昆明理工大学通信原理7数字频带传输系统概述.pptVIP

第七章正弦载波数字调制系统发送滤波器调制器信道解调器抽样判决器噪声源数字调制系统模型幅度、频率、相位数字振幅调制、数字频率调制、数字相位调制与模拟通信相比，数字调制特点为：（1）数字调制产生的波形种类有限；（2）抽样判决器必不可少；（3）抗噪声性能的指标不一样：模拟通信信噪比数字通信误码率（误信率）数字调制就是把数字基带信号变换为数字带通信号的过程(p180)第一节二进制数字调制的原理及抗噪声性能由于二进制全占空矩形脉冲序列只有“有电”和“无电”两种状态，能用电键产生，故称为键控信号。常见的二进制数字调制方式有振幅键控、频移键控、相移键控。一、二进制振幅键控（2ASK）：（1）二进制振幅键控的原理：信息源发出的基带信号是0、1组成的二进制随机脉冲序列，表达式为：幅度调制：模拟调制法已调信号振幅键控信号是一个单极性矩形脉冲序列与一个高频正弦载波的乘积。可以得到调制信号、高频载波信号和已调信号的波形。如：基带信号：101011根据二进制数字信号只有“有电”和“无电”两种状态，可以用通断键控来完成幅度调制，通断键控产生的信号称为OOK信号。最典型的实现方法是用一个电键控制载波振荡器的输出获得。键控方法（2）振幅键控（2ASK）信号的频谱：由于二进制振幅键控信号也是随机的、功率型的信号，频谱主要是功率谱密度。振幅键控信号为：两个频谱在频率轴上无重叠部分：只要求出基带信号的功率谱密度，键控信号的功率谱密度随之确定。对单极性波：OOK信号的功率谱密度为：若“0”和“1”等概出现：（3）振幅键控系统的抗噪声性能：（a）解调的基本模型：在一个码元时间段内观察，接收端的输入波形为：设信号经信道传送后只有幅度的衰减，无其他畸变所以，带通滤波器的输出波形为：（b）同步（相干）解调：若无噪声干扰发送“1”码的误码率为：发送“0”码的误码率为：若系统发送“1”码的概率为P(1)，发送“0”码的概率为P(0)，2ASK系统的总误码率为：若P(1)=P(0)=1/2，“0”与“1”等概：最佳门限电平为总误码率为：解调器输入的信噪比为：总误码率为：信噪比越大，误码率越小。二进制振幅键控信号，同步解调，在等概、大信噪比条件下的总误码率为：（重要公式）（c）包络解调：若发送“0”码，检波器输出的包络为：发送“1”码时，它的一维概率密度为：发送“0”码时，它的一维概率密度为：概率密度图为：带入上式，得：发送“0”码的误码率为：若系统发送“1”码的概率为P(1)，发送“0”码的概率为P(0)，2ASK系统的总误码率为：总误码率与判决门限有关，若P(1)=P(0)=1/2，“0”与“1”等概：最佳门限电平为对大信噪比，补误差函数包络解调的总误码率为：（重要公式）已知：提示：从这一例题看出，在相同的大信噪比条件下，相干解调的误码率要比包络检波法解调的误码率低，但包络检波法实现较容易，相干解调需要稳定的本地相干载波信号，电路较复杂。若要获得相同的误码率，设包络检波法输入的信噪比为，同步解调的信噪比为：要获得相同的误码率，包络检波法要求输入的信噪比比同步解调的输入信噪比高。二、二进制移频键控（2FSK）:（a）二进制移频键控的原理：模拟法由于数字基带信号的离散值之间的改变是瞬间的，相位的改变也是瞬间的，移频键控信号的频率改变也是瞬间完成的，就会使已调信号在基带信号变换时，电压会发生跳变，这种现象称为相位不连续。基带信号：101011（b）移频键控信号的频谱及带宽：把2FSK信号看成两个振幅键控2ASK信号的叠加，设：将2FSK信号表示为：为简单起见，不考虑相位：2ASK的功率谱密度将2ASK信号的功率谱密度带入得到2FSK的功率谱密度为：2FSK信号的功率谱密度也由离散谱和连续谱组成，连续谱由两个双边谱组成，离散谱出现在两个载频的位置上。（c）二进制移频键控（2FSK）信号的抗噪声性能：二进制移频键控信号的解调可以用鉴频法，将频率转换为电压，也可用同步检测法（相干解调）、包络检波法、差分检波法和过零检测法。将移频键控信号看作两个振幅键控信号的叠加，用相干解调和包络解调看其抗噪声性能。（1）相干解调：接收端的输入信号为：当发送“1”码时，上下两个解调器的输入为：当发送“0”码时，上下两个解调器的输入为：经相干解调后，在经低通滤波器滤去高频成分，比较判决器的输入为：所以，发送“1”码的误码率为：同理，发送“0”码的误码率为：若系统发送“1”码的概率为P，发送“0”码的概率就为1-P，2FSK系统的总误码率为：重要公式（2）包络解调：当发送“1”码时，上下两个解调器的输入为：当发送“0”码时，上下两个解调器的输入为：为正弦波加窄带高斯过程，包络服从莱斯分布，当发送“1”码时，误码率为：对大信噪比，作近似处理：同理，发送“0”码时，误码率为：总误码率为：（重要公式）在输入信噪比相同