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1、1m(t)调制器发滤波器e0(t)信道噪声收滤波器解调m(t)第六章第六章第六章第六章 基本的数字调制系统基本的数字调制系统基本的数字调制系统基本的数字调制系统?6.1 6.1 概述概述概述概述系统性能指标：系统性能指标： B Pe调制解调原理调制解调原理本章讨论本章讨论本章讨论本章讨论：各种调制方式各种调制方式调制目的：适应信道的传输；如：无线信道调制目的：适应信道的传输；如：无线信道 增强抗噪性能增强抗噪性能2?正弦形载波 ：正弦形载波 ：?3种基本的调制制度：种基本的调制制度：?振幅键控振幅键控ASK ?频移键控频移键控FSK ?相移键控相移键控PSK )cos()(0+=tAts)2c
2、os()(0+=tfAtsTTT“1”“1”“0”“1”“1”“0”T或或这里的调制与 第三章的调制 的区别？这里的调制与 第三章的调制 的区别？3?矢量表示法和矢量图矢量表示法和矢量图tjtetjsincos+=46.2 二进制振幅键控二进制振幅键控(2ASK)6.2.1 基本原理基本原理?表示式：表示式：?调制方法调制方法 :相乘电路：包络可以是非矩形的开关电路：包络是矩形的相乘电路：包络可以是非矩形的开关电路：包络是矩形的TtttAts1时，时，0110101021 21)1 ()1 (eeeeePPPPPPP+=+=()2/21rerfcPe=4/1r eerP=erfc(x)1-er
3、f(x)，erf(x)查表可得查表可得0Pe01Pe10h0Pe01Pe10p1(x)Ap0(x)hp1(x)Ap0(x)12?包络检波法 的误码率 输出是其输入电压包络检波法 的误码率 输出是其输入电压y(t)的包络，故有假定判决门限值等于的包络，故有假定判决门限值等于h，并且当，并且当V h时，判为收到时，判为收到“1”；当；当V h时，则判为时，则判为“0”。可以计算出，当大信噪比时，误码率为：。可以计算出，当大信噪比时，误码率为：+= ”时发送“”时发送“0)()(1)()()( 2222tntntntnAtVscsc4/ 21r eeP=13?性能评价性能评价14【例【例6.1】设有
4、一个设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率信号传输系统，其中码元速率RB= 4.8 106 Baud，接收信号的振幅，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单边功率谱密 度，高斯噪声的单边功率谱密 度n0=2 10-15W / Hz。试求：。试求：1）用包络检波法时的最佳误码率；）用包络检波法时的最佳误码率； 2）用相干解调法时的最佳误码率。）用相干解调法时的最佳误码率。 解：解：基带矩形脉冲的带宽为基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该是它 的两倍，即信号的带宽应该是它 的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为。故接收端带通滤波器的最佳带宽应为: B
5、 2/T = 2RB=9.6 106Hz 故带通滤波器输出噪声平均功率等于故带通滤波器输出噪声平均功率等于: 因此其输出信噪比等于：（因此其输出信噪比等于：（1）包络检波法时的误码率为：（）包络检波法时的误码率为：（2）相干解调法时的误码率为：）相干解调法时的误码率为：WBnn8 021092. 1=1261092. 1210 28622 =nAr45 .64105 .721 21=eePre45 . 641066. 1261416. 311=eerPre156.3 二进制频移键控二进制频移键控(2FSK) 6.3.1 基本原理基本原理?表示式：表示式：?产生方法： 开关法： （产生方法： 开
6、关法： （相位不连续）相位不连续） 调频法： （ 调频法： （相位连续）相位连续）+=”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011 tAtAtsA(t)开关电路频率源1频率源0s(t)f0f1调频器 VCOA(t)s(t)“1”“1”“0”T16aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信号s(t)s(t)2FSK2FSK s(t)s(t)2ASK12ASK1+ s(t)+ s(t)2ASK02ASK017振荡器1 f1选通开关反相器基带信 号选通开关振荡器2 f2相加器e2FSK(t) 利用 利用2路路ASK产生产生FSK信号信号数字键控法实现数字
7、键控法实现2FSK信号的原理图信号的原理图18?接收方法： 相干接收： 非相干接收：接收方法： 相干接收： 非相干接收：?包络检波法：包络检波法：定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t)带通滤波f0带通滤波f1包络检波包络检波抽样判决定时脉冲输入输出V0(t)V1(t)2ASK2ASK2ASK2ASK19111000001012FSK信号1 010)()(kTsVkTsV判决准则：判决准则：f0f1V0(t)V1(t)20 过零点检测法 过零点检测法0 1)(21)(BAkTsf判决准则：判决准则：AB
