通信原理教程第6章2

1、1”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsA(t)开关电路频率源1频率源0s(t)f1f0调频器A(t)s(t)2典型波形：典型波形：由图可见，由图可见，2FSK 信号的波形信号的波形(a)可以分解为波形可以分解为波形(b)和波形（和波形（c），也就是说，），也就是说，一个一个2FSK信号可以信号可以看成是两个不同载频的看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加信号的叠加。3定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)带通滤波f0带通滤波f1包络检波包络检波抽样判决定时脉冲输入输

2、出V0(t)V1(t)4带通滤波放大限幅低通微分整流脉冲展宽abcedf5ttAttAts0011cos)(cos)()(nnatA)(1nnatA)(01nnaa)()(41)(00ffPffPfPAAs)()(41)()(41)(00001111ffPffPffPffPfPAAAAs)()0()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPccA6)()()0(41)()()0()1 (41)()()1 (41)()()1 (41)(002221122220202121ffffGPfffffGPfffGffGPPfffGffGPPffPccccs)ff(f)ff()ff()ff()(

3、Gf)ff(G)ff(G)ff(G)ff(Gf)f(Pccs001122202021210161161fTfTTfGsin)(TG)0()()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPs7)()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPsfsfs = (f0 +f1) / 2ff1 + fcf0 - fcf0f12fc

4、f1fsff0fs = (f0 +f1) / 2fcf1 + fcf0 - fcfs = (f0 +f1) / 2f1 + fcf0 - fccffff2018”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsTdttt000110)cos()cos(Tdtt )cos(t )cos(0010101010210)()sin()()sin()sin()sin(01010101010101010101TT0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT10190 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT0)sin(01T1)cos(01Tn

5、T )(01mT2)(01mT2)(01Tmff/010010)sin(01T0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TTTnff2/0110”时当发送“”时当发送“0)(cos1)(cos)(01tntAtntAty定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)ttnttnAtysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc00000sin)(cos)()()()(11tnAtVc)()(00tntVc11)()(11tnAtVc)()(00tntVc)nnA(Pn)nA(P

6、)VV(PPcccce001010112201222nccznnzz002/)(122121)()0(22rerfcdzedzzfzPPzAzze222/nAr221rerfcPe12)()()(21211tntnAtVsc)()()(20200tntntVsc带通滤波f0带通滤波f1包络检波包络检波抽样判决定时脉冲输入输出V0(t)V1(t)1222102102110000110112/2exp)()()(10dVAVAVIVdVdVVfVfVVPPnnnVVe13nnAzVt2,211222102102110000110112/2exp)()()(10dVAVAVIVdVdVVfVfVVP

7、PnnnVVe0202122221dte )zt(tIeP/ )zt(/ze02/ )(01)()0 ,(22dtezttIzQzt2/2/121212rzeeeP2222/nAzr2/21reeP144/21reeP2/21reeP2/21rerfcPe221rerfcPe15Hzffffc12003002980158020141240060022222222iioonnnnoiBnBnaarriooi4log106dBri4ir16444iorr165105 .399993.01218284.212181212121221erferfrerfrerfcPe582/1039.332121ee

8、rPre482/1068. 12121eePre17)cos()(0tAts”时当发送“”时当发送“100”时当发送“”时当发送“1)cos(0)cos()(00tAtAts”时当发送“”时当发送“1cos0cos)(00tAtAts18TTT“1”“1”“0”(c)(d)TTT(a)(b)“1”“0”“1”1920 典型波形典型波形”时当发送“”时当发送“10021解调方法：解调方法：必须采用相干接收法必须采用相干接收法 2PSK信号的解调器原理方框图和波形图：带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2tePSKtccosabcde抽样值0，判为“0”抽样值0，判为“0”抽样值0

9、，判为“0”抽样值0，判为“1”37脉冲展宽逆码变换器微分整流cbabc 1 1 1 0 0 1 1 0 1（绝对码）a (0) 1 0 1 1 1 0 1 1 0（相对码）(a) 原理方框图(b) 波形图38s0(t)相 乘带通滤波低通滤波抽样判决V(t)延迟Ts(t)A(t)s1(t)ttnttnAtssc00000sin)(cos)()(ttnttnAtssc01011sin)(cos)()(39)()()()(21)(1010tntntnAtnAtVsscc0)0(10100ssccennnAnAPVPP221221221221212141bbaabbaabbaa02210210210

