1、1第六章 數字調制系統6.1 引言6.2 二進制數字調制原理6.3 二進制數字調制系統的抗噪聲性能6.4 多進制數字調制系統http:/ 引言數字調制也稱鍵控信號,有三種基本的調制方式：ask，fsk，psk可看成是模擬線性調制和角調制的特殊情況 載波 正弦波 調制信號 數字信號 http:/ 二進制數字調制原理6.2.1 二進制振幅鍵控（2ask） amplitude shift keying 2ask信號的產生乘法器)(ts)(0tetccostccos)(ts)(0te模擬幅度調制方法鍵控方法ook on-off keyinghttp:/ = ook信號有兩種基本的解調方法：非相干解調（

2、包絡檢波法）、相干解調（同步檢測法）、nsnnttgats)()(ppan110以概率以概率)(0te)(tstccos)(ts)(0tehttp:/ fps)(smff 222)()1 (mssmfgpf0)(smfg)( fps2)()1(fgppfs222)0()()1 (gfpfshttp:/ fpe)()(16122ccsffgffgf)()()0(16122ccsffffgfhttp:/ 二進制移頻鍵控（2fsk） frequency shift keying)(ts)(0te1f2f)(ts)(0tehttp:/ 分別是第n個信號碼元的初相位與序列n無關，反映在 上，表現為 與

3、改變時，其相位是不連續的。 nn)(0te12http:/ fpesf8.0sf20fsff 0sff 0sff20sff202210fffhttp:/ 則連續譜出現單峰。若兩載頻之差逐步增大，連續譜將出現雙峰。頻帶sfsffff212http:/ 2psk，2dpskphase shift keying， differential psk g(t)是脈寬為ts的單個矩形脈沖 在某一碼元持續時間ts 內觀察)(0tetnttgacnsncos )(ppan111以概率以概率ptpttecc1coscos)(0概率為概率為http:/ 0相位發送0, 相位發送1.發送端與接收端必須要有相同的相位

4、參考. 若參考基準相位隨機跳變,就會在接收端發生錯誤的恢復,“倒”現象。 2dpsk是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數字信息的一種方式。 相位偏移 = 數字信息“1” =0 數字信息“0”http:/ 0 0 1 1 1 0 0 1pskdpsk相對碼 0 0 0 1 0 1 1 1 0http:/ 為雙極性矩形基帶 信號，故：)()(41)(cscseffpffpfpnsnnttga)()( fpe)()()1(22ccsffgffgppf)()()0()21(41222ccsffffgpfhttp:/ , “0”出現概率相等則： 連續譜部分與2ask信號的連續譜基本相同(僅相差一個

5、常數因子) 因此 2psk信號的帶寬與2ask相同)()(4122ccsffgffgf)( fpehttp:/ 二進制數字調制系統的抗噪聲性能6.3.1 2ask抗噪聲性能 在一個碼元持續時間內,發送端:”發“”發“）（001)(tutsttttttatusct其它00cos)(http:/ 包絡檢波法的系統性能包絡)()()(22tntnatvsc發“1” 時, 廣義瑞利分布)()()(22tntntvsc 發“0” 時, 瑞利分布 v b 判為“1” 門限電壓b v b 判為“0” http:/ 信噪比 歸一化門限值發“0”總誤碼率 pe=p(1)pe1 + p(0)pe2若p(1)=p(

6、0),2(1)()(0011brqdvvfbvppbe222/narnbb/0bbeedvvfbvpp2/0220)()(2/02021),2(1 21beebrqpdtettiqt2/ )(022)(),(http:/ 下界2/*ab 2/*0rb 4/21)2(41reererfcprepre4/21http:/ 同步檢測法的系統性能bpf相乘器lpf抽樣判決器定時脈沖輸入輸出相干方式tccos)(ty)(tx”發“”發“0)(1)()(tntnatxcc高斯過程,0均值http:/ pe=p(1)pe1 + p(0)pe2 *)(0 xf)(1xf1ep2epabhttp:/ pe=p(

