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二进制数字调制系统 抗噪声性能、性能比较,通信原理第二十二讲,第七章 二进制数字调制系统,二进制数字调制与解调原理 ASK、FSK、PSK、DPSK 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析 二进制数字调制系统的性能比较,二进制数字调制系统抗噪声性能,在数字通信系统中，信号的传输过程会受到各种干扰，从而影响对信号的恢复 在数字通信系统中，衡量系统抗噪声性能的重要指标是误码率 假设条件： 信道是恒定参数信道 信道对于传输信号具有理想的矩形传输特性 噪声等效为加性均值为0，方差为s2的高斯白噪声,2ASK 的误比特率（相干解调）,2ASK的相干解调 在一个码元间隔内：,2ASK 的误比特率（相干解调）,窄带高斯噪声 在一个码元间隔内 相干解调并滤波,2ASK 的误比特率（相干解调）,抽样对第k个码元抽样 nI是均值为0，方差为s2的高斯随机变量,2ASK 的误比特率（相干解调）,求误比特率,2ASK 的误比特率（相干解调）,最佳门限问题 求极值 最佳门限为：,2ASK 的误比特率（相干解调）,P(1)=P(0) 最佳判决门限时误比特率 定义 当信噪比很大时r1,2ASK 的误比特率（非相干解调）,2ASK的非相干解调 在一个码元间隔内：,2ASK 的误比特率（非相干解调）,包络检波（低通滤波）输出为： 根据窄带高斯过程的有关知识进行推证,2ASK 的误比特率（非相干解调）,发送1时，经过包络检波，概率密度函数符合广义瑞利分布（莱斯分布） 1错为0的概率为：,2ASK 的误比特率（非相干解调）,定义Q函数（Marcum Q） 1错为0的概率为：,归一化，D0为归一化门限值,r=A2/2s2为信噪比,2ASK 的误比特率（非相干解调）,发送0时，经过包络检波，概率密度函数符合瑞利分布 0错为1的概率为：,2ASK 的误比特率（非相干解调）,总误码率： 最佳判决门限问题,DG为最佳判决门限,2ASK 的误比特率（非相干解调）,令P(0)=P(1)=1/2 可以判断（或推证明）两概率密度曲线的交点，即最佳判决点DG,DG,2ASK 的误比特率（非相干解调）,讨论： 在大信噪比条件下，r1,DG,2ASK 的误比特率（非相干解调）,讨论： 在大信噪比条件下，r1 在信噪比足够大时，非相干解调误码率的下界为：,DG,2ASK 的相干与非相干解调,相干解调 大信噪比条件下的非相干解调 对比 在相同的信噪比条件下，相干检测法的误码性能优于包络检波法的性能； 在大信噪比条件下，包络检波法的误码性能将接近相干检测法的性能。 包络检波法存在门限效应， 同步检测法无门限效应。 研究题目：小信噪比时非相干解调的误码率性能,2ASK 的相干与非相干解调,例题：某2ASK信号，码元速率RB=4.8106波特,采用包络检波或同步检波法解调。已知接收端输入信号幅度A=1mV，信道中加性白高斯噪声的单边功率谱密度nO=210-15W/Hz 试求： 包络检波法解调时系统误码率 相干解调时系统误码率,2ASK 的相干与非相干解调,解： 接收机带宽 噪声功率 解调器输入信噪比 相干解调误码率 非相干解调误码率,第七章 二进制数字调制系统,二进制数字调制与解调原理 ASK、FSK、PSK、DPSK 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析 二进制数字调制系统的性能比较,2FSK 的误比特率（相干解调）,在一个码元间隔内,2FSK 的误比特率（相干解调）,发送信码1时： 支路1解调输出 支路0解调输出 判决输出,解调支路1,解调支路0,其中：nI1，nI0为相互独立的方差为sn2的高斯随机变量,误码,2FSK 的误比特率（相干解调）,发送信码1时： 发送信码0时： 2FSK相干解调时误比特率为： 大信噪比时：,2FSK 的误比特率（非相干解调）,发送码元1时： 解调支路1输出： 解调支路2输出：,莱斯分布,瑞利分布,2FSK 的误比特率（非相干解调）,如果x1(t)x0(t)则出现误码：,2FSK 的误比特率（非相干解调）,式中： 发送信码0，分析相同 2FSK非相干解调（包络检波）时误比特率 2FSK包络检波与相干解调在大信噪比时性能接近,但相干解调时设备复杂得多,2FSK 的误比特率,例题：用2FSK方式,在有效带宽2400Hz的信道上传送二进制数字信息. 2FSK信号的两个频率为:f1=2025Hz,f2=2225Hz,码速率RB=300波特, 信道输出端的信噪比为6db. 试求： 2FSK信号的带宽 采用包络检波法解调时的系统误码率 采用相干解调法解调时的系统误码率,2FSK 的误比特率,解： 2FSK信号的带宽 ff2-f1+2fS=f2-f1+2RB =800Hz 由于码速率为300波特,包络接收系统上、下支路带通滤波器1和2的带宽近似为 B2/TS=2RB=600Hz 信道有效带宽2400Hz，为上、下支路带通滤波器带宽的4倍，所以带通滤波器输出信噪比r比输入信噪比提高了4倍。又由于输入信噪比为6db（4倍），故滤波器输出信噪比为： r=4X4=16,2FSK 的误比特率,包络检波法解调时的系统误码率 相干解调法解调时的系统误码率,研究问题：调制指数h较小时如何解调，给出解调方法，并计算出该方法的误码率性能,2FSK 解调与误比特率的讨论,第七章 二进制数字调制系统,二进制数字调制与解调原理 ASK、FSK、PSK、DPSK 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析 二进制数字调制系统的性能比较,2PSK 的误比特率（相干解调）,在一个码元周期内：,2PSK 的误比特率（相干解调）,低通滤波器输出：,2PSK 的误比特率（相干解调）,发送1时，由于噪声的作用，错判为0的概率： 发送0时错误概率相同，因此，误比特率为： 信噪比较大时,小结,调制信号信号点