第十四讲数字频带传输(第1-2节)

第十四讲数字频带传输(第1-2节)第一页，共51页。复习--数字调制振幅键控频移键控 相移键控2第二页，共51页。复习--2ASK

2ASK信号的一般表达式3第三页，共51页。复习--2ASK

2ASK信号产生方法模拟调制法（相乘器法）键控法4第四页，共51页。复习--2ASK

非相干解调法

相干解调法5第五页，共51页。复习--2ASK基带信号带宽:2ASK信号带宽:码元速率:频带利用率:基带信号波形带宽的两倍6第六页，共51页。复习--2FSK信号解调方法非相干解调相干解调7第七页，共51页。复习--2FSK连续谱离散谱若载频之差大于fs，则连续谱将出现双峰。若两个载波频差较小，比如小于fs，则连续谱在f0处出现单峰。8第八页，共51页。复习--2PSK2PSK信号的时域表达式

n表示第n个码元对应的载波相位偏移：9第九页，共51页。复习--2PSK功率谱密度

2ASK：

2PSK：比较可知，两者的表示形式完全一样，区别仅在于基带信号B(t)不同，前者为单极性，后者为双极性。可直接引用2ASK信号功率谱密度的公式来表述2PSK信号的功率谱：10第十页，共51页。复习--2PSK11第十一页，共51页。复习--2PSK

2PSK信号的解调器原理框图和波形图：

111001002PSK信号载波2PSK信号×载波输出信号低通输出载波提取2PSK信号×低通抽样判决时钟提取相干解调输出信号12第十二页，共51页。复习--2PSK

11100100载波提取2PSK信号×低通抽样判决时钟提取相干解调输出信号2PSK信号载波2PSK信号×载波输出信号低通输出

00011011相位模糊倒π现象2PSK信号的解调器原理框图和波形图：13第十三页，共51页。5.1二进制数字调制原理二进制差分相移键控（2DPSK）相对相移键控14第十四页，共51页。5.1二进制数字调制原理

2DPSK信号的产生方法先对二进制数字基带信号进行差分编码，把表示数字信息序列的绝对码变换成相对码，然后根据相对码进行绝对调相。15第十五页，共51页。5.1二进制数字调制原理

2DPSK信号的解调相干解调加码反变换法先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。2DPSK如何解决载波相位模糊问题？16第十六页，共51页。5.1二进制数字调制原理abcedf0010110相乘载波发生器2DPSK信号绝对码相对码低通抽样判决码变换位定时abcedf2DPSK的解调001011017第十七页，共51页。5.1二进制数字调制原理延迟差分相干解调法直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息，又称相位比较法。相乘延迟TS2DPSK信号绝对码低通抽样判决位定时延迟差分相干解调18第十八页，共51页。5.1二进制数字调制原理adbce00101102DPSK的解调相乘延迟TS2DPSK信号绝对码低通抽样判决位定时abced延迟差分相干解调19第十九页，共51页。5.1二进制数字调制原理功率谱密度

2DPSK可以与2PSK具有相同形式的表达式。所不同的是2PSK中的基带信号s(t)对应的是绝对码序列；而2DPSK中的基带信号s(t)对应的是码变换后的相对码序列。2DPSK信号的信号带宽为 与2ASK的相同，也是码元速率的两倍。20第二十页，共51页。第5章数字频带传输5.1二进制数字调制原理5.2数字信号的最佳接收5.3二进制最佳接收机的误码性能5.4多进制数字调制原理5.5恒包络连续相位调制主要内容21第二十一页，共51页。学习目的和要求目的：设计特定噪声下的最佳接收机要求：①了解数字信号最佳接收概念、最佳接收准则及最佳接收机的概念；②掌握匹配滤波器的传输特性和单位冲激响应；③掌握相关接收机原理。重点：匹配滤波器22第二十二页，共51页。5.2数字信号的最佳接收

