通信原理教程6PPT学习教案

1、会计学1通信原理教程通信原理教程62ttetjsincos第1页/共92页3TtttAts0)cos()()(0”时。当发送“”时当发送“00,1)(AtA相乘器cos0ts(t)A(t)cos0ts(t)A(t)第2页/共92页4包络检波器全波整流带通滤波低通滤波抽样判决定时脉冲s(t)A(t)相干载波cos0t相乘电路带通滤波低通滤波抽样判决定时脉冲s(t)A(t)第3页/共92页5若求出了PA(f) ，代入上式就可以求出Ps(f) 。tnTtgattAtsnn00cos)(cos)()()()(41)(00ffPffPfPAAs第4页/共92页6nAsmcccccAmffmfGPmfPG

2、ffGfGPPffP)()()1 ()()()()1 ()(221221nccccAnffnfGPffGPPffP)()()1 ()()1 ()(2222)()0()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPccA)()() 0 ()1 (41| )(| )(| )1 (41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs第5页/共92页7)()() 0 ()1 (41| )(| )(| )1 (41)(002222020ffffGPfffGffGPPffPccs)()() 0(161)()(161)(00222020ffffGfffGffGffPccsfTfTTfG

3、sin)(TG | )0(|TffTffTffG)()(sin| )(|000TffTffTffG)()(sin)(000)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs第6页/共92页8f / fcPA(f)(a) 功率谱密度PA(f)的曲线(b) 功率谱密度Ps(f)的曲线第7页/共92页9或上式为滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。Tttntsty0)()()(”时。当发送“”时，当发送“001cos)(0tAtsttnttntnsc00sin)(cos)()(”时发送“”时发送“0sin)(cos)(1sin)(cos)(c

4、os)(00000ttnttnttnttntAtyscsc”时发送“”时发送“0sin)(cos)(1sin)(cos)()(0000ttnttnttnttnAtyscsc第8页/共92页10 ”时当发送“”时当发送“0)(1)()(tntnAtxcc2212/)(exp21)(nnAxxp2202/exp21)(nnxxph*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hA第9页/共92页11当h值等于最佳门限值h*时，当信噪比r1时，h*Pe0p0(x)p1(x)Pe1hAhneAherfdxxpP21121211)(duexerfxu022)(hneherfdxxpP2002121)(nneeehe

5、rfaherfPPP21412141212101*)(*)(01xpxp2/21rerfcPe4/1reerP第10页/共92页12”时发送“”时发送“0)()(1)()()(2222tntntntnAtVscsc4/21reeP第11页/共92页13（1）包络检波法时的误码率为：（2）相干解调法时的误码率为：WBnn8021092. 11261092. 121028622nAr45 .64105 .72121eePre45 . 641066. 1261416. 311eerPre第12页/共92页14”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsA(t)开 关 电路

6、频率源1频率源0s(t)f1f0调频器A(t)s(t)第13页/共92页15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)第14页/共92页16带通滤波放大限幅低通微分整流脉冲展宽abcedf第15页/共92页17已知2ASK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：ttAttAts0011cos)(cos)()(nnatA)(1nnatA)(01nnaa)()(41)(00ffPffPfPAAs)()(

7、41)()(41)(00001111ffPffPffPffPfPAAAAs)()0()1 ()()1 ()(2222fGPffGPPffPccA第16页/共92页18)()()0(41)()()0()1 (41)()()1 (41)()()1 (41)(002221122220202121ffffGPfffffGPfffGffGPPfffGffGPPffPccccs)()()()()0(161)()()()(161)(00112220202121fffffffffGfffGffGffGffGffPccsfTfTTfGsin)(TG)0()()()()(161)()(sin)()(sin)()(

8、sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPs第17页/共92页19n带宽：)()()()(161)()(sin)()(sin)()(sin)()(sin161)(0011200200211211ffffffffTffTffTffTffTffTffTffTfffPsfsfs = (f0 +f1) / 2ff1 + fcf0 - fcf0f12fcf1fsff0fs = (f0 +f1) / 2fcf1 + fcf0 - fcfs = (f0 +f1) / 2f1 + fcf0 - fccffff201第18页

