinctcosct，发送发送“1”码码 nc(t)cos2ct-ns(t)sinct cosct，发送发送“0”码码=a+nc(t)+a+nc(t)cos2ct-ns(t)sin2ct /2，发送发送“1”码码 nc(t)+nc(t)cos2ct-ns(t)sin2ct /2，发送发送“0”码码 75PPT课件z(t)经经LPF后，在后，在抽样判决器抽样判决器输入端输入端得到：得到：x(t)值的一维值的

28、一维概率密度为：概率密度为：设设b为判决门限电平值（阈值电平），判决规则为：为判决门限电平值（阈值电平），判决规则为：xb ，判为判为“1”码码 xb，判为判为“0”码码76PPT课件P x b|0=P(1|0)表示发出表示发出“0”码而错判为码而错判为“1”码的概率。码的概率。总误码率为总误码率为 Pe=P(1)P(0|1)+P(0)P(1|0)=P(0|1)+P(1|0)/2 （信源等概）（信源等概）P(0/1)P(1/0)77PPT课件由概率密度分布图不难看出，最佳判决门限为：由概率密度分布图不难看出，最佳判决门限为：b*=a/2，此时误码率（阴影面积）最小。，此时误码率（阴影面积）最小

29、。此时，此时，P(0|1)=P(1|0)，则则78PPT课件误差函数误差函数补误差函数补误差函数则误码率为则误码率为解调器输入解调器输入端信噪比端信噪比为为（b*=a/2）则则v2ASK系统系统相干解调相干解调时误码率：时误码率：v当信噪比远大于当信噪比远大于1 1时，上式近似为：时，上式近似为：（P1987.2-19）79PPT课件2、非相干解调（包络检波）时、非相干解调（包络检波）时2ASK系统误码率系统误码率BPF输出是输出是2ASK信号和窄带高斯白噪声的叠加，信号和窄带高斯白噪声的叠加，在一个码元周期在一个码元周期Ts内：内：80PPT课件经包络检波器检测，输出包络信号：经包络检波器检

30、测，输出包络信号：发发“1 1”时时，包络是窄带高斯噪声加正弦波的包络，包络是窄带高斯噪声加正弦波的包络，一维概率密度函数服从（一维概率密度函数服从（广义瑞利分布广义瑞利分布）莱斯分布莱斯分布：(P55(P55，3.6-8)3.6-8)I0(x)为零阶修正贝赛尔函数。为零阶修正贝赛尔函数。发发“0 0”时时，包络是窄带高斯噪声的包络，一维概，包络是窄带高斯噪声的包络，一维概率密度函数服从率密度函数服从瑞利分布瑞利分布：(P53(P53，3.5-20)3.5-20)81PPT课件设设b为判决门限电平值为判决门限电平值（阈值电平），判决规则为：（阈值电平），判决规则为：Vb ，判为判为“1”码码V

31、b ，判为判为“0”码码总误码率为总误码率为 Pe=P(1)P(0|1)+P(0)P(1|0)=P(0|1)+P(1|0)/2 （信源等概）（信源等概）由概率密度分布图不难看出，由概率密度分布图不难看出，最佳判决门限最佳判决门限b*应取在两曲线交点的横坐标处，才能使误码率应取在两曲线交点的横坐标处，才能使误码率（阴影面积）最小。（阴影面积）最小。P(0/1)P(1/0)82PPT课件此时有此时有 f1(b*)=f0(b*)可得可得发发“1”时，当信噪比时，当信噪比=(a2/2n2)1的大信噪比的大信噪比情况下，有情况下，有最佳判决门限为：最佳判决门限为：b*=a/2误码率为误码率为83PPT课

32、件v前项为前项为v后项为后项为解调器输入解调器输入端信噪比端信噪比为为（b*=a/2）则则v前项为前项为v后项为后项为84PPT课件v2ASK系统系统非相干解调非相干解调时误码率时误码率v 当信噪比远大于当信噪比远大于1 1时，上式近似为：时，上式近似为：v将上式和同步检测法（即相干解调）的误码率公式相比较可将上式和同步检测法（即相干解调）的误码率公式相比较可以看出：在相同的信噪比条件下，同步检测法的抗噪声性能优以看出：在相同的信噪比条件下，同步检测法的抗噪声性能优于包络检波法，但在大信噪比时，两者性能相差不大。然而，于包络检波法，但在大信噪比时，两者性能相差不大。然而，包络检波法不需要相干载