10、2100ssccssccennnnnnnnAPP)(210RRPPe21021012ssccnnnnAR2102102ssccnnnnR4021021012ssccnnnnAR2102102ssccnnnnR22214/42102112)(nARnneARIRRf2224/2222)(nRneRRf)(210RRPPe0014/4221021122102221122)()(dReARIRdRdRRfRfPnARnnRRereeP210222/nAr上式积分求解参考上式积分求解参考(6.3-30)式式2FSK误码率的求解误码率的求解41reeP211reeP2142本地载波提取相 乘带通滤波低通

11、滤波抽样判决逆码变换43 1 1 1 0 0 1 1 0 1 (绝对码) (0) 1 0 1 1 1 0 1 1 0 (相对码) 1 1 0 0 1 1 1 0 1 (绝对码) (0) 1 0 0 0 1 0 1 1 0 (相对码) 1 1 0 1 0 1 1 0 1（绝对码） (0) 1 0 0 1 1 0 1 1 0（相对码） 1 1 0 0 0 1 1 0 0 (绝对码) (0) 1 0 0 0 0 1 0 0 0（相对码）(a) 无误码时(b) 有1个误码时(c) 有2个误码时(d) 有一串误码时44nePPPPP2222321, 2, 1,)1 (2nPPPneen)1 ()1 (2

12、)()1 (222212eeeeneeeeePPPPPPPPPeeePPP1112eeePPP)1 (22/ eePP1/ eePP45rerfc211rerfcPeeeePPP)1 (2rerfcPe212121rerfPererfrerfcPPee1246WBnn66120210210210141021reeP517. 85000ln222nArdBm69.1710703. 1102517. 8517. 825622WAPns474101rerfPe9999. 01014rerf75. 2r56. 7rdBm2 .18101 .1510256. 756. 726622WAPns两者相差约两

13、者相差约0.5dB48-6 -3 0 3 6 9 12 15 18信噪比r (dB)110-110-210-310-410-510-610-7Pe非相干ASK相干ASK非相干FSK相干FSK相干DPSK非相干DPSKPSK494/21reeP221rerfcPe2/21reeP221rerfcPereeP21)211 (rerfcrerfcPererfcPe21 式(6.4-13) 相干2PSK 式(6.5-21)相干2DPSK 式(6.5-15)非相干2DPSK 式(6.3-28)相干2FSK 式(6.3-37)非相干2FSK 式(6.2-28)相干2ASK 式(6.2-49)非相干2ASK

14、误码率公式误码率公式键控方式键控方式50 频带宽度频带宽度u2ASK2ASK系统和系统和2PSK(2DPSK)2PSK(2DPSK)系统的频带宽度系统的频带宽度u2FSK2FSK系统的频带宽度系统的频带宽度TffBFSK2122TBBPSKASK22251 对信道特性变化的敏感性对信道特性变化的敏感性u在在2FSK2FSK系统系统中，判决器是根据上下两个支路解中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，不需要人为地设调输出样值的大小来作出判决，不需要人为地设置判决门限，因而置判决门限，因而对信道的变化不敏感对信道的变化不敏感。u在在2PSK2PSK系统系统中，判决器的最佳判决门限

15、为零，中，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。因此，与接收机输入信号的幅度无关。因此，接收机总接收机总能保持工作在最佳判决门限状态。能保持工作在最佳判决门限状态。u对于对于2ASK系统系统，判决器的最佳判决门限与接收，判决器的最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关，机输入信号的幅度有关，对信道特性变化敏感，对信道特性变化敏感，性能最差。性能最差。52MlogRRBMB22s/bitMlogRRBMb 2it/sb RR2BbHz/BBRBMB )Hzs/(bitBRbb 53222/nAr20/Er bbrkrkEE202054(a) 基带多电平单极性不归零信号(b) MAS

16、K信号0010110101011110000t0t0101101010111100000101101010111100000t00000t01011010101111(c) 基带多电平双极性不归零信号(d) 抑制载波MASK信号55(b) MASK信号(a) 基带多电平单极性不归零信号0010110101011110000t0t01011010101111000101101010111100000t(c) 基带多电平双极性不归零信号00000t01011010101111(d) 抑制载波MASK信号560t0101101010111100000t01011010101111000001010t

