第6章--数字带通传输系统.ppt

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第第66章章数字带通传输系统数字带通传输系统二进制振幅键控二进制振幅键控6.16.1二进制频移键控二进制频移键控6.26.2二进制相移键控二进制相移键控6.36.3二进制差分相移键控二进制差分相移键控6.46.4各种二进制数字调制系统的性能比较各种二进制数字调制系统的性能比较6.56.5多进制数字调制多进制数字调制6.66.6带通调制通常需要一个正弦波作为载带通调制通常需要一个正弦波作为载波，把数字基带信号调制到这个载波上，波，把数字基带信号调制到这个载波上，使这个载波的参量上载有数字基带信号的使这个载波的参量上载有数字基带信号的信息，并且使已调信号的频谱位置适合在信息，并且使已调信号的频谱位置适合在给定的带通信道中传输。

给定的带通信道中传输。

6.16.1二进制振幅键控二进制振幅键控6.1.1二进制振幅键控的基本二进制振幅键控的基本原理原理二进制振幅键控（二进制振幅键控（2ASK）是用一个）是用一个码元持续时间码元持续时间Ts内正弦载波的有和无分别内正弦载波的有和无分别代表所发送的数字信息代表所发送的数字信息“1”和和“0”，其，其波形如图波形如图6-1所示。

所示。

图图6-12ASK信号的波形信号的波形2ASK信号的功率谱密度示意图如图信号的功率谱密度示意图如图6-2所示。

所示。

图图6-22ASK信号的功率谱密度示意图信号的功率谱密度示意图6.1.22ASK信号的调制与解调信号的调制与解调方法方法12ASK信号的调制方法信号的调制方法图图6-32ASK信号调制器原理框图信号调制器原理框图22ASK信号的解调方法信号的解调方法图图6-42ASK信号解调器原理框图信号解调器原理框图图图6-52ASK信号相干解调过程的各点波形信号相干解调过程的各点波形6.1.32ASK系统的抗噪性能系统的抗噪性能1相干解调法的抗噪性能相干解调法的抗噪性能相干解调法的误码率相干解调法的误码率Ps为为1（6-1）为解调器的输入信噪比；为解调器的输入信噪比；a为为信号振幅，信号振幅，为噪声功率。

为噪声功率。

当当r1，即大信噪比时，式（，即大信噪比时，式（6-1）可）可近似表示为近似表示为（6-2）2非相干解调法的抗噪性能非相干解调法的抗噪性能误码率误码率Ps为为1（6-3）1时时（6-6）2包络检波法的抗噪性能包络检波法的抗噪性能系统的误码率为系统的误码率为1（6-7）6.36.3二进制相移键控二进制相移键控6.3.1二进制相移键控的基本二进制相移键控的基本原理原理二进制相移键控（二进制相移键控（2PSK）调制中，）调制中，在一个码元持续期间在一个码元持续期间Ts内，通常用载波相内，通常用载波相位位180和和0分别表示二进制数字基带信号分别表示二进制数字基带信号的的“1”和和“0”，即载波的相位随数字基，即载波的相位随数字基带信号带信号“1”或或“0”而改变。

而改变。

2PSK已调信号的波形如图已调信号的波形如图6-16所示。

所示。

图图6-162PSK信号的波形信号的波形图图6-172PSK信号的功率谱密度示意图信号的功率谱密度示意图6.3.22PSK信号的调制与解调信号的调制与解调方法方法12PSK信号的调制方法信号的调制方法图图6-182PSK信号调制器原理框图信号调制器原理框图22PSK信号的解调方法信号的解调方法图图6-192PSK信号相干解调原理框图信号相干解调原理框图2PSK信号相干解调过程对应的各点信号相干解调过程对应的各点波形如图波形如图6-20所示。

所示。

图图6-202PSK信号相干解调过程的各点波形信号相干解调过程的各点波形6.3.32PSK系统的抗噪性能系统的抗噪性能（6-8）在大信噪比（在大信噪比（r1）条件下，式（）条件下，式（6-8）可近似表示为）可近似表示为（6-9）6.46.4二进制差分相移键控二进制差分相移键控6.4.1二进制差分相移键控的二进制差分相移键控的基本原理基本原理为了解决为了解决2PSK信号解调过程中的相信号解调过程中的相位模糊问题，提出了二进制差分相移键控位模糊问题，提出了二进制差分相移键控（2DPSK）方式。

