第六章数字频带通信系统

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第六章数字信号的频带传输2ITU通过对话音业务和非话音业务的分析，两次给出了3G频率划分方案。1992年世界无线电大会决定将3GHz以下频段主要用于移动业务，同时为IMT-2000，在2GHz频段划分出230Mhz的带宽（

1885～2025、2110～2200，其中1980～2010和2170～2200作为移动卫星通信的上下行频带）。2000年世界无线电大会针对未来数据发展需求，对3G频带进行了扩展，新增频段：806～960、1710～1885、2500～2690，其中2500～2520/2670～2690为卫星业务候选频段（MHz）。36.1引言在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，典型例子：无线信道，数字基带信号不能直接在这种信道中传输。本章主要内容：数字基带信号经过正弦载波调制成频带信号以及带通型数字调制信号通过频带信道进行传输、解调的基本原理。围绕两个重要性能指标：频带利用率和误码率进行分析。因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号。4考虑到国际3G频段划分存在的一些问题，以及结合我国实际情况，我国3G公众移动通信系统频率划分如下：主要工作频段：FDD：1920～1980MHz/2110～2170MHzTDD：1880～1920MHz/2010～2025MHz补充工作频段：FDD：1755～1785MHz/1850~1880MHzTDD：2300~2400MHz卫星移动通信工作频段：1980～2010MHz/2170～2200MHz5用数字基带信号去控制正弦载波的幅度，称为振幅键控(ASK);用数字基带信号去控制正弦载波的频率，称为频率键控(FSK);用数字基带信号去控制正弦载波的相位，称为相位键控(PSK)。数字信号的正弦型载波调制分类：用数字基带信号去联合控制正弦载波的幅度和相位，称为正交幅度调制键控(QAM)。6数字调制分成二进制和M进制数字调制二进制数字调制：每个二进制符号映射为相应的信号波形之一；M进制数字调制：每个M进制数字符号映射为M个信号波形之一。（MASK，MFSK，MPSK，MQAM等）7数字调制的分类有记忆调制：从数字序列映射为相应的信号波形有一定的约束条件，即在某码元间隔内发送的信号波形取决于前面的一个或多个码元间隔发送的波形。无记忆调制：如果从数字序列映射的相应的信号波形与前面码元间隔内的发送波形无任何约束关系，则称此调制为无记忆调制。MASK、MPSK、MQAM、MFSK属于无记忆的线性调制；连续相位2FSK、MSK、GMSK属于有记忆的非线性调制；线性调制：从数字序列映射为相应的信号波形符合叠加原理非线性调制：不符合叠加原理的调制8本章研究任务：二进制数字调制方式的信号表示式及其功率谱密度；在加性噪声干扰下的相干解调及非相干解调原理及其误比特率的计算；介绍QPSK、DQPSK的工作原理及其性能；简述OQPSK的工作原理；结合统计判决理论与信号的矢量表示相结合，阐明M进制数字调制信号的矢量表示及其在AWGN干扰下的最佳接收理论；介绍MASK、MPSK、MQAM、MFSK信号的产生、最佳解调结构及其误符率的计算；简述恒包络连续相位调制MSK和GMSK的工作原理。9内容6.1引言6.2二进制数字信号正弦型载波调制6.3四相移相键控6.4M进制数字调制6.5恒包络连续相位调制1011126.2二进制数字信号的正弦载波调制6.2.1二进制启闭键控（OOK、2ASK）：以单极性不归零码序列来控制正弦载波的开启与关闭。优点：实现简单（广泛应用在光纤通信系统中）缺点：抗噪声性能差1、OOK信号的产生：13单极性不归零码序列传号空号142ASK信号的时间波形随二进制基带信号b(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。152、OOK信号的功率谱OOK信号的均值：16平均须自相杂关函宽数：17数字助基带滚信号b(叫t)的功贴率谱取密度OO岭K信号任的功喂率谱营：OO米K信号草的功旧率谱猾是数饰字基喜带信皱号功头率谱慢线性填搬移崇的结鼠果。18离散撕载频193、OO青K信号脂的解举调及诞其误岗比特悟率OO事K信号洞的解许调方淹案：匹配活滤波晶器具有见低通丘滤波巧器的茧相干沈解调非相真干解势调20(1蠢)匹配该滤波违器的庸接收选择慰匹配益滤波即器与s1(t养)相匹阵配：21抽样植时刻t＝Tb：先考虑发“1”22抽样脊时刻t＝Tb：噪声:高斯过随机妖变量信号:确定23发s1时，杂抽样章值y的条庙件概案率密踏度：发s2（即0）时破，匹两配滤胀波器扛的输债出：发s2（即0）时术，抽雷样值y的条档件概苗率密袋度：24错判档概率割及平姓均错育判概隔率:发“1”的错判概率：发“0”的错判概率：的条件下：在上述条件下：2526条件青：单极弓性不惨归零叹码序敢列，0、1等概僚出现诵，AW件GN，匹崇配滤辜波器骨接收牧！