《数字带通传输系统》PPT课件

通信原理,第七章数字带通传输系统,第七章数字带通传输系统,2,内容回顾,抗噪性能：指系统克服加性噪声影响的能力。分析条件：信道是恒定参数信道，对于传输信号具有理想的矩形传输特性；噪声为加性高斯白噪声。2ASK系统抗噪性能：,第七章数字带通传输系统,3,2FSK系统的解调方法,第七章数字带通传输系统,4,同步检测法分析模型,在一个码元持续时间Ts内的2FSK信号记为：,第七章数字带通传输系统,5,接收端输入波形分析,在每一码元持续时间内，接收端输入波形为：ni(t)是均值为0的加性高斯白噪声；信号经过信道传输后只受到固定衰减K。令a=AK，则有：,第七章数字带通传输系统,6,滤波器输出波形分析,第七章数字带通传输系统,7,判决器输入波形分析,在时间(0,Ts)内发送1符号（对应1），则有：送入抽样判决器比较的上下支路输入波形分别为：其中，a为信号成分，n1c(t)和n2c(t)均为低通型高斯白噪声。,第七章数字带通传输系统,8,误码率分析,发1时的错误概率为：其中，z=x1-x2。高斯随机变量的性质：高斯随机变量的代数和仍为高斯随机变量；均值为各随机变量的均值的代数和；方差为各随机变量方差之和。,第七章数字带通传输系统,9,系统误码率,发1错判为0的错误概率为：同理可得发0错判为1的概率为：同步检测法系统的总误码率为：,第七章数字带通传输系统,10,包络检波法分析模型,在一个码元持续时间Ts内的2FSK信号记为：上下支路BPF输出信号为：,第七章数字带通传输系统,11,包络检波器输出波形分析,当发送1时：,第七章数字带通传输系统,12,误码率分析,发送1时，若V1小于V2，则发生判决错误，误码率为：,第七章数字带通传输系统,13,包络检波法总误码率,同理可求得发送0时判为1的错误概率为：,第七章数字带通传输系统,14,2FSK抗噪性能例题,用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的传输信道上传输二进制数字。2FSK信号的频率分别为f1=980Hz，f2=1580Hz，码元速率RB=300B。接收端输入（即信道输出端）的信噪比为6dB。试求：2FSK信号的带宽；包络检波法解调时系统的误码率；同步检测法解调时系统的误码率。,第七章数字带通传输系统,15,2PSK相干解调法分析模型,在一个码元持续时间Ts内的2PSK信号记为：,第七章数字带通传输系统,16,判决器输入波形分析,经过相干解调后，送入抽样判决器的输入波形为：,第七章数字带通传输系统,17,误码率分析,由最佳判决门限分析可知：在发送1符号和发送0符号概率相等时，最佳判决门限b*=0。此时，发0而错判为1的概率为：同理，发送1而错判为0的概率为：则2PSK相干解调时系统的总误码率为：,第七章数字带通传输系统,18,2DPSK系统的解调方法,第七章数字带通传输系统,19,相干解调法分析模型,解调原理：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码序列；通过码反变换器变换为原二进制数字信息。误码率分析方法：码反变换器输入端的误码率可由2PSK信号采用相干解调时的误码率公式来确定；在2PSK信号相干解调误码率公式基础上再考虑码反变换器对误码率的影响。,第七章数字带通传输系统,20,码反变换器的影响,第七章数字带通传输系统,21,码反变换器的误码率分析,设Pe为码反变换器输入端相对码序列bn的误码率，并假设每个码出错概率相等且统计独立。Pe为码反变换器输出端绝对码序列an的误码率，则：相对码bn序列连续出现n个错码的概率为：绝对码an序列的误码率为：,第七章数字带通传输系统,22,系统总误码率,由于Pe总小于1，则有：码反变换器总是使误码率增加。若Pe很小，则有Pe/Pe2；若Pe很大，即Pe1/2，则有Pe/Pe1；增加的系数在1-2之间变化。2PSK相干解调时系统的总误码率为：2DPSK相干解调时的系统误码率为：,第七章数字带通传输系统,23,差分相干解调分析模型,假设当前发送的是1，且令前一个码元也是1，则送入相乘器的两个信号y1(t)和y2(t)为：a为信号振幅；n1(t)为叠加在前一码元上的窄带高斯噪声；n2(t)为叠加在后一码元上的窄带高斯噪声；n1(t)和n2(t)相互独立。,第七章数字带通传输系统,24,判决器输入波形分析,低通滤波器的输出为：经抽样后的样值为：,第七章数字带通传输系统,25,误码率分析,此时将1错判为0的错误概率为：,判决规则为：若x0，则判为1-正确；若x0，则判为0-错误。,第七章数字带通传输系统,26,随机变量分析,n1c、n2c、n1s、n2s是相互独立的高斯随机变量。均值为0，方差为n2。n1c+n2c、n1s+n2s、n1c-n2c、n1s-n2s都是高斯随机变量。均值为零、方差为2n2。,第七章数字带通传输系统,27,系统总误码率,将1错判为0的概率为：将0错判为1的概率为：差分相干解调总误码率为：,第七章数字带通传输系统,28,2DPSK抗噪性能例题,采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率RB=106B，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n0=210-10W/Hz。要求误码率不大于10-4。试求：采用差分相干解调时，接收机输入端所需信号功率；采用相干解调-码反变换时，接收机输入端所需的信号功率。,第七章数字带通传输系统,29,数字调制系统可靠性对比,第七章数字带通传输系统,30,误码率与信噪比,在相同误码率条件下采用相干解调时，对信噪比的要求上：2PSK比2FSK小3dB；2FSK比2ASK小3dB。对于抗加性高斯白噪声的能力方面：相干2PSK性能最好；2FSK性能次之；2ASK性能最差。2PSK抗噪性能优于2DPSK，但有倒现象。在实际中使用2DPSK系统。,第七章数字带通传输系统,31,有效性对比,带宽利用率：2PSK、2ASK2FSK,第七章数字带通传输系统,32,信道适应性对比,对于2FSK系统：判决器根据上下两个支路解调输出样值的大小作判决，不需要人为设置判决门限，对信道变化不敏感。对于2PSK系统：等概时判决器最佳判决门限为零，与输入信号的幅度无关，因此接收机总能保持在最佳工作状态。对于2ASK系统：判决器的最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关，对信道特性变化敏感，性能最差。在抗信道衰落和多径时延特性方面：2ASK最为敏感，2PSK也受影响，2FSK较为优越。,第七章数字带通传输系统,33,设备复杂度对比,对于2ASK、2FSK及2PSK三种方式来说，发送端设备复杂程度相差不多；接收端复杂程度与所选解调方式有关；对于同一种调制方式，相干解调的设备要比非相干解调时复杂；同为非相干解调时，2DPSK方式的设备最复杂，2FSK次之，2ASK最简单。,第七章数字带通传输系统,34,系统性能对比,可靠性：2PSK2FSK2ASK有效性：2PSK、2ASK2FSK信道适应性：2FSK2PSK2ASK设备复杂度：2DPSK2FSK2ASK,第七章数字带通传输系统,35,系统选择方法,对于恒参信道传输：如果抗噪声性能是主要的：应选择相干2PSK和极性比较2DPSK；2ASK最不可取。如果要求较高的频带利用率：应选择相干2PSK、DPSK和2ASK；2FSK最不可取。对于随参信道传输：2FSK具有更好的适应能力。广泛应用：相干2DPSK用于高速数据传输；非相干2FSK用于中、低速数据传输。,第七章数字带通传输系统,36,小结,第七章数字