教学部—通信原理—第六章

1、Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术u 二进制数字调制与解调原理u 二进制数字调制系统的抗噪声性能u 二进制数字调制系统的性能比较u 多进制数字调制系统u 现代数字调制技术数字频带传输系统Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与

2、信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号。类似与模拟调制，有数字振幅调制、数字信号。类似与模拟调制，有数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。数字频率调制和数字相位调制。数字调制系统基本结构调制器信 道解调器噪声源基带信号输入基带信号输出Te

3、l邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术振幅键控是正弦载波的振幅键控是正弦载波的。当数字基带信号为二进制时，则为二。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0、1序序列组成，发送列组成，发送0符号的概率为符号的概率为P，发送，发送1符号的概率为符号的概率为1-P，且相互独立且相互独立。

4、该二进制符号序列可表示为。该二进制符号序列可表示为二进制数字调制与解调原理(2ASK)二进制振幅键控（2ASK）nSnnTtgats)()(PPan1, 1, 0发送概率为发送概率为其它, 00, 1)(sTttgTel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术则二进制振幅键控信号可表示为tnTtgatecnSnASKcos)()(2coswcte2ASK

5、1011Tb001ttts(t)二进制数字调制与解调原理(2ASK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct开关电路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调非相干解调( (包络检波法包络检波法) )和和相干解调相干解调( (

6、同步检测法同步检测法) )。模拟相乘数字键控二进制数字调制与解调原理(2ASK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术e2ASK(t)带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器输出abcd定时脉冲(a)e2ASK(t)带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出cosct(b)二进制振幅键控信号解调器原理框图 非相干解调相干解调二进制数字调制与

7、解调原理(2ASK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2ASK信号非相干解调非相干解调过程的时间波形11100000101abcd二进制数字调制与解调原理(2ASK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学

8、院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。图中波形图中波形g可分解为波形可分解为波形e和波形和波形f，即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0符号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号的时域表达式为)cos()()cos()()(212nnSnnSnnFSK

9、tnTtgbtTntgate二进制移频键控二进制移频键控(2FSK)二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术二进制移频键控信号的时间波形二进制移频键控信号的时间波形aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信号二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信

10、原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术二进制移频键控信号解调器原理图二进制移频键控信号解调器原理图e2FSK(t)带通滤波器1包络检波器抽样判决器输出定时脉冲带通滤波器包络检波器(a)e2FSK(t)带通滤波器1低 通滤波器抽样判决器输出定时脉冲带通滤波器低通滤波器相乘器相乘器cos1tcos2t(b)非相干解调二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相干解调方

11、法也有相干解调方法有非相干解调方法也有相干解调方法。二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术相干解调二进制移频键控信号解调器原理图二进制移频键控信号解调器原理图二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息

12、 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术111000001012FSK信号2FSK非相干解调过程的时间波形非相干解调过程的时间波形二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术过零检测法原

13、理图和各点时间波形限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脉冲形成低通ef输出(a)abcde二进制数字调制与解调原理(2FSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号信号。通常用

14、已调信号载波的0和 180分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为在2PSK调制中，an应选择双极性，即tnTtgatecnSnPSKcos)()(2PPan1, 1, 1发送概率为发送概率为二进制移相键控（二进制移相键控（2PSK）二进制数字调制与解调原理(2PSK)和2ASK不同Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字

15、调制技术二进制移相键控信号的时间波形若用n表示第n个符号的 绝对相位绝对相位，则有若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时，则有PtPtteccPSK1,cos,cos)(2发送概率为发送概率为”发送符号“”发送符号“0,1801,000n二进制数字调制与解调原理(2PSK)A ATstO 这种以载波的不这种以载波的不同相位直接表示同相位直接表示相应二进制数字相应二进制数字信号的调制方式，信号的调制方式，称为二进制绝对称为二进制绝对移相方式。移相方式。Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院ht

16、tp:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2PSK信号的调制原理图信号的调制原理图 s(t)码型变换双极性不归零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0开关电路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)采用模拟调制的方法产生采用模拟调制的方法产生2PSK信号信号s(t)码型变换双极性不归零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0开关电路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)采用数字键控的方法产生2PSK信号二进制数字调制与解调原理(2PSK)Tel:023-62