单极闭性不汇归零袖码序涨列:272829发“1”时发“0”时：在AW以GN信道缓条件并下，崭匹配树滤波妹器可沉以用秋相乘自、积亏分的皂相关胆型解翁调结串构来头实现终，所驰以也食称匹筹配滤笔波器恨为相端关型狭解调厉器。要求枣解调辽端的s1(t砌)与接够收信尺号中杆的s1(t皇)同频缓同相戴，所贴以又局称此谁相关援解调闸为具有存匹配异滤波听器的相辉干解畏调。303132(2喊)具有曾低通紫滤波炕器的员相干叶解调OO齐K信号伐功率阳谱中优存在指离散舟谱，黎所以晋恢复眼载波陕可以法用NB狱PF滤出乘离散纱的载读频分扭量。恢复吼载波分析坛上述OO尊K信号处解调脆系统卸的抗煤噪声榜性能尊：窄带连噪声3334错判美概率铃及平纸均错枣判概量率:发“1”的错判概率：发“0”的错判概率：的条件下：在上述条件下：3536在理骑想限甩带及奔加性续白噪践干扰任信道殃条件肥下的企最佳篇接收整个喜频带陷传输与系统妻的等效叙基带多传递念函数符合气升余呈弦特今性、卸系统兔在抽去样点瘦无码姿间干奶扰、券收端废的等怀效基蜜带传召递函往数与吵发端套的等猎效基取带传镇递函抓数共代轭匹枕配！收端撤的抽滚样时湖刻信心噪比奥最大秀，平惜均误宗比特顷率最搞小。37平均嫁误比忌特率杯：仅妨需要们考虑驴噪声恨的影疏响等效耻低通艺信道3839(3丘)O竖OK信号缝的非逐相干危解调窄带掠噪声发“1”40发“1”V(劲t)的抽膝样值V所服蛛从的报分布问？余弦歉波＋桶窄带朋信号栽的包例络服茧从莱航斯分蓬布发“0”V(短t)的抽枪样值V所服奶从的址分布芝：瑞篇利分助布41的条件下：第二辰项起低主要坊作用浮！42在加题性白悔高斯备噪声激干扰狸下具尾有随梢机载婆波相笼位的OO仰K信号吐最佳过接收经过办信道约传输认，OO肺K信号逃的载色波相仓位未副知且拨随机题，在页接收而端从畜接收巡寿信号疫中估浮计或年恢复蹲载波们相位矛的代秒价很踩大，译所以债不采载用相膀干解泛调，顶而选位用不及需恢无复载膝波相饺位的映非相声干解厉调方决案。包络烛检波拢方案弄的接秒收性内能不从是最作佳；在加鸟性白命高斯惯噪声踩干扰肿下，樱对随结机载峡波相农位的OO帅K信号历的最循佳接到收采睛用非训相干辽匹配间滤波失方案鄙，原袋理框茶图：P1娱81误比换特率扩比较刑：P1京82昼-图6.艇2.别13436.伐2.裁2二进授制移独频键史控(2年FS略K)2F者SK：用己二进惧制数末字基炎带信韵号去元控制符正弦狭载波博的载固频。2F帆SK信号羞可以量分为径相位汁不连执续和树相位叔连续关的移途频键碧控。1、相赔位不惹连续2F慎SK信号“1书”“0丽”传号闷和空亭号对摇应的愚载波裁频率辱分别洪是f1和f244相位于不连价续的2F革SK信号452、相豪位连伍续的2F盟SK信号用二丙进制络数字肿信号冒对单祖一的全载频间振荡保器进未行调党频，情可得兔到相营位连屋续的2F愁SK信号丈。相位θ(t愚)是b(店t)的积孤分，牙显然择，相属位是筐连续拉的。46相位态连续增的2F乐SK信号473、2F斜SK两个姐信号尼之间集的互答相关扒系数2F呈SK两个哭信号草波形s1(t硬)与s2(t摇)之间校的归纯一化构互相夹关系交数：平均趴比特辛能量2F垂SK信号盘中是f1和f2相对球于中杆心频废率fc的频狡率偏丘移48正交鞋！494、2F辜SK信号木的功判率谱啄及其蹄信号慨带宽2F色SK信号跌的功换率谱瞒计算所和FM信号仔一样膏烦杂慎！有分创析表厌明：生连续闲相位2F帮SK信号掘的平款均功共率谱恼密度己随着猾频率f偏离fc，其诵旁瓣坐的功撑率谱睁衰减螺的速梨度比冤相位棍不连动续的2F僻SK的旁圾瓣的颗功率灵谱要蹦快！2F确SK信号毯的近火似带居宽公壁式由蝴卡松偏公式钞给出粥：B是数治字基坊带信悟号的腹带宽闯，如钟果数惭字基削带信歌号的疾功率付谱密岗度的诸主瓣始宽度炭为带盐宽B，连续壶相位天：旁槐瓣按1/f4衰减框，非匙连续鹊相位侄：旁码瓣按1/f2衰减50相位商不连跪续2F拿SK信号济的功雨率谱喇示意早图相位蚀不连搬续的2F逃SK信号挑的功品率谱兰由离吴散谱哈和连秤续谱凳所组围成；外离散姑谱位罩于两顷个载词频f1和f2处；棉连续案谱由冷两个陶中心格位于f1和f2处的响双边采谱叠令加形源成；准若两尤个载附波频氏差小缠于Rb，则音连续邮谱在fc处出圣现单京峰；睁若载部频差脑大于Rb，则娱连续被谱出施现双们峰。515、2F臂SK信号蒜的解换调及志误比味特率2F量SK信号牛的解扁调方索案：匹配坡滤波抽器解垫调具有益低通余滤波瞎器的臭相干拣解调非相舅干解瞧调方饲案52匹配跪滤波丈器解腥调匹配蚁滤波惕器的纽奉选取葬？分别爸匹配蹈！53相关北型解穿调器s1(t孔)与s2(t佛)满足乞正交文关系昏！s1(t则)不会际出现传在下房诚面支屿路，s2(t帜)不会茶出现享在上催面的亡支路谊！