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第七章 数字频带传输系统 7.0 引言 7.1 二进制数字调制与解调原理 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 7.0 引言 7.1 二进制数字调制和解调原理 7.1.1 二进制幅移(振幅)键控(2ASK) 2ASK信号的功率谱如图所示： 图(a) 非相干解调原理框图 2ASK信号的解调可以采用两种方式： 图(a) 非相干解调(包络检波) 图(b) 相干解调 2ASK信号非相干解调过程的时间波形 图(b) 相干解调原理框图 2ASK信号相干解调过程时间波形 7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 2FSK信号的功率谱 4、2FSK信号的解调 2FSK的解调包含两种方式： 图(a) 非相干解调(包络检波) 图(b) 相干解调 这两种解调原理和2ASK解调时相同，只是使用了两套电路。 图(a) 2FSK包络检波原理框图 2FSK另一种常用解调方法：过零检波解调法。 基本原理：二进制频移键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数目的多少，从而区分两个不同频率的信号码元。 2FSK信号经过限幅、微分、整流后形成与频率变化相对应的尖脉冲序列，这些尖脉冲的密集程度反映了信号的频率高低，尖脉冲的个数即是信号过零点个数。把这些尖脉冲变换成较宽的矩形脉冲，以增大其直流分量，该直流分量的大小和信号频率的高低成正比。然后经低通滤波器取出此直流分量，这样就完成频率——幅度变换，从而根据直流分量幅度上的区别还原出数字信号“1”和“0”。 2FSK在数字通信中应用广泛，国际电信联盟(ITU)建议在数据低于1200bit/s时采用该体制。 7.1.3 二进制相移键控(2PSK) 相移键控是利用载波相位的变化来传递数字信息，通常分为： 绝对相移键控(2PSK) 相对相移键控(2DPSK) 二进制绝对相移键控(2PSK) 2PSK信号的时间波形 2PSK的调制原理图 2、2PSK信号的实现 2PSK信号的形成有两种方法： ①模拟调制法——图(a)。二进制数字序列经码型变换，即单极性码形成幅度为双极性不归零码，与载波相乘而产生2PSK信号。(2ASK是单极性) ②键控法——图(b)。 2PSK信号解调原理框图 2PSK信号相干解调时各点时间波形 二进制相对移相键控(2DPSK) 2DPSK的相干解调原理和解调过程时间波形 7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.2.1 2ASK的抗噪声性能 7.2.2 2FSK的抗噪声性能 7.2.3 2PSK/2DPSK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 误码率Pe (下图中阴影部分的面积) 当符号的发送概率P(1)、 P(0)及概率密度函数f1(x)、f2(x)一定时，系统总误码率Pe将与判决门限b有关。 同步检测时误码率的几何表示 当判决门限b取两条曲线相交点b*时，阴影部分面积最小，这个门限称为最佳判决门限。 最佳判决门限可以通过求总误码率Pe关于判决门限 b的最小值的方法得到。 令 当P(1)=P(0)时，最佳判决门限b*=a/2。 当发送二进制符号“1”和“0”等概率时，且判决门限取b*=a/2时，对2ASK信号采用同步检测法进行解调时 的误码率Pe为： 当r0，即大信噪比时， 非相干解调(包络检波)性能分析 包络检波器输入波形y(t)进一步表示为 发送“1”符号时， 发送“0”符号时， 在kTs时刻包络检波器输出波形的抽样值为 发送“1”符号时的抽样值是广义瑞利型随机变量 发送“0”符号时的抽样值是瑞利型随机变量 为窄带高斯噪声n(t)的方差 抽样值判决器的判决规则为： 抽样值﹥判决门限，即V ﹥ b时判为“1”符号输出。 抽样值≤判决门限，即V ≤ b时判为“0”符号输出。 发送“1”错判为“0”码，条件概率为： 定义Marcum Q函数 则 r 为信噪比 发送“0”错判为“1”码，条件概率为： 系统总误码率Pe为： 系统输入信噪比一定时，系统误码率与归一化门限 值b0相关。 包络检波时误码率 几何意义 最佳归一化判决门限 可以通过求极值法方法得到。 由 可得，最佳判决门限为b*=a/2 最佳归一化判决门限为 大信噪比(r1) 最佳