【大學(xué)】 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

第六章數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)6.1引言6.2二進制數(shù)字調(diào)制原理6.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能6.4多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)1編輯ppt6.1引言數(shù)字調(diào)制也稱鍵控信號,有三種基本的調(diào)制方式：ASK，F(xiàn)SK，PSK可看成是模擬線性調(diào)制和角調(diào)制的特殊情況載波——

正弦波調(diào)制信號——

數(shù)字信號2編輯ppt6.2二進制數(shù)字調(diào)制原理6.2.1二進制振幅鍵控（2ASK）

AmplitudeShiftKeying2ASK信號的產(chǎn)生乘法器～模擬幅度調(diào)制方法鍵控方法OOKOn-OffKeying3編輯ppt=OOK信號有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）、相干解調(diào)（同步檢測法）、4編輯ppt2ASK的功率譜密度

S(t)是單極性的隨機矩形脈沖序列根據(jù)矩形波形g（t）的頻譜特點，對于所有m≠0的整數(shù)有5編輯ppt當(dāng)P=1/2時6編輯ppt2ASK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成2ASK信號帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍7編輯ppt6.2.2二進制移頻鍵控（2FSK）

FrequencyShiftKeying

～～8編輯ppt已調(diào)信號

式中，g（t）為單個矩形脈沖，脈寬為

分別是第n個信號碼元的初相位與序列n無關(guān)，反映在上，表現(xiàn)為與改變時，其相位是不連續(xù)的。

9編輯pptFSK信號常用解調(diào)方法有非相干檢測法，相干檢測法，鑒頻法，過零檢測法，差分檢波法等為簡明起見，沒有考慮相位的影響10編輯pptFSK功率譜密度同樣由連續(xù)譜和離散譜組成。離散譜出現(xiàn)在兩個載頻位置11編輯ppt若兩載頻之差較小，如則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰。若兩載頻之差逐步增大，連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。頻帶12編輯ppt6.2.32PSK，2DPSK

PhaseShiftKeying，DifferentialPSKg(t)是脈寬為Ts的單個矩形脈沖在某一碼元持續(xù)時間Ts

內(nèi)觀察13編輯ppt0相位發(fā)送0,π相位發(fā)送1.

發(fā)送端與接收端必須要有相同的相位參考.

若參考基準(zhǔn)相位隨機跳變,就會在接收端發(fā)生錯誤的恢復(fù),“倒π”現(xiàn)象。

2DPSK是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。相位偏移ΔΦΔΦ=π數(shù)字信息“1”ΔΦ=0數(shù)字信息“0”14編輯ppt數(shù)字信息

絕對碼

00111001PSKDPSK相對碼

00010111015編輯ppt相對移相：絕對碼→相對碼→絕對移相～φ載波移相2PSK調(diào)制方框圖0π16編輯ppt～φ載波移相2DPSK調(diào)制方框圖碼變換0π17編輯ppt2PSK信號的功率譜密度

由于為雙極性矩形基帶信號，故：18編輯ppt當(dāng)雙極性基帶信號“1”,“0”出現(xiàn)概率相等

則：

連續(xù)譜部分與2ASK信號的連續(xù)譜基本相同(僅相差一個常數(shù)因子)

因此2PSK信號的帶寬與2ASK相同19編輯ppt6.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能6.3.12ASK抗噪聲性能在一個碼元持續(xù)時間內(nèi),發(fā)送端:20編輯ppt接收端

BPF半波或全波整流器LPF抽樣判決器定時脈沖輸入輸出非相干方式加性高斯白噪聲21編輯ppt接收端帶通濾波器后

22編輯ppt1.包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)性能包絡(luò)發(fā)“1”

時,廣義瑞利分布

發(fā)“0”

時,瑞利分布

V>b判為“1”

門限電壓bV≤b判為“0”

23編輯ppt發(fā)“1”

信噪比歸一化門限值發(fā)“0”總誤碼率Pe=P(1)Pe1+P(0)Pe2若P(1)=P(0)24編輯ppt在大信噪比（r>>1）條件下最佳門限下界25編輯ppt2.同步檢測法的系統(tǒng)性能BPF相乘器LPF抽樣判決器定時脈沖輸入輸出相干方式高斯過程,0均值26編輯ppt總誤碼率Pe=P(1)Pe1+P(0)Pe2

27編輯ppt總誤碼率Pe=P(1)Pe1+P(0)Pe2

28編輯ppt當(dāng)P(1)=P(0)=1/2時當(dāng)r>>1時29編輯ppt例設(shè)某2ASK信號的碼元速率

波特,接收端輸入信號的幅度a=1mV,信道中加性噪聲的單邊功率譜密度求1.包絡(luò)檢波器解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率

2.同步檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率解30編輯ppt包絡(luò)檢波同步檢測31編輯ppt6.3.22FSK抗噪聲性能BPF包絡(luò)檢波器抽樣判決器抽樣脈沖輸入輸出BPF包絡(luò)檢波器非相干解調(diào)32編輯ppt發(fā)送碼元信號