发s1(t吊)时：发s2(t享)时：54发s1(t浙)时：发s2(t缺)时：判决否门限乓：发s1(t漫)时：发s2(t还)时：55发s1(t害)时：发s2(t做)时：56发s1（即1）时染，抽跳样值l的条任件概尊率密避度：发s2（即0）时印，抽疫样值l的条伸件概姿率密玻度：发s1(t应)时：发s2(t浮)时：57错判阶概率芬及平查均错秤判概搅率:发“1”的错相判概否率：发“0”的错突判概馅率：的条件下：在上述条件下：5859(2寺)具有即理想胞低通秤滤波允器的船相干住解调窄带倒噪声2F络SK信号惭的两扩个载甜频之洋差远烦大于浇符号湖速率览的2倍，去则已帜调信蛇号的美传号须频谱润与空御号频邮谱基懂本无滥重叠惜！60发s1(t亩)时：发s2(t划)时：61发s1（即1）时钞，抽秧样值l的条坚件概馅率密眼度：发s2（即0）时体，抽涝样值l的条梢件概伏率密锐度：62错判肝概率筑及平捞均错爹判概添率:发“1”的错体判概两率：发“0”的错震判概羡率：的条件下：在上述条件下：6364(3睡)2欠FS让K信号表的非蹦相干兔解调应用权鉴频闷器解蝇调；包络谱检波沫方案浙。2F喊SK信号急的两岸个载防频之委差远鞠大于闪符号衣速率岭的2倍，平则已御调信尚号的袭传号步频谱浇与空问号频载谱基腰本无宋重叠由！y1和y2统计躬独立!652F肿SK非相玩干解蔽调过廊程的面时间冈波形66“0拌”、“1”等概制条件艘下，含上述樱判决罗规则拼可改损为：y1和y2所服捞从的稀条件劣概率腊密度脊：发“1”时，y1是余混弦波戒＋窄妙带噪厘声之发和的剧包络劫样值抱，服续从莱解斯分匹布，y2仅仅绞是窄胁带噪叮声的凝包络记样值置，服者从瑞青利分运布。莱斯肝分布沟：瑞利坑分布酸：发“0”时，y2是余径弦波峡＋窄膏带噪能声之京和的干包络回样值症，服遣从莱须斯分拦布，y1仅仅菠是窄涌带噪太声的打包络宁样值攻，服眯从瑞遍利分旁布。67错判感概率片及平刺均错宅判概潮率:发“1”的错兔判概竖率：发“0”的错徐判概纪率：在“0，1”等概迅条件罗下：68在加迈性白旧噪声么干扰忘具有县接收胁载波艳随机悬相位肥的正虽交2F排SK最佳但接收苹。与OO拔K类似判。P1骄87押-1蛮88696.护2.疯3二进及制移僻相键验控(2糠PS五K)用二佩进制芳数字案信号缠控制疾正弦羞载波姻的相个位称读为二疯进制堂移相萝键控遇，写催作2P然SK和BP馅SK在二比进制幼数字生调制臭中，突当正私弦载涨波的扑相位确随二抵进制轿数字劈燕基带粥信号次离散汇变化员时，晌则产碍生二拖进制围移相划键控(2P集SK)信号呆。比衰如：旅用已做调信赶号载证波的0°和18浙0°分别匙表示追二进庸制数盼字基罢带信爽号的1和0。在2P滤SK调制鞠中，an应选扛择双阵极性的，即70二进讲制移纷相键死控信朵号的仰时间塑波形若用φn表示布第n个符牧号的得绝对蓬相位拴，则汗有若gT(t吴)是脉票宽为Tb,高度释为1的矩位形脉炊冲时现，则墨有712P询SK信号渴的调邻制原轧理图以载仗波的德不同袜相位惭直接考表示羊相应刃二进内制数望字信建号的击调制屡方式陶，称祥为二进涛制绝伏对移呢相方脱式。图(a础)是采元用模狭拟调味制的攀方法纹产生2P纤SK信号隆，图(b本)是采圆用数脊字键洲控的党方法护产生2P羞SK信号怕。7273双极援性不倡归零跃码序严列b(赔t)的功锐率谱牺密度2P球SK信号饭的功烤率谱闭：2P仿SK信号牧的功环率谱因是数周字基饲带信护号功陈率谱传线性蹲搬移皆的结通果。74无离享散谱752、2P咐SK信号靠的解粘调2P婚SK信号搭的表哈达式攻：“1央”“0单”2P衬SK信号类的的掉解调螺方案潜：利用供匹配筝滤波症器进帐行解仅调具有接低通绍滤波安器的菠相干典解调76(1吐)利用盼匹配闭滤波扩器进序行解敌调77发s1(t端)时：发s2(t坊)时：发s1(t缠)时：发s2(t锐)时：发s1（即1）时镇，抽尤样值y的条傍件概妻率密出度：发s2（即0）时袖，抽赔样值y的条跪件概蒜率密喂度：78错判见概率专及平钻均错震判概扑率:发“1”的错绞判概美率：发“0”的错券判概骗率：的条件下：在上述条件下：7980在理暂想限膛带及AW许GN条件材下的晕最佳亿接收在理援想限舰带及阶加性昼白高黑斯噪突声干切扰的亭信道启条件勒下，2P售SK的最案佳频揪带传射输系筒统框猫图：P1旷91整个育频带兄传输祝系统泳的等腰效基霉带传烘递函球数符场合升昏余弦原特性朽、系帖统在培抽样挽点无赛码间料干扰辈、收茶端的骑等效滋基带君传递座函数惊与发误端的舅等效朗基带汪传递罩函数激共轭克匹配已！收端萌的抽估样时级刻信赶噪比察最大包，平紧均误狠比特难率最穴小。平均芒误比皮特率哭：仅亦需要年考虑耍噪声基的影口响81(2费)具有背低通许滤波怠器的末相干宾解调822P谷SK信号撤相干挪解调素各点岔时间累波形836.努2.膛4侮2P化SK的载阵波同醋步发端障的传妖号和蹈空号争等概戏出现职，2P祖SK信号爸的功业率谱朗中没初有离杏散的蠢载频打分量领，在鄙相干宇解调隙时的馆载波陷恢复极时，散无法垄从接纲收到衔的已予调信拌号中钢提取胁载波扔！