2023/7/19通信原理1chap7數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)2023/7/19通信原理2本章綱要7.1引言7.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理7.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能7.4二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較7.5多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)作業(yè)2023/7/19通信原理3引言

數(shù)字信號的傳輸方式數(shù)字信號共有兩種傳輸方式：基帶傳輸（已經(jīng)在第五章介紹）：數(shù)字信號直接傳送的方式，適用于低通信道。頻帶傳輸（將在本章介紹）：用數(shù)字基帶信號經(jīng)載波調(diào)制后的傳送方式，適用于帶通信道。

大多數(shù)的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)都選擇單頻信號（正弦波或余弦波）作為載波。因此也稱為正弦載波數(shù)字調(diào)制。2023/7/19通信原理4引言與模擬調(diào)制相比相同點(diǎn)——載波相同都是以正弦載波進(jìn)行調(diào)制；調(diào)制目的都是頻譜搬移；由于正弦波有振幅、頻率和相位三個(gè)參量，因而相應(yīng)地有：振幅調(diào)制——ASK（AM）；頻率調(diào)制——FSK（FM）；相位調(diào)制——PSK（PM）。2023/7/19通信原理5引言不同點(diǎn)——調(diào)制信號不同模擬調(diào)制：調(diào)制信號是模擬信號（連續(xù)取值）；調(diào)制過程：以調(diào)制信號對載波參量作連續(xù)調(diào)制；解調(diào)過程：對已調(diào)載波的參量作連續(xù)估值。數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號是數(shù)字信號（離散取值）；調(diào)制過程：以載波參量的離散狀態(tài)來表征數(shù)字信息；解調(diào)過程：對已調(diào)載波的離散參量進(jìn)行檢測。2023/7/19通信原理6二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理7.2.1二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK、OOK）ASK概念用二進(jìn)制的數(shù)字信號去控制載波的幅度。即傳“1”信號時(shí)，發(fā)送載波；傳“0”信號時(shí)，送0電平。也稱這種調(diào)制為通（on）、斷(off)鍵控OOK（on-offkeying）。2023/7/19通信原理7二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2ASK的時(shí)域表達(dá)式式中，s(t)是單極性信號2023/7/19通信原理8二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2023/7/19通信原理9二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2ASK信號的產(chǎn)生模擬調(diào)制法（相乘法）；鍵控法。2023/7/19通信原理10二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2ASK信號的解調(diào)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）由于s2ASK(t)就是一種AM波形，因而可以采用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。2023/7/19通信原理11二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2ASK信號非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形2023/7/19通信原理12二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理相干解調(diào)：與AM波形一樣，對s2ASK(t)亦可采用相干解調(diào)（同步解調(diào)）。抽樣判決器的判決電平應(yīng)取為其輸入（解調(diào)）信號的高電平值之半（低電平為零）。由于接收信號電平可能變化，應(yīng)要求判決電平作相應(yīng)變化，這正是2ASK缺點(diǎn)之一。2023/7/19通信原理13二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2ASK信號的功率譜密度由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過程,所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號也是一個(gè)隨機(jī)過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度P2ASK(f)：式中，PS(f)是基帶信號s(t)的功率譜。2023/7/19通信原理14二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理若s(t)為單極性NRZ碼（幅值為+1、0），且等概，則基帶信號的功率譜密度為：所以經(jīng)過2ASK調(diào)制后信號的功率譜密度為：2023/7/19通信原理15二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2023/7/19通信原理16二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理結(jié)論：2ASK信號的功率譜是基帶信號s(t)功率譜的平移，并乘以系數(shù)1/4，因而2ASK屬于線性調(diào)制；由于s(t)是單極性信號，有直流，因而調(diào)制后有載波分量。這樣，2ASK信號的功率譜包含連續(xù)譜和離散譜；帶寬頻帶利用率2023/7/19通信原理17例7-1設(shè)發(fā)送數(shù)字信息序列為11010010，碼元速率為1000Bd：（1）請畫出當(dāng)載頻為2kHz時(shí)的2ASK信號波形（2ASK規(guī)則是：“1”——有載波；“0”——無載波）。（2）計(jì)算該2ASK信號的帶寬和頻帶利用率。2023/7/19通信原理18二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理7.2.2二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）概念用數(shù)字基帶信號去控制載波的頻率；傳“0”信號時(shí)，發(fā)送頻率為f1的載波；傳“1”信號時(shí)，發(fā)送頻率為f2的載波?？梢姡現(xiàn)SK是用不同頻率的載波來傳遞數(shù)字消息的。2FSK信號波形可看作兩個(gè)2ASK信號波形的合成。2023/7/19通信原理19二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2FSK信號的時(shí)域表達(dá)式2023/7/19通信原理20二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2FSK信號的產(chǎn)生模擬調(diào)頻法，產(chǎn)生相位連續(xù)的2FSK信號鍵控法，產(chǎn)生相位不連續(xù)的2FSK信號S(t)e0(t)壓控VCO直接調(diào)頻2023/7/19通信原理21二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2023/7/19通信原理22二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2FSK信號的解調(diào)相干解調(diào)抽樣判決e0(t)S(t)定時(shí)脈沖帶通ω1低通cosω1t2fs帶通ω2低通cosω2t2fs條件：|f1-f2|≥2fs2023/7/19通信原理23二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理包絡(luò)檢波法抽樣判決e0(t)S(t)定時(shí)脈沖條件：|f1-f2|≥2fs2fs帶通ω2

