第六章數(shù)字信號的頻帶傳輸演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有223頁\編輯于星期二優(yōu)選第六章數(shù)字信號的頻帶傳輸現(xiàn)在是2頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言數(shù)字信號的基帶傳輸舉例：以太網(wǎng)數(shù)字信號的頻帶傳輸原因：很多信道是帶通型的，不適合傳輸基帶信號舉例：無線信道（衛(wèi)星通信、移動通信），光纖信道（光纖通信）現(xiàn)在是3頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言3G技術(shù)的頻譜分配（MII，2002年9月）FDD(WCDMA&cdma2000)1920MHz-1980MHz/2110MHz-2170MHz（核心）1755MHz–1785MHz/1850MHz-1880MHz（補(bǔ)充）所有在800MHz,900MHz,1800HMz上使用的2G頻譜(GSM&CDMA)均為3GFDD擴(kuò)展頻譜

TDD(TD-SCDMA)1880MHz-1920MHz/2010MHz-2025MHz（核心）2300MHz-2400MHz（補(bǔ)充）

現(xiàn)在是4頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言數(shù)字信號頻帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸?shù)幕纠碚撏瑯舆m用于頻帶傳輸現(xiàn)在是5頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言數(shù)字調(diào)制數(shù)字信號通過正弦載波調(diào)制成頻帶信號數(shù)字信號控制正弦載波的某個(gè)參量鍵控信號：對載波參量的離散調(diào)制數(shù)字調(diào)制的分類現(xiàn)在是6頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言所調(diào)制的載波參量振幅鍵控（ASK），頻率鍵控（FSK），相位鍵控（PSK），正交幅度調(diào)制（QAM）進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（M=2K）現(xiàn)在是7頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言線性線性調(diào)制：滿足疊加原理（ASK，PSK，QAM，相位不連續(xù)的FSK）非線性調(diào)制：不滿足疊加原理（MSK，GMSK，相位連續(xù)的FSK）sm

(f)線性調(diào)制非線性調(diào)制m(f)sm

(f)AM、ASKFM、PM、FSK

現(xiàn)在是8頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言記憶有記憶調(diào)制：信號波型映射受前面碼元發(fā)送波型的約束（MSK，GMSK，相位連續(xù)的FSK）無記憶調(diào)制：與前面波型無任何約束關(guān)系現(xiàn)在是9頁\一共有223頁\編輯于星期二6.1引言本章內(nèi)容二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制四進(jìn)制移相鍵控M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（研究頻帶利用率（有效性）、誤碼率（可靠性））現(xiàn)在是10頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2二進(jìn)制數(shù)字信號的正弦型載波調(diào)制主要內(nèi)容二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK，屬于2ASK）二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）二進(jìn)制移相鍵控（2PSK或BPSK）2PSK的載波同步差分移相鍵控（DPSK）現(xiàn)在是11頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）OOK（On-OffKeying）：用單極性不歸零碼控制正弦載波的開啟與關(guān)閉實(shí)現(xiàn)非常簡單Morse碼的無線電傳輸（比模擬調(diào)制更早）光纖通信抗噪聲性能不好衛(wèi)星通信、移動通信、數(shù)字微波不采用這種調(diào)制方式現(xiàn)在是12頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）OOK信號產(chǎn)生框圖現(xiàn)在是13頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）現(xiàn)在是14頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）單極性的隨機(jī)矩形脈沖序列啟閉鍵控名字的由來現(xiàn)在是15頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）OOK信號的功率譜密度證明s(t)=sook(t)是廣義循環(huán)平穩(wěn)過程求s(t)的平均功率譜密度分析OOK信號平均功率譜密度的特點(diǎn)現(xiàn)在是16頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）證明s(t)=sook(t)是廣義循環(huán)平穩(wěn)過程現(xiàn)在是17頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）求s(t)的平均功率譜密度方法一現(xiàn)在是18頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）求s(t)的平均功率譜密度方法二現(xiàn)在是19頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）分析OOK信號平均功率譜密度的特點(diǎn)連續(xù)譜：由基帶信號波形g(t)確定離散譜：an均值不為零BOOK是基帶信號波形帶寬的兩倍BOOK現(xiàn)在是20頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）分析OOK信號平均功率譜密度的特點(diǎn)將數(shù)字基帶信號的平均功率譜搬移到載頻上OOK信號的帶寬是其數(shù)字基帶信號的2倍若數(shù)字基帶信號是單極性不歸零碼，則OOK信號的平均功率譜密度中含有離散的載頻分量（可用于相干解調(diào)）現(xiàn)在是21頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）OOK信號的解調(diào)及誤比特率匹配濾波器具有低通濾波器的相干解調(diào)寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)理想限帶及加性白噪下的最佳接收非相干解調(diào)現(xiàn)在是22頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)解調(diào)框圖現(xiàn)在是23頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)現(xiàn)在是24頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)Z是高斯變量，其條件均值和方差為現(xiàn)在是25頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)同樣，得到這樣，可以得到y(tǒng)=y(Tb)的兩個(gè)條件概率密度（圖）現(xiàn)在是26頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)用5.3中一樣的方法，得到最佳判決門限為現(xiàn)在是27頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)計(jì)算誤比特率現(xiàn)在是28頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)匹配濾波器輸出的是相關(guān)函數(shù)，因此匹配濾波器也被稱為相關(guān)型解調(diào)器。