17、10101011110000001t10101011110000ASKMASKBB2MlogBBASKMASK2257l MASK信号的频带利用率信号的频带利用率 可以超过二进制基带信号时可以超过二进制基带信号时: 2 b/s: 2 b/s HzHzMASKMASK信号信号: 2ASK2ASK信号：信号：16ASK16ASK信号：信号：l MASK信号优点：信号优点： MASK信号的带宽和信号的带宽和2ASK2ASK信号的带宽相同，故单位频带信号的带宽相同，故单位频带的信息传输速率高，即频带利用率高。的信息传输速率高，即频带利用率高。l MASK信号缺点：信号缺点： 受信道衰落影响大受信道衰落

18、影响大。HzBBRMASKBMB/ )Hzs/(bitBMlogBRMASKMASKbb R 2BMHz/BB 21)Hzs/(bitBBRASKASKbb 21 T2T1R 2B22)Hzs/(bitBlogBRASKASKbb 2 T2T416R 162B1616Hz/BB 2158110-110-210-310-410-510-6Per (dB)2121311/erMerfcMPrerfcPe2159TTTTf3f1f2f460V0(t)带通滤波f0抽样判决包络检波带通滤波fM1包络检波定时脉冲输入输出VM1(t):1)(1 MhP61hhNnnnedNeNhP2222/2/2)(1)(

19、1 1)(MehPhP0,21exp)(222202xAxAxIxxpnnn620)()(dhhPhpPee224/21nAeeMP222222121111102120212111111nnn)n(/nAMnnMn/h)n(nnnAeennM)(dheAhIhnM)(eP63224/21nAeeMP2/2/212120rEeeMeMP)2/exp(21bekrMP222lnrkexp)/krexp(MPbbekeMk2ln2 2ln2, 02ln2bbrr即64对于对于MFSK体制而言，就是以增大占用带宽换取误体制而言，就是以增大占用带宽换取误码率的降低码率的降低。但是，。但是，随着随着k的增

20、大，设备的复杂程度的增大，设备的复杂程度也按指数规律增大也按指数规律增大。所以。所以k的增大是受到实际应用条的增大是受到实际应用条件的限制的。件的限制的。l频带利用率频带利用率: :Hz/BBRMFSKBMB )Hzs/(bitBMlogRBRMFSKBMMFSKbb 265M80 0 0 01 0 0 12 0 1 03 0 1 14 1 0 05 1 0 16 1 1 07 1 1 1)2/1 (1 21221keekkbPPP2/ebPP 66rb(dB)Pe67dAdueePMrAuAe122/2/2221211)()1(rerfcMPePerb(dB)68)cos()(0kktAts

21、tbtattskkkk000sincos)cos()(kkacoskkbsinT/BMPSK2690111001045参考相位00101101参考相位 (a) A方式 (b)B方式 70cos (0t+/2) = -sin0t载波产生相乘电路相乘电路/2移相串/并变换相加电路cos0tA(t)s(t)图6.7.9 第一种QPSK信号产生方法ab01110010a(1)a(0)b(1)b(0)B方式编码方式编码 各点波形：笔记cd71012345(a) 输入基带码元t024(b) 并行支路a码元t135(c) 并行支路b码元t 码元串/并变换码元串并变换：72串/并变换相位选择带通滤波串/并变换

22、1432ab73载波提取相乘低通抽判/2相乘低通抽判并/串A(t)s(t)abcos0t-sin0t定时提取用二个正交相干载波对用二个正交相干载波对QPSK中二路正交的中二路正交的2PSK信号分别解调，并将解调输出经并信号分别解调，并将解调输出经并/串转换重新组串转换重新组合成串行数据。合成串行数据。tbtattskkkk000sincos)cos()(74011100109002/0)(1dfPe22/2111rerfcPeQPSK的噪声容限75)/(sin2MreePPerb （dB）7677abcd码变换相加电路s(t)A(t)串/并变换-/4载波产生相乘电路相乘电路/4A方式编码方式编

23、码图6.7.1578QDPSK码变换关系码变换关系: 码变换abcd79只读存储器TTakbkckdkdk-1ck-1码变换器码变换器的电路码变换器的电路8081图6.7.16 A方式QDPSK信号解调方法bacdA(t)-/4相乘电路相乘电路/4s(t)低通滤波低通滤波抽样判决抽样判决并/串变换逆码变换定时提取载波提取82)cos()(0kkttsTktkT) 1( )4cos(0t)4cos(0t)4cos(21)4(2cos21)4cos()cos(000kkkttt)4cos(21)4(2cos21)4cos()cos(000kkkttt)4cos(21k)4cos(21k83)cos(k421)cos(k42184QDPSK逆码变换关系逆码变换关系 85011kkdc11kkkkkkddbcca1