新版通信原理第6章概要

主讲人：于秀兰《通信原理》第6章数字信号的载波传输主讲人：于秀兰《通信原理》6.1引言主讲人：于秀兰《通信原理》6.2二进制数字调制原理1、2ASK波形载波信号2ASK信号s(t)1011Tb001tttTs2、2ASK信号的产生方法二进制振幅键控信号调制器原理框图乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct开关电路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)模拟相乘法数字键控法二进制振幅键控信号的产生方法（调制方法）有两种：①一般的模拟幅度调制方法；②键控方法，其产生键控信号（OOK，On-offkeying）。3、解调方法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cosct(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2ASK信号非相干解调过程的时间波形11100000101abcdaak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信号1、2FSK的波形2、2FSK信号的产生1)模拟相乘法2)数字键控法模拟调频器tsteFSK2tsteFSK2tω1costω2cos3、2FSK的解调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cos1tcos2t(b)(a)非相干解调;(b)相干解调2FSK非相干解调过程的时间波形111000001012FSK信号（c）过零检测法限幅e2FSK(t)ab微分c整流d脉冲形成低通ef输出(a)abcde基本原理：二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。1）2PSK时间波形A－ATstO10012）2PSK信号的调制方法二进制移相键控信号的调制原理图如图所示。其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。s(t)码型变换双极性不归零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0°开关电路e2PSK(t)180°移相s(t)(b)（a）模拟调制（b）键控调制3）2PSK信号的解调原理图2PSK信号的解调通常都是采用相干解调。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。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cosct定时脉冲当恢复的相干载波产生180°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，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒π”现象。2PSK信号相干解调各点时间波形10a110100bcde当恢复的相干载波产生180°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，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒π”现象。则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示:二进制数字信息：11010011102DPSK信号相位：（0）π00πππ0π00（π）0ππ000π0ππ1、2DPSK信号波形2DPSK的实现可以采用：①首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息。②然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。绝对码相对码载波DPSK信号101100102、2DPSK调制方式s(t)码型变换双极性不归零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0°开关电路e2PSK(t)180°移相s(t)(b)码型变换S(t)2DPSK2DPSK差分相干解调(相位比较法)解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于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法。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主讲人：于秀兰《通信原理》6.3二进制数字调制系统的抗噪声性能对于2ASK信号，通常可以采用包络检波（非相干）或同步检波（相干）。如图所示。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cosct(b)例题设某OOK信号的码元速率B1084R6B.，采用包络检波法或同步检测法解调。已知接收端输入信号的幅度,1mVa信道中的加性高斯白噪声的单边功率谱密度,/HzW102n50试计算：（1）包络检波法解调时系统的误码率；（2）同步检测法解调时系统的误码率；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cos1tcos2t(b)(a)非相干解调;(b)相干解调（1）非相干解调性能(包络检波)发送端信道带通滤波器1包络检波器抽样判决器输出Pe定时脉冲y1(t)yi(t)sT(t)ni(t)V1(t)带通滤波器2包络检波器y2(t)V2(t)2FSK非相干接收系统的总误码率为212/repe（2）相干解调性能发送端信道带通滤波器1相乘器抽样判决器输出Pe定时脉冲y1(t)yi(t)sT(t)ni(t)低通滤波器x1(t)带通滤波器2相乘器低通滤波器y2(t)x2(t)2cos1t2cos2t122(/)eperfcr当在大信噪比条件下，有212/reper可见，在大信噪比条件下，FSK的包络检波与同步检波系统相比，在性能上相差很小，但采用同步检波其设备要复杂的多。因此在能够满足输入信噪比的条件下，一般多采用包络检波。例题采用二进制频移键控的方式在有效带宽为2400Hz的传输信道上传送二进制数字信号。已知2FSK信号的两个载频300B,RBHz,Hz,ff158098021码元速率（1）2FSK信号的第一零点带宽；（2）包络检波法解调时系统的误码率；（3）同步检测法解调时系统的误码率；传输信道输出端的信噪比6dB，试计算三、2PSK和2DPSK抗噪性能分析2PSK：极性比较法解调（相干解调）2DPSK：极性比较法解调（相干解调、同步检测法）；相位比较法解调（差分相干解调，不需要专门的本地载波）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cosct定时脉冲2PSK：极性比较法解调（相干解调）2DPSK：极性比较法解调（相干解调）；(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cosct定时脉冲码反变换器f10110002DPSK：相位比较法解调（差分相干解调）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（1）2PSK信号采用同步检测法（极性比较法）2PSK信号采用极性比较法的系统误码率为12()eperfcr大信噪比条件下：12reper（2）DPSK相位比较法2DPSK的差分相干检测系统的总误码率为12repe，（其中，222/nra）（3）DPSK极性比较法2222121211neσarrerf-rerfcrerfcP其中，误码率Pe与信噪比r的关系曲线－8－4048121610－710－610－110－210－310－410－5Pe非相干DSK相干ASK非相干ASK差分相干DPSK相干DSK相干PSK除了在高质量传输系统中采用相干解调外，一般应尽量采用非相干解调。4.设备复杂度通过从几个方面对各种二进制数字调制系统进行比较可以看出，对调制和解调方式的选择需要考虑的因素较多。通常，只有对系统的要求作全面的考虑，并且抓住其中最主要的要求，才能作出比较恰当的选择。在恒参信道传输中，如果要求较好的抗噪性能，则应选择相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；在恒参信道传输中，如果要求较高的频带利用率，则应选择相干2PSK和2DPSK，而2FSK最不可取。若传输信道是随参信道，则2FSK具有更好的适应能力。结论：主讲人：于秀兰《通信原理》6.4多进制数字调制系统三、MFSK波形带宽