33、波，因而设备比较简单。另外，包络包络检波法不需要相干载波，因而设备比较简单。另外，包络检波法存在门限效应，同步检测法无门限效应。检波法存在门限效应，同步检测法无门限效应。（P2007.2-38）（P2007.2-37）85PPT课件设有一设有一2ASK信号传输系统，其码元速率为信号传输系统，其码元速率为RB=4.8 106波特，发波特，发“1”和发和发“0”的概率相等，接的概率相等，接收端分别采用同步检测法和包络检波法解调。已知接收收端分别采用同步检测法和包络检波法解调。已知接收端输入信号的幅度端输入信号的幅度a=1mV，信道中加性高斯白噪声的，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度单边功率谱密

34、度n0=2 10-15W/Hz。试求。试求(1)同步检测法解调时系统的误码率；同步检测法解调时系统的误码率；(2)包络检波法解调时系统的误码率。包络检波法解调时系统的误码率。【解【解】根据】根据2ASK信号的频谱分析可知，信号的频谱分析可知，2ASK信号所需的信号所需的传输带宽近似为码元速率的两倍，所以接收端带通滤波传输带宽近似为码元速率的两倍，所以接收端带通滤波器带宽为器带宽为带通滤波器输出噪声平均功率为带通滤波器输出噪声平均功率为例例6(P200例例7-1)86PPT课件信噪比为信噪比为(1)同步检测法解调时系统的误码率为同步检测法解调时系统的误码率为(2)包络检波法解调时系统的误码率为包

35、络检波法解调时系统的误码率为 可见，在大信噪比的情况下，包络检波法可见，在大信噪比的情况下，包络检波法解调性能接近同步检测法解调性能。解调性能接近同步检测法解调性能。87PPT课件例例7P2357-8若采用若采用OOK方式传送二进制数字信息，方式传送二进制数字信息，已知码元传输速率已知码元传输速率RB=2106B，接收端解调器，接收端解调器输入信号的振幅输入信号的振幅a=40V，信道加性噪声为高斯，信道加性噪声为高斯白噪声，且其单边功率谱密度白噪声，且其单边功率谱密度n0=610-18W/Hz，试求，试求:(1)非相干接收时，系统的误比特率；非相干接收时，系统的误比特率；(2)相干接收时，系统

36、的误比特率。相干接收时，系统的误比特率。88PPT课件二、二进制频移键控二、二进制频移键控(2FSK)系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能89PPT课件采用采用包络检波包络检波时时2FSK系统的总误码率为系统的总误码率为（P2057.2-64）结论：将结论：将2FSK包络检波和同步检波时系统的误码率公式比较包络检波和同步检波时系统的误码率公式比较可见，在大信噪比条件下，可见，在大信噪比条件下，2FSK信号包络检波时的系统性能信号包络检波时的系统性能与同步检测时的性能相差不大，但同步检测法的设备却复杂得与同步检测时的性能相差不大，但同步检测法的设备却复杂得多。因此，在满足信噪比要求的场合，多采用包络

37、检波法多。因此，在满足信噪比要求的场合，多采用包络检波法。采用采用同步检测同步检测时时2FSK系统的总误码率为系统的总误码率为 （P2037.2-54）在大信噪比条件下，上式可以近似表示为在大信噪比条件下，上式可以近似表示为（P2037.2-55）90PPT课件采用采用2FSK方式在等效带宽为方式在等效带宽为2400Hz的传的传输信道上传输二进制数字。输信道上传输二进制数字。2FSK信号的频率分别为信号的频率分别为f1=980Hz，f2=1580Hz，码元速率，码元速率RB=300B。接。接收端输入（即信道输出端）的信噪比为收端输入（即信道输出端）的信噪比为6dB。试求：。试求：（1）2FSK

38、信号的带宽；信号的带宽；（2）包络检波法解调时系统的误码率；）包络检波法解调时系统的误码率；（3）同步检测法解调时系统的误码率。）同步检测法解调时系统的误码率。【解【解】（】（1）根据式）根据式(7.1-22)，该，该2FSK信号的带宽为信号的带宽为（2）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比。）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比。由于由于FSK接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽近似为近似为例例8(P205例例7-2)91PPT课件它仅是信道等效带宽（它仅是信道等效带宽（2400Hz）的）的1/4，故噪声功率也减，故噪声功率也减小了小了1/4，因而