需要警对2P律SK信号消进行顶非线少性变述换，蜡从而绪产生伐出离唐散的苗载频东分量壮，然积后再鸽利用NB绣PF将载烛波分唉量滤犹除出尚来。常用津方法伞：平方哄环法成；科斯痒塔斯事环法偏。符号哗同步痛方法赖：线谱筝法；超前煎滞后痰门同孟步法朱。841、平她方环箱法思路取和线地谱法冬有些拴类似生。b(皱t)中有节没有椅直流松分量注，所忍以s2P构SK(t虑)中没裹有离基散谱届！考察隆一下s22P某SK(t菠)的情睬况：b2(t尾)中含年有离们散的旱直流快分量做！中含有离散的2fc频率分量！85平方恩环法抓提取辉载波础的框抬图：862、科下斯塔悲斯环浇法87科斯恶塔斯限（CO迁ST越AS）环共法两个乔支路走：同锁相支薪路和懂正交覆支路期（如焦果只捕有一罚个支炊路无踢法使集锁相辅环稳债定工色作）v1是恢默复载姿波同相驾支路的的输未出v5就是2P肤SK的解评调输希出科斯逝塔斯套环的服电路庭工作酷于单珍倍载怎频上蝴，相趟比于轮平方雹环（轨主要杠电路担工作究于二燥倍频壁上）宗更有平利于松电路渣实现酸，因梯此应工用很浩广883、恢鞠复载嫌波的杀相位捆模糊葛问题平方街环法怕和科指斯塔仪斯环字法恢营复载艳波：与2P除SK信号某的载宣波同牌频同衡相；与2P暴SK信号脏的载及波同频红反相。平方弹环法胆和科格斯塔得斯环元法恢冰复载捷波用爽到锁蔑相环给：锁相行环平算衡点糊在θ=nπ，恢码复载强波的泉相位础可以尖是0，也里可以区是π，这屠种恢亿复载励波相构位的泉不确像定性屋称为0、π相位敌模糊灶。与2P辆SK信号缩慧的载烈波同庭频同仰相：计判决朱输出阶极性略正确与2P伞SK信号于的载板波同频孝反相：判幻玉决输弦出极收性相玩反错判89恢复晴载波许的相咸位模客糊问兵题平方常环与耕科斯宅塔斯提环的港鉴相刺特性90当恢薯复的映相干颠载波停产生18块0°倒相饥时，怀解调裤出的深数字辰基带炼信号翅将与宰发送尺的数永字基棉带信姓号正枝好是败相反苹，解止调器炸输出剧数字孔基带命信号过全部队出错这。这种化现象亿通常士称为“倒π”现象辛。由津于在2P德SK信号懒的载吨波恢款复过命程中追存在按着18东0°的相射位模犯糊，桨所以2P租SK信号妨的相始干解文调存校在随机的“倒π”现象词，从干而使蚂得2P盯SK方式称在实徐际中惕很少雄采用老。91在2P烫SK信号夺中，忍信号透相位芝的变醋化是奏以未闯调正测弦载顷波的走相位扮作为累参考现，用粗载波烂相位核的绝劫对数圣值表递示数咏字信厕息的粥，所肢以称果为绝僚对移廉相。套但相闭干载尤波恢畅复中结载波茧相位雅的18醋0°相位妇模糊诊，导乳致解毙调出为的二党进制反基带晃信号较出现删反向沉现象名，从绕而难先以实平际应舰用。想为了耻解决2P为SK信号嗓解调锄过程号的反红相工套作问者题，痕提出剩了二桂进制替差分跟相位器键控(2世DP丸SK敌)。6.钥2.出5差分埋移相暗键控(D宁PS驰K)92则一揪组二蓄进制图数字箭信息甚与其所对应案的2D如PS失K信号赖的载盈波相赞位关棕系如摔下所最示:二进护制数暮字信币息：1表1剧0朗1息0有0当1灭1索1顶02D穗PS盟K信号历相位遣：0讯π礼0由0形π萍π亏π旺0开π恼0敞0或π泻0态π估π辜0闭0饮0未π侨0伶π璃π2D晕PS泽K方式洒是用揭前后厘相邻有码元渗的载拖波相佩对相右位变巧化来逼表示惊数字被信息吼。假仪设前早后相狮邻码挺元的驳载波览相位泥差为Δφ，可饱定义股一种碍数字死信息沈与Δφ之间爷的关绩系为932D悠PS低K信号哗调制翼器原揪理图1、DP币SK信号滚的产伐生：94952D截PS薪K信号伞调制绸过程碎波形若图962、DP烫SK信号怨的平勒均功旬率谱伪密度在绝钢对码蛋的传他号和帮空号菠等概荐出现酱且符亡号间窃互不杀相关您时，庸相对双码的贱平均薄功率闭谱与姨绝对卫码的誉功率胳谱密斗度相备同！用相煎对码凭进行2P杀SK调制应得到葵的DP傲SK信号盛功率已谱和2P欺SK信号矿功率蚀谱密贩度相箩同！973、DP欺SK信号变的解慌调DP党SK相干费解调对DP捞SK信号缓进行尽相干痰解调油，得啦到相蓝对码西，再踩经过仁差分科译码攻得到辰绝对夹码，膀相干赞解调希可能材引起雅相对千码产西生“倒π”现象哪，经方过差术分译健码后胳可以陡避免候。98DP渔SK的相葵干解左调对恢陆复载放波的别相位翠模糊妹问题月的解戴决：熔恢复酿载波辅发生厘一次厘相位杯跳变城只产障生一昼个误尿比特99DP苏SK差分锦相干赢解调不需冲要提娃取载兆波，仪同时比完成嚷差分闷译码奏和相赏干解洽调的娇功能伏。由于渡差分兽相干难解调荡方式绕在解征调的少同时捷完成宿了码代反变标换作沟用，胶故解援调器更中不孔需要思码反闹变换浪器。园另外终，差苍分相姐干解鸣调方疫式不策需要皂专门成的相限干载卵波.2D稻PS毛K系统爹是一夏种实用的数戒字调涌相系症统，哭但著其抗啦加性赚白噪刚声性驼能比2P狂SK的要差。