北邮通信原理2

《北邮通信原理2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北邮通信原理2（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、北邮通信原理2多进制数字调制具有以下两个特点：在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率比二 进制高。Rb=RB2 bit/sRb= R logN bit/sB(2) 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率 比二进制低，R R , BNVB2B B 2 可增加码元的能量,减小干扰的阻碍。多进制数字振幅调制(MASK)(1) 多进制数字振幅调制的原理。 多进制数字振幅调制又称多电平调制。*MASK表示式：(波形)eAS_K=E b 頂1齐 T)bn=COS O tcpi+pM二馴=1M系统的带宽：BASK =2_T(3)单位频带内有超过2bit/s.Hz的信息传输

2、速率。进制数字频率调制(MFSK)(1)多进制数字频率调制的原理MFSK调制简称多频制，是二进制数字频率键控方式的直截了当推广。(2) 一个多频制系统的组成方框如图：带通滤波器的中心频率确实是多个载频的频率抽样判决器在给定时刻上比较各包络。(3) MFSK系统带宽：BFSK=lfM-fll+ A fAf单个码元宽度。多进制数字相位调制(MPSK) 多进制数字相位调制的原理 多进制数字相位调制又称多相制。*利用载波的多种不同相位(或相位差)表征数字信息的调制方式。也可 分为绝对移相(MPSK)和相对(差分)移相(MDPSK)两种。*多进制相位调制：M=2k K位码元。 一个相位表示K位二进码元.

3、*以四相制为例QPSK(QDPSK)信号调制的原理|（A）QPK:L波的四种不同相位来表征数列中的信息。比特与载波相位p关系如下，分为A方式,4inB方式。(B) QDSK:定义:利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息往常一码元相位作为参考，并令A p为本码元与前一码元的初相差。 信息比特与载波相位变化A p的关系如上所示，分为A方式，B方式。(C) 波形:(D) 表达式:ePSK =工 g （t 一 nT ）cos（ t + 9 ）sc n工a g（t 一nT ）cos t 一工b g（t-nT ）sin tnscns c式中：9 受调相位。nM 进制用 M 种不同相位来表征。anco

4、s9nbnsin9nQPSK(QDPSK)信号的产生与解调(a) QPSK (QDPSK)信号的产生调相法：相位选择法：(b) QDSK (QDPSK)信号的解调QPSK相干解调：qdpSK相干解调|差分相干解调：aurSK Al M 科(4)功谱密度及系统的带宽：PS(QDPSk)调制能够看作两个正交的2PSK调制的合成, 故畤的密度分布规律才轉。:口iPSK=2IB系QPSK (4PSK)、|Haitidill22PSKAPK 是目前研究和应用较多的一种调制方式。幅相键控信号的一样表示式为：eAPK(t)=工 A g (t - nT) cos( t + 9 )nsc n=工 X g (t

5、一 nT )cos t + 工 Y g (t - nT )sin tnscnsc式中：9 n 受调相位.nnAn受调幅度.Xn=Ancos9nYn=-Ansin9n*APK信号可看作两个正交调制信号之和。*APK也称作为星座调制。*研究较多，并被建议用于数字通信中的一种APK信号，是正交振幅调制 (QAM)信号。2.正交振幅调制(QAM)(1)定义:用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制 载波的双边带调制, 利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现 两路并行的数字信息传输.(2)正交振幅调制表示式为：1 eQAM (t)=m1(t)cos ct+mQ(t)sin c(t)i讐

6、QAM解调一与QPSK信号形相同，可采纳相干检测法解调。OCOL 0IC1mi_x:.1100 inoi与QPSK信号相干解调时系统误码率性能相同。Airfiw*4、：io c：II : n1C1：Il W载波同步技术直截了当法（自同步法）、插入导频法（外同步法）插入导频法在抑制载波系统中，无法从接收信号中直截了当法提取载波，如DSB信号、2PSK信号、VSB信号、SSB信号等。这些信号能够本身不含有载波发端导频应采纳正交插入。平方变换法提取同步载波此法适合于抑制载波的双边带信号。设输入是2PSK信号，通过平双律部件后，通过窄带滤波器取出2fc频 率成分，经二分频率成分同步载波。如果二分频电路

7、处理不当，“相位 模糊”即“反向工作”对2DPSK则不存在相位模糊的咨询题。平方环法 为了改善平方变换的性能，使复原的相干载波更为纯洁，常常在非线 性处理之后加入锁相环。平方环法提取载波得到了广泛的应用。同相一正交环法（科斯塔斯环）；lkj科I i 耳 冲”顋“口 卜 区)斯塔斯(Costas )环的原理图 r4H;cQljEKL这种环路中，压控振荡器提供两路相互正交的载波，与输入信号分不 在同相和正交两个鉴不相器中进行鉴相得v3、v4中的数字信号，经低通滤 波器后得到v5、v6，再送到一个乘法器相乘，去掉v5、v6中的数字信号， 得到反映VCO与输入载波相位之差的误差操纵信号v7。输入信号为

8、：x(t)cosCt同相与正交两鉴相器的本地参考信号分不为：y vl=cos(wct+ 0 )v2=sin(wct+ 0 )输入信号与vl、v2相乘后得：v3=x(t)cos ctcos( ct+ 0 )= 1 x(t)cos 0 +cos(2 ct+ 0 ) v4=x(t)cos ctsin( ct+ 0 )= lx(t)sin 0 +sin(2 ct+ 0 )经低通滤波器后得：2v5=2 x(t )cos0v 6=丄 x(t)sin0将v5、v6,送乘法器相乘后得：v7 =v5v6 =1- x2 (t)sin0 cos0 = 1 x2 (t) sin 20l 4 l 8心-x2(t)20