包絡(luò)檢波帶通ω12fs

包絡(luò)檢波2023/7/19通信原理24二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理三個(gè)BPF的參數(shù)通過2FSK信號，因而中心頻率為，帶寬為BBPF≥B2FSK；BPF1用來通過2ASK1（對應(yīng)f1）信號，因而其中心頻率f0=f1，帶寬BBPF≥2fs；BPF2用來通過2ASK2（對應(yīng)f2）信號，因而其中心頻率f0=f2，帶寬BBPF≥2fs。2023/7/19通信原理25二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理過零點(diǎn)檢測法特點(diǎn)：“1”、“0”

碼元對應(yīng)的載波頻率不同，即在單位時(shí)間內(nèi)載波的過零點(diǎn)數(shù)目不同，利用此特點(diǎn)，還原基帶信號。e0(t)整形微分寬脈沖發(fā)生器整流S(t)abcdef判決低通2023/7/19通信原理26e0(t)S(t)整形微分寬脈沖發(fā)生器低通整流abcdef判決abcdef01101002023/7/19通信原理27二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2FSK信號的功率譜可視為2個(gè)2ASK的功率譜相疊加f2f1f12023/7/19通信原理28二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理結(jié)論：2FSK的功率譜包含連續(xù)譜和離散譜（f1和f2）；若|f1-f2|≤fs，則為單峰曲線；而隨著|f1-f2|的增大，逐漸出現(xiàn)雙峰；帶寬B2FSK=2fs+|f1-f2|2023/7/19通信原理29二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理FSK的用途CCITT規(guī)定，低于1200bit/s的速率時(shí)，使用FSK方式；在微波通信系統(tǒng)中傳輸監(jiān)控信息，以實(shí)現(xiàn)中繼站的無人值守。目前廣泛使用的單片調(diào)制解調(diào)器，如MC6800L,適用于600波特以下的傳輸速率，中心頻率1170Hz，傳“1”時(shí)，載頻為1270Hz，傳“0”時(shí)，載頻為1070Hz，頻偏為100Hz，帶寬為BFSK=|f1-f2|+2fs＝|1270-1070|+2×600=1400Hz。2023/7/19通信原理30例7-2設(shè)發(fā)送數(shù)字信息序列為11010010，碼元速率為1000Bd，現(xiàn)采用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號，并設(shè)f1=2kHz，對應(yīng)“1”；f2=1kHz，對應(yīng)“0”。若兩振蕩器輸出振蕩初相均為0，畫出2FSK信號波形，并計(jì)算其帶寬。2023/7/19通信原理31二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理7.2.3二進(jìn)制移相鍵控移相調(diào)制的概念用數(shù)字基帶信號控制載波的相位載波初相Φ：每個(gè)碼元起始時(shí)刻對應(yīng)的載波相位2023/7/19通信原理32二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理移相鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中,尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機(jī)(2400-4800bit/s)中得到了廣泛的應(yīng)用。移相鍵控有很好的抗干擾性,在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。移相信號可分為兩種：(1)絕對相移；(2)相對相移(差分相移)2023/7/19通信原理33二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理絕對移相鍵控（2PSK或BPSK）傳“1”信號時(shí)，發(fā)起始相位為π的載波；傳“0”信號時(shí)，發(fā)起始相位為0的載波。(或取相反的形式)。2023/7/19通信原理342PSK：絕對移相信號A方式：0表示“0”π表示“1”表示“0”表示“1”或反之B方式：或反之載波初相1001011+EVS(t)-