（圖）同時(shí)，與接收信號相乘的信號必須與接收信號中的有用信號同頻同相，所以匹配濾波器解調(diào)又被稱為具有匹配濾波器的相干解調(diào)?，F(xiàn)在是29頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)y(t)的表達(dá)式現(xiàn)在是30頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）由E(t)圖可見，直接進(jìn)行匹配濾波解調(diào)對定時(shí)要求非常高現(xiàn)在是31頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)與相干載波相乘后進(jìn)行匹配濾波解調(diào)現(xiàn)在是32頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)與相干載波相乘后進(jìn)行匹配濾波解調(diào)現(xiàn)在是33頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）匹配濾波器解調(diào)與相干載波相乘后進(jìn)行匹配濾波解調(diào)可見，解調(diào)性能與直接匹配濾波完全相同現(xiàn)在是34頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）由E(t)圖可見，與相干載波相乘再匹配濾波對定時(shí)的要求大大降低現(xiàn)在是35頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）這兩種解調(diào)方法的比較直接匹配濾波解調(diào)與相干載波相乘后進(jìn)行匹配濾波解調(diào)兩種方法完全等效：性能完全一樣后者對時(shí)鐘的精確度要求比前者要寬松，因此都用后一種方法現(xiàn)在是36頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）解調(diào)框圖解調(diào)原理提取離散的載波分量與接收信號相乘，并經(jīng)低通濾除二倍頻分量基本假設(shè)：經(jīng)過帶通濾波器信號基本無失真的通過；無碼間干擾ISI現(xiàn)在是37頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）經(jīng)過帶通濾波器后的帶通白噪（窄帶高斯過程）可表示為現(xiàn)在是38頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）經(jīng)帶通濾波器后的接收信號為經(jīng)低通濾波器后的信號為（載波為）對時(shí)鐘要求不高現(xiàn)在是39頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）抽樣后的信號為nc為高斯變量，均值方差已知，可知y分布用5.3中一樣的方法，得到最佳判決門限為現(xiàn)在是40頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）計(jì)算誤比特率（SNR與Eb/N0的關(guān)系）現(xiàn)在是41頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（a.寬帶和加性白噪下的相干解調(diào)）匹配濾波器的誤比特率寬帶加性白噪下相干解調(diào)的誤比特率

，所以后者的性能至少差3dB現(xiàn)在是42頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（b.理想限帶及白噪干擾下的最佳接收）現(xiàn)在是43頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（b.理想限帶及白噪干擾下的最佳接收）理想限帶：通帶內(nèi)幅頻特性恒定、相頻特性是線性相移最佳接收無碼間干擾：總的等效基帶傳遞函數(shù)是升余弦函數(shù)抽樣時(shí)信噪比最大：收端是匹配濾波器綜合兩點(diǎn)：收發(fā)兩端的濾波器的幅頻特性應(yīng)是根號升余弦函數(shù)，相移為線性計(jì)算誤比特率：與匹配濾波器相同（原因）現(xiàn)在是44頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）三種解調(diào)方式的比較三種解調(diào)方式實(shí)際都是相干解調(diào)（匹配濾波解調(diào)等效為與相干載波相乘后進(jìn)行匹配濾波）因此三種解調(diào)方式又可等效為低通傳輸系統(tǒng)進(jìn)行分析前兩種解調(diào)都基于同一個(gè)假設(shè)：假設(shè)沒有ISI實(shí)際上，要使抽樣值沒有ISI，必須使總的等效基帶傳遞函數(shù)滿足奈奎斯特條件現(xiàn)在是45頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）三種解調(diào)方式的比較現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中信道都是限帶的，因此設(shè)計(jì)都按最后一種即最佳頻帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)這時(shí)系統(tǒng)的頻帶利用率為現(xiàn)在是46頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）非相干解調(diào)解調(diào)框圖（圖6.2.11）包括帶通濾波器和包絡(luò)檢波器經(jīng)帶通后，噪聲信號（窄帶高斯過程）和總接收信號為現(xiàn)在是47頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）非相干解調(diào)檢出的包絡(luò)為發(fā)s1(t)時(shí)，包絡(luò)服從萊斯（廣義瑞利）分布發(fā)s2(t)時(shí)，包絡(luò)服從瑞利分布現(xiàn)在是48頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）非相干解調(diào)若P(s1)=P(s2)，且，經(jīng)近似可得最佳判決門限此時(shí)，誤比特率近似等于現(xiàn)在是49頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.1二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK）非相干解調(diào)時(shí)，非相干解調(diào)的誤比特率為時(shí)，相干解調(diào)的誤比特率為可見，大信噪比時(shí)，非相干解調(diào)與相干解調(diào)的誤比特率相差不大（圖6.2.13），所以這時(shí)用非相干解調(diào)比較經(jīng)濟(jì)（不需要提取相干載波）現(xiàn)在是50頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2FSK（二進(jìn)制移頻鍵控）定義：用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制正弦載波的載頻特點(diǎn)：兩個(gè)載波頻率相位關(guān)系：相位不連續(xù)相位連續(xù)（同模擬法，用VCO）現(xiàn)在是51頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）相位不連續(xù)的2FSK產(chǎn)生框圖數(shù)字電子開關(guān)，選擇兩個(gè)載波信號（這里b(t)為矩形波）數(shù)學(xué)表達(dá)式現(xiàn)在是52頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）相位不連續(xù)的2FSK現(xiàn)在是53頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）相位連續(xù)的2FSK產(chǎn)生框圖用二進(jìn)制數(shù)字信號對載波進(jìn)行調(diào)頻數(shù)學(xué)表達(dá)式（相位連續(xù)?。