[工学]高级通信原理第5章 数字信号频带传输.ppt

5.3 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。 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？ 香农公式(功率有效性和带宽有效性) 　　当r＝R/W趋于0时（带宽变为无穷大），可得到通信系统所需的比特信噪比的基本限制，即为－1.6dB的香农极限。 上式给出了可靠通信可行的条件，该关系式对所有通信系统都成立。 由式(1)可确定一条曲线理论上，在该曲线以下的任何点通信是可能的，在其以上的点通信是不可能的。 式(1) 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 在AWGN条件下的最佳接收 误码率分析 PAM 2FSK 方形QAM（含4PSK） 重要的结论 小　结 注意：不同信号相同的矢量表示 基带2PAM 频带2PAM（2PSK） 1、基带PAM 2 频带2PAM 频带2PAM 二元正交信号 两个信号的向量表示为 如果发送为s1，则解调器输出端的接收向量为 错误出现在 C(r,s2) C(r,s1)，所以 如果采用欧氏距离来表示，则表示为 因为n1和n2是均值为0，方差为No/2 且相互独立的高斯随机变量，所以n2-n1是均值为0，方差为No的高斯随机变量. Binary signals 和二进制双极性信号相比，要达到同样的错误概率，正交信号的能量需增加一倍，即正交信号的性能劣于双极性信号3dB，这是由于两个信号点之间的距离引起的。 例题：OOK的误码率分析 解: 4PSK 结论：4PSK的误比特率和2PSK相同。 M=2 M=4 误符号率 例题 复习：最佳接收机结构 例如：2PSK 由接收信号得到的解调器输出 发送信号 误码率分析 数字调制系统的最佳接收机的误码分析 M进制PAM的错误概率 M进制PSK的错误概率 M进制QAM的错误概率 M进制FSK的错误概率 总结： Use Gray coding, 如果所有信号具有相同的能量，相关度量可写成r·sm 最佳AWGN接收机的实现形式 注意： 1、要求先验等概； 2、与所有发送信号进行相关，而不是基函数的相关。 如果所有信号具有相同的能量？ 参见数字通信(第4版)179页 The received signal Zero mean Gaussian noise 解: s1 s2 threshold: depends on N0 and p when p=0.5, ?h=0 总结 复习:　AWGN条件下的最佳接收 1、相关解调器 MF解调器 二、最佳检测器 如果所有信号具有相同的能量，相关度量可写成r·sm 最佳AWGN接收机的实现形式 注意： 1、要求先验等概； 2、与所有发送信号进行相关，而不是基函数的相关。 如果所有信号具有相同的能量？ 该接收机常用于正交MFSK系统的最佳接收。 最佳接收机结构 二进制调制的错误概率 1、2PSK 2、正交信号 3、4PSK 2PSK 由接收信号得到的解调器输出 发送信号 误码率 n: variance is ?=N0/2 In such a case, ?h=0 复 习 误码率仅仅取决于比特信噪比。 如果采用欧氏距离来表示，则表示为 一、最佳接收机 信号解调器 相关解调器 MF解调器 最佳检测器 最大后验概率准则 最大似然准则 最小距离准则 1) 相关解调器 相关解调器 2) MF解调器 对输入信号的匹配 ! 问题：匹配于基函数，输出信号和噪声功率为多少？ 证明： 参见数字通信(第4版)172页 解： M=4的双正交信号(eg.4PSK) 参见数字通信(第4版)175页 双正交信号 解： 二、最佳检测器 已经解决的问题： 提出问题： 结 论 最小欧式距离准则的证明思路 4 points QAM 假定先验等概，则平均发送功率 8 points QAM Pav={6A2 6.83A2 6A2 4.73A2 } D is the best 假定先验等概，则平均发送功率 练习 随着M