EVπ00π0ππA方式：B方式：2023/7/19通信原理35二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2PSK信號的時(shí)域表達(dá)式信號的產(chǎn)生2023/7/19通信原理36二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2PSK解調(diào)——相干解調(diào)2PSK信號以相位傳輸信息，其振幅、頻率恒定，因而只能采用相干解調(diào)。帶通低通抽樣判決e0(t)S(t)定時(shí)脈沖cosωct抽樣判決帶通e0(t)S(t)鑒相器2023/7/19通信原理37二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理相位模糊——倒π現(xiàn)象在接收端由2PSK信號中提取相干載波時(shí)，有可能得到兩種反相的相干載波，即coswct應(yīng)改為±coswct，于是LPF輸出將為±s(t)，抽樣判決結(jié)果出現(xiàn)反碼，這就是相位模糊問題（對2PSK又稱為倒π現(xiàn)象）。相位模糊現(xiàn)象是不允許的，因而2PSK實(shí)際上不用，而是采用2DPSK。2023/7/19通信原理38二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理差分移相鍵控（2DPSK或BDPSK）相對載波初相△φ

：后碼元的載波初相φ2與前相鄰碼元載波初相φ1的差值。△φ=φ2-φ1A方式：0表示“0”π表示“1”表示“0”表示“1”或反之B方式：或反之2023/7/19通信原理391001011+ES(t)-

EA方式：B方式：絕對碼相對碼參考點(diǎn)001110010碼變換2023/7/19通信原理40二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2DPSK信號的產(chǎn)生2023/7/19通信原理41二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理

碼變換電路的功能:將絕對碼ak變成相對碼bk。具體變換關(guān)系為：例如：絕對碼ak:00111001

相對碼bk:0001011102023/7/19通信原理42比較1001011+ES(t)-

E0π00π0ππ2PSK2DPSK判0110100到π

現(xiàn)象：0判0

001011全錯(cuò)錯(cuò)1位2023/7/19通信原理43二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2DPSK信號的解調(diào)相干解調(diào)--碼變換帶通低通抽樣判決e0(t)S(t)定時(shí)脈沖cosωct碼反變換2023/7/19通信原理44二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理差分相干檢波抽樣判決帶通低通e0(t)S(t)延時(shí)Ts2023/7/19通信原理451001011S(t)+E-

Eabc=abde1001011判0抽樣判決帶通低通e0(t)S(t)延時(shí)Tsabcde2023/7/19通信原理46二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理2PSK和2DPSK信號的功率譜對于2DPSK，雖然定義方式與2PSK不一樣,但已調(diào)信號的波形是一樣的，即說明它們的頻率成分是相同的，因此2PSK與2DPSK信號具有相同的功率譜密度。二者的區(qū)別在于0、1符號的分布略有變化，但是總的來講是近似相同的。sPSK(t)相當(dāng)于一個(gè)雙極性不歸零隨機(jī)矩形脈沖序列與一載波構(gòu)成雙邊帶幅度調(diào)制。2023/7/19通信原理47二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理雙極性NRZ矩形脈沖的功率譜為2023/7/19通信原理48二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理B2PSK=2fs-fcfc+fsfc-fs2023/7/19通信原理49二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理功率譜密度特點(diǎn)總結(jié)：由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成；帶寬是絕對脈沖序列的二倍，