┈F(xiàn)在是54頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）相位連續(xù)的2FSK現(xiàn)在是55頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）兩個(gè)信號波形的互相關(guān)系數(shù)兩信號波形不相關(guān)即正交的條件現(xiàn)在是56頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）互相關(guān)系數(shù)與頻率間隔的關(guān)系現(xiàn)在是57頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2FSK信號的功率譜計(jì)算復(fù)雜連續(xù)相位：旁瓣按1/f4衰減非連續(xù)相位：旁瓣按1/f2衰減2FSK信號的帶寬（卡松公式）若以主瓣寬度為帶寬基帶信號為矩形脈沖，基帶信號由升余弦濾波器生成，現(xiàn)在是58頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2FSK信號的功率譜相位不連續(xù)的2FSK信號，可以看成由兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加，其中一個(gè)頻率為f1，另一個(gè)頻率為f2現(xiàn)在是59頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2FSK信號的功率譜連續(xù)譜離散譜若載頻之差大于fb，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰若兩個(gè)載波頻差較小，比如小于fb，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰現(xiàn)在是60頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）2FSK的解調(diào)匹配濾波器解調(diào)具有低通濾波器的相干解調(diào)普通解調(diào)最佳接收非相干解調(diào)現(xiàn)在是61頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）匹配濾波器解調(diào)解調(diào)框圖相關(guān)型解調(diào)現(xiàn)在是62頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）匹配濾波器解調(diào)假設(shè)兩個(gè)波形正交（不相關(guān)）發(fā)s1時(shí)發(fā)s2時(shí)現(xiàn)在是63頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）匹配濾波器解調(diào)現(xiàn)在是64頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）匹配濾波器解調(diào)同樣，可以得到是高斯變量，可得條件概率密度函數(shù)現(xiàn)在是65頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）匹配濾波器解調(diào)用5.3中的方法，可得最佳判決門限誤比特率為（兩信號波形等概出現(xiàn)時(shí)）現(xiàn)在是66頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（普通）解調(diào)框圖（假設(shè)兩個(gè)信號波形正交）發(fā)s1時(shí)現(xiàn)在是67頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（普通）同樣，發(fā)s2時(shí)是高斯變量，可得條件概率密度函數(shù)現(xiàn)在是68頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（普通）用5.3中的方法，可得最佳判決門限誤比特率為（兩信號波形等概出現(xiàn)時(shí)）現(xiàn)在是69頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（最佳接收）為什么是最佳接收？無碼間干擾：總的等效基帶傳遞函數(shù)符合升余弦特性輸出信噪比最大：收發(fā)濾波器共軛匹配結(jié)合兩點(diǎn)：收發(fā)濾波器幅頻特性為升余弦的平方根，相位特性為線性相移誤比特率（與匹配濾波器解調(diào)相同）現(xiàn)在是70頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）非相干解調(diào)鑒頻器解調(diào)包絡(luò)檢波解調(diào)現(xiàn)在是71頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）包絡(luò)檢波解調(diào)使用條件：，使兩個(gè)信號波形的頻譜沒有重疊判決方法：比較兩支路的包絡(luò)取樣值來判斷帶通濾波器：兩信號波形頻譜沒有重疊，所以兩帶通濾波器的傳遞函數(shù)在頻譜上也可設(shè)計(jì)為互不重疊現(xiàn)在是72頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）包絡(luò)檢波解調(diào)發(fā)s1時(shí)：上支路通過帶通濾波器后的信號是窄帶平穩(wěn)高斯過程（噪聲）與載波（信號）的相加，因而包絡(luò)服從萊斯分布發(fā)s1時(shí)：下支路通過帶通濾波器后的信號是窄帶平穩(wěn)高斯過程（噪聲引起；因下支路帶通濾波器頻譜與s1頻譜不重疊，所以s1通過下支路帶通濾波器輸出為0），因而包絡(luò)服從瑞利分布現(xiàn)在是73頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）包絡(luò)檢波解調(diào)發(fā)s1時(shí)：因?yàn)閮蓭V波器的傳遞函數(shù)在頻譜上互不重疊，通過兩帶通濾波器的噪聲輸出統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，所以也是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的發(fā)s1時(shí)：錯(cuò)判概率為現(xiàn)在是74頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）包絡(luò)檢波解調(diào)同樣可以得到，發(fā)s2時(shí)的錯(cuò)判概率為所以，兩信號波形等概出現(xiàn)時(shí)的誤比特率為現(xiàn)在是75頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