7、1)pe1 + p(0)pe2 *)(0 xf)(1xf1ep2epa*bhttp:/ p(1) = p(0) =1/2 時)2(21rerfcpe當 r1 時4/1reerp2/*0rbbnhttp:/ 設某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.包絡檢波器解調時系統的誤碼率 2.同步檢測法解調時系統的誤碼率解 6108 . 4brhzwn/10250bsrf hzrfbbs6106 . 922wbnn8021092. 11262/22narhttp:/ . 721reep44/1067.11reerphttp:/ 2fsk抗噪聲性

8、能bpf包絡檢波器抽樣判決器抽樣脈沖輸入輸出bpf包絡檢波器12)(ty非相干解調http:/ 瑞利分布http:/ （0，ts）發送“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t1cosbpf相乘器lpft2cos輸入12)(2tx)(1tx)()(11tnatxc)()(22tntxc比較大小http:/ 2/21reerp當r1時,包絡檢波與同步檢測性能相差很小 http:/ 2psk和2dpsk系統的 抗噪聲性能2psk采用同步檢測法（極性比較法）系統誤碼率)(21rerfcpe（1）當r1時， reerp21（2）http:/ 碼變換解調極性比較法即同

9、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 )(1212rerfpebpf相乘器lpf抽樣判決器輸入輸出tccos碼(反)變換abcdefhttp:/ 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0abcdefhttp:/ 0 0 1 0 0 0 1 1 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0 0 1 0 1 10 1 1 1 0 http:/ 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1令pn表示一串n個碼元連續錯誤這一事件出現的概率則 碼變換器輸出的誤碼率為：出現一串n個碼元連續錯誤是“n個碼元同時出

10、錯與在該一串錯碼兩端都有一碼元不錯” nepppp222212 , 1,)1 (2npppneen（4）（5）http:/ )1 ()1 (222eeeeeppppp11112eeeeppppeeeppp)1 (2)1 (2/ eeepppep很小 2/ eeppep很大（ ） 211/ eepp碼變換總碼變換總是使誤碼是使誤碼率增加率增加（6）http:/ 設某2fsk調制系統的碼元傳輸速率為1000baud，已調信號的載頻為1000hz、2000hz；1）試討論應選擇怎樣的解調器解調？2）若發送數字信息是等可能的，試畫出它的功率譜密度草圖。)(1212rerfpehttp:/ p0=1mw

11、 （零功率電平） p155 例電壓電平dbv v0=0.775v （零電壓電平） mwmwpppdbmpxxw1)(lg10lg100vvvvvdbvpxxv775. 0)(lg20lg200http:/ . 0lg102xv6 . 0lg20 xvvvvx775. 0)(lg20vphttp:/ 多進制數字調制系統特點1.在相同的碼元傳輸速率下，信息傳輸速率比二進制系統高。 rb=rbn2n b/s2.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。3.在相同的噪聲下，多進制數字調制系統的抗噪聲性能低于二進制數字

12、調制系統。http:/ maskl電平的調制信號 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,盡管疊加后的譜結構很復雜,但就帶寬而言,l電平調制信號的帶寬與二電平的相同.ttateccos)()(0dlddta) 1(,3,)()(0tehttp:/ dl) 2( dl)1(dl) 1( )()()(tntvtxck)(tvk為第k個電平對應的信號k=1，2， l當 時，第k個電平的碼元將會錯判。dtnc)(門限電平http:/ mfsk i=1，2，l要求mfsk信號l個狀態之間具有正交關系，則： n，m為正整數，且 mn非相干接

13、收是2fsk誤碼率的 l-1 倍.) 1(cos)(0titatecsbtnnrf/sbctmrmf2/)2/(2/21reelp222narhttp:/ mpsk)cos()(0kctatetbtackcksincos 受調相位,有m種不同取值多相調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制所得信號之和,多相調制信號的帶寬與多電平雙邊帶調制時的相同. 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.khttp:/ a b (a方式) (b方式) 0 0 0 225 1 0 90 315 1 1 180 45 0 1 270 135kkhttp:/ 幅相鍵控方式(apk)nncsntnttgate)cos()()(0nnnpapapaa,2211mmnppp,2211apk