数字调制系统数字频带传输系统Word文件下载.docx
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一、一般原理及实现方法
2ASK是用“0”，“1”码基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。
最早使用的载波电报就是这种情况。
数字序列单极性基带脉冲序列
与相乘，频谱搬移到附近，实现2ASK。
带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。
二、2ASK信号的功率谱及带宽
为的功率谱，
可见，知道了即可知道。
由前面，二进制随机序列的功率谱：
式中，
根据矩形波形的的频谱特性，对于的整数有，，
故的功率谱：
的功率谱：
，
得，的功率谱：
（见下面图形）
由图可见，2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。
连续谱取决于经线性调制后的双边带谱。
离散谱由载波分量决定。
（注：
是考虑的单极性脉冲随机序列，无）
2ASK信号的频带宽度是基带脉冲带宽的两倍。
这与模拟AM、DSB一样。
若只计及基带脉冲频谱的主瓣，其带宽：
6.2.2二进制移频键控（2FSK）
一、2FSK信号的产生及波形（见樊书P133图6-5）
一种是模拟调频法，加在变容二极管上（LC谐振回路）直接调频。
一种是采用键控法，用矩阵脉冲序列控制开关电路对两个不同的频率源进行选通。
图6-5（c）P133是一个实现、一个实现（样本）。
2FSK的解调有：
相干解调、鉴频器方法、过零检测、差分检测等方法。
二、2FSK信号的功率谱及带宽
由樊书P133图6-5（b）知，，（、是载波）
，是的反码
键控法产生的信号：
第n个信号码元的初相位与序列n无关，改变时相位不连续。
模拟调频法产生的信号：
改变时相位连续，与序列n有关，频谱分析较繁。
下面仅分析键控法产生的频谱，且令=0
樊书P136，公式（6.2-23）
再考虑，及讲义P135下面处的公式，得单边谱：
2FSK单边功率谱图形：
分析讨论：
①
②
FSK谱由连续谱和离散谱组成，连续谱是的ASK功率谱和ASK功率谱两者之和：
。
的中心位置在，的中心位置在
离散谱出现在两个载频位置上。
③2FSK带宽（相位不连续2FSK）：
举例子：
2FSK多路传输，
6.2.3二进制移相键控（2PSK）及二进制差分相位键控（2DPSK）
2PSK方式是用二进制数字脉冲序列去控制连续载波的相位。
6.3二进制数字调制系统的抗噪性能
通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。
在数字通信中，信道的加性噪声可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。
与数字基带系统一样，分析数字调制系统（数字频带系统）的抗噪性能，也就是要找出系统用加性噪声产生的总误码率。
6.3.12ASK系统的抗噪声性能
接收端输入波形可表示为
为了分析简便，也可表示：
下面讨论两种不同的解调方法的性能。
一、包络检波法的系统性能
⑴带通滤波器的输出波形及概率密度函数
的包络：
根据本讲义§
2.7，§
2.9.窄带过程，正弦波加窄带过程的内容，
窄带过程的包络的一维概率密度函数服从瑞利分布，
正弦波加窄带过程的包络一维概率密度函数服从广义瑞利分布（莱斯分布），因此，它们的概率密度分别表示：
（参见下图：
2ASK包络检测误码率几何表示图）
平稳随机过程若是电压电流信号，均值表示直流分量，
方差表示交流分量的平均功率，噪声只有方差，为交流信号。
⑵误码率的推导
显然，包络经抽样判决，（门限值）判为“1”码,V≤b判为“0”码。
门限b的选取与判决的正确程度密切相关，选什么样的b值，会有不同的误码率。
我们规定判决准则如下：
0<
b<
a,通常取b=a/2，V为抽样时刻的包络值。
无噪声时：
此时判决器输出就不会出错（见a～d图）。
若有噪声（肯定会有），y（t）的包络函数V（t）是一个随机过程，固定任一时刻t（如抽样时刻）观察，它是一个随机变量，且其值分布在0~∞。
为此判决器输出很可能出错。
如下图（e）（f）（g）（h）（第二个码元判错）所示。
深入讨论：
①信号和噪声混在一起，两者相加后在抽样判决时刻，发“1”码时，收到的是:
这样，抽样判决时刻的瞬时值V（t）是一随机变量，（随机电平），理论上讲该随机电平为0～∞范围内变化。
但在0～∞范围内出现的概率是不同的。
显然，对于收到的“1”码来讲，抽样判决瞬时值出现在a附近的概率比远离a值的概率大得多，应该在0～a之间选择适当的门限值b。
②发“1”码时的错误接收概率即是包络值V≤b的概率。
（结合参考2ASK包络检测误码率几何表示图）
发“0”码时，错判“1”：
④在0～a之间选择一个什么样的b（门限）？
使误码率最小？
这个门限b就是最佳门限。
（结合2ASK误码率几何表示图）
设两条概率密度曲线总误码率是与两个阴影面积之和有关，当b=b*时，两个阴影面积之和最小，总误码率最小，b*称最佳门限。
大约发1万个左右码元，错1个码元。
二、相干检测法的系统性能
（同步检测）注释：
上式可见无论发“1”，发“0”，判决器的输入x（t）都是信号噪声的混合物，其瞬时值的概率密度是高斯分布（），只是均值不同，发“1”均值=a，发“0”均值=0。
注释：
相干检测法的总误码率：
在大信噪比下，设，，最佳门限
总误码率：
一般来讲，在相同的大信噪比下，2ASK相干检测的误码率优于（低于）包络法（但在也同一数量级上），原因是相乘后，抵消了噪声的项。
但相干检测需要插入相干载波，且要稳定，设备要复杂一些，而包络法不要。
6.4二进制数字调制系统的性能比较
⑴见樊书P156.图6-18
在每一对相干和非相干的键控系统中，误码性能（抗噪性能）相干方式优于非相干方式（如ASK的相干检测法优于ASK的包络法）抗噪性能的优劣排序（同一条件下）：
PSK、FSK、ASK
优差
⑵一般来讲，相干法的设备复杂于非相干法。
⑶2ASK要严格工作在最佳门限电平上困难，抗信道振幅衰落的性能差，2FSK、2PSK的最佳电平为零，易设置，均有较强的抗振幅衰落性能。
⑷另外，当信道存在严重衰落时，通常选择非相干接收方式。
⑸码元宽度为时，2ASK、2PSK系统的频谱带宽近似为，而2FSK系统的频谱宽近似为：
因此，2FSK系统的频带宽，频带利用率最差。
第六章总结复习
⑴数字频带传输系统中2ASK、2FSK、2PSK调制原理、产生、波形、功率谱及带宽。
⑵2ASK抗噪性能分析方法，在大信噪比情况下，
①包检方式接收机的误码率公式及最佳门限b*
②相干方式接收机的误码率公式及最佳门限b*
⑶2ASK、2FSK、2PSK系统的抗噪性能比较结果
思考题
6-1，2，3，4，5，6，8，10，
习题6-1，～3，4（4
（2）不做），5，7，8
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