帶通濾波器的輸出33編輯ppt兩路輸入包絡(luò)（發(fā)送碼元“1”）廣義瑞利分布

瑞利分布34編輯ppt同理總誤碼率35編輯ppt同步檢測法（0，Ts）發(fā)送“1”，送入抽樣判決器比較的兩路波形BPF相乘器LPF抽樣判決器抽樣脈沖輸出BPF相乘器LPF輸入比較大小36編輯ppt同理總誤碼率當(dāng)r>>1

當(dāng)r>>1時,包絡(luò)檢波與同步檢測性能相差很小

37編輯ppt6.3.32PSK和2DPSK系統(tǒng)的

抗噪聲性能2PSK采用同步檢測法（極性比較法）系統(tǒng)誤碼率（1）當(dāng)r>>1時，

（2）38編輯ppt2DPSK差分相干檢測BPF相乘器LPF抽樣判決器定時脈沖DPSK輸出延遲Ts參考信號受到加性噪聲干擾（3）39編輯ppt2DPSK極性比較—

碼變換解調(diào)

極性比較法即同步檢測法，碼變換器輸入端的誤碼率可用（1）（2）表示，

碼變換器使誤碼率增加

總誤碼率BPF相乘器LPF抽樣判決器輸入輸出碼(反)變換abcdef40編輯ppt111001000010110abcdef41編輯ppt同步檢測輸出有一個碼元錯誤，碼變換輸出引起兩個相鄰碼元錯誤例0010×0011×0×同步檢測輸出有兩個相繼錯碼，碼變換輸出引起兩個相鄰碼元錯誤0010×1×1011×10×42編輯ppt若輸出中出現(xiàn)一長串連續(xù)錯碼，則在碼變換輸出中仍引起兩個碼元錯誤0010×1×0×0×1011×1101×令Pn表示一串n個碼元連續(xù)錯誤這一事件出現(xiàn)的概率則碼變換器輸出的誤碼率為：出現(xiàn)一串n個碼元連續(xù)錯誤是“n個碼元同時出錯與在該一串錯碼兩端都有一碼元不錯”

（4）（5）43編輯ppt（5）代入（4）

又∵很小

很大（）

碼變換總是使誤碼率增加（6）44編輯ppt（6）代入（1）得

例設(shè)某2FSK調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率為1000Baud，已調(diào)信號的載頻為1000Hz、2000Hz；1）試討論應(yīng)選擇怎樣的解調(diào)器解調(diào)？2）若發(fā)送數(shù)字信息是等可能的，試畫出它的功率譜密度草圖。45編輯ppt在通信系統(tǒng)測試中，通常不直接計算或測量某測試點的電壓或負(fù)載吸收的功率，而是計算它們與某一電壓或功率基準(zhǔn)量之比的對數(shù)功率電平dBmP0=1mW（零功率電平）

P155例電壓電平dbvV0=0.775V（零電壓電平）46編輯ppt在600Ω電阻上測量,功率電平等于電壓電平47編輯ppt6.4多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)特點在相同的碼元傳輸速率下，信息傳輸速率比二進制系統(tǒng)高。Rb=RBN㏒2Nb/s在相同的信息傳輸速率下，多進制碼元傳輸速率比二進制低。增大碼元寬度，會增加碼元的能量，并能減少由于信道特性引起的碼間干擾的影響。在相同的噪聲下，多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能低于二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。48編輯ppt6.4.1MASKL電平的調(diào)制信號

可看成由時間上不重疊的L個不同振幅值的OOK信號的疊加,因而,其功率譜密度便是這L個信號的功率譜密度之和,盡管疊加后的譜結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,但就帶寬而言,L電平調(diào)制信號的帶寬與二電平的相同.49編輯ppt×BPF×LPF抽樣判決A(t)A(t)x(t)……為第K個電平對應(yīng)的信號K=1，2，…L當(dāng)時，第K個電平的碼元將會錯判。門限電平50編輯ppt當(dāng)發(fā)送L個電平的可能性相同時，每一電平的概率為1/L）51編輯ppt信號功率

52編輯ppt6.4.2MFSK

i=1，2，…L要求MFSK信號L個狀態(tài)之間具有正交關(guān)系，則：

n，m為正整數(shù)，且m>n非相干接收是2FSK誤碼率的L-1倍.53編輯ppt6.4.3MPSK

受調(diào)相位,有M種不同取值多相調(diào)制的波形可以看作是對兩個正交載波進行多電平雙邊帶調(diào)制所得信號之和,多相調(diào)制信號的帶寬與多電平雙邊帶調(diào)制時的相同.

多相制中使用最廣泛的是四相制和八相制,四相制記為4PSK或QPSK.54編輯pptQPSK利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息,每一載波相位代表2比特信息每個四進制碼元又被稱為雙比特碼元

ab(A方式)(B方式)000°225°1090°