17、460517重邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术带通滤波器e2PSK(t)a相乘器c低通滤波器dbe抽样判决器输出cosct定时脉冲 2PSK信号的解调通常都是采用相干解调信号的解调通常都是采用相干解调。在相干解调过。在相干解调过程中需要用到与接收的程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。信号同频同相的相干载波。二进制数字调制与解调原理(2PSK)Tel:023-

18、62460517重邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2PSK信号相干解调各点时间波形10a110100bcde二进制数字调制与解调原理(2PSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传

19、输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 当恢复的相干载波产生当恢复的相干载波产生180倒相时，解调出的数字基带倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。基带信号全部出错。 这种现象通常称为这种现象通常称为“倒倒”现象。由于在现象。由于在2PSK信号的载信号的载波恢复过程中存在着波恢复过程中存在着180的相位模糊，所以的相位模糊，所以2PSK信号的相信号的相干解调存在随机的干解调存在随机的“倒倒”现象，从而使得现象，从而使得2PSK方式在实际中方式在实际中很少采用。很少采用

20、。 二进制数字调制与解调原理(2PSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。但相干载波恢复中载波相位的180相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，

21、提出信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控了二进制差分相位键控(2DPSK)。 2DPSK方式是用前后相邻码元的载波 相对相位变化相对相位变化 来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为二进制差分相位键控（二进制差分相位键控（2DPSK）二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系

22、统现代数字调制技术还还有其他定义方式吗？有其他定义方式吗？如何定义如何定义则一组二进制数字信息与其对应的则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关信号的载波相位关系如下所示系如下所示:二进制数字信息：二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信号相位：信号相位： 0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 数字信息与之间的关系也可以定义为”表示数字信息“”表示数字信息“1,0, 0”表示数字信息“”表示数字信息“0,1, 0二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理ht

23、tp:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2DPSK信号调制过程波形图绝对码相对码载波DPSK信号101100101 0 0 1 0 1 1 0二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多

24、进制调制系统现代数字调制技术2DPSK信号调制器原理图cosct0开关电路e2DPSK(t)180 移相s(t)码变换二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2DPSK信号相干解调相干解调器原理图和解调过程各点时间波形(a)abcdef(b)带通滤波器e2DPSK(t)a相乘器c低通滤波器dbe抽样判决器输出c

25、osct定时脉冲码反变换器f1011000在解调过程中，若相 干 载 波 产 生180相位模糊， 解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。 。 二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2DPSK信号差分相干解调差分相干解调器原理图和各

26、点时间波形带通滤波器a相乘器c低通滤波器dbe抽样判决器定时脉冲(a)延迟 TsabcdeDPSK信号二进制信息1000110二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 由于差分相干解调方式在解调的同时完成了由于差分相干解调方式在解调的同时完成了码反变码反变换换作用，故解调器中不需要码反变换器。另外，差分作用，故

27、解调器中不需要码反变换器。另外，差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。相干解调方法。 2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，系统是一种实用的数字调相系统， 但但其抗加性白噪声性能比其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。的要差。 二进制数字调制与解调原理(2DPSK)Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多

28、进制调制系统现代数字调制技术2ASK信号的功率谱密度21)(41)(4)()()1 ()()1 ()(222PffTSaTmffmfGPffGPPffPsssmssss设tnTtgatecnSnASKcos)()(2若二进制基带信号 s(t) 的功率谱密度功率谱密度为二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 )()(1

29、61)()(sin)()(sin16)()()0(161)()(161)()(41)(2222222ccScScScScSccsccscscsASKffffTffTffTffTffTffffGfffGffGfffPffPfP二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2ASK信号的功率谱密度示意图2 fs fc fs fc

30、 fc fs fc2 fsOfc2 fsfc fsfc2 fsfc fsfcf0 dBP2ASK( f )二进制数字调制信号的功率谱密度二进制振幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱离散谱和连续谱两部分组成离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信号波形带宽的两倍, B2ASK=2B。 Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性

31、能多进制调制系统现代数字调制技术对相位不连续的二进制移频键控信号，可以看成由两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加，其中一个频率为f1，另一个频率为f2。因此，相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的二进制振幅键控信号功率谱密度的叠加。 相位不连续的二进制移频键控信号的时域表达式为ttsttsteFSK22112cos)(cos)()(根据二进制振幅键控信号的功率谱密度可以得到2FSK信号的功率谱密度二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院h

32、ttp:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术令概率P=1/2，则有)()()()(161)()(sin)()(sin16)()(sin)()(sin16)(22112222222112112ffffffffTffTffTffTffTTffTffTffTffTfPSSSSSSSSSSFSK)()(41)()(41)(22112cscscscsFSKffPffPffPffPfP二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信