9、/共92页20假设，上式左端第1和3项近似等于零，则它可以化简为”时当发送“”时当发送“0)cos(1)cos()(0011tAtAtsTdttt000110)cos()cos(Tdttt0010101010)cos()cos(210)()sin()()sin()sin()sin(01010101010101010101TT0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT第19页/共92页21化简为：因此，要求满足：即，最小频率间隔等于1 / 2T 。0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TT0)sin(01T1)cos(01TnT )(01mT2)(01

10、mT2)(01Tmff/010010)sin(01T0 1)cos(sin()sin()cos(01010101TTTnff2/01第20页/共92页22它们和本地载波相乘，并经过低通滤波后，得出和”时当发送“”时当发送“0)(cos1)(cos)(01tntAtntAty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)ttnttnAtysc11111sin)(cos)()(ttnttntysc00000sin)(cos)()()()(11tnAtVc)()(00tntVc第21页/共92页23式中，Pe0

11、和Pe1相等，故总误码率为：)()(11tnAtVc)()(00tntVc)0()()(0101011ccccennAPnnAPVVPP2201222nccznnzz002/)(122121)()0(22rerfcdzedzzfzPPzAzze222/nAr221rerfcPe第22页/共92页2400包络（瑞利分布）。这时误码率为：)()()(21211tntnAtVsc)()()(20200tntntVsc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)1222102102110000110112/2exp)()()(10dVAVAVIVdVdVVfVf

12、VVPPnnnVVe第23页/共92页252FSK的总误码率为：nnAzVt2,211222102102110000110112/2exp)()()(10dVAVAVIVdVdVVfVfVVPPnnnVVe02/ )(02/1222)(21dtezttIePztze02/ )(01)()0 ,(22dtezttIzQzt2/2/121212rzeeeP2222/nAzr2/21reeP第24页/共92页264/21reeP2/21reeP2/21rerfcPe221rerfcPe第25页/共92页27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：r

13、= 4 4 16 120030029801580201cffff482/107 . 12121eePre第26页/共92页28 3. 相干检测法的误码率 5105.399993.01218284.212181212121221erferfrerfrerfcPe582/1039.332121eerPre第27页/共92页29)cos()(0tAts”时当发送“”时当发送“100”时当发送“”时当发送“1)cos(0)cos()(00tAtAts”时当发送“”时当发送“1cos0cos)(00tAtAts第28页/共92页30TTT“1”“1”“0”(c)(d)TTT(a)(b)“1”“0”“1”

14、第29页/共92页31第30页/共92页32本地载波提取带 通 滤波低 通 滤波相 乘抽 样 判决V(t)第31页/共92页33为了简化公式书写，不失一般性，下面令A = 1 。”时当发送“”时当发送“1cos0cos)(00tAtAtstnTtgattAtsnn00cos)(cos)()()1PAPAan概率为（概率为第32页/共92页34s上式中没有离散频率分量。 不能直接从接收信号中用滤波方法提取载波频率。)()(41)(00ffPffPfPAAsmcccccAmffmfGPmfPGffGfGPPffP)()()1 ()()()()1 ()(221221)()0()1 ()0()()1

15、(4)(22121fGPPGffGPPffPccA21)()(fGffPcA201201| )(| )(|41)(ffGffGffPcs第33页/共92页35n两者带宽相同n2PSK信号没有离散分量(f + f0) + (f - f0)fTfTTfGsin)(200200)()(sin)()(sin4)(TffTffTffTffTfPs201201| )(| )(|41)(ffGffGffPcs)()(161)()(sin)()(sin16)(00200200ffffTffTffTffTffTfPs第34页/共92页36(a) 2ASK信号的功率谱密度(b) 2PSK信号的功率谱密度第35页/

16、共92页37A2AA(a) 2ASK(c) 载波(b) 2PSK第36页/共92页38或在相干检测条件下，为了得到相同的误码率，2FSK的功率需要比2PSK的功率大3 dB；而2ASK则需大6 dB。本 地 载波提取带 通 滤波低 通 滤波相 乘抽 样 判决V(t)”时当发送“”时当发送“1)(0)()(tnAtnAtVcc)0/0(0”时发送“VPPe)1/0(1”时发送“VPPe0A-APe0Pe1V10102/2/eeeeePPPPP02/)(0212122rerfcdxePnAxnererfcPe21reerP21第37页/共92页39”时当发送“”时当发送“100Tttts0),co