）二進(jìn)制移相鍵控（2PSK或BPSK）定義：用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制正弦載波的相位特點(diǎn)：有兩個(gè)相位（0和）發(fā)1時(shí)（傳號）發(fā)0時(shí)（空號）直接用數(shù)字基帶信號（雙極性）與正弦載波相乘即得到2PSK信號現(xiàn)在是76頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）2PSK信號的產(chǎn)生框圖特點(diǎn)：與OOK的產(chǎn)生框圖非常類似，區(qū)別是產(chǎn)生2PSK的數(shù)字序列是雙極性的（而產(chǎn)生OOK的數(shù)字序列是單極性的）現(xiàn)在是77頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）2PSK信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式gT(t)為矩形脈沖時(shí)現(xiàn)在是78頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）gT(t)為矩形脈沖時(shí)的2PSK信號波形（注意符號變化時(shí)的相位突變）現(xiàn)在是79頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）2PSK信號的平均功率譜與2ASK的產(chǎn)生框圖一樣，只是數(shù)字基帶信號b(t)不同。所以2PSK的平均功率譜密度的表達(dá)式與2ASK的相同。特點(diǎn)：將數(shù)字基帶信號搬移到載頻上雙極性數(shù)字基帶信號的平均功率譜不包含直流分量，所以2PSK信號的平均功率譜不含載頻分量現(xiàn)在是80頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）gT(t)為矩形脈沖時(shí)，2PSK信號的平均功率譜現(xiàn)在是81頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）2PSK的解調(diào)匹配濾波器解調(diào)具有低通濾波器的相干解調(diào)最佳接收發(fā)送端的2PSK信號gT(t)為矩形脈沖時(shí)現(xiàn)在是82頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)解調(diào)框圖相關(guān)型解調(diào)現(xiàn)在是83頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)發(fā)s1時(shí)Z是高斯變量，所以y也是高斯變量現(xiàn)在是84頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)發(fā)s2時(shí)，同樣得到，y是高斯變量且有y的條件概率密度現(xiàn)在是85頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)用5.3的方法，可求得最佳判決門限為誤比特率（等概時(shí)）現(xiàn)在是86頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)為什么不用兩支路匹配濾波？兩信號波形的互相關(guān)系數(shù)任何一個(gè)信號x(t)如果通過上支路的輸出為y1(t)，則其通過下支路的輸出y2(t)=-y1(t)。從信息學(xué)的角度來說，增加一條支路沒有帶來任何新的信息。對解調(diào)不會帶來任何幫助現(xiàn)在是87頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)如果用兩支路匹配濾波器發(fā)s1時(shí)現(xiàn)在是88頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）匹配濾波器解調(diào)如果用兩支路匹配濾波器發(fā)s2時(shí)，同樣可得易得：等概時(shí)最佳判決門限為0，誤比特率為現(xiàn)在是89頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.3二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（理想限帶信道下的最佳接收）最佳接收框圖（圖6.2.24）無碼間干擾：總的等效基帶傳遞函數(shù)滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則抽樣時(shí)有最大信噪比：接收端是匹配濾波器結(jié)合兩點(diǎn)：收發(fā)濾波器幅頻特性為根號升余弦函數(shù)，相位特性為線性相移誤比特率（與匹配濾波器接收相同）現(xiàn)在是90頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步相干解調(diào)的需求：相干載波2PSK信號的平均功率譜中不包含離散的載頻分量，不能用窄帶濾波器直接提取載波（OOK信號包含離散的載頻分量）解決的辦法：對2PSK作非線性變換平方環(huán)法科斯塔斯（COSTAS）環(huán)法現(xiàn)在是91頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步平方環(huán)法基本思路：b(t)是雙極性數(shù)字序列產(chǎn)生的基帶信號，沒有離散的直流分量，所以與載波相乘后也沒有離散的載頻分量；經(jīng)平方后b2(t)含有離散的直流分量，載波平方含有二倍頻，所以兩者相乘含有離散的二倍頻分量現(xiàn)在是92頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步平方環(huán)法提取載波的步驟：濾出離散的二倍頻分量；用鎖相環(huán)進(jìn)一步去噪鎖相；二分頻、移相后得恢復(fù)載波主要電路工作于二倍載頻現(xiàn)在是93頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步科斯塔斯（COSTAS）環(huán)法現(xiàn)在是94頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步科斯塔斯（COSTAS）環(huán)法兩個(gè)支路：同相支路和正交支路（如果只有一個(gè)支路無法使鎖相環(huán)穩(wěn)定工作）v1是恢復(fù)載波同相支路的輸出v5就是2PSK的解調(diào)輸出科斯塔斯環(huán)的電路工作于單倍載頻上，相比于平方環(huán)（主要電路工作于二倍頻上）更有利于電路實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)用很廣現(xiàn)在是95頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步恢復(fù)載波的相位模糊問題平方環(huán)與科斯塔斯環(huán)的鑒相特性工作穩(wěn)定點(diǎn)是現(xiàn)在是96頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.42PSK的載波同步恢復(fù)載波的相位模糊問題鎖相環(huán)可能穩(wěn)定在任一相位上（0和），即產(chǎn)生相位模糊問題。如果穩(wěn)定在0相位，2PSK解調(diào)正確；若穩(wěn)定在相位上，解調(diào)出的數(shù)據(jù)會被反相，全部都錯(cuò)。