）方式。

2DPSK方式是用前后相邻码元载波相方式是用前后相邻码元载波相位的相对变化来表示数字信息。

位的相对变化来表示数字信息。

假设前后相邻码元的载波相位差为，假设前后相邻码元的载波相位差为，且且（6-10）图图6-212DPSK信号的波形信号的波形6.4.22DPSK信号的调制与解信号的调制与解调方法调方法12DPSK信号的调制方法信号的调制方法图图6-222DPSK信号调制器原理框图信号调制器原理框图22DPSK信号的解调方法信号的解调方法图图6-232DPSK信号极性比较法解调原理框图信号极性比较法解调原理框图图图6-242DPSK信号相位比较法解调原理框图及各点波形信号相位比较法解调原理框图及各点波形6.4.32DPSK系统的抗噪性能系统的抗噪性能1极性比较法的抗噪性能极性比较法的抗噪性能（6-11）当当Pe1时，时，1Pe1，有，有Pe2Pe（6-12）当当Pe很大，使很大，使Pe1/2时，有时，有Pe2Pe（6-13）2相位比较法的抗噪性能相位比较法的抗噪性能总误码率为总误码率为1（6-15）6.56.5各种二进制数字各种二进制数字调制系统的性能比较调制系统的性能比较图图6-26各种二进制数字调制的误码率曲线各种二进制数字调制的误码率曲线6.66.6多进制数字调制多进制数字调制在二进制中每个码元传输在二进制中每个码元传输1比特的信比特的信息，而在多进制键控体制中每个码元能携息，而在多进制键控体制中每个码元能携带更多的信息量带更多的信息量6.6.1多进制振幅键控多进制振幅键控图图6-27MASK信号的波形信号的波形MASK信号采用相干解调法和最佳判信号采用相干解调法和最佳判决门限电平解调时，其总误码率（码元错决门限电平解调时，其总误码率（码元错误率）为误率）为2（6-20）M为进制数；为进制数；r为信号平均功率与噪声为信号平均功率与噪声功率比。

功率比。

图图6-28MASK信号的误码率曲线信号的误码率曲线6.6.2多进制频移键控多进制频移键控图图6-294FSK信号举例信号举例图图6-30多进制频移键控系统的原理框图多进制频移键控系统的原理框图MFSK信号接收有相干与非相干两种信号接收有相干与非相干两种方式，误码率曲线如图方式，误码率曲线如图6-31（a）和图）和图6-31（b）所示。

）所示。

图图6-31MFSK的误码率曲线（按码元信噪比计算）的误码率曲线（按码元信噪比计算）图图6-32MFSK信号的误码率（按比特信噪比计算）信号的误码率（按比特信噪比计算）6.6.3多进制相移键控多进制相移键控多进制相移键控（多进制相移键控（MPSK）利用载波）利用载波的多个不同相位来表示数字信息。

的多个不同相位来表示数字信息。

1四相绝对相移键控四相绝对相移键控图图6-334PSK信号矢量图信号矢量图图图6-34相乘法产生相乘法产生4PSK信号原理框图信号原理框图图图6-35相位选择法产生相位选择法产生4PSK信号原理框图信号原理框图图图6-364PSK信号解调原理方框图信号解调原理方框图（6-23）就是就是4PSK信号的误码率。

信号的误码率。

任意的任意的M进制进制PSK信号，当信噪比足信号，当信噪比足够大时，误码率可以近似地表示为够大时，误码率可以近似地表示为（6-24）图图6-38所示为所示为MPSK信号的误码率曲信号的误码率曲线。

线。

图图6-38MPSK信号的误码率曲线（按码元信噪比计算）信号的误码率曲线（按码元信噪比计算）2四相相对相移键控四相相对相移键控在在4DPSK中是利用前后码元之间的相中是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息，对相位变化来表示数字信息，4DPSK信号信号的一种编码规则如表的一种编码规则如表6-2所示，表中所示，表中n是是相对于前一码元的相位变化。

相对于前一码元的相位变化。

图图6-394DPSK信号产生原理框图信号产生原理框图图图6-404DPSK信号极性比较法解调原理框图信号极性比较法解调原理框图图图6-41A方式方式4DPSK信号相位比较法解调原理方框图信号相位比较法解调原理方框图对于多进制对于多进制DPSK信号，在大信噪比信号，在大信噪比的条件下，误码率计算公式为的条件下，误码率计算公式为（6-25）当当M=4时，误码率为时，误码率为（6-26）图图6-42所示为所示为MDPSK信号的误码率信号的误码率曲线。

曲线。

图图6-42MDPSK信号的误码率曲线信号的误码率曲线