33、原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术相位不连续2FSK信号的功率谱示意图fc = ( f1 f2 ) /2h = ( f2 f1 ) /RBh = 0.5h = 0.7h = 1.5fc1.5 RBfc RBfc0.5 RBfcfc0.5 RBfc RBfc1.5 RBf相位不连续的2FSK信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成；离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加形成；若两个载波频差小于f

34、s，则连续谱在fc处出现单峰单峰；若载频差大于fs，则连续谱出现双峰双峰。二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带宽B2FSK为 二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel:

35邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2PSK与2DPSK信号有相同的功率谱。2PSK信号可表示为双极性不归零二进制基带信号与正弦载波相乘，则2PSK信号的功率谱为)()(41)(2cscsPSKffPffPfP代入基带信号功率谱，可得)()()0()21 (41)()()1 ()(222222ccsccsPSKffffGPfffGffGPPffP2PSK及及2DPSK信号的功率谱密度信号的功率谱

36、密度二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 fcOfcfP2PSK( f )2fs4Ts2PSK(2DPSK)信号的功率谱密度 一般情况下2PSK信号的功率谱密度由离散谱和连续谱所组成，其结构与2ASK信号的功率谱密度相类似，带宽也是基带信号带宽的两倍。当二进制基带信号的当二进制基带信号的“1”符号和符号和“0”符号

37、出现概率相等时，则不存在离散谱符号出现概率相等时，则不存在离散谱。222)()(sin)()(sin4)(ScScScScSPSKTffTffTffTffTfP若P=1/2二进制数字调制信号的功率谱密度Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 二进制数字调制系统的抗噪声性能 通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，衡量

38、系统抗噪声性能的重要指标是误码率，因此，分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也就是分析在信道等效加性高斯白噪声的干扰下系统的误码性能，得出误码率与信噪比之间的数学关系。 在二进制数字调制系统抗噪声性能分析中，假设信道特性是恒参信道信道特性是恒参信道，在信号的频带范围内其具有理想矩形的传输特性具有理想矩形的传输特性(可取传输系数为K)。噪声为等效加性高斯白噪声，其等效加性高斯白噪声，其均值为零均值为零，方差为，方差为2 2。 Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程

39、 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术对二进制振幅键控信号可采用包络检波法包络检波法进行解调，也可以采用同步检测法进行解调。但两种解调器结构形式不同，因此分析方法也不同。 1. 同步检测法的系统性能同步检测法的系统性能 在一个码元的时间间隔Ts内，发送端输出的信号波形sT(t)为其中二进制振幅键控(2ASK)系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信

40、息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术2ASK信号同步检测法的系统性能分析模型式中相乘器s (t)T输出发送端信 道带通滤波器低通滤波器抽样判决器n (t)iyi(t)y(t)2 c o sc(t)x(t)Pe定时脉冲z(t) 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗

41、噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术设接收端带通滤波器具有理想矩形传输特性，恰好使信号完整通过，则带通滤波器的输出波形y(t)为n(t)为窄带高斯噪声，其均值为零，方差为2n。 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术设对第k个符号的抽样时刻为kTs，则x(t)在kTs时刻的抽样值x为 二进制数字调制系统的抗噪声性能

42、Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术一维概率密度函数f (x)为发送“1”发送“0”图 7- 23 抽样值x的一维概率密度函数f1(x)Oxaf0(x)Ox(a)(b) 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/

43、通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术式中： 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术图 7 24 同步检测时误码率的几何表示xabb*Of (x)P (1) f1(x)P (0) f0(x)总误码率当判决门限b取

44、P(1)f1(x)与P(0)f0(x)两条曲线相交点b*时，阴影的面积最小。即判决门限取为b*时，此时系统的误码率Pe最小。这个门限就称为最佳判决门限。 二进制数字调制系统的抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术当 ，大信噪比时 求最佳门限b*当P(1)=P(0)=1/2时则最小误码率为式中 为信噪比 二进制数字调制系统的抗噪声性能Te

45、l邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 包络检波法的系统性能 包络检波法解调过程不需要相干载波，比较简单。接收端带通滤波器的输出波形与相干检测法的相同。图 7 25 包络检波法的系统性能分析模型Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与

