第七章 数字信号的载波传输PPT课件

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一般来说，数字调制技术可以分为两种类型：
- 利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟 信号的特殊情况处理；
- 利用数字信号的离散取值特点键控载波（键控法）。
键控法一般由数字电路实现：调制变换速率快、 调整测试方便、体积小、设备可靠性高。
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7.2 二进制振幅键控(ASK)
ASK也称为通断键控OOK； 二进制数字振幅键控通常记做2ASK；
二是发送的码元为“0”时，错判为“l”，其概
率记为 P(1/ 0)。
P (1/0)P (xU d)U df0(x)d xS0
P(0/1)P(xU d)U 0df1xd xS1
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则系统的总误码率为 ：
P e P ( 1 ) P ( 0 /1 ) P ( 0 ) P ( 1 /0 )
不难看出，当阈值为A/2时，该阴影面积
之和最小，即误码率最低。称此使误码率获
最小值的门限为最佳门限，其值Ud UdA/2 。
系统的误码率近似为：Pe
1 2
r
e4
其中 rA2/(2n2) 表示信噪比。
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2. 相干解调时2ASK系统的误码率 其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t) A c n c(o t )c cts o n c ct(s t )c ns(to )s cts i n n c st(， t)si n ct发 ， 发 0 ” 1 “ ” “
图7.2.1数字振幅调制原理方框图
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图7.2.2 2ASK信号的产生及波形模型
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• 2ASK信号的功率谱及带宽
P 2AS (fK )1 4P s(ffc)P s(ffc)
G(f)表示二进制序 宽列 度T中 s、 为一 高个 度 1的为 门函g(数 t)所对应的频谱函数； Ps(f)为二进制序列 密的 度 . 功率谱
Bg 1 Ts ，则2ASK信号的带宽为：
B2 ASK
2Bg
2 Ts
2Rs
系统的传码率 Rs 1 Ts (B)
2ASK系统的频带利用率为：
1/ Ts 2 / Ts
Rs 2Rs
1 2
(
B
/
H
Z
)
用2ASK方式传送码元速率为RS的数字信号时，要 求该系统的带宽至少为2RS（Hz）。
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• 2ASK信号的解调
1. 包络检测时2ASK系统的误码率
其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t)stnit Ac nc(o t )c cst o nc cst(t )c ns(o t )scst i n ncst(， t)si nct发 ， 发 0” “ 1” “
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经包络检波器检测，输出包络信号：
x(t) Anc(t)2ns2(t)，发1” “
nc2(t)ns2(t)，发0” “
发“1”时，BPF输出包络的抽样值的一 维概率密度函数服从莱斯分布；
而发“0”时，BPF输出包络的抽样值的 一维概率密度函数服从瑞利分布。
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f(x) f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
存在两种错判的可能性：一是发送的码元
为“1”时，错判为“0”，其概率记为 P(0/1)；
_ 1, 概率(1为 P)
an 0,
概率P为
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•频率键控法（相位不连续2FSK信号的产生）
图7.3.3相位不连续2FSK信号的产生和各点波形
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•2FSK信号的功率谱和带宽（相位不连续2FSK信号）
图7.3.4相位不连续2FSK信号的功率谱
B2FSK f2 f1 2Rs (2h)Rs
Rs fs h f2 f1 /R（ s 偏移率）
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2ASK的原理
e0(t) ang(tnST)cocst
n
2ASK信号可以表示成为一个单极性矩形脉冲序 列与一个正弦型载波相乘。
g(t)是持续时Ts间 的为 矩形脉an冲 为； 二进制数字 1, 出现概率 P 为
an 0, 出现概(率 1P为 )
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令： s(t) ang(tnTs)
n
则有e： 0(t)s(t)cosct
图7.2.3 2ASK信号的功率谱
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2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散 谱两部分组成：连续谱取决于数字基带 信号基本脉冲的频谱；离散谱为位于正 负fc处的一对冲激函数；
（对应基带信号为单极性矩形脉冲序列）
2ASK信号的带宽是单极性数字基带信号 带宽的两倍。
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当数字基带信号的基本 脉冲是矩形非归零脉冲 时，
取本地载波，则乘法器输出，在抽样判 决器输入端得到：
x(t) Ancn(tc)(， t)，发发 0“ ” 1“ ”
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x(t)值的一维概率密度为：
f1x
1 ex p([xA)2]，发 1” “
2n
2n2
f0x
1 exp(x2 )，发 0” “
2n
2n2
f(x)
f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
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不难看出，最佳判决门限为：Ud A/2
可以证明，这时系统的误码率为：
Pe
1 2
erf
c
r 2
当信噪比远大于1时，上式近似为：Pe
1
r
e4
r
在大信噪比情况下，2ASK信号相干解
调时的误码率总是低于包络检波时的误码率，
即相干解调2ASK系统的抗噪声性能优于非
相干解调系统。注意例题。
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（第13讲）
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7.3 二进制频移键控(2FSK)
2FSK频移键控的原理
使用载波的频率来传送数字消息，即用所传达的 数字消息控制载波的频率。
图7.3.1nTs)cos1(tn)
_
an
g(t
nTs)cos(2tn)
n
n
1, 概率P为 an 0, 概率(1为 P)
第七章 数字信号的载波传输
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7.1 概述
为了能使某一数字信号在带限信道中传输，必须 用数字信号对载波进行调制；
数字调制：用基带数字信号控制高频载波，把基 带数字信号变换为频带数字信号；
数字解调：接收端通过解调器把频带数字信号还 原为数字基带信号；
一般把包括数字调制和解调过程的传输系统叫做 数字信号的载波（频带）传输系统。
图7.2.4 2ASK信号的包络解调
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图7.2.5 2ASK信号的相干解调
z(t)y(t)cocsts(t)co2sct
s(t)1 21co2sct1 2s(t)1 2s(t)co2sct
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• 2ASK系统的抗噪声性能
假定信道噪声为加性高斯白噪声，其均值为0、
方差为
2 n
；接收的信号为：
s(t)0Acosct， ，发发“ 1” 0“ ”