8、 其它方法：鉴频器法、差分检波法 其它方法：鉴频器法、差分检波法216.3.2功率谱密度 开关法产生的功率谱密度 开关法产生的2FSK信号可以看作是两个不同频率信号可以看作是两个不同频率2ASK 信号的叠加：式中， 信号的叠加：式中， 2ASK信号的功率谱密度可以表示为：信号的功率谱密度可以表示为：2FSK信号的功率谱密度是两个不同频率信号的功率谱密度是两个不同频率2ASK信号的功率谱密度之和：已知信号的功率谱密度之和：已知2ASK（NRZ）信号功率谱密度为：将其代入上式，得到）信号功率谱密度为：将其代入上式，得到2FSK信号的功率谱密度为：信号的功率谱密度为：ttAttAts0011cos)
9、(cos)()(+=nnatA)(1=nnatA)(01=nnaa)()(41)(00ffPffPfPAAs+=)()(41)()(41)(00001111ffPffPffPffPfPAAAAs+=)()(161)()(161)(0002 02ffffTffSaTffSaTfPs+=22由上式可以看出，前由上式可以看出，前4项是连续谱部分，后项是连续谱部分，后4项是离散谱。项是离散谱。?曲线：曲线：?带宽：带宽：)()()()(161)()(sin )()(sin )()(sin )()(sin 161)(0011200200211211ffffffffTffTff TffTff TffTff
10、 TffTfffPs+ += fsfs= (f0+f1) / 2ff1+ fcf0- fcf0f12fcf1fsff0fs= (f0+f1) / 2fcf1+ fcf0- fcfs= (f0+f1) / 2f1+ fcf0- fccffff201+=视在载频视在载频102cfff102cfff对于采用带通滤波器来分路的解调方法，通常取对于采用带通滤波器来分路的解调方法，通常取 |f2-f1|=(35)RB。于是，。于是，2FSK信号的带宽为信号的带宽为BFSKRB)75(2要求：要求：要求：要求：246.3.3 最小频率间隔（相干解调条件） 在原理上，若两个信号互相正交，就可以把它完全分离最小
11、频率间隔（相干解调条件） 在原理上，若两个信号互相正交，就可以把它完全分离 。 设。 设: 2FSK信号为为了满足正交条件信号为为了满足正交条件，要求 ：由于，要求 ：由于 1和和 0是任意常数是任意常数，故有 所以，当取，故有 所以，当取m = 1时是时是最小频率间隔，它等于最小频率间隔，它等于1 / T(即即fc)。?对于相干接收对于相干接收：可以令因此，要求满足： 即，：可以令因此，要求满足： 即，最小频率间隔等于最小频率间隔等于1 / 2T (fc/2) 。+=”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011 tAtAts=+Tdttt 000110)cos()cos(Tm
12、ff/01=001=Tnff2/01=256.3.3 误码率 设：接收滤波器输出电压波形为：误码率 设：接收滤波器输出电压波形为：?相干检测法的误码率相干检测法的误码率+=”时当发送“”时当发送“0)(cos1)(cos)(01 tntAtntAty定时脉冲低通滤波低通滤波抽样判决输出带通滤波f0带通滤波f1输入相乘相乘cos0tcos1tV0(t)V1(t)y1(t)y0(t) =221rerfcPe误码率为：误码率为：当信噪比当信噪比r1时，时，/21 2r ePer=26?包络检波法的误码率包络检波法的误码率带通滤波f0带通滤波f1包络检波包络检波抽样判决定时脉冲输入输出V0(t)V1(
13、t)2/ 21r eeP=2FSK的误码率为：的误码率为：27?性能评价性能评价28?【例【例6.2】设有一设有一2FSK传输系统，其传输带宽等于传输系统，其传输带宽等于2400 Hz。 2FSK信号的频率分别等于信号的频率分别等于f0= 980 Hz，f1= 1580 Hz。码元速 率。码元速 率RB= 300 Baud。接收端输入的信噪比等于。接收端输入的信噪比等于6 dB。试求：。试求： 1. 此此2FSK信号的带宽；信号的带宽； 2. 用包络检波法时的误码率；用包络检波法时的误码率； 3. 用相干检测法时的误码率。用相干检测法时的误码率。 【解】【解】 1. 信号带宽：接收端带通滤波器
14、输入信号的信噪比： 带通滤波器的带宽应等于：信号带宽：接收端带通滤波器输入信号的信噪比： 带通滤波器的带宽应等于：B = 2RB= 600 Hz 带通滤波器输入端和输出端的带宽比：带通滤波器输入端和输出端的带宽比：2400/600 = 4 带通滤波器输出端的信噪功率比：带通滤波器输出端的信噪功率比：r = 4 4 16 2. 包络检波法的误码率：包络检波法的误码率：Hzffffc120030029801580201=+=+=482/107 . 121 21=eePr e64rdB=293. 相干检测法的误码率相干检测法的误码率?用查表法得出：用查表法得出：?用近似式得出：用近似式得出：?两者基
15、本一样。两者基本一样。()()5105 .399993.01218284.21218121 2121 221= = =erferfrerfrerfcPe582/1039. 332121=eerPr e30?相干检测法和非相干法比较：相干检测法和非相干法比较：?最佳判决门限时，最佳判决门限时，r一定，一定，Pe相相rerPr e()2/21rerfcPe= =221rerfcPe()rerfcPe21=3dB3dB43?性能评价性能评价446.5 6.5 二进制差分相移键控二进制差分相移键控二进制差分相移键控二进制差分相移键控(2DPSK)(2DPSK) 6.5.1 基本原理基本原理?定义式： 设定义式： 设为当前码元和前一码元的相位之差：则，信号可以表示为为当前码元和前一码元的相位之差：则，信号可以表示为例：例： =”时当发送“”时当发送“100Tttts4时，最常用的多进制调制就是时，最常用的多进制调制就是MQAM。 MQAM是振幅、相位