46、信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术一维概率密度函数为发送“1”(广义瑞利)发送“0”(瑞利)在kTs时刻包络检波器输出波形的抽样值为 包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术式中Marcum Q函数归一化门限值信噪比包络检波法的系统

47、性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术总误码率 与同步检测法类似，在系统输入信噪比一定的情况下，系统误码率将与归一化门限值b0有关。求最佳门限b*P(1)=P(0)包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信

48、 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术当1r最佳归一化门限b0*当1r最佳归一化门限b0* 在实际工作中，系统总是工作在大信噪比的情况下， 因此最佳归一化判决门限应取 。包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术当r式， 上式的下界为可以看

49、出：在相同的信噪比条件下，同步检测法的误码性能优于包络检波法的性能；在大信噪比条件下，包络检波法的误码性能将接近同步检测法的性能。另外，包络检波法存在门限效应， 同步检测法无门限效应。 总误码率包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术【例】设某2ASK系统中二进制码元传输速率为9600波特，发送“1”符号和“0”符号的概率相等，

50、接收端分别采用同步检测法和包络检波法对该2ASK信号进行解调。已知接收端输入信号幅度a=1mV，信道等效加性高斯白噪声的双边功率谱密度 =410-13W/Hz。 试求:(1) 同步检测法解调时系统总的误码率； (2) 包络检波法解调时系统总的误码率。 解：(1)对于2ASK信号，信号功率主要集中在其频谱的主瓣。因此，接收端带通滤波器带宽可取2ASK信号频谱的主瓣宽度，即包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信

51、号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术信噪比因为信噪比r32.551，所以同步检测法解调滤波器带宽输出噪声平均功率(2) 包络检波法解调时系统总的误码率为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。包络检波法的系统性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术对2FSK信号解调同样可以采用

52、同步检测法和包络检波法。 同步检测法的系统性能 在码元时间宽度Ts区间，发送端产生的2FSK信号可表示为其中二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术图 7 26 2FSK信号采用同步检测法性能分析模型二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel:023-62460

53、517重邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术若只发送“1”与载波相乘后二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术滤波后概率密度 当x1(

54、t)的抽样值x1小于x2(t)的抽样值x2时，判决器输出“0”符号，发生将“1”符号判为“0”符号的错误，其错误概率P(0/1)为式中二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术同理当 ，大信噪比时 二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel/p>

55、7重邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术图7-27 2FSK 信号采用包络检测波法解调性能分析包络检波法的系统性能 与2ASK信号解调相似，2FSK信号也可以采用解调。 二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功

56、率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术发送“1”二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术同样比较式(7.2 - 55)和式(7.2- 64)可以看出， 在大信噪比条件下，2FSK信号采用包络检波法解调性能与同步检测法解调性能接近，同步检测法性能较好。对2FSK信号还可以采

57、用其他方式进行解调。 二进制移频键控(2FSK)系统抗噪声性能Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术二进制移相键控(2PSK)和二进制差分相位键控 (2DPSK)系统的抗噪声性能 在二进制移相键控方式中，有绝对调相和相对调相两种调制方式，相应的解调方法也有相干解调和差分相干解调。 2PSK相干解调系统性能 2PSK信号的解调通常都是采用(又称为极

58、性比较法) 。图 7 - 282PSK信号相干解调系统性能分析模型Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术 2PSK信号采用相干解调方式与2ASK信号采用相干解调方式分析方法类似。在发送“1”符号和发送“0”符号概率相等时，最佳判决门限b*=0。其中当 ，大信噪比时 Tel邮通信原理Tel邮通

59、信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术二进制数字调制系统的性能比较 在数字通信中，误码率是衡量数字通信系统的重要指标之一，上一节我们对各种二进制数字通信系统的抗噪声性能进行了详细的分析。下面我们将对二进制数字通信系统的误码率性能、频带利用率、对信道的适应能力等方面的性能做进一步的比较。 误码率 二进制数字调制方式有2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK，每种数字调制方式又有相干解调方式和非相干解调方式。Tel:023-624

60、60517重邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院数字调制与解调原理数字调制信号的功率谱密度数字频带传输系统数字调制系统抗噪声性能多进制调制系统现代数字调制技术二进制数字调制系统的误码率公式一览表调制方式误码率相干调节非相干调节2ASK2FSK2PSK/2DPSK421re221rere21二进制数字调制系统的性能比较Tel邮通信原理Tel邮通信原理http:/通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/通 信 与 信 息 工 程