(完整版)数字通信原理与技术(王兴亮)第-5-章-数字信号的频带传输.ppt

第5章数字信号的频带传输5.1引言5.2数字振幅调制对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据线性调制的原理，一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即式中,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲，ωc为载波频率，an为二进制数字。图5-2数字线性调制方框图图5-32ASK信号的产生及波形模型图5-4桥式调制器产生2ASK信号图5-5简单的三极管调幅器图5-62ASK信号的实现方法2.2ASK信号的功率谱及带宽
若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为Tb、高度为1的门函数g(t)所对应的频谱函数，Ps(f)为s(t)的功率谱密度，Pe(f)为已调信号e(t)的功率谱密度，则有图5-72ASK信号的功率谱由图5-7可见：
(1)因为2ASK信号的功率谱密度Pe(f)是相应的单极性数字基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的，所以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的离散谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号中存在着可作载频同步的载波频率fc的成分。(2)基于同样的原因，我们可以知道，上面所述的2ASK信号实际上相当于双边带调幅(DSB)信号。因此，由图5-7可以看出，2ASK信号的带宽B2ASK是单极性数字基带信号Bg的两倍。当数字基带信号的基本脉冲是矩形不归零脉冲时，Bg=1/Tb。于是2ASK信号的带宽为3.2ASK信号的解调及系统误码率图5-92ASK信号的相干解调相干解调原理方框图如图5-9所示。相干解调就是同步解调，同步解调时，接收机要产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波，利用此载波与收到的已调波相乘，相乘器输出为图5-102ASK信号概率分布曲线若发“1”的概率为P(1)，发“0”的概率为P(0)，并且当P(0)=P(1)=1/2时，取样判决器的判决门限电平取为A/2，当包络的抽样值>A/2时，判为“1”；抽样值≤A/2时判为“0”。发“1”错判为“0”的概率为P(0/1),发“0”错判为“1”的概率为P(1/0)，则系统的总误码率为实际上，Pe就是图5-10中两块阴影面积之和的一半。x=A/2直线左边的阴影面积等于Pe1，其值的一半表示漏报概率；x=A/2直线右边的阴影面积等于Pe0，其值的一半表示虚报概率。采用包络检波的接收系统，通常是工作在大信噪比的情况下，这时可近似地得出系统误码率为相干解调时2ASK系统的误码率的计算是考虑经过带通滤波器、乘法器以及低通滤波器以后，信号和噪声均已检出并输入抽样判决器，无论是发送“1”还是“0”，判决器输入信号与噪声的混合物，其瞬时值的概率密度都是正态分布的，只是均值不同而已。当P(0)=P(1)=1/2时，假设判决门限电平为A/2,x>A/2判为“1”，x≤A/2判为“0”，发“1”判为“0”的概率为P(0/1)，发“0”判为“1”的概率为P(1/0)，这时相干检测时2ASK系统的误码率为当信噪比非常大时，系统的误码率可进一步近似为将2ASK信号包络非相干解调与相干解调相比较:
(1)相干解调比非相干解调容易设置最佳判决门限电平。因为相干解调时最佳判决门限仅是信号幅度的函数，而非相干解调时最佳判决门限是信号和噪声的函数。
(2)最佳判决门限时，r一定，Pe相<Pe非，即信噪比一定时，相干解调的误码率小于非相干解调的误码率；Pe一定时，r相<r非，即系统误码率一定时，相干解调比非相干解调对信号的信噪比要求低。由此可见，相干解调2ASK系统的抗噪声性能优于非相干解调系统。
(3)相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要。可见，相干解调时设备要复杂一些，而非相干解调时设备要简单一些。5.2.2多进制数字振幅键控(MASK)与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有以下几个特点：
(1)在码元速率(传码率)相同条件下，可以提高信息速率(传信率)。当码元速率相同时，M进制数传系统的信息速率是二进制的log2M倍。
(2)在信息速率相同条件下，可降低码元速率，以提高传输的可靠性。
(3)在接收机输入信噪比相同条件下，多进制数传系统的误码率比相应的二进制系统要高。
(4)设备复杂。1.MASK信号的波形及表示式图5-11(c)的各个波形可表示为其中图5-11多电平调制波形2.MASK信号的带宽及频带利用率当两者的信息速率相等时，则其码元速率的关系为当以码元速率考虑频带利用率r时，有3.MASK信号的调制方法为了进一步说明多电平正交调幅带来的好处，将发端方框