[信息与通信]数字带通传输系统.ppt

第5章 数字基带传输系统 和模拟调制相似，数字调制所用的载波一般也是连续的正弦型信号，但调制信号则为数字基带信号。 理论上讲，载波形式可以是任意的（比如三角波、方波等），只要适合在带通信道中传输即可。 在实际通信中多选用正弦型信号，是因为它具有形式简单、便于产生和接收等特点。 与模拟调制中的幅度调制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三种基本方式：幅度键控（ASK），频移键控（FSK），相移键控（PSK）。 所谓“键控”，是指一种如同“开关”控制的调制方式。比如对于二进制数字信号，由于调制信号只有两个状态，调制后的载波参量也只能具有两个取值，其调制过程就像用调制信号去控制一个开关，从两个具有不同参量的载波中选择相应的载波输出，从而形成已调信号。“键控”就是这种数字调制方式的形象描述。 二进制幅度键控信号的一般时域表达式为 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s(t)经线性调制后的双边带谱，离散谱由载波分量决定。 幅度键控信号的功率谱是基带信号功系谱的线性搬移。 2ASK调制器 ASK解调器 2 二进制频移键控（2FSK） 3. 2PSK和2DPSK系统的抗噪声性能 (1) 2PSK相干解调系统性能 无论是绝对相移还是相对相移，从信号波形上，都是一对倒相信号的序列。以下只讨论三种键控的相干解调。 2PSK信号相干解调时系统的总误码率为 在大信噪比条件下，上式近似为 (2) 2DPSK信号相干解调系统性能 分析模型： 当发送1和发送0符号概率相等时，p(1)=p(0)，最判决门限为b*=0，与接收机输入信号幅度无关，判决门限不随信道特性变化而变化 原理： 对2DPSK信号进行相干解调，先恢复出相对码序列，再通过码反变换器变换为绝对码序列，从而恢复出发送的二进制数字信息。 因此，码反变换器输入端的误码率Pe可由2PSK信号采用相干解调时的误码率公式来确定。 2DPSK信号的系统误码率Pe′，只需在2PSK信号相干解调误码率公式基础上再考虑码反变换器对误码率的影响即可。 简化模型： 分析码反变换器对误码的影响(bn为相对码序列；an为经码反变换器后的绝对码序列)： 无误码时，当bn的某一位与前一位数值不同时，对应的an为1，相同时an为0。 错码表示本应为1时，输出却为0；或本应为0时，输出却为1。 相对码中某一位错码通过码反变换器后使输出的绝对码序列产生2位错码。 相对码中有连续两位错码通过码反变换器后，输出的绝对码序列也只产生2位错码。 相对码中有连续n位错码通过码反变换器后，输出的绝对码序列仍只产生2位错码，错码位置在两头。 可得到信号通过码反变换器前后误码率关系： 若Pe很小，则有Pe? / Pe ? 2；若Pe很大，即Pe ?1/2，则有Pe? / Pe ? 1。 这意味着Pe?总是大于Pe 。也就是说，反码变换器总是使误码率增加，增加的系数在1~2之间变化。 将2PSK信号相干解调时系统的总误码率公式 代入 得： 式中应用了： 当Pe很小时，Pe? =2Pe 当Pe很大时， Pe? = Pe (3) 2DPSK信号差分相干解调系统性能 分析模型： 差分相干解调(相位比较法)，不需要专门的相干载波，只需要由收到的2DPSK信号延时一个码元间隔Ts，然后与2DPSK信号本身相乘。 相乘器起着相位比较的作用，相乘结果反映了前后码元的相位差，经低通滤波后再抽样判决，恢复原始数字信息。解调器不需要码反变换器。 可以求出，2DPSK信号差分相干解调系统的总误码率为 ： 例：假设采用2DPSK方式在微波线路上传送二进制数字信息。已知码元速率RB = 106 B，信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n0 = 2 × 10-10 W/Hz。今要求误码率不大于10-4。试求 (1)采用差分相干解调时，接收机输入端所需的信号功率； (2)采用相干解调-码反变换时，接收机输入端所需的信号功率。 解：(1)接收端带通滤波器的带宽为 其输出的噪声功率为 由于2DPSK采用差分相干，接收的误码率为 求解得 又因为 所以，接收机输入端所需的信号功率为 (2)对于相干解调-码反变换的2DPSK系统， 要求： 因而 查表可得： 由r = a2 / 2σn2，得接收机输入端所需的信号功率为 7.3 二进制数字调制系统的性能比较 误码率主要取决于解调器输入信噪比作为变量的互补误差函数： 差分相干解调属于非相干解调 相同信噪比，相干解调误码率总是小于非相干解调，但相干解调系统设备复杂，一般都采用非相干解调。 在相同r情况下，2PSK误码率低于2FSK， 2FSK误码率低于2ASK。 在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好。但PSK的倒π现象，