通信原理第7版第7章课件(樊昌信版)

西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜数字带通传输第7章樊昌信曹丽娜编著通信原理（第7版）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜二进制数字调制/解调原理2ASK2FSK2PSK/2DPSK二进制数字调制系统抗噪声性能二进制数字调制系统的性能比较多进制数字调制原理和特点本章内容:第7章数字调制西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。数字带通传输系统：包括调制/解调过程的数字传输系统。ttt111111000振幅键控频移键控相移键控模拟调制法数字键控法二进制和多进制调制基本调制和新型调制方法分类AmplitudeShiftKeyingFrequencyShiftKeyingPhaseShiftKeyingASKPSKFSK概述西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜二进制数字调制原理§7.1西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜101101s(t)载波2ASKt2ASK()()coscetstt()()snnstgtnTa+1,=0,1nPaP（）表达式：2ASK也称OOKtt原理：波形：单极性Tss(t)载波幅度§7.1.1二进制振幅键控（2ASK）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2ASK产生开关电路)s(t)(2ASKtetccos乘法器)(2ASKtetccos)(ts单极性非归零信号模拟调制法键控法西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2ASK解调包络检波法带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出2ASK()etabcd带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出()coscctt2ASK()et本地载波相干解调法西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜包络检波法的各点波形带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出2ASK()etabcd相呼应西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜原理：波形：表达式：2FSK1122()()cos()cosetsttstt1()snnstgtnTa2()snnstgtnTas(t)载波频率§7.1.2二进制频移键控（2FSK）”时发送“”时发送“0),cos(A1),cos(A)(212FSKnnttte10t10tt1()2FSKa信号11)cosbstt（22()coscstt西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜10式中g(t)－单个矩形脉冲，Ts－脉冲持续时间；n和n分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位，通常可令其为零。因此，2FSK信号的表达式可简化为)cos()()cos()()(212FSKnnsnnnsntnTtgatnTtgatePPan1,0,1概率为概率为PPan概率为概率为,01,1ttsttste22112FSKcoscos)(西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。2FSK产生振荡器1反相器振荡器2选通开关选通开关相加器基带信号2FSK()et)(ts)(ts1f2f特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜包络检波法2FSK解调带通滤波器带通滤波器抽样判决器包络检波器包络检波器122FSK()et定时脉冲bacde0101s1s2西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜带通滤波器带通滤波器抽样判决器输出低通滤波器低通滤波器12)(2FSKte定时脉冲相乘器相乘器t1cost2cos其他解调方法：鉴频法、差分检测法、过零检测法等。相干解调法西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜过零检测法西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜FSK应用：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜原理：波形：表达式：2PSK()()coscetstt1,1,1nPaP00,1n，发“”时发“”时双极性s(t)载波相位nsnnTtgats)()(§7.1.3二进制相移键控（2PSK）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜开关电路)s(t2PSK()et移相tccos2PSK产生键控法乘法器tccos)(ts双极性非归零信号2PSK()et2PSK解调带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出abcdettcccos)()(2PSKte本地载波模拟调制法西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2PSK解调原理框图和各点波形：带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出ttcccos)()(2PSKte本地载波abcdebcdtttte111001010ta1bcdtttte01010ta100112PSK存在问题：解决方案：DPSKDifferentialPSK载波相位模糊倒π现象(反相工作)西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜利用前后相邻码元的载波相对相位表示信息。