10放010启14、DP铁SK信号忽的相义干解陵调的值误比颜特率执公式含：设2P躬SK信号鸽的平琴均误用比特财率为Pb，其输平均盼正确骨判决桂概率音为Pc，有Pb＋Pc＝1设DP辽SK信号乎的平渴均正罗确判辈决概研率为Pcd，则Pc2:相干伙解调格后的夫相对萝码的犁当前太比特风与前健一比麦特均回正确料时，局差分俗译码叨结果篮为正童确的哈概率Pb2:相干挣解调推后的窜相对森码的裂当前描比特并与前薪一比插特均在错误狂时，盘差分信译码街结果西为正检确的炉概率DP策SK的平闹均错榨判概拆率：Pb很小买时：10诵2DP患SK的平斥均错检判概缝率：Pb很小母时：当2P黑SK（绝贤对移立相键锹控系朽统）烫的Pb很小判时，DP较SK的平博均误涨比特核率近箭似等荐于2倍的2P刚SK的平勾均误号比特约率。10跌3二进感制数层字调蛾制系捷统的咱性能忠对比通信晃系统谈的抗噪贱声性能兽是指臣系统现克服升加性锻噪声牢影响纽奉的能医力。仿在数负字通宿信系事统中务，衡库量系港统抗核噪声忙性能樱的重返要指脆标是误码衬率，因胡此，切分析丢二进椒制数债字调役制系宗统的瓦抗噪傲声性胸能，水也就受是分服析在告信道肝等效钩加性邀高斯妇白噪瓶声的妈干扰厌下系暴统的狂误码意性能郊，得符出误复码率麦与信剧噪比元之间屯的数弦学关目系。在二码进制砍数字窃调制绒系统均抗噪纲声性访能分孔析中熔，假垦设信耽道特穷性是莫恒参怀信道垦，在疗信号戏的频再带范丝式围内誉其具罗有理驾想矩副形的臣传输盒特性(可取集传输冬系数至为K)。噪口声为荡等效记加性浅高斯肉白噪楚声，珍其均毅值为暖零，排双边巡寿功率乐谱为N0/2。10粥4将对纽奉二进调制数明字通误信系也统的瞎误码俭率性奏能、饿频带筝利用傅率、愤对信然道的墓适应缺能力丢等方辟面的涂性能源做进皱一步控的比两较。1、误萄码率二进壮制数映字调顷制方吃式有2A考SK、2F誉SK、2P键SK及2D寇PS附K，每顽种数啦字调晚制方俭式又鹅有相革干解况调方督式和寺非相协干解胖调方统式。察10石5误码率匹配滤波器接收相干解调非相干解调OOK2FSK2PSKDPSK10鹅6误码个率Pb与Eb/N0(d毒B)的关肉系曲抛线10研72F虏SK系统脖的频得带宽脏度近筑似为若传喜输的第码元苦时间凯宽度恭为Tb，则2A男SK系统愚和2P瓣SK畏(2净DP铅SK史)系统随的频部带宽丝式度近侄似为2/隶Tb，即2F忽SK系统内大于2A时SK系统柜或2P址SK系统优的频喊带宽妙度。望因此失，从频石带利嘴用率倘上看荷，2F攻SK系统酬的频绍带利厉用率杏最低缝。2、频击带宽峡度2A朋SK系统沙和2P设SK送(2睬DP尼SK位)系统塔具有节相同震的频器带宽辜度。10救8前面提对二逮进制机数字创调制龟系统垃抗噪孝声性航能分反析，火都是伯针对在恒参贞信道想条件宴进行疲的。基在实师际通林信系叼统中喂，除冶恒参历信道驻之外列，还居有很罗多信疤道属清于随母参信南道，培也即退信道魔参数虹随时裙间变效化。爬因此逮，在选刚择数尘字调依制方裁式时厨，还扒应考糟虑系台统对熊信道奋特性嫌的变铸化是郑否敏阳感。在2F迷SK系统裂中，怠判决界器是掩根据姐上下亡两个搞支路肉解调呜输出里样值晒的大况小来帜作出巷判决耐，不酿需要厕人为打地设削置判蹈决门劝限，利因而恰对信副道的孝变化校不敏讲感。排在2P争SK系统怀中，忧当发敌送符喝号概菌率相职等时趋，判答决器帽的最领佳判苗决门习限为忙零，斗与接俯收机雾输入债信号胆的幅企度无纱关。斧因此舱，判乒决门炮限不旧随信浇道特蝴性的介变化繁而变插化，师接收看机总净能保衫持工强作在最阳佳判解决门榆限状电态。10姑9对于2A桐SK系统觉，判更决器芽的最拦佳判铃决门予限为A/伍2(当P(性1)侍=P其(0枝)时)，它首与接汽收机沉输入撇信号荐的幅院度有贡关。宴当信掏道特享性发津生变乘化时游，接跑收机晨输入繁信号换的幅辉度将啄随着储发生办变化管，从救而导双致最他佳判沟决门龄限也昼将随游之而至变。薄这时骗，接游收机伯不容蛛易保月持在部最佳排判决覆门限耽状态件，因毒此，2A观SK对信敌道特规性变启化敏跃感，网性能央最差寸。11小06.夕3四相俩移相熔键控(Q携PS运K、DQ庸PS森K、OQ欧PS弦K)6.卷3.慢1四相煮移相计键控(Q凤PS苗K)1、QP例SK信号储的产钉生四进表制移巧相键插控(Q勤PS厉K)信号我的正题弦载宽波有猜四个妻可能盛的离猜散相绣位状心态，武每个弃载波柳相位虚携带虫两个款二进鸡制符梳号：四进应制符买号间理隔11选1QP河SK信号值矢量撞图11纵211瓦3同相敬支路正交挑支路码元慢间隔类加倍,速率倾减半2P阻SK调制2－4进制草转换与载涛波相锋乘的I(统t)和Q(搂t)一定船是双串极性幸的11温4串并痰变换跳举例相比县于输奶入二奋进制伸序列环，I(商t)和Q(武t)速率咏减半(Rs=Rb/2句,秃Ts=2哥Tb)，且匹相互女是对葛齐的11代5相位攻逻辑牛关系假：符合维格雷秘码的勉相位启逻辑师：相酬邻符鲁号所环对应盖的双谁比特竿码元闲只相以差一塌个比景特格雷您码相兔位逻船辑的澡优点毛：减较小误狠比特敢率11对6四进制双比特码元载波相位(θi)012300101101+1+1-1+1-1-1+1-145°135°225°315°变换缘瑞为+1晶,-虹1电平格雷调码QP系SK信号牵载波案相位族与双叙比特愧码元霉的关秒系11带74P德SK信号俩的相麦位选辟择产谦生方下法：相位场选择帅法产袋生4P晃SK信号唉原理狱图11窑82、QP推SK信号从的平慈均功房诚率谱诞密度QP瞎SK信号所＝两有路正烟交载术波的2P软SK信号基之和QP乘SK信号麻功率焰谱＝耗两路劈燕正交2P顿SK信号亭功率抄谱之横和11投912敌0QP补SK信号据的平呜均功膨率谱M越大泪，功朽率谱舱主瓣母越窄幅，雾从而杰频带车利用耐率越徒高!B2P析SK=2馒RbB4P栋SK=Rb12茫14、QP启SK信号翻的解爷调及旱其平恒均误请比特打率解调根方案写：匹配暴滤波错器相干耻解调12方2匹配荒滤波有器解狱调匹配员滤波作器的脆选取以？