通信原理相干解調(diào)系統(tǒng)抗噪聲性能

通信原理相干解調(diào)系統(tǒng)抗噪聲性能第一頁，共43頁。5正弦載波數(shù)字調(diào)制5.1概述5.2二進制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.4二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較5.5多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第二頁，共43頁。5.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)第三頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能無論是哪一種調(diào)制，在某一個碼元間隔內(nèi)，實際只有一種確定的波形輸出因此二進制調(diào)制信號實際上就是二元確知信號，即頻率及相位均精確已知的信號我們可以利用二元確知信號相同的分析方法和結(jié)論第四頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：二進制調(diào)制信號的統(tǒng)一表示接收波形發(fā)送波形接收機的目的判斷發(fā)送的到底是比特0還是比特1第五頁，共43頁。接收機的基本結(jié)構(gòu)

二元檢測第六頁，共43頁。接收機的基本結(jié)構(gòu)（條件：n(t)為AWGN）一元檢測＋－二元檢測第七頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：最佳接收機結(jié)構(gòu)1、0等概等能量相關(guān)系數(shù)信號能量1、0等能量1、0不等能量1、0等概不等能量第八頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2ASK1、0不等能量=0

等概第九頁，共43頁。5.3.1

2ASK相干解調(diào)各點波形示意圖門限值可以實現(xiàn)信號頻譜的反搬移！第十頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2FSK一般選擇兩頻率正交，即滿足=0

等概=0第十一頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2PSK=1

等概第十二頁，共43頁。5.3.1

2PSK相干解調(diào)各點波形示意圖10110011011001第十三頁，共43頁。結(jié)論在信號能量相同的情況下，二進制調(diào)制信號采用相干解調(diào)方式時，2PSK信號的抗噪聲性能最好，2FSK信號其次（差3dB），2ASK信號最差（比2FSK差3dB）。如果我們以“1”“0”碼元內(nèi)平均能量相等來衡量的話，則2ASK與2FSK性能相同，但均比2PSK信號差3dB。第十四頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2DPSK問題：當已知2PSK相干解調(diào)誤碼率Pe時，Pe’與Pe之間的關(guān)系如何？Tb第十五頁，共43頁。5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2DPSKPn為碼反變換器輸入端相對碼序列連續(xù)出現(xiàn)n個錯碼的概率

n個碼元同時出錯與在該一串錯碼兩端都有一碼元不錯Pe<<1碼反變換器的影響是使輸出誤碼率增大，但實際中仍然用2DPSK而不用2PSK第十六頁，共43頁。5.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)第十七頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能相干解調(diào)是在假設接收端對接收信號的載波頻率及相位均已知（確知信號）時的最佳接收。當接收端對接收信號的載波頻率已知但相位未知（即相位是一個隨機變量）時，顯然不能用二元確知信號的接收方法，這種情況下信號的接收稱之為隨相信號的接收。第十八頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能1與0“正交”接收波形為發(fā)送波形為第十九頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：最佳接收機結(jié)構(gòu)最小錯誤概率準則下的二進制隨相信號的最佳接收機結(jié)構(gòu)第二十頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：最佳接收機性能第二十一頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：最佳接收機性能第二十二頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：最佳接收機性能1、0等概求M0、M1的概率分布實際上都是在求某一種包絡的分布，因此實際中把隨相信號的最佳接收也稱為包絡解調(diào)

等概、等能量、正交的二進制隨相信號的最佳接收機性能僅與輸入信噪比Eb/n0有關(guān)第二十三頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2FSK2FSK信號是等概、等能量、正交的二進制隨相信號包絡解調(diào)相干解調(diào)大信噪比時，兩者接近；小信噪比時，相干更優(yōu)第二十四頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2FSK舉例試求：（1）2FSK信號的第一零點帶寬；（2）采用包絡檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率；（3）采用相干檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率；［例6-1］采用二進制移頻鍵控方式在信道上傳送二進制數(shù)字信息。已知2FSK信號的兩個頻率為f1=980Hz，f2=1580Hz，碼元速率RB=300B，傳輸信道輸出端的信噪比為12dB解：（1）2FSK信號的第一零點帶寬（2）采用包絡檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率（3）采用相干檢測法解調(diào)時系統(tǒng)的誤碼率第二十五頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2ASK信噪比Eb/n0>>1

