通信原理5.ppt

1、第5章 二进制数字带通传输系统,5.2 二进制数字调制原理 5.3 二进制数字带通信号常规解调性能 5.4 二进制数字信号的最佳接收及其性能,2,2,带通信道:,采用数字调制,3,ASK,FSK,PSK,正弦载波 ：,数字信号调制的3种基本形式：,4,5.2 二进制数字调制原理,1. 2ASK表示式,5.2.1 二进制振幅键控(2ASK/OOK),5,2. 2ASK功率谱,6,7,3. 调制方法 :,8,4. 解调方法：,包络检波法（非相干解调）,相干解调法,9,作业: P196 5-2,10,1. 2FSK表示式,5.2.2 二进制频移键控(2FSK),1 0 1,0,+1,11,2. 2F

2、SK功率谱密度,12,2FSK信号功率谱密度图,c,1,2,13,模拟调频法：,键控法：,3. 调制方法 :,14,相干接收：,包络检波法,4. 解调方法：,15,5.3 二进制相移键控(2PSK),1. 表示式,矢量图,16,(a)A方式,(b) B方式,矢量图,17,2.调制方法 ：,18,3. 2PSK功率谱密度,19,2ASK功率谱密度,2PSK功率谱密度,2PSK和2ASK信号功率谱密度比较,1. 2PSK信号没有离散分量, 2ASK信号有载波频率分量,2. 两者带宽相同, 2PSK和2ASK信号带宽为对应基带信号的2倍,20,4. 解调方法：,本地载波提取,a,c,b,e,d,2P

3、SK信号中的载波提取,提取载波的相位模糊问题,22,本地载波提取,a,c,b,e,d,2PSK解调出现问题：,提取载波与发送载波若反相,恢复信号与发送信号相反,23,5.4二进制差分相移键控(2DPSK),相邻码元载波的初始相位差表示数字信号0、1,T,T,T,0 1 1,24,矢量图,相位,(a)A方式,参考 相位,(a)A方式,25,0,相对码bk,绝对码ak,例：,1 1 0 1 1 1 0,2PSK,2DPSK,26,2. 2DPSK信号调制方法,绝对码变成相对码,再2PSK调制,27,1. 相干解调,3. 2DPSK信号的解调,0 0 0 1 0 1 1 0,28,2. 差分相干解调

4、,0 0 0 1 0 1 1 0,29,作业: P196 5-3 5-4,30,5.2二进制数字带通信号常规解调性能,1. 2ASK相干解调误码率分析,已知码元周期T, s(t)幅度A, 噪声双边带功率谱密度n0/2,31,当发送“1”时，x(t)的概率密度：,当发送“0”时，x(t)的概率密度：,P(1) = P(0),最佳门限值h*=A/4,总误码率:,2ASK包络检波误码率为：,带通滤波器输出信噪比,32,【例1】设有一个2ASK信号传输系统，其中对应基带为矩形脉冲,码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收端输入信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单边功率谱密度n0 =2 10

5、-15 W / Hz。试求：用相干解调法时的误码率。,解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz,即RB 。,带通滤波器输出噪声平均功率,带通滤波器输出信噪比,相干解调法时的误码率为：,接收端带通滤波器的最佳带宽应为:B = 2RB =9.6 106 Hz,33,2. 2PSK相干解调误码率分析,已知码元周期T, s(t)幅度A, 噪声双边带功率谱密度n0/2,34,当发送“1”时，x(t)的概率密度：,当发送“0”时，x(t)的概率密度：,P(1) = P(0),最佳门限值h*=0,总误码率:,若使相同的误码率，2ASK需比2PSK的输入信噪比大6 dB。,带通滤波器输出信噪比,35,3. 2FS

6、K相干解调误码率分析,发“1”,发送码元“0”时,发送码元“1”时,已知码元周期T, s(t)幅度A, 噪声双边带功率谱密度n0/2,36,当发送“1”时，x(t)的概率密度：,当发送“0”时，x(t)的概率密度：,总误码率:,2FSK包络检波误码率为：,37,信号带宽：,【例2】设有一2FSK传输系统，其信道传输带宽等于2400 Hz。2FSK信号的频率分别等于f1 = 980 Hz，f2 = 1580 Hz。码元速率RB = 300 Baud。接收端输入的信噪比等于6 dB。试求： 1. 此2FSK信号的带宽；2.相干解调的误码率；,解:,2FSK相干解调误码率,带通滤波器的带宽应等于：B

7、 = 2RB = 600 Hz,带通滤波器输入端和输出端的带宽比：2400/600 = 4,带通滤波器输出端信噪比：ro = 4 4 16,带通滤波器输出端和输入端的信噪比增益:,带通滤波器输入端信噪比：,38,二进制数字键控传输系统性能比较,39,作业: P196 5-11,相关接收器,1、最佳接收机的原理框图,设E1= E2 = Eb Eb信号每比特平均能量,2、相关接收误码率,s1(t)与 s2(t)相关系数,3.数字频带信号的最佳接收误码率,2ASK,若带通滤波器带宽为1/T,相干解调与最佳接收结果一致.,实际的带通滤波器带宽B总是大于1/T,故常规接收性能总是比最佳接收差.,FSK,

8、PSK,44,45,5-6、2ASK信号传输系统，A=5V ,解：,最佳门限值h*=6.45e-6,作业:P197 5-12 5-13,设si(t)为确定信号,发端发送si(t)的概率为P(si),如何使平均错判概率最小？最小错判概率?,解决的问题: 根据平均错判概率最小的原则设计最佳接收。,判决: 根据y(t)判断发端发出的信号波形是哪一个si(t) 若s = si(t) ，判决正确，否则判决错误。,统计判决理论,5.4 二进制信号的最佳接收,数字通信系统的统计模型,先验概率： si(t)出现的概率P(si),1 .误码率最小判决准则,若限带信道的截止频率为fH ，理想抽样频率为2 fH ，

9、则在（0，T）一个码元时间内共有k=2fH T个抽样值,n为零均值高斯型噪声,n的统计特性应该用多维联合概率密度函数来描述,平均功率,n的多维联合概率密度函数,观察信号y与si之间无确定的函数关系,条件概密函数:,总的平均错误概率：,53,总的平均错误概率为：,总的平均错误概率最小准则：,总的平均错误概率最小准则：,似然比判决准则,55,误码率最小准则,（似然比判决准则）,假设S1(t), S2(t) 持续时间为(0,T), 具有相同的能量,2.最佳接收机,相关接收器,由判决准则,可得最佳接收机的原理框图,57,设发送s1(t) , y(t)判为s1(t)的条件,表明发送s1(t) , y(t)判为s1(t),为正确的判决,3.误码率最小准则下的误码率,58,设E1= E2 = Eb Eb信号每比特平均能量,相关接收误码率,s1(t)与 s2(t)相关系数,4.数字频带信号的最佳接收误码率,2ASK,若带通滤波器带宽为1/T,相干解调与最佳接收结果一致.,实际的带通滤波器带宽B总是大于1