解決方法：利用差分移相鍵控（DPSK）調(diào)制現(xiàn)在是97頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK信號的產(chǎn)生對輸入序列{bn}進(jìn)行差分編碼得到{dn}將{dn}轉(zhuǎn)換為雙極性碼后進(jìn)行2PSK調(diào)制現(xiàn)在是98頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK舉例（例6.2.2）DPSK特點(diǎn)：在解調(diào)時(shí)，當(dāng)前比特的載波相位與前一比特的載波相位之差表示要發(fā)送的信息比特（相位差+/-表示1，相位差0表示信息比特0）現(xiàn)在是99頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的平均功率譜2PSK信號平均功率譜DPSK信號與2PSK的區(qū)別僅僅是做了差分編碼，只可能影響Pb(f)。而之前已經(jīng)知道，當(dāng)原始信息序列中1、0等概且符號間互不相關(guān)時(shí)，差分碼的功率譜與絕對碼的功率譜完全相同。因此知道，DPSK信號的功率譜與直接進(jìn)行2PSK得到的信號的功率譜是完全一樣的（注意條件）?，F(xiàn)在是100頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK信號的解調(diào)差分相干解調(diào)相干解調(diào)現(xiàn)在是101頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的差分相干解調(diào)將接收的當(dāng)前比特信號與延時(shí)一比特時(shí)間的信號相乘，可同時(shí)完成差分譯碼和相干解調(diào)功能?，F(xiàn)在是102頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的差分相干解調(diào)前面已知：相位差+/-表示1，相位差0表示信息比特0?？芍雀艜r(shí)判決門限可設(shè)為0舉例（例6.2.3）誤比特率（推導(dǎo)復(fù)雜，只給結(jié)果）現(xiàn)在是103頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的相干解調(diào)先將接收信號與相干載波相乘，進(jìn)行相干解調(diào)；然后進(jìn)行差分譯碼現(xiàn)在是104頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的相干解調(diào)對恢復(fù)載波的相位模糊問題的解決：恢復(fù)載波發(fā)生一次相位跳變只產(chǎn)生一個(gè)誤比特現(xiàn)在是105頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的相干解調(diào)的誤比特率設(shè)相干解調(diào)后的相對碼的誤比特率（即2PSK的誤比特率）為Pb，則經(jīng)差分譯碼后的信息比特譯碼正確的概率Pc為所以DPSK的誤比特率為現(xiàn)在是106頁\一共有223頁\編輯于星期二6.2.5差分移相鍵控（DPSK）DPSK的相干解調(diào)的誤比特率如果系統(tǒng)中噪聲干擾很小，使用2PSK的誤比特率很小，則使用DPSK時(shí)的誤比特率是使用2PSK時(shí)的2倍上面推導(dǎo)的前提：解調(diào)時(shí)恢復(fù)載波的相位始終正確，即為0實(shí)際中，由于恢復(fù)載波的相位模糊問題，當(dāng)相位為時(shí)，相對碼（2PSK）會出現(xiàn)連續(xù)錯(cuò)誤，這時(shí)DPSK的錯(cuò)誤概率會遠(yuǎn)小于2PSK現(xiàn)在是107頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3四相移相鍵控（QPSK、DQPSK、OQPSK）重要內(nèi)容四相移相鍵控（QPSK）差分四相移相鍵控（DQPSK）偏移四相移相鍵控（OQPSK）現(xiàn)在是108頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）定義：用四進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制正弦載波的相位特點(diǎn)正弦載波的被調(diào)參量是相位有四個(gè)可能相位表達(dá)式：現(xiàn)在是109頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）兩種相位集合的信號矢量圖兩種相位集合的關(guān)系兩種表達(dá)方式是等效的，可以認(rèn)為只是受調(diào)載波的相位偏差了一個(gè)固定值現(xiàn)在是110頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的產(chǎn)生可由QPSK信號的表達(dá)式導(dǎo)出現(xiàn)在是111頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的產(chǎn)生與載波相乘時(shí)的I(t)和Q(t)一定是雙極性的相比于輸入二進(jìn)制序列，I(t)和Q(t)速率減半（Rs=Rb/2,Ts=2Tb），且相互是對齊的I(t)被cosct調(diào)制，稱為同相支路；Q(t)被-sinct調(diào)制，稱正交支路現(xiàn)在是112頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）串并變換舉例現(xiàn)在是113頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）相位邏輯關(guān)系：符合格雷碼的相位邏輯：相鄰符號所對應(yīng)的雙比特碼元只相差一個(gè)比特格雷碼相位邏輯的優(yōu)點(diǎn)：減小誤比特率現(xiàn)在是114頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的平均功率譜QPSK信號的同相支路和正交支路的信號都是2PSK信號兩支路受調(diào)載波是正交的所以QPSK信號的平均功率譜是兩支路2PSK信號平均功率譜的線性疊加現(xiàn)在是115頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的平均功率譜已知2PSK信號的平均功率譜QPSK信號的平均功率譜為現(xiàn)在是116頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的平均功率譜現(xiàn)在是117頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的平均功率譜QPSK與2PSK相比：如果輸入二進(jìn)制信息速率相同，QPSK信號平均功率譜的主瓣寬度是2PSK的一半，這是多進(jìn)制帶來的好處（降低符號速率，所以所需帶寬縮小了）QPSK的平均功率譜也沒有離散的載頻分量！