信噪比Eb/n0>>1第二十六頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2ASK包絡解調(diào)相干解調(diào)第二十七頁，共43頁。5.3.2

2ASK包絡解調(diào)各點波形示意圖11110000001111圖6.2.82ASK包絡解調(diào)器各點波形示意圖第二十八頁，共43頁。5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能：2ASK試求（1）相干解調(diào)法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率；（2）包絡解調(diào)法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率。［例6-2］設某2ASK系統(tǒng)中二進制碼元傳輸速率為9600波特，發(fā)送“1”符號和“0”符號的概率相等，接收端分別采用相干解調(diào)法和包絡解調(diào)法對該2ASK信號進行解調(diào)。已知接收端輸入信號幅度A=1mV，信道等效加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度n0/2=41013W/Hz。解：（1）對于2ASK信號，碼元傳輸速率為9600波特，則碼元間隔為（2）包絡解調(diào)法解調(diào)時系統(tǒng)總的誤碼率第二十九頁，共43頁。5.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.1相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.2非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)第三十頁，共43頁。5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)廣泛應用原因：簡單易行；當信噪比很大時，性能接近于最佳接收的性能。主要介紹：2FSK信號過零檢測法2FSK差分檢測法2DPSK信號差分檢測法第三十一頁，共43頁。5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)：2FSK信號過零檢測法及差分檢測法圖6-19過零檢測法原理圖和各點時間波形第三十二頁，共43頁。5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)：2FSK信號過零檢測法及差分檢測法圖6-20差分檢測法原理方框圖0=/2

<<1

當滿足條件cos0=0及<<1時，輸出電壓將與角頻偏呈線性關(guān)系

第三十三頁，共43頁。5.3.3其它解調(diào)系統(tǒng)：2DPSK信號差分檢測法

優(yōu)點：（1）不需要專門的相干載波，因此是一種非相干解調(diào)方法；（2）抗頻率漂移能力、抗多徑效應以及抗相位慢抖動能力方面均優(yōu)于采用相干解調(diào)的絕對調(diào)相方式；缺點：抗AWGN能力不如采用相干解調(diào)的絕對調(diào)相方式第三十四頁，共43頁。5正弦載波數(shù)字調(diào)制5.1概述5.2二進制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.4二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較5.5多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第三十五頁，共43頁。5.4.1誤碼率表6-2二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表調(diào)制方式誤碼率相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK

（大信噪比）2FSK2PSK/2DPSK

2PSK

2DPSK橫向比較

采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方式的誤碼率縱向比較第三十六頁，共43頁。5.4.1誤碼率

表6-3Pe=10-5時2ASK、2FSK和2PSK所需要的信噪比方式信噪比r倍分貝2ASK36.415.62FSK18.212.62PSK9.19.6第三十七頁，共43頁。5.4.1誤碼率表6-4

r=10時2ASK、2FSK和2PSK/2DPSK的誤碼率方式誤碼率Pe相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK1.26×10-24.1×10-22FSK7.9×10-43.37×10-32PSK/2DPSK3.9×10-62.27×10-5第三十八頁，共43頁。5.4.1誤碼率圖6-22誤碼率Pe與信噪比r的關(guān)系曲線差分檢測第三十九頁，共43頁。5.4.2頻帶帶寬2ASK2PSK、2DPSK2FSK2ASK與2PSK及2DPSK的頻帶利用率相同，2FSK的頻帶利用率最低。第四十頁，共43頁。5.4.3對信道特性變化的敏感性2FSK最優(yōu)，2PSK其