BPSK＝2fs(Hz)；與2ASK功率譜的區(qū)別：當(dāng)P≠1/2時(shí)，P2PSK與P2ASK類似；當(dāng)P＝1/2時(shí)，2PSK無離散譜，而2ASK存在離散譜。2023/7/19通信原理50例7-3設(shè)發(fā)送數(shù)字信息序列為11010010，碼元速率為1000Bd：（1）請畫出當(dāng)載頻為2kHz時(shí)的2PSK信號和2DPSK信號的波形（2PSK相位規(guī)則是：“1”→0；“0”→π；差分編碼規(guī)則為“1變0不變”，并設(shè)相對碼參考碼元為“0”）。（2）計(jì)算該2PSK信號和2DPSK信號的帶寬。2023/7/19通信原理51二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能7.3.12ASK系統(tǒng)的抗噪性能接收信號描述分析：一個(gè)碼元寬度Ts的信號發(fā)送信號ST(t)=UT(t)=Acosωct0<t<Ts

發(fā)“1”0其它發(fā)“0”帶通yi(t)

e0(t)

n

(t)ni(t)2023/7/19通信原理52二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能∴接收信號ni(t)

發(fā)“0”

acosωct+ni(t)

發(fā)“1”[a+nc(t)]cosωct-ns(t)sinωct

發(fā)“1”

nc(t)cosωct-ns(t)sinωct

發(fā)“0”=∴yi(t)

是正弦波＋窄帶高斯過程。包絡(luò)服從廣義瑞利分布。yi()+ni(t)=2023/7/19通信原理53二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能同步檢測法的系統(tǒng)性能2023/7/19通信原理54二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能f1(x)f0(x)a0系統(tǒng)總的誤碼率為2023/7/19通信原理55二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能最佳判決門限的確定結(jié)論當(dāng)P(1)=P(0)=1/2時(shí)，最佳判決門限b*=a/2；同時(shí)，2ASK信號采用相干解調(diào)時(shí)的誤碼率為2023/7/19通信原理56二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能2023/7/19通信原理57二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能分析方法與相干解調(diào)時(shí)相似。當(dāng)P(0)=P(1)=1/2時(shí)，最佳歸一化判決門限為系統(tǒng)工作在大信噪比（r>>1）的情況下2023/7/19通信原理58P193例7-1解：

(1)對于2ASK信號，信號功率主要集中在其頻譜的主瓣。因此，接收端帶通濾波器帶寬可取2ASK信號頻譜的主瓣寬度，即B=2RB=2×9600=19200Hz帶通濾波器輸出噪聲平均功率為

σn2=0.5×2B=4×10-13×2×19200=1.536×10-8W信噪比為2023/7/19通信原理59P193例7-1

(2)包絡(luò)檢波法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為

比較兩種方法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率可以看出，在大信噪比的情況下，包絡(luò)檢波法解調(diào)性能接近同步檢測法解調(diào)性能。

因?yàn)樾旁氡萺≈32.55>>1，所以同步檢測法解調(diào)時(shí)系統(tǒng)總的誤碼率為2023/7/19通信原理60例7-4例：已知2ASK的碼元速率

RB=4.8×106波特，解調(diào)器輸入信號的幅度a=1mv，信道加性噪聲的單邊功率譜密度為n0=2×10-15W/Hz，試求:1）包絡(luò)檢波的誤碼率

2）同步檢波的誤碼率解：

∵Rb

=RB

=4.8×106

bit/s

∴2023/7/19通信原理61例7-4∴帶通濾波器的帶寬B=2RB

=9.6×106

（Hz）∴帶通的輸出噪聲功率σn2

=n0B=1.92×10-8(W)∴解調(diào)器的輸入信噪比∴此系統(tǒng)為大信噪比工作1）包絡(luò)檢波2）同步檢波2023/7/19通信原理62二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能7.3.22FSK系統(tǒng)的抗噪性能同步檢波的系統(tǒng)性能2023/7/19通信原理63二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能BPF1支路：BPF2支路：分別通過上下兩個(gè)LPF的輸出為判決規(guī)則：x1>x2

判“1”x1<x2

判“0”2023/7/19通信原理64二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能將“1”錯(cuò)判為“0”的概率為f1(x)f0(x)a02023/7/19通信原理65二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能所以，2FSK信號采用相干接收時(shí)系統(tǒng)總誤碼率為：由于f1和f2相隔不遠(yuǎn),它們的傳輸條件和接收條件也類似。因此，我們可以認(rèn)為將“0”錯(cuò)判為“1”的概率與將“1”錯(cuò)判為“0”的概率相同。2023/7/19通信原理66二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能2023/7/19通信原理67二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能發(fā)“1”：上支路輸出為V1(t)∵一路2FSK信號是兩路2ASK信號的合成下支路輸出為V2(t)∴與2ASK信號分析相似發(fā)“0”：上支路輸出為V2(t)下支路輸出為V1(t)2023/7/19通信原理68二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能發(fā)“1”錯(cuò)判∴2FSK的系統(tǒng)總誤碼率發(fā)“0”錯(cuò)判判決規(guī)則：V1