現(xiàn)在是118頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK信號的解調(diào)匹配濾波器解調(diào)具有低通濾波器的相干解調(diào)普通解調(diào)最佳接收現(xiàn)在是119頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）匹配濾波器解調(diào)對兩路信號分別進(jìn)行2PSK解調(diào)現(xiàn)在是120頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）匹配濾波器解調(diào)對同相支路和正交支路的解調(diào)和2PSK的解調(diào)一樣，可按2PSK誤比特率計(jì)算QPSK的Pb2PSK的誤比特率為（等概時(shí)）現(xiàn)在是121頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）匹配濾波器解調(diào)容易計(jì)算得到QPSK的誤比特率為（等概時(shí)）現(xiàn)在是122頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（普通解調(diào)）誤比特率（等概時(shí)）現(xiàn)在是123頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）具有低通濾波器的相干解調(diào)（最佳接收）誤比特率（等概時(shí)）現(xiàn)在是124頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.1四相移相鍵控（QPSK）QPSK與2PSK比較誤比特率相同：兩條支路相互正交，調(diào)制解調(diào)都不相互干擾帶寬減半：節(jié)省頻率資源通常都使用QPSK現(xiàn)在是125頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）QPSK相干解調(diào)時(shí)用四次方環(huán)或COSTAS環(huán)恢復(fù)相干載波同樣，恢復(fù)載波也存在相位模糊問題（四重相位模糊：0、/2、、3/2）相位模糊對解調(diào)輸出有嚴(yán)重影響采用DQPSK可以解決這個(gè)問題現(xiàn)在是126頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）DQPSK信號的產(chǎn)生在串并變換后，經(jīng)差分編碼后再進(jìn)行載波調(diào)制現(xiàn)在是127頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）DQPSK信號的解調(diào)在判決后，經(jīng)差分譯碼后再經(jīng)并串變換后輸出現(xiàn)在是128頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）注意：這里是四進(jìn)制差分編碼/譯碼（DPSK是二進(jìn)制差分編碼/譯碼）差分編碼的作用用當(dāng)前符號與前一符號的相位差來表示原始信息比特對。注意，這里絕對碼與相位差的邏輯關(guān)系符合格雷碼相位邏輯解決了相位模糊問題，即使載波相位不是0，只要解調(diào)相鄰兩個(gè)符號時(shí)相位不變，就能正確解調(diào)出原始信息相鄰符號相位差0/23/2絕對碼00101101現(xiàn)在是129頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）差分編碼采用格雷碼的差分編碼邏輯關(guān)系，與QPSK的格雷碼相位邏輯配合即原始碼元與相位差的相位邏輯關(guān)系、前一符號（相對碼）與相位的相位邏輯關(guān)系、當(dāng)前符號（相對碼）與相位的相位邏輯關(guān)系都應(yīng)符合格雷碼相位邏輯關(guān)系現(xiàn)在是130頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.2差分四相移相鍵控（DQPSK）四進(jìn)制差分編碼及其相位邏輯表（表6.3.2）差分編碼邏輯（左）和譯碼邏輯（右）現(xiàn)在是131頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）QPSK相干解調(diào)的誤比特率表達(dá)式為可見Eb越大，誤比特率越低。當(dāng)發(fā)射端電路的短時(shí)最大功率確定時(shí)，信號包絡(luò)起伏越小，Eb越大?，F(xiàn)在是132頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）產(chǎn)生QPSK信號時(shí)，如果發(fā)送（成形）濾波器的沖擊響應(yīng)為矩形脈沖優(yōu)點(diǎn)：QPSK包絡(luò)恒定（沒有起伏），有最大的Eb，所以有最小的誤比特率問題：矩形脈沖的頻帶太寬（其頻譜衰減很慢），造成QPSK信號功率譜過寬（》Rb）而信道帶寬往往是受限的所以實(shí)際系統(tǒng)中不用沖擊響應(yīng)為矩形脈沖的發(fā)送（成形）濾波器，即必須對QPSK信號進(jìn)行限帶現(xiàn)在是133頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）限帶的QPSK信號的包絡(luò)起伏在發(fā)送信號的相鄰符號的相位相差時(shí)，在這兩個(gè)符號的邊界處，信號包絡(luò)為0（圖6.3.9）理解方法一：同相支路和正交支路都會倒相，在邊界處兩支路信號包絡(luò)都為0，所以兩支路疊加后的QPSK信號的包絡(luò)也為0現(xiàn)在是134頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）限帶的QPSK信號的包絡(luò)起伏理解方法二：結(jié)合信號矢量圖來理解現(xiàn)在是135頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）當(dāng)發(fā)射端電路短時(shí)最大功率相同時(shí)，與包絡(luò)恒定的QPSK信號（發(fā)送濾波器沖擊為矩形脈沖）相比，限帶QPSK信號的包絡(luò)起伏大，使得Eb減小，誤比特率增大。如果有改進(jìn)的QPSK調(diào)制方法，能在限帶的情況下減小信號包絡(luò)的起伏，則能增大Eb，減小誤比特率。解決辦法：OQPSK調(diào)制現(xiàn)在是136頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK信號的產(chǎn)生與QPSK的相同點(diǎn)：都是經(jīng)串并變換后對兩支路（速率減半，Ts=2Tb）作正交調(diào)制與QPSK的不同點(diǎn)：同相支路和正交支路的碼元在時(shí)間上不再是對齊的，而是偏移了一個(gè)比特間隔，即Tb現(xiàn)在是137頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK信號表達(dá)式注意：若沖激響應(yīng)gT(t)是矩形脈沖，持續(xù)時(shí)間為Ts=2Tb現(xiàn)在是138頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK信號的產(chǎn)生OQPSK中經(jīng)串并變換后的兩支路波形現(xiàn)在是139頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK不會發(fā)生的相位突變，相位變化只會是/2或-/2（結(jié)合信號矢量圖來理解）現(xiàn)在是140頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）限帶的OQPSK信號的包絡(luò)起伏比較小，最大值與最小值的比約為（而QPSK中這個(gè)比值為無窮大），即最小處的振幅為（如果最大振幅為A）理解方法一：相位改變（/2或-/2）時(shí)，兩支路中只有一條支路倒相（相位為0），另一條支路振幅不變理解方法二：結(jié)合信號矢量圖來理解現(xiàn)在是141頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK信號的平均功率譜同樣，OQPSK信號可以看成是同相支路和正交支路兩路2PSK信號的疊加兩條支路是正交的，所以O(shè)QPSK信號的平均功率譜是兩路2PSK信號平均功率譜的和延時(shí)不會改變2PSK信號的功率譜，所以O(shè)QPSK信號的平均功率譜與QPSK的平均功率譜相同現(xiàn)在是142頁\一共有223頁\編輯于星期二6.3.3偏移四相移相鍵控（OQPSK）OQPSK的最佳解調(diào)（匹配濾波器解調(diào)）解調(diào)框圖（圖6.3.13）注意：兩支路的判決時(shí)刻不同誤比特率與QPSK的相同現(xiàn)在是143頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示統(tǒng)計(jì)判決理論加性白高斯噪聲干擾下的M進(jìn)制信號的最佳接收MASK,MPSK,MQAM,MFSK現(xiàn)在是144頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的定義現(xiàn)在是145頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的性質(zhì)點(diǎn)x與向量x等價(jià)向量的長度點(diǎn)x與點(diǎn)y的距離現(xiàn)在是146頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的性質(zhì)向量x與向量y的夾角向量x在向量y上的投影系數(shù)和投影現(xiàn)在是147頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的性質(zhì)向量x與向量y正交n維歐幾里得空間的正交基：如果有n個(gè)向量e1,e2,…,en，它們互相正交（兩兩正交），稱為n維歐幾里得空間的一組正交基存在性不唯一性現(xiàn)在是148頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的性質(zhì)n維歐幾里得空間與正交基的關(guān)系：前者中的任一向量都是后者的線性組合；后者的任意線性組合都在前者內(nèi)。（通常說前者由后者張成）n維歐幾里得空間的歸一化正交基：若正交基e1,e2,…,en中向量長度都是1，則稱為歸一化正交基（同樣，存在但不唯一）現(xiàn)在是149頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示n維歐幾里得空間的性質(zhì)n維歐幾里得空間常用的歸一化正交基現(xiàn)在是150頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間的構(gòu)造現(xiàn)在是151頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間的一些性質(zhì)信號的能量信號間的歸一化相關(guān)系數(shù)信號x(t)與y(t)正交（不相關(guān)）現(xiàn)在是152頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間的一些性質(zhì)信號x(t)在y(t)上的投影信號x(t)與y(t)的歐式距離現(xiàn)在是153頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間的一些性質(zhì)信號空間的歸一化正交基現(xiàn)在是154頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間的一些性質(zhì)信號空間與其歸一化正交基的關(guān)系：前者由后者張成現(xiàn)在是155頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示對一個(gè)n維信號空間，可以構(gòu)造一個(gè)對應(yīng)的n維歐幾里得空間現(xiàn)在是156頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間與其對應(yīng)歐幾里得空間的基本運(yùn)算現(xiàn)在是157頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間與其對應(yīng)歐幾里得空間的其它對應(yīng)關(guān)系現(xiàn)在是158頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示信號空間與其對應(yīng)歐幾里得空間的其它對應(yīng)關(guān)系現(xiàn)在是159頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示由前面的準(zhǔn)備知識可以看出：信號的波形表示x(t)與其對應(yīng)的矢量表示有很多相似和關(guān)聯(lián)，因此可以借助于歐幾里得空間來研究信號問題，會使問題變得更直觀現(xiàn)在是160頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號波形的矢量表示針對M個(gè)數(shù)字調(diào)制信號s1(t),s2(t),…,sM(t)

，找出其正交基e1(t),e2(t),…,eN(t)（N<=M）Gram-Schimidt方法對該正交基進(jìn)行歸一化現(xiàn)在是161頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號波形的矢量表示對每個(gè)調(diào)制信號si(t)，求出其在正交基上的全部展開系數(shù)（投影系數(shù)）得到信號s(t)在RN的對應(yīng)矢量表示si現(xiàn)在是162頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示舉例：OOK信號的矢量表示現(xiàn)在是163頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示舉例：正交2FSK信號的矢量表示現(xiàn)在是164頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示舉例：2PSK信號的矢量表示現(xiàn)在是165頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示舉例：QPSK信號的矢量表示現(xiàn)在是166頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示任意信號s(t)在信號空間Ω上的投影信號現(xiàn)在是167頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示投影的性質(zhì)1：誤差信號與信號空間Ω中的所有信號正交現(xiàn)在是168頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示投影性質(zhì)2：原信號能量為投影信號能量與誤差信號能量的和投影性質(zhì)3：若信號s(t)在Ω中，則投影信號為其本身，沒有誤差現(xiàn)在是169頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示高斯白噪聲在信號空間Ω中的投影現(xiàn)在是170頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.1數(shù)字調(diào)制信號的矢量表示高斯白噪聲在信號空間Ω中的投影現(xiàn)在是171頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收問題建模：M個(gè)數(shù)字調(diào)制信號s1(t),s2(t),…,sM(t)，經(jīng)過信道傳輸后疊加了高斯白噪，如何判決能使錯(cuò)判概率最小？