/2/2参考相位参考相位0矢量图:B方式A方式基准——2PSK前一——2DPSK原理：§7.1.4二进制差分相移键控（2DPSK）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜波形:示例:差分编码规则：⊕为模2加bn-1为bn的前一码元最初bn-1可任意设定西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2DPSK产生构思2DPSK解调模型（差分编码）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(DPSK2tetccos码反变换abcdef（差分译码）（1）2DPSK相干解调+码反变换法abcdtte110t10101t000111f10相对码绝对码abcdtte110t10101t000111f10相位模糊1nnnbba消除影响西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜（2）2DPSK差分相干解调(相位比较)法带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(DPSK2te延迟TBabcde相乘器起着相位比较的作用西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜分析目的：B和fc分析方法：借助于基带信号的功率谱PowerSpectralDensity§7.1.5二进制数字已调信号的功率谱(PSD)西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜设Ps(f)——s(t)的PSDP2ASK(f)——2ASK信号的PSD则2ASK(c))os(cstett2ASK1()))(4(ccssPfPfPfff12ASK信号的功率谱密度可见，P2ASK(f)是Ps(f)的线性搬移（属线性调制）。单极性西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基带带宽西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜BfB22ASKfB=1/TB=RB西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似；带宽也是基带信号带宽的两倍：区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。22PSK/2DPSK信号的功率谱密度2PSK()coscetstt双极性西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜21122()()cos()cosFSKetsttstt32FSK信号的功率谱密度西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜cfBcRf5.1BcRfBcRf5.0BcRf5.0BcRfBcRf5.1f2/)(21fffcBRffh/)(12..连续谱形状随着两个载频之差的大小而变化谱零点带宽：21212ssffffff双峰；单峰西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜二进制数字调制系统抗噪声性能§7.2西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜概述性能指标：系统的误码率Pe分析方法：借用数字基带系统的方法和结论分析条件：恒参信道（传输系数取为K）信道噪声是加性高斯白噪声背景知识：窄带噪声正弦波+窄带噪声西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜cos(,10,0)TcttAs发“”时发“”时cos1)00((())iiciantytntt发“”时发“”时a=kAK()int(cos1)(0)0()cntatytnt发“”时发“”时§7.2.12ASK系统的抗噪声性能2ASK---相干解调西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜()10(),0()ccannttxt，发“”时发“”时2cosct(cos1)(0)0()cntatytnt发“”时发“”时()cos()si)n(ccscnttttnnt[()]cos()sin()cos(s)in()ccscccscanttnttntttyntt西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜（均值a或0，方差n2），一维概率密度函数：()10+()0ssccsxaknnTxkTkT发“”时发“”时nc(t)是高斯过程（0，n2）抽样：x~高斯发送“1”时发送“0”时西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜设判决门限为b，则判决规则为：1(0/1)()()bPPxbfxdx0(1/0)()()bPPxbfxdxb咦？好像与单极性基带系统的情况类似！西安电子科技大学西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜因此，借助单极性基带系统的分析结果：(),1()0(),0ccntxtnta发“”时发“”时=单极性基带信号+高斯噪声()()0()RRntxtAnt可方便地得到2ASK-相干系统的分析结果：借用：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜2ASK信号相干解调时系统的总误码率为222narr1时解调器输入端信噪比1()222enPerfca西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜”时发“”时发“001)()(cos)(tntntatycttnttntncsccsin)(cos)()(2ASK---包络检波~正弦波+窄带高斯噪声~窄带高斯噪声()Vt包络检波器整流---低通西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜当发送“1”符号时，包络检波器的输出为当发送“0”符号时，包络检波器的输出为)()]([)(tntnatVsc22)()()(tntntVsc22~广义瑞利分布~瑞利分布222()/21022()nVannVaVfVIe22/220()nVnVfVe式中，n2为窄带高斯噪声n(t)的方差。西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜设判决门限为b，判决规则为：发“1”错判为“0”的概率为利用MarcumQ函数：dtettIQt2/)(022),(nnnabVt110()()1(0/1)()bbPVbfVdVfVdPVbaVnndVeaVIVn22222021/)(西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜r=a2/2n2信号噪声功率比b0=b/n归一化门限值则P(0/1)可借助MarcumQ函数表示为发“0”错判为“1”的概率为2/2/2/2202222bbbVneedVeVnn01(,)1(2,(01))/nnabrbQQP0()/0)()(1bPPVbfVdV西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜系统的总误码率为当P(1)=P(0)时，有包检系统的Pe取决于信