分别帐匹配I和Q路！分别份对两坝路2P归SK信号截进行且解调邀！12禁3相关猜型解迟调器QP道SK信号花解调疯的误盼比特盆率计漂算：先计自算四盈进制PS畜K的误技符率就，再殿推导拴出误勿比特逆率；沿用2P辛SK信号著的误昏比特谊率计漫算。12虎42P莫SK信号裕匹配邮滤波饺器解逆调的古误比之特率地计算坡：给定释二进周制信仪息速哄率Rb，Ts＝2Tb，I支路毯或者Q支路胃的平刊均错摊判概滩率为莫：12垃5QP丝式SK发端州信源趟输出个的二律进制播符号“0”、“1”等概挨，经傻过串君并转鲁换后速，在捕同相仔支路灰和正显交支君路的似二进楚制符傅号也刃是等箭概出砍现，翠二进籍制符米号在销同相陆支路透和正屯交支役路出搞现的侵概率豆为PI和PQ，有:QP胜SK解调烂的平柄均误葵比特贿率：12蹈6(2剥)Q贝PS首K相干海解调12鞋7I支路猎：I支路默：I支路梦，发网＋1时，障抽样看值y的条夫件概滚率密烂度：Q支路稿：I支路打，发齐－1时，拔抽样向值y的条蒜件概王率密继度：12港8I支路尺或者Q支路留的平诉均错锋判概枕率为雄：12秩9幅度恒为A的双韵极性午不归倒零码2P盒SK的相咬干解摊调的选平均碧错判给概率原为：QP浸SK的相卧干解牧调的饶平均谊错判义概率膝为：13问0在理蚁想限绢带及橡加性炮白高哗斯噪反声干奶扰的寒信道蝇条件睁下的察最佳傻相干同解调贪：13柄1PK结果QP榜SK和2P息SK相比锣：在右二者孝的信捐息速悄率、尖信号申发射哄功率皮、噪年声功赌率谱匙密度火相同惜的条业件下制，QP徒SK和2P违SK的平挎均误别比特衰率是左相同悠的！QP曾SK的功遗率谱漆主瓣穗宽度烛是2P五SK的一路半！QP坛SK和2P扮SK的性浩能谁太更占察优势穿？QP供SK！可款靠性干：二仔者相幸同，老有效亭性：QP破SK高13历26.季3.气2差分糊四相械移相根键控(D满QP全SK咏)QP增SK信号胆的相槐干解林调，讲同样吵需要浇恢复馆载波谦，也轻存在仰相位条模糊如的可乌能！解决俩相位群模糊宿问题铅同样何需要宅差分起编码——蝇DQ吨PS去KDQ问PS贩K信号向产生内原理许框图13赔3DQ瓶PS若K信号拾相干秧解调帝原理却框图DQ版PS唱K信号梢相干豪解调对原理史：DQ土PS缓K的抗修噪声巩性能炒和QP茫SK相比伴？DQ鸡PS惑K的抗纱噪声铲性能陕要差——差分乌译码呀引入津误码辈！13达46.篇3.永3偏移暑四相暂移相丢键控(O铲QP帆SK抓)QP逃SK数字乎调制途中，奋将二桌进制堆双极摄性不悦归零怒矩形久脉冲读序列嫁经过床串并狂变换策后，腿再进简行正帜弦载叠波调微制——合QP未SK信号艳的包滨络是绘恒定夕的。QP陆SK信号掏的功晴率谱谎：拖尾条大为了毅减小QP他SK信号驰在传易输过妙程中谈造成搅的失椒真，塞需要银选择的比较筋宽的摸信道孔，否挎则将看会干象扰其稍他码俭元。不现公实13芝5为了描在实际帝信道中采贩用QP应SK，需穴要对QP岂SK信号北带宽贪进行菌限制酷，通稠常是稿在QP骄SK数字办调制膨器中害，先抄将基元带双呢极性疑矩形遮不归许零脉蹈冲序纤列经跌过基摇带成强形滤滤波器睛限带休，再经进行赌正交迈载波是调制霞，从谨而将崇限带殊的基贡带信碎号功相率谱楚搬移湖到载叮频上纱，成定为限亮带的QP遭SK信号塌。QP果SK信号腐的载阻波相侄位差井可能炮会出袖现π，载既波相晶位差迷为π的限带张的QP毁SK信号换的包重络会苹出现胆为零情的现失象——已调蛙信号精的包枝络起诉伏大扇。13椒6限带华的QP荣SK信号歇包络堤起伏练很大葡，在脾进行锹信号提接收愤时，返需要砍对该递信号取进行康硬限胁幅或晌非线屋性功快率放矿大，积可以匠使该帐已调殖信号撞的包箩络起拳伏减包弱，荐不过任，经胶过硬革限幅窃或非供线性凡功率娇放大可后的锻信号掠功率繁谱旁讯瓣发生生增躲生，抱频谱撤被扩爪展——其旁扫瓣将互会干乏扰临蚁近频背道的庆信号川。实际衰仿真乡丰结果茄告诉盐我们捧：已拼调信编号的暮包络德起伏程大，略功率辜谱旁格瓣增更生大篇；已阳调信西号的悼包络端起伏雕小，精功率鸭谱的菠旁瓣粗增生宇小。我们乳希望拴得到惊包络丝式起伏霞小的QP向SK信号肤：OQ声PS凳K信号OQ院PS沟K信号争的包直络起贫伏小吧，该拼信号侄经过庭非线局性功虾放后孔，不闪会引凝起功肯率谱炸旁瓣施有大魂的增夹生，配所以黎该信脆号时任域在营限带影非线房诚性信效道中禽使用谢。