39、带通滤波器输出端的信噪比比输入信噪，因而带通滤波器输出端的信噪比比输入信噪比提高了比提高了4倍。又由于接收端输入信噪比为倍。又由于接收端输入信噪比为6dB，即，即4倍，倍，故带通滤波器输出端的信噪比应为故带通滤波器输出端的信噪比应为将此信噪比值代入误码率公式，可得包络检波法解调时将此信噪比值代入误码率公式，可得包络检波法解调时系统的误码率系统的误码率（3）同理可得同步检测法解调时系统的误码率）同理可得同步检测法解调时系统的误码率 92PPT课件三、三、2PSK和和2DPSK系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能2PSK信号相干解调时系统的总误码率为信号相干解调时系统的总误码率为（P2077.2-72

40、）在大信噪比条件下，上式可以近似表示为在大信噪比条件下，上式可以近似表示为（P2077.2-73）93PPT课件2DPSK信号相干解调时系统的总误码率为信号相干解调时系统的总误码率为（P2087.2-77/80）在大信噪比条件下，上式可以近似表示为在大信噪比条件下，上式可以近似表示为（P2087.2-81）2DPSK信号差分相干解调时系统的总误码信号差分相干解调时系统的总误码率为率为（P2107.2-96）94PPT课件假设采用假设采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制方式在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率数字信息。已知码元速率RB=106B，信道中加性高斯，信道中加性高斯白噪声的

41、单边功率谱密度白噪声的单边功率谱密度n0=2 10-10W/Hz。今要求误今要求误码率不大于码率不大于10-4。试求。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；采用差分相干解调时，接收机输入端所需的信号功率；(2)采用相干解调采用相干解调-码反变换时，接收机输入端所需的信号码反变换时，接收机输入端所需的信号功率。功率。【解【解】(1)接收端带通滤波器的带宽为接收端带通滤波器的带宽为其输出的噪声功率为其输出的噪声功率为所以，所以，2DPSK采用差分相干接收的误码率为采用差分相干接收的误码率为例例9(P211例例7-3)95PPT课件求解可得求解可得又因为又因为所以，接收机输入端所

42、需的信号功率为所以，接收机输入端所需的信号功率为（2）对于相干解调）对于相干解调-码反变换的码反变换的2DPSK系统，系统，根据题意有根据题意有因而因而即即查误差函数表，可得查误差函数表，可得由由r=a2/2 n2，可得接收机输入端所需的信号功率为，可得接收机输入端所需的信号功率为96PPT课件7.3二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的性能比较二进制数字调制系统的误码率公式一览表二进制数字调制系统的误码率公式一览表调制方调制方式式解调方式解调方式误码率误码率大信噪比时大信噪比时近似式近似式判决判决门限门限带带宽宽2ASK相干解调相干解调a/22fs非相干解调非相干解调2FSK相干解

43、调相干解调无无|f2-f1|+2fs非相干解调非相干解调解调器输入端解调器输入端 (BPF(BPF输出端输出端)97PPT课件调制方调制方式式解调方式解调方式误码率误码率大信噪比时大信噪比时近似式近似式判决判决门限门限带带宽宽2PSK相干解调相干解调02fs2DPSK相干解调相干解调（极性比（极性比较加码反较加码反变换器法）变换器法）02fs差分相干差分相干解调（相解调（相位比较法）位比较法）98PPT课件v误码率和信噪比误码率和信噪比1、信噪比增大，误码率降低；、信噪比增大，误码率降低；2、对于同一调制方式不同检测方法，相干检测的抗噪、对于同一调制方式不同检测方法，相干检测的抗噪声性能优于非

44、相干检测。声性能优于非相干检测。3、在、在相同误码率相同误码率条件下，采用相同解调方式，所需要条件下，采用相同解调方式，所需要的信噪比要求是：的信噪比要求是：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系统的误码率比系统的误码率比2FSK的小，的小，2FSK系统的误码率比系统的误码率比2ASK的小。的小。结论：在抗加性高斯白噪声方面，相干结论：在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，性能最好，2FSK次之，次之，2ASK最差。最差。99PPT课件误码率误码率Pe与信噪比与信噪比r的关系曲线的关系曲线100PPT课件v传输