17、s()(00 0 0 0 0 0 0 0 0 2DPSK码元相位( + )0初始相位 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 11 1 1 0 0 1 1 0 1 基带信号第38页/共92页40000 / 2- / 2参 考 相位参考相位(a)A方式 (b) B方式第39页/共92页41绝对码元“0” 使相对码元不变。第40页/共92页42码变换器（双稳触发器）绝对码相对码A(t)载波移相s(t)码变换第41页/共92页43s0(t)相 乘带 通 滤波低 通 滤波抽 样 判决V(t)延迟Ts(t)A(t)s1(t)本 地 载波提取相 乘带 通 滤波低 通 滤波抽 样 判决逆码变

18、换第42页/共92页44脉冲展宽逆码变换器微分整流cbabc 1 1 1 0 0 1 1 0 1（绝对码）a(0) 1 0 1 1 1 0 1 1 0（相对码）(a) 原理方框图(b) 波形图第43页/共92页45式中，s0(t) 前一接收码元经延迟后的波形；s1(t) 当前接收码元波形。s0(t)相 乘带 通 滤波低 通 滤波抽 样 判决V(t)延迟Ts(t)A(t)s1(t)ttnttnAtssc00000sin)(cos)()(ttnttnAtssc01011sin)(cos)()(第44页/共92页46上式可以改写为或者写为：式中，)()()()(21)(1010tntntnAtnAt

19、Vsscc0)0(10100ssccennnAnAPVPP221221221221212141bbaabbaabbaa022102102102100ssccssccennnnnnnnAPP)(210RRPPe21021012ssccnnnnAR2102102ssccnnnnR第45页/共92页47积分结果等于：式中，21021012ssccnnnnAR2102102ssccnnnnR22214/42102112)(nARnneARIRRf2224/2222)(nRneRRf)(210RRPPe0014/4221021122102221122)()(dReARIRdRdRRfRfPnARnnRR

20、ereeP210222/nAr第46页/共92页48reeP211reeP21第47页/共92页49本 地 载波提取相 乘带 通 滤波低 通 滤波抽 样 判决逆码变换第48页/共92页50 1 1 1 0 0 1 1 0 1 (绝对码) (0) 1 0 1 1 1 0 1 1 0 (相对码) 1 1 0 0 1 1 1 0 1 (绝对码) (0) 1 0 0 0 1 0 1 1 0 (相对码) 1 1 0 1 0 1 1 0 1（绝对码） (0) 1 0 0 1 1 0 1 1 0（相对码） 1 1 0 0 0 1 1 0 0 (绝对码) (0) 1 0 0 0 0 1 0 0 0（相对码）(

21、a) 无误码时(b) 有1个误码时(c) 有2个误码时(d) 有一串误码时第49页/共92页51eenePPPPP2222321, 2, 1,)1 (2nPPPneen)1 ()1 (2)()1 (222212eeeeneeeeePPPPPPPPPeeePPP1112 eeePPP)1 (22/ eePP1/ eePP第50页/共92页52rerfcrerfcPe211 eeePPP)1 (2rerfcPe212121rerfPererfrerfcPPee12第51页/共92页53n采用相位比较法时：按照要求从而得到要求信噪比:及要求信号功率:661202102101012Bnn41021re

22、eP52. 85000ln222nArdBm7 .17107 . 110252. 852. 825622WAPns第52页/共92页544101rerfPe9999. 01014rerf75. 2r56. 7rdBm2 .18101 .1510256. 756. 726622WAPns第53页/共92页55-6 -3 0 3 6 9 12 15 18信噪比r (dB)110-110-210-310-410-510-610-7Pe非相干ASK相干ASK非相干FSK相干FSK相干DPSK非相干DPSKPSK第54页/共92页564/21reeP221rerfcPe2/21reeP221rerfcP

23、ereeP21)211 (rerfcrerfcPererfcPe21 式(6.4-13) 相干2PSK 式(6.5-25)相干2DPSK 式(6.5-15)非相干2DPSK 式(6.3-28)相干2FSK 式(6.3-37)非相干2FSK 式(6.2-28)相干2ASK 式(6.2-49)非相干2ASK误码率公式误码率公式键控方式键控方式第55页/共92页57式中，rb是每比特的能量和噪声单边功率谱密度之比。在研究不同M值下的误码率时，适合用rb为单位来比较。222/nAr20/Er bbrkrkEE2020第56页/共92页58(a) 基带多电平单极性不归零信号(b) MASK信号00101