>V2

判“1”V1

<V2

判“0”2023/7/19通信原理69例7-5FSK的在有效帶寬為2400Hz的信道上傳輸，f1=980Hz,f2=1580Hz,RB=300B,輸入信噪比為6dB。試求：（1）2FSK的帶寬；（2）使用包絡(luò)檢波的誤碼率；（3）使用相干解調(diào)的誤碼率。解：（1）2FSK的帶寬：Δf=|f2-f1|+2fs=|f2-f1|+2RB=1200Hz（2）信道帶寬2400Hz，接收濾波器帶寬B=2RB=600Hz容量一樣，所以輸出時(shí)帶寬減少4倍，信噪比增大4倍r=4×4=162023/7/19通信原理70二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能7.3.32PSK和2DPSK系統(tǒng)的抗噪性能2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能∵s(t)

為雙極性非歸零信號∴判決器的輸入信號為x(t)=-a+nc(t)

發(fā)“0”a+nc(t)

發(fā)“1”a0f1(x)f0(x)-a2023/7/19通信原理71二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能∴發(fā)“1”錯(cuò)判發(fā)“0”錯(cuò)判2PSK系統(tǒng)總誤碼率2023/7/19通信原理72二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能2DPSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能系統(tǒng)特征：在2PSK系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加碼反變換電路。碼反變換電路自身不產(chǎn)生誤碼（與噪聲無關(guān)），但其輸入相對碼有誤差時(shí)，必然會造成其輸出絕對碼與發(fā)端基帶信號失真，因而系統(tǒng)總誤碼應(yīng)為2PSK系統(tǒng)的誤碼加碼反變換的誤碼積累。2023/7/19通信原理73二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能結(jié)論：系統(tǒng)總誤碼率圖7–30碼反變換器對錯(cuò)碼的影響2023/7/19通信原理75+ES(t)-

E絕對碼正確相對碼010010111110010碼反變換錯(cuò)誤相對碼1010010010

00010010

0

10100碼反變換碼反變換錯(cuò)誤相對碼錯(cuò)誤相對碼2023/7/19通信原理76碼反變換引入的誤碼規(guī)律：相對碼中出現(xiàn)的每一串錯(cuò)碼，反變換后產(chǎn)生兩位錯(cuò)碼。設(shè)Pn

表示同步檢波輸出相對碼中出現(xiàn)n

個(gè)連續(xù)錯(cuò)碼事件的概率表示碼反變換輸出的總誤碼率∴∵“n個(gè)碼元同時(shí)出錯(cuò)”屬同時(shí)發(fā)生事件“該串錯(cuò)碼兩端都有一個(gè)正確碼元”∴2023/7/19通信原理77二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能2DPSK非相干解調(diào)的系統(tǒng)性能∵

y1(t)=[a+n1c(t

)]cosωct-n1s(t)sinωcty2(t)=[a+n2c(t

)]cosωct-n2s(t)sinωct2023/7/19通信原理78二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能判決規(guī)則： 若x＞0，則判決為“1”符號——正確判決 若x＜0，則判決為“0”符號——錯(cuò)誤判決結(jié)論：系統(tǒng)總誤碼率2023/7/19通信原理79P202例7-2若采用2DPSK方式傳送二進(jìn)制數(shù)字信息，已知發(fā)送端發(fā)出的信號振幅為5V，輸入接收端解調(diào)器的高斯噪聲功率σ2n=3×10-12W，今要求誤碼率Pe=10-5。試求：(1)采用差分相干接收時(shí)，由發(fā)送端到解調(diào)器輸入端的衰減為多少？(2)采用相干解調(diào)—碼反變換接收時(shí)，由發(fā)送端到解調(diào)器輸入端的衰減為多少？解：(1)2DPSK方式傳輸，采用差分相干接收，其誤碼率為Pe=e-r=10-5