13酿713烈8OQ讲PS卡K信号聚的产娱生与QP档SK的相坛同点熄：都拔是经面串并杰变换那后对忙两支洪路（怨速率哭减半榨，Ts返=2南Tb）作绩正交雨调制与QP木SK的不弊同点业：同棕相支再路和驳正交蝇支路惨的码南元在灶时间严上不星再是证对齐立的，偷而是剂偏移园了一培个比谈特间府隔，野即Tb13宾9OQ碌PS厌K信号腿表达典式注意喘：若桶冲激柿响应gT(t鸦)是矩肾形脉数冲，朵持续胞时间原为Ts=2象Tb14挨0OQ参PS却K信号镰的产涛生OQ低PS莫K中经死串并桑变换灾后的愉两支纯路波眼形14叔1OQ绑PS活K不会泪发生的下相位弟突变闯，相罚位变饱化只摇会是搭/2或-遮/2（结伏合信始号矢歇量图辆来理塔解）14锐2QP战SK信号没在每睬隔Ts时间练内，谜其载引波相火位可伟能会填发生π的相姥位突症变；OQ妙PS烛K在每渐隔Tb时间欢，其详载波赞相位薄有可疾能发蒜生90度的腾相位顷变化父，不漫会发漠生π的相挽位突挤变；限带见的OQ损PS龟K信号指的包缓络起禁伏小钳，限鬼带OQ障PS隶K信号裳包络璃的最妨大与趟最小桃值之验比为;该信裁号经怒过非皱线性她功放旺后，号不会偏引起猫功率教谱旁夏瓣有弟大的俘增生地，所香以它奋适合晴在限每带非德线性素信道昂中使疲用。14命3OQ结PS绿K信号退的平订均功锡率谱同样警，OQ拖PS扶K信号能可以出看成演是同阵相支坡路和牲正交匙支路法两路2P占SK信号扫的叠组加两条迷支路贞是正率交的土，所顾以OQ插PS狂K信号或的平亦均功堤率谱牵是两眼路2P长SK信号醋平均俩功率功谱的秤和延时瘦不会郊改变2P飘SK信号括的功报率谱卵，所放以OQ大PS泊K信号截的平制均功单率谱赵与QP访SK的平伐均功陪率谱吃相同14辟4OQ森PS贡K的最来佳解坟调（哄匹配次滤波栗器解睁调）解调葛框图猴（图6.宏3.荐13）注意铲：两姥支路压的判紫决时戏刻不延同误比丑特率萄与QP车SK的相促同14张5/筒4控DQ有PS撞KQP维SK信号孕的载终波相魄位在锋前后缴码元眨转换敌时刻忆的最赠大可亲能相驼位跳搂变是±，限塞带后宝信号棋包络妥起伏浑大；OQ剩PS萍K最大滨可能普的相畜位跳廊变是±/脾2，限关带后间包络绳起伏梅小；/4练D奋QP板SK最大织可能链的相箩位跳比变是±3自/4，限咏带后桥包络段起伏瘦比OQ抬PS总K大，访比QP智SK小；/4姨D付QP背SK是差起分调桃制，巷接收社端可危采用龟非相旬干解胁调方伯案，阿不需名要恢死复载危波相酸位；/4货D认QP舍SK信号俘在每搜个相久邻符棚号转那换时南刻都滥存在逮相位猛跳变鞭，因乳此有赴利于约收端刃进行达符号刑定时动同步渗。14笔66.渴4腔M进制浊数字皂调制实际访的频朽带系袭统：暴信道筛的频虎带资颤源有争限！为有没效地阵利用牙信道汇资源帮，希薯望尽兵量提傲高信夏道的逢频带暮利用倚率：铅在有出限的浇信道挨频带沾内，睛传输衰高速醒数据淹！采用M进制毛调制钩：将柳高速源的二贞进制忽码经汤过M进制吓数字队调制领后，逢使已推调信押号的芒频带帽宽度互达到给定蠢限带锯信道的要刻求。通信奇系统扒的性怒能指芹标：辱有效辛性和可靠盆性！可靠自性与该敲通信取系统及采用护的调饰制方园式有杨关！M进制查数字廊调制势系统均的有锡效性算提高——为了敬达到它给定亏的可键靠性他要求敏，必鸽须增夸加信纷号的摔发射亏功率期。14愚7本节某主要企内容局：MA凑SK、MP剥SK和MQ跳AM三种叨多进圆制数氧字调汇制方时式的绑信号袜表示革式、袍平均工功率适谱密洞度、得最佳丈接收叫及其逼误码技性能咬。MA迷SK、MP诱SK和MQ朱AM三种曲多进猜制数芳字调吃制方新式的绿误码膛性能宰比较还：在相效同的程二进盛制信赖息速辅率及宰相同湾的M进制损条件徐下：海三者惑的频放带利尚用率析相同菠；在相捎同的脚发射烛功率径及噪它声功坡率谱咳密度鸭条件魂下，MP里SK的抗取噪声播性能荒优于MA别SK；在相泪同的凉发射龟功率引及噪母声功档率谱池密度篇条件臣下，M>陡4时，MQ弱AM的抗辉噪声趋性能丸优于MP凝SK。14哨8本节偷对MF蔽SK进行腾扼要贪介绍存。MF苏SK是以岭不同堆的载磁频携旅带数节字信眠息；当M增加固时，石正交MF是SK信号故的带纹宽增恰加，卫频带蜂利用柿率降芳低；随着M的增悦加，歉其误预码率犯是下寒降的览；在信竹道频单带不窗受限礼，信遣道功梁率受摩限条镇件下膏，可缘瑞考虑刷采用MF珠SK调制叙方式济，但湿是在糠接收箱端采售用相敲干解稠调方驰式提慨取载某波是吸有困壳难的存，宜浮采用写非相葛干解遇调方役式。14庄9为了匹阐明M进制匆数字陷调制局系统蛾的基狐本工洋作原御理及阁其性印能分箭析，墨首先位介绍秒信号练波形热的矢扰量表吉示及转统计扶判决末理论里，然建后将卡两者厕结合汉起来捕，很黎好地报解决M进制内数字泉调制青信号稼的产仪生及品其最索佳接晶收的替设计卵问题赚。相关粗理论荒分析乡丰具有戴一般恢意义侮，适蛙用于2进制营和多江进制愚（M进制宵）。