9、= - x2(t)04那个电压环路滤波器以后操纵VC0使它与同频，相位只差一个专c门小的 0。v1=cos(t+0)同步载波cv5=丄x(t) cos0 U 1- x(t)解调器的输出。22科斯塔斯环的优点有两个:科斯塔斯环工作在频率上，比平方环工作频率低，且不用平方器件和 c分频器,当载波频率专门高时,工作频率较低的同相正交环路易于实现;当环路正常锁定后,同相鉴相器的输出确实是所需要解调的原数字序列。这种电路具有提取载波和相干解调的双重功能。科斯塔斯环的缺点是电路较复杂以及存在着相位模糊的咨询题。关于2PSK或DSB信号可采纳上述科斯塔斯环来复原载波。关于多 相PSK可采纳相应的多相科斯塔斯

10、环来提取载波。8 最佳接收 要点：通信系统的统计模型、最佳接收机的原理和结构 最佳接收机的性能分析 最佳基带系统图 8.1 数字通信的统计模型 数字通信系统的统计模型如图8.1所示。发送的消息对应于信源,（消 息是信息的载体），消息的集合U就构成所谓的消息空间。（例如，由26个字母 组成的英语消息空间）。消息要通信,必须转化成适合于信道传输的信号（即 通常意义下的编码与调制），同时它是一一对应的，那么消息空间中的消息就 一一映射到信号空间X中的信号。在信号空间中，信号被设计成适合于信道 传输的形式，关于带通型的信道，则信号应该是带通型的信号；关于基带型信 道，信号应该是基带型信号。在某一个码元

11、传输时刻内，消息空间中发送的消息是随机产生的，因 此对应于消息空间的传输信号也是随机的，然而由于信号空间中对应各消息 的信号是确定的（如二进制2PSK信号空间中，两个信号分不是土Acos2nfct） ，通过信道后由于信道白噪声的加入，使接收信号在接收端变成了随机的信 号。例如，关于二进制调制信号的接收信号为:土 Acos2 n fct+n（t）。假设接收时载波和时刻是同步的，则在某个码元时刻内，从接收机 的角度看，接收机收到信号空间中某个通过噪声污染的信号，然而它并不明 白当前码元时刻内传送的是什么消息。接收机的要紧任务是确定一种判定 方法，以接收到的信号为基础判定当前的发送信息是什么？确定判

12、决方法 是容易也是多样的，然而什么样的判决方法是最佳的呢？这确实是数字信号的最佳接收机试图解决的咨询题。此处最佳的含义一样指通信误码率最小。接收机按照接收信号Y,判定X。它的工作一样能够分为(或者能够等效图 8.2AWGN 信道下的接收机AWGN信道下接收信号的统计特性理想AWGN信道下，假设发送端前后码元的发送是统计独立的，且接 收端载波与定时同步，则在任意码元时刻间隔内，接收信号能够表示为 y(t) =x(t)+n(t)，其中n(t )是均值为0双边功率谱密度为no的髙斯白噪声，x(t)2s12M(t)打(t)称为信号空间，设信号映射将信源符号(t),s .S (t) 。12M是发送信号通

13、过信道后在接收端收到的信号重量，x(t)wy (t),s(t)，s (t), 那个地点将集合X= q),s.X一一映射至信号空间X= s图8.3理想AWGN信道下数字接收分析的模型y(tl)=x(ti)+n(ti)， 0 ti Ts其中TS是码元间隔。假设港督波器是理想的,nB(t)是窄带的髙斯过程, 其均值为0、方差为n0B,当B无限宽时，信道确实是理想AWGN信道。当nB(t)进行抽样，抽样速率为2B，则各抽样点之间是互相独立的，均值为0、方差为n0B的髙斯随机变量。在Ts时刻内，抽样点数为N=Ts2B，抽样间隔为 业=丄。2 B(y () _ x (tj)22n0B1一 e2n0、：f(

14、y(t0), y(tl)y(tN-l)lx(t0)，x(tl).x(tN-l) =e B =(丄)N e 右普 min1B亠 土 (y (泌肾0 At(2n B兀)n/2当 B0专门大时，二1 en 呼(y(t)-x(t)2dt(8-1)(2n B兀)n/2_ 0 因此，f(y(t)|x(t)=e-“灯(y(t)-x(t)2dt(2兀n B)n/208.2 最佳接收原理及0其结构由前述可知，接收咨询题是一个后验判决的咨询题，数字通信中，判 决输出的是有限集中的元素(与输入是有限集中的元素对应)，按照后验概 率最大判决准进行判决能使系统的平均误码率最低。1. MAP 准则(最大后验概率准则)最大后验概率(MAP )准则描述如下：“如果 P(sm(t)ly(t)P(siHm(t),i=l,2Mly(t),则判决为 sm(t)”“如果 P(XmlY)P(XiHm,i=l,2MlY),则判决为 Xm”即：判决输出为 Xi=argmaxP(XmlY)。关于二进制数字通信系统来讲，则变成：“P (s0(t)ly(t)P (sl(t)ly(t)，判决为 s0(t)”。即：P(x(t)二叮丫) y()i,则判决为 0