45、带宽传输带宽v频带利用率频带利用率 101PPT课件v信道特性对调制系统的影响信道特性对调制系统的影响信道特性变化的灵敏度对最佳判决门限有一定信道特性变化的灵敏度对最佳判决门限有一定的影响。的影响。2ASK系统最差。系统最差。2FSK系统和系统和2PSK系统较好。系统较好。v设备复杂性与成本设备复杂性与成本在高速数据传输中，相干在高速数据传输中，相干2PSK及及2DPSK用得用得较多，而在中、低速数据传输中，特别是在衰落信较多，而在中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中，非相干道中，非相干2FSK用得较为普遍。用得较为普遍。102PPT课件例例1010在在PSTN中，信道在中，信道在60030

46、00Hz频带内传输频带内传输2DPSK信号。若接收机输入信号幅度为信号。若接收机输入信号幅度为0.1v，接收输入信噪比，接收输入信噪比为为9dB。试求试求:(1)2DPSK信号的传码率；信号的传码率；(2)求接收机输入端高斯噪声双边功率谱密度。求接收机输入端高斯噪声双边功率谱密度。(3)差分相干解调时，系统的误码率。差分相干解调时，系统的误码率。(4)若保持误码率不变，改为若保持误码率不变，改为2ASK传输，接收端传输，接收端采用包络解调，其它参量不变，求接收端输入采用包络解调，其它参量不变，求接收端输入信号幅度。信号幅度。103PPT课件7.4多进制数字调制原理及抗噪声性能多进制数字调制原理

47、及抗噪声性能用用二二进进制制序序列列“0”和和“1”分分别别对对应应载载波波的的两两种种状状态态（如如2ASK的的两两种种幅幅度度、2FSK的的两两种种频频率、率、2PSK的两种相位），这样的调制叫的两种相位），这样的调制叫二元调制二元调制。为为了了提提高高传传信信率率，比比如如用用四四进进制制数数去去对对应应载载波波的的四四种种状状态态，就就可可进进行行四四元元调调制制，一一位位四四进进制制码码相相当当于于二二位位二二进进制制码码，传传信信率率就就会会加加倍倍。同同理理，还可以设计出更多进制的数字调制系统。还可以设计出更多进制的数字调制系统。104PPT课件与与二二进进制制数数字字调调制制系

48、系统统相相比比，多多进进制制数数字字调调制制系系统统具具有有以下几个特点：以下几个特点：v在在码码元元速速率率(传传码码率率)相相同同条条件件下下，可可以以提提高高信信息息速速率率(传传信信率率)，从从而而提提高高系系统统的的有有效效性性。当当码码元元速速率率相相同同时时，M进进制制数数字字传传输输系系统统的的信信息息速速率率是是二二进进制制的的log2M 倍倍。（Rb=RB log2M）v在信息速率相同条件下，可降低码元速率，此时在信息速率相同条件下，可降低码元速率，此时M进制进制码元宽度是二进制的码元宽度是二进制的log2M 倍，这样增加了每个码元的能量，倍，这样增加了每个码元的能量，减小

49、了码间串扰的影响，从而减小了码间串扰的影响，从而提高了传输的可靠性提高了传输的可靠性。v在接收机输入信噪比相同条件下，在接收机输入信噪比相同条件下，多进制数字传输系统多进制数字传输系统的的误码率误码率比相应的二进制系统要高。比相应的二进制系统要高。v与二进制比较，与二进制比较，增加了发射功率和实现上的复杂性增加了发射功率和实现上的复杂性。105PPT课件用用多多进进制制的的数数字字基基带带信信号号调调制制载载波波，就就可可以以得到多进制数字调制信号。得到多进制数字调制信号。通通常常，取取多多进进制制数数M为为2的的幂幂次次（M2k）。当当携携带带信信息息的的参参数数分分别别为为载载波波的的幅幅

50、度度、频频率率或或相相位位时时，数数字字调调制制信信号号为为多多进进制制幅幅度度振振幅幅键键控控（MASK：M-ary Amplitude Shift Keying）、多多进进制制频频移移键键控控（MFSK）、多多进进制制相相移移键键控控（MPSK）和和多多进进制制差差分分相相移移键键控控（MDPSK）。106PPT课件一、一、多多进制振幅键控进制振幅键控（MASK）v用用载载波波幅幅度度的的M个个量量化化电电平平来来对对应应M进进制制数数字字码元，叫码元，叫M元振幅键控。元振幅键控。vMASK信信号号相相当当于于M电电平平的的基基带带信信号号对对载载波波进进行双边带调幅。行双边带调幅。SMA