現(xiàn)在是172頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收基于以下原因，不能直接由接收的連續(xù)信號r(t)做判決白噪聲nW(t)的功率無窮大，將淹沒掉有用信號s(t)連續(xù)信號的概率密度分布是無窮維的，求不出來現(xiàn)在是173頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收由信號的矢量表示知道，一個(gè)信號空間Ω中的信號可表示成正交基的線性組合也就是說，在Ω(可求出正交基)中，信號s(t)的信息全部包含在其對應(yīng)矢量s中因此，對接收信號r(t)，求出其在Ω中投影信號的對應(yīng)矢量r，可以利用它進(jìn)行判決現(xiàn)在是174頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收接收信號r(t)在信號空間Ω中的投影現(xiàn)在是175頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收接收信號r(t)在信號空間Ω中的投影現(xiàn)在是176頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收接收信號r(t)在信號空間Ω中的投影現(xiàn)在是177頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收利用投影矢量r進(jìn)行判決現(xiàn)在是178頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收最小平均錯(cuò)判概率準(zhǔn)則現(xiàn)在是179頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收MAP（最大后驗(yàn)概率）準(zhǔn)則現(xiàn)在是180頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收ML（最大似然）準(zhǔn)則現(xiàn)在是181頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收數(shù)字通信系統(tǒng)中，通常可以滿足先驗(yàn)概率相等的情況；在接收端通常無法獲知先驗(yàn)概率，只能假設(shè)先驗(yàn)概率相等。因此通常可使用ML準(zhǔn)則現(xiàn)在是182頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收AWGN干擾下的M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號的ML判決現(xiàn)在是183頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收可見：在AWGN干擾下的M進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)，如果發(fā)送端M個(gè)符號等概出現(xiàn)（先驗(yàn)概率相等），則接收端使用最小歐氏距離準(zhǔn)則進(jìn)行判決就是最優(yōu)的利用最小歐氏距離準(zhǔn)則可以很容易的進(jìn)行判決區(qū)域的劃分現(xiàn)在是184頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號的產(chǎn)生現(xiàn)在是185頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收AWGN干擾下的M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號的最佳接收也可以用匹配濾波器實(shí)現(xiàn)（圖6.4.7）現(xiàn)在是186頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收任意二進(jìn)制信號最佳接收的性能兩信號在一維信號空間中（對應(yīng)矢量在直線上）現(xiàn)在是187頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收任意二進(jìn)制信號最佳接收的性能兩信號在二維信號空間中（對應(yīng)矢量在平面上）現(xiàn)在是188頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.2-3統(tǒng)計(jì)判決理論，加性白高斯噪聲干擾下的最佳接收任意二進(jìn)制信號最佳接收的性能兩信號在二維信號空間中（對應(yīng)矢量在平面上）現(xiàn)在是189頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.4MASK信號產(chǎn)生：(圖6.4.8)MPAM信號進(jìn)行DSB調(diào)制功率譜：與MPAM信號功率譜形狀一樣，只是搬移到了頻帶上（圖6.4.9）主瓣寬度：2Rs=2Rb/log2M現(xiàn)在是190頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.4MASKMASK信號星座圖（圖6.4.10）可見，M增大時(shí)，如果平均比特能量不變，則最小歐氏距離會減小，預(yù)示性能會變壞現(xiàn)在是191頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.4MASKMASK的錯(cuò)誤率現(xiàn)在是192頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.4MASKMASK的錯(cuò)誤率如果采用格雷映射，當(dāng)信噪比比較大的時(shí)候，大部分錯(cuò)誤都是錯(cuò)成相鄰的點(diǎn)，此時(shí)錯(cuò)一個(gè)符號基本就是錯(cuò)一個(gè)比特

現(xiàn)在是193頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MPSK信號產(chǎn)生MPSK可看成兩個(gè)正交載波上的多電平振幅鍵控信號的和，容易得到其產(chǎn)生方法（圖6.4.16）MPSK信號的功率譜（圖6.4.18）符號長度Ts=Tblog2M，因此其功率譜與MASK一樣主瓣寬度：2Rs=2Rb/log2M現(xiàn)在是194頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MPSK信號星座圖（圖6.4.15和圖6.4.17）現(xiàn)在是195頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MPSK錯(cuò)誤概率每個(gè)信號點(diǎn)的判決區(qū)域?yàn)樯刃螀^(qū)域（圖6.4.20）：求高斯分布在扇形區(qū)域的概率困難，可將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)來求如果采用格雷映射，當(dāng)信噪比比較大的時(shí)候，大部分錯(cuò)誤都是錯(cuò)成相鄰的點(diǎn)，此時(shí)錯(cuò)一個(gè)符號基本就是錯(cuò)一個(gè)比特現(xiàn)在是196頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MQAMMQAM信號MQAM與MPSK的相同點(diǎn)：可看成兩個(gè)正交載波上的多電平振幅鍵控信號的和MQAM與MPSK的不同點(diǎn)：QAM中aic和ais是獨(dú)立的，即兩個(gè)支路獨(dú)立的MQAM也可看成同時(shí)控制正弦載波的幅度和相位的數(shù)字調(diào)制方式現(xiàn)在是197頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MQAMMQAM信號星座圖（圖6.4.22）通常使用的是矩形星座圖的MQAM矩形星座圖的MQAM可以分解為兩路獨(dú)立正交的進(jìn)制ASK信號的疊加，產(chǎn)生框圖（圖6.4.23）現(xiàn)在是198頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MQAMMQAM信號功率譜（圖6.4.25）功率譜與MASK，MPSK相同主瓣寬度：2Rs=2Rb/log2M現(xiàn)在是199頁\一共有223頁\編輯于星期二6.4.5MQAM矩形星