高级通信原理第5章数字信号频带传输(于秀兰)资料.ppt

解 PSK信号 等效低通表示？ QAM信号、FSK信号 5.3 先进的数字调制 由于同相分量和正交分量不能同时发生变化，相邻1个比特信号的相位只可能发生（+- 90°）的变化，因而星座图中的信号点只能沿正方形四边移动，不再出现沿对角线移动，消除了已调信号中相位突变180°的现象。 5.4 数字调制方式的比较 可靠性的比较 根据要达到的错误概率比较所需的SNR； 根据要达到的错误概率（比如10－5）比较所需的比特SNR（即Eb/No)。 －＞所需的比特SNR越低，则系统的功率效率较高。 有效性的比较 频带利用率（或称为“带宽效率”） η=R/W (bit/s/Hz) 结论：一个好的系统就是在给定的错误概率条件下，对给定的比特信噪比能提供最高η的系统；或是对给定的η要求最小比特信噪比的系统。 香农理论极限 带限信号： 要求信息频带利用率较高； MASK、MPSK、MQAM； 电话信道和数字微波信道。 功限信号： 同样的误码率，要求比特信噪比低； 正交MFSK、双正交信号； 深空通信信道。 好的系统(给定的误码率) 给定的比特信噪比，更高的频带利用率； 给定的频带利用率，更低的比特信噪比； 带宽和维度 问题：N＝1,2,M时，带宽效率为多少？ 调制原理、功率谱密度和频带利用率 在理想限带及AWGN条件下的最佳接收 由星座图分析信号的功率有效性 在AWGN条件下的最佳接收及误码率分析 PAM 2FSK 方形QAM（含4PSK） 重要的结论 小　结 Use Gray coding, 说 明 4PSK的误码率由BPSK的误码率推导得到。 16QAM的误码率由4ASK的误码率推导得到。 64QAM的误码率？ 4PSK的误比特率和BPSK的误比特率相同。 16QAM的误比特率和4ASK的误比特率相同。 64QAM的误比特率？ MFSK的误码率和误比特率 所有符号错误概率为 则每个符号的平均比特差错数 因为k比特中有n比特出错情况的种类为 因为每个符号的比特数为k，则误比特率为 参见Proakis《数字通信》第4版189页 比如4进制，0出错（由0错成1、2、3） MPSK、MFSK的性能曲线 1、带宽和频带利用率（最大的频带利用率和理论最小带宽） 2、误码率和误比特率 （星座图的欧式距离、信号点与比特的对应关系） MPSK、MFSK的性能比较 1、当M增加时，MASK、MPSK、MQAM频带利用率 有所增加，但是为了保证一定的误码性能 ，必须增加信号的平均发射功率。 2、当M增加时，正交MFSK是靠增加信号频带来换取误码率的降低。 3、功率受限时通常选用MFSK ；带宽受限时通常选用 MASK、MPSK、MQAM 。 结论： 1）所有的二进制信号采用最佳接收的误码率可以用欧式距离统一表示。 2）本章数字频带信号的分析方式同样适合于其它形式的信号。比如 MFSK分析方法适用于所有正交信号，比如扩频通信和CDMA系统。 说明： 说 明 4PSK的误码率由BPSK的误码率推导得到。 16QAM的误码率由4ASK的误码率推导得到。 64QAM的误码率？ 4PSK的误比特率和BPSK的误比特率相同。 16QAM的误比特率和4ASK的误比特率相同。 64QAM的误比特率？ 联合边界 参见Simon Haykin通信系统（第四版）5.7.3节 问题的提出：对于AWGN信道，误符号率的计算可以很容易从概念上得到（只需要确定“被积函数”和“积分区域”）。但是如果积分的数值计算存在困难，如何克服？ 通过简化积分区域来得到一种简单但实用的联合边界的上界，作为AWGN信道中一组M个等概率信号的平均误符号率的近似值。当信噪比较高时，获得的结果相当准确（通常信噪比误差在一个dB之内）。 讨论S1出错的条件概率 联合边界直接从信号空间图中得到，基于一个与直观事实相符的思想：符号错误概率是由最靠近发射信号的相邻信号所决定的。 频带信号的等效低通分析 随着M的增大，MFSK信号功率谱 的主瓣宽度随之增大，频带利用率随之减小。 练习 基带PAM信号 总结：频带利用率 (假定基带信号采用不归零矩形脉冲) ASK信号或频带PAM PSK、QAM信号 FSK信号 基带PAM信号 频带利用率 (假定基带信号采用滚降频谱的波形) ASK信号或频带PAM PSK、QAM信号 1、当M增加时，MASK、MPSK、MQAM频带利用率 有所增加，但是为了保证一定的误码性能 ，必须增加信号的平均发射功率。 2、当M增加时，正交MFSK是靠增加信号频带来换取误码率的降低。 3、功率受限时通常选用MFSK ；带宽受限时通常选用 MASK、MPSK、MQAM 。 结论： 5.2 AWGN条件下的最佳接收及误码率分析 1) 信号的矢量表示 2) AWGN下的最佳接收