15粉0将信辨号的轿矢量扒表示鸟的工认具与毁统计顽判决止理论理相结夏合，局能很欺好地星解决M进制身数字裁调制后的最支佳设圾计问饲题：陪简化档调制妻信号桨的产仔生及使最佳衡解调站，并单且误傲码性叶能计挎算容杯易；所以日，在橡通信翻理论绕中，核研究盼信号开波形械的矢妇量表块示具钻有重辉要意闪义。15侄16.稻4.他1数字刮调制刚信号峡的矢脸量表运示信号与系统：信号的正交函数分解：给定的归一化的正交函数集是完备的，则任何一个有限能量的信号波形可以用此归一化正交函数的线性组合来表示。近似龟误差从能量鼠为0信号敲的正炸交函悠数分戴解和裂矢量呆的正造交分纽奉解理舍论是捆类似仆的。15崇2将完庸备正胁交函阴数集{fn(t耐)}视为掘一个N维信江号空顿间，勉信号s(振t)可以慈视为泊这个N维信耕号空园间中颤的一踏个N维信应号矢员量，乳这个N维信小号矢舱量可碰以定森义为辫这个N维信镇号空犁间的娱一个听点。这个仿点在N维信锋号空宏间的鞋具体倘位置凳可以危由信槐号s(蛇t)在各惜个归洪一化房诚的正扮交函从数{fn(t闲)}上的斗投影洒来确庭定，追这样插，信策号波卖形的狱矢量驱表示践式可单以写沸为：信号宵波形:N维矢罪量表示N维矢量的坐标15燥3M个能银量有须限的野信号si(t纯)用完恨备归下一化摧正交救函数衣集{fn(t叮)}来描相述上滥述信轧号：每个做信号松波形南映射益为N维信荡号空帮间中砍的一愚点，盼其坐折标为{sin,n倚=1供,…宣,N柏}：每个说信号择波形向的能革量：N维矢粱量在弄坐标脖轴上有的各性投影姑的平搅方之胃和。15兼4引入售两个智参量仆：两信惊号波甜形或埋两信迹号矢选量之汇间的恐互相尺关系斑数：Em：信增号sm(t繁)的能陆量；Ek：信掉号sk(t富)的能胖量用矢较量表灵示：两矢漏量的迁内积两信钓号波销形之路间的语相似丝式性15中5两信颂号波挨形或读两信提号矢肉量之料间的幻玉距离(欧氏库距离)：用矢温量表呢示：两信选号能攻量相乌等(E息)：两信随号波舌形之理间的驴相似摆性15摄6总结慕：M个能地量有锋限信捕号波厕形可淹映射烧为N维信寻号空抽间中凶的M个点韵，在N维信伯号空栽间中M个点滴的集选合称割为信检号星燥座，父可用摊几何军图形唉表示惨，称走为信败号星木座图缺，或蚂信号黑空间易图。信号苍空间致图中从坐蓄标原谅点到恢信号存空间轨中某桑一点孔的矢党量长赵度的摔平方等于亚相应盏信号侦的能熄量。信号桐空间慎图中泛两矢地量端树点之宴间的睛距离称为教一对宵信号谣波形断之间碑的欧编氏距蝴离。两信姻号波洒形之蛮差的丸能量等于族信号仿空间该两矢条量端皇点之虫间距森离的须平方栗。15腊7M进制锈线性届数字若调制纳信号芳波形霉的矢崭量表递示：传号空号1、OO借K信号楚：OO钢K信号扶的归一执化正交筑基函期数：OO失K信号家的矢缝量表认示式污：15注8欧氏沫距离横？OO溪K信号怪的信愁号空瘦间图巩：2F诱SK信号妹的信训号空葛间图嘱：欧氏强距离件？2P喉SK信号狸的信盐号空欠间图钉：欧氏沈距离渠？15硬9QP难SK16横06.曲4.纱2统计昨判决染理论1、问绸题的勺提出炭：数字类信号耍在传宜输过葬程中宫，受迟到加纲性噪究声的宏干扰耍，从嫩而导久致接白收信夹号r(欧t)是随药机的敏。在数蜜字通匀信系遇统中液，按咽照使轨平均梨错判腥概率涂最小姐的要疑求，六应用简统计写的方混法来流设计灭最佳掏接收望，这冲就是湖统计塑判决喜理论济应用陕在数序字通坚信中抓所要代解决顽的问酒题。我们玻要根动据接月收到蓝的信于号r(摆t)来做垂出判紫决：堡发端屯究竟银发的将是M个信飘号波吃形中欣哪一洽个信递号。但是怠由于躬加性晴噪声精的干减扰，蹄导致笛接收音到的r(悟t)是随目机的韵，判吵决时艳容易渣出错序；r(宝t)具有猴一定睡的统踢计规辱律，哀在接允收端挺，对r(波t)进行真观察朗，可类利用疑其统鸣计特痕性来局判断捧在给步定的汪时间针间隔忆内，介发端鄙所发歇的信荣号是孙哪一鼓个，湾使得稼系统雨的平厘均错凑判概嫁率最鸡小！16搂12、用刷统计仙方法柜做判爽决的旺步骤及：作出添假设掉：发抵端发肉送M个信维号的柄其中票一个租的概坑率为P(螺si),称为情先验顺概率胞；信道要转移胳概率:用条告件概荒率密丢度函晚数或土条件惯概率恒描述牙；接收扇信号r(贯t)彼——观察艰矢量r：选择幅合适槐的判呀决准连则：根据厅观察挣矢量r，作粥出发吊端发判的是般哪个si的判佛决，掉为使经平均俱错判李概率传最小馒，选环择最役大后厅验概激率准往则(M参AP准则)，即茧最小盟错判颗概率朽准则盛做为胖判决动准则捷；最佳竖的划亚分判窗决域福：将弃已知驴的先赞验概愧率和甘已知别的条旅件概坦率密见度函脱数与MA脉P准则剥相结茧合，变得到这一判翻决公侄式，边从而必将观裳察空坝间最回佳地王划分桐成M个判教决域园；最佳愧判决敬：观智察矢哈量r落入换哪个太判决撑域，悬就作忠出发史端发斗的是句那个si的判贫决，楼从而埋使平搅均错即判概很率最页小。16出23、最捏小平姜均错抄判概及率及MA垮P准则正确址判决仗的概跪率错误很判决销的概浩率为了达到Pe最小的目的，需要在给定的r的条件下，对不同i(i=1,2,…M)的进行比较，找出最大的