在数字通信中常用的“最佳”准则是最小错误概率准则和最大输出信噪比准则。1、最小错误概率准则在白噪声环境下的判决错误概率最小。2、最大输出信噪比准则

使输出信号在某一时刻（判决时刻）的瞬时功率对噪声平均功率之比达到最大。23第二十三页，共51页。5.2数字信号的最佳接收5.2.1匹配滤波最佳接收机什么是匹配滤波器？ 用线性滤波器对接收信号滤波时，使抽样时刻上输出信噪比最大的线性滤波器称为匹配滤波器。24第二十四页，共51页。5.2数字信号的最佳接收数字信号接收等效原理图25第二十五页，共51页。5.2数字信号的最佳接收滤波器的传输函数为H(f)，冲激响应为h(t)，滤波器输入为发送信号和噪声之和：高斯白噪声h(t)x(t)y(t)26第二十六页，共51页。5.2数字信号的最佳接收输出电压滤波器是线性的，则滤波器的输出电压y(t)中也包含相应的输出信号ys(t)和输出噪声n0(t)两部分h(t)x(t)y(t)27第二十七页，共51页。5.2数字信号的最佳接收输出噪声平均功率输出信噪比

在抽样时刻Ts上，输出信号瞬时功率与噪声平均功率之比为28第二十八页，共51页。5.2数字信号的最佳接收当且仅当时，等号成立。29第二十九页，共51页。5.2数字信号的最佳接收当时，得到最大输出信噪比2E/n0。H(f)就是最佳接收滤波器传输特性。它等于信号码元频谱的复共轭（除了常数因子外），故称此滤波器为匹配滤波器。

30第三十页，共51页。5.2数字信号的最佳接收匹配滤波器的冲激响应函数：

匹配滤波器的冲激响应h(t)就是信号s(t)的镜像

s(-t)，但在时间轴上（向右）平移了Ts。

31第三十一页，共51页。5.2数字信号的最佳接收若匹配滤波器的输入电压为s(t)，则输出信号码元的波形为：

匹配滤波器输出信号码元波形是输入信号码元波形的自相关函数的k倍。k是一个任意常数，通常取k

＝1。32第三十二页，共51页。5.2数字信号的最佳接收【例5.1】设接收信号码元s(t)的表示式为 试求其匹配滤波器的传输特性和输出信号码元的波形。【解】上式所示的信号波形是一个矩形脉冲tTss(t)1033第三十三页，共51页。5.2数字信号的最佳接收

此冲激响应示于下图。由于s(t)的波形对称于t=Ts/2，所以反转后，波形不变。由式 求出此匹配滤波器的 输出信号波形如下：tTsh(t)10tTsso(t)034第三十四页，共51页。5.2数字信号的最佳接收分析：最大输出信噪比和信号波形无关，只决定于信号能量E与噪声功率谱密度n0之比，所以这种匹配滤波法对于任何一种数字信号波形都适用，不论是基带数字信号还是已调数字信号。例5.1中给出的是基带数字信号的例子；而课本P175中给出的信号则是已调数字信号的例子。35第三十五页，共51页。5.2数字信号的最佳接收根据匹配滤波器原理构成的二进制数字信号的最佳接收机36第三十六页，共51页。5.2数字信号的最佳接收最小错误概率准则5.2.2

最小错误概率最佳接收机观测值的条件概率密度函数：信号模型：37第三十七页，共51页。5.2数字信号的最佳接收判决规则：

■

若接收信号落在区域r1内，则判为s1(t)

；

■若接收信号落在区域r2内，则判为s2(t)。38第三十八页，共51页。5.2数字信号的最佳接收发送s1(t)和s2(t)

时的判决错误概率：39第三十九页，共51页。5.2数字信号的最佳接收平均错误概率：最佳判决门限：40第四十页，共51页。5.2数字信号的最佳接收41第四十一页，共51页。5.2数字信号的最佳接收最小错误概率判决准则：最大似然判决准则似然函数似然比42第四十二页，共51页。5.2数字信号的最佳接收二进制最小错误概率最佳接收机结构：令43第四十三页，共51页。5.2数字信号的最佳接收先验概率不等时的最小错误概率最佳接收机：相关检测器44第四十四页，共51页。5.2数字信号的最佳接收先验概率相等时的最小错误概率最佳接收机：45第四十五页，共51页。5.2数字信号的最佳接收多进制最佳接收机结构：46第四十六页，共51页。5.2数字信号的最佳接收最小错误概率最佳接收机和匹配滤波最佳接收机比较：匹配滤波器输出的信号为：最佳抽样时刻相关接收机47第四十七页，共51页。相乘器s(t)积分器t=Tsx(t)y(Ts)相关接收机

在信号等概率分布且能量相同的情况下，最小差错概率准则下的最佳接收与最大信噪比准则下的最