可得r=10.82

又因?yàn)閞=2023/7/19通信原理80P202例7-2衰減分貝數(shù)：k=20lg(5/a)=20lg58.06×10-6=115.9dB（2）采用相干解調(diào)—碼反變換接收時(shí)誤碼率為

Pe≈2P=erfc≈=10-5可得r=9.8a=衰減分貝數(shù):k=20lg(5/a)=20lg=116.3dB由分析結(jié)果可以看出，當(dāng)系統(tǒng)誤碼率較小時(shí)，2DPSK系統(tǒng)采用差分相干方式接收與采用相干解調(diào)—碼反變換方式接收的性能很接近。

2023/7/19通信原理81二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較信號解調(diào)方法頻寬Pe～γ門限用途2ASK非相干2fs有相干有2FSK非相干|f2-f1|+2fs中、低速數(shù)據(jù)傳輸相干2PSK2fs相干有2DPSK非相干2fs有相干有高速數(shù)據(jù)傳輸2023/7/19通信原理82二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較總結(jié)：抗噪聲：相干2PSK、2DPSK優(yōu)于2FSK優(yōu)于2ASK帶寬：2PSK、2DPSK、2ASK優(yōu)于2FSK最廣的調(diào)制：2DPSK：高速數(shù)據(jù)（可解決相位模糊）2FSK：低速數(shù)據(jù)，用于衰落信道2023/7/19通信原理83多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)通常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，在多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中，在每個(gè)符號間隔(0,Ts)內(nèi)可能發(fā)送的符號有M種，通常選取M=2n，n為大于1的正整數(shù)。在M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中，每個(gè)符號可以表示log2M個(gè)二元消息符號，因此，在相同的碼元傳輸速率下，M進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的信息傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)的高。2023/7/19通信原理84多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)7.4.1MASK的原理及抗噪聲性能概念MASK：多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制。以四進(jìn)制為例傳“0”信號時(shí)，發(fā)0電平；傳“1”信號時(shí)，發(fā)幅度為1的載波；傳“2”信號時(shí)，發(fā)幅度為2的載波；傳“3”信號時(shí)，發(fā)幅度為3的載波。

4ASK中，每個(gè)雙比特碼元對應(yīng)一種幅度的載波。2023/7/19通信原理85多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2023/7/19通信原理86多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)時(shí)域表達(dá)式把2ASK和MASK波形進(jìn)行比較，可以看出，它可以由不同幅度的二電平調(diào)制波形疊加形成。2023/7/19通信原理87多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2023/7/19通信原理88多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)傳輸帶寬M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制信號每個(gè)符號可以傳送log2M比特信息。在信息傳輸速率相同時(shí)，碼元傳輸速率降低為2ASK信號的1/log2M倍。MASK信號的帶寬在相同信息速率時(shí)是2ASK的1/log2M倍。2023/7/19通信原理89多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)MASK系統(tǒng)的解調(diào)與2ASK信號解調(diào)相似，可以采用相干解調(diào)方式，也可以采用非相干解調(diào)方式。系統(tǒng)的抗噪性能系統(tǒng)的總誤碼率為2023/7/19通信原理90多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2023/7/19通信原理91多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)7.4.2MFSK的原理及抗噪聲性能概念傳“0”信號(或00)時(shí)，發(fā)送頻率為f1的載波；傳“1”信號(或10)時(shí)，發(fā)送頻率為f2的載波；傳“2”信號(或11)時(shí)，發(fā)送頻率為f3的載波；傳“3”信號(或01)時(shí)，發(fā)送頻率為f4的載波。2023/7/19通信原理92多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)組成框圖2023/7/19通信原理93多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)傳輸帶寬帶寬為BMFSK＝|fM-f1|+Δf

其中：fM—最高選用載頻；

f1—最低選用載頻；

Δf—單個(gè)M進(jìn)制碼元信號的有效帶寬。2023/7/19通信原理94多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)抗噪性能非相干接收的誤碼率為:相干接收誤碼率為:2023/7/19通信原理95多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)2023/7/19通信原理96多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)結(jié)論：無論是相干解調(diào)還是非相干解調(diào)，系統(tǒng)誤碼率Pe都僅與信噪比r及進(jìn)制數(shù)M有關(guān)。在M一定的情況下，r越