24、10101011110000t0t0101101010111100000101101010111100000t00000t01011010101111(c) 基带多电平双极性不归零信号(d) 抑制载波MASK信号第57页/共92页590t0101101010111100000t01011010101111000001010t10101011110000001t10101011110000第58页/共92页60110-110-210-310-410-510-6Per (dB)2/121311rMerfcMPererfcPe21第59页/共92页61TTTTf3f1f2f4第60页/共92页62式

25、中，P(h) 1路滤波器的输出噪声包络h的概率。V0(t)带通滤波f0抽样判决包络检波带通滤波fM1包络检波定时脉冲输入输出VM1(t):1)(1 MhP第61页/共92页63信号和噪声之和，其包络服从广义瑞利分布：式中，x 输出信号和噪声之和的包络；A 输出信号振幅；n2 输出噪声功率。hhNnnnedNeNhP2222/2/2)(1)(1 1)(MehPhP0,21exp)(222202xAxAxIxxpnnn第62页/共92页640)()(dhhPhpPee22)1(2/111111) 1(nnnAMnneennMP224/21nAeeMP第63页/共92页65由上式可以看出，当k 时，

26、Pe按指数规律趋近于0，但要保证：上式条件要求信噪比rb保证大于1.39 dB。224/21nAeeMP2/2/212120rEeeMeMP)2/exp(21bekrMP2ln2exp)2/exp(bberkkrMPkeMk2ln2 2ln2, 02ln2bbrr即第64页/共92页66在同一位置上的信息相同，和其他2k-1种码元在同一位置上的信息则不同。所以，比特错误率Pb和码元错误率Pe之间的关系为当k很大时，M80 0 0 01 0 0 12 0 1 03 0 1 14 1 0 05 1 0 16 1 1 07 1 1 1)2/1 (1 21221keekkbPPP2/ebPP 第65页

27、/共92页67rb(dB)Pe第66页/共92页68dAdueePMrAuAe122/2/2221211)() 1(rerfcMPePerb(dB)第67页/共92页69)cos()(0kktAtstbtattskkkk000sincos)cos()(kkacoskkbsin第68页/共92页70abkA方式B方式0002251090315111804501270135序号序号12340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 1 00 0 1 056780 1 0 10 1 1 10 1 1 00 1 0 00 1 0 0 0 1 0 10 1 1 00 1 1 1

28、9101112131415161 1 0 01 1 1 01 1 1 11 1 0 11 0 0 11 0 1 11 0 1 01 0 0 0 1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1011100104 5参 考 相位00101101参 考 相位 (a) A方式 (b)B方式 第69页/共92页71cos (0t+/2) = -sin0t载波产生相乘电路相乘电路/2移相串/并变换相加电路cos0tA(t)s(t)图6.7.8 第一种QPSK信号产生方法ab01110010a(1)a(0)b(1)b(0)B方式编码方式编码

29、第70页/共92页72串/并变换串/并变换带通滤波串/并变换1432ab第71页/共92页73载波提取相乘低通抽判/2相乘低通抽判并/串A(t)s(t)abcos0t-sin0t定时提取第72页/共92页74采用的解调方法一样。所以其误比特率的计算公式也和2PSK的误码率公式一样。011100109002/0)(1dfPe22/2111rerfcPe第73页/共92页75)/(sin2MreePPerb （dB）第74页/共92页76abkA方式00010901118001270第75页/共92页77abcd码变换相加电路s(t)A (t)串/并变换-/4载波产生相乘电路相乘电路/4A方式编码

30、方式编码第76页/共92页78当前输入的一对码元及要求的相对相移前一时刻经过码变换后的一对码元及所产生的相位当前时刻应当给出的变换后一对码元和相位ak bkkck-1 dk-1k-1ck dkk0 000 01 01 10 10901802701.01 01 10 10901802701 090 0 01 01 10 1090180 2701 01 10 10 090180270 0 1 11800 01 01 10 10901802701 10 10 01 01802700900 12700 01 01 10 10901802700 10 01 01 1270090180QDPSK码变换关系码变换关系: 第77页/共92页79图6.7.15 A方式QDPSK信号解调方法bacdA(t)-/4相乘电路相乘电路/4s(t)低通滤波低通滤波抽样判决抽样判决并/串变换逆码变换定时提取载波提取第78页/共92页80下支路：)cos()(0kktts