07数字带通传输系统概论

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通信原理课件 第7章 数字带通传输系统

通信原理课件 第7章 数字带通传输系统

7.1 二进制数字调制原理
信息科学与工程学院 通信教研室
۞ 2FSK信号的解调方法——非相干解调法
带通滤波器
e2FSK ( t )
带通滤波器
ω1 ω2
包络 检波器 定时脉冲 包络 检波器
抽样 输出 判决器
解调原理:将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号 解调原理 分别进行解调,然后进行判决。 判决规则:调制时,若规定“1”符号对应载波频 判决规则 率f1,则接收时上支路的样值较大,则判为“1”;反之 则判为“0”。
sin π ( f + f )T 2 sin π ( f − f )T TS 1 S 1 S P2 FSK ( f ) = + 16 π ( f + f1 )TS π ( f − f1 )TS sin π ( f + f )T 2 sin π ( f − f )T TS S S 2 2 + + 16 π ( f + f 2 )TS π ( f − f 2 )TS
7.1 二进制数字调制原理
信息科学与工程学院 通信教研室
۞ 2FSK信号的解调方法——相干解调法
带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 输出 判决器
e2FSK ( t )
ω1
cos ω1t cos ω 2 t
相乘器
ω2
带通 滤波器
低通 滤波器
分解为 解调原理 是将 2FSK 信号 分解为 上下两路 2ASK 信 号 ;分别 进行相干解调 ;通过 对 上下两路 的 抽样值 进行相干解调 进行比较 进行比较 最终 判决出 输出信号 。判决准则与非相干解 判决出 调时一致。
第7章 数字带通传输系统
信息科学与工程学院 通信教研室

通信原理 第七章 数字带通传输系统

通信原理   第七章 数字带通传输系统
定时 脉冲
Sook( t)
带通 滤波器
相乘器
coswct
S(t) 低通 y(t) 抽样 输出
滤波器
判决器
定时
(b)
脉冲
二进制振幅键控信号解调器原理框图
9
cos ct
sOOK (t) s (t )
y(t) 2ASK信号相干解调过程的时间波形
10
3、OOK信号的功率谱
已调信号功率谱是基带信号功率谱
线性搬移到载波频率
31
7.1.4 差分移相键控
1、差分移相键控的产生 差分移相键控(DPSK)采用前后相邻码元的载 波相对相位变化来表示数字信息,先对基带信号进 行差分编码,再进行BPSK调制。
差分编码

bn
Tb
d n-1
dn
电平
乘法器
变换
cosct
BPSK调制 32
假设为当前码元与前一码元的载波相位 差,定义数字信息与 之间的关系为
1
0
0
a Ts
b
低通 滤波器
d 抽样
判决器
定时
脉冲
1
1
t
t
e
输出
c t
d
t
1
0
0
1
1
e
t
27
3、 2PSK信号的功率谱密度 2PSK信号可表示为双极性NRZ基带信号与正弦
载波相乘,因此2PSK
Ps (
f
)
A2 4
(Pb (
f
fc)
Pb (
f
fc ))
2PSK信号功率谱带宽是基带信号带宽的两倍。
当NRZ的1和0出现概率相等时,则不存在离散谱。

通信原理樊昌信版第7章数字带通传输系统(1)

通信原理樊昌信版第7章数字带通传输系统(1)
a P (0 ) b ln 2 a P ( 1 )
* 2 n
14
a P (0 ) b ln 2 a P ( 1 ) 若发送“1”和“0”的概率相等,则最佳判决 门限为: b* = a / 2
* 2 n
此时,2ASK信号采用相干解调(同步检测)时 系统的误码率为 r 1


21
最佳门限 可得
Pe 0 最佳门限也可通过求极值的方法得到,令 b
P ( 1 ) f ( b ) P ( 0 ) f ( b ) 1 0
* *
( b)f0( b) 当P(1) = P(0)时,有 f 1
* *
即f1(V)和f0(V)两条曲线交点处的包络值V就 是最佳判决门限值,记为b*。 b*和归一化最佳 门限值b0*的关系为b* = b0*n 。由f1(V)和f0(V) 的公式和上式,可得出
* ab a2 r 2 lnI0 2 2 σn σn
第 7 章 数字带通传输系统
§ 7.0 引言 § 7.1 二进制数字调制原理 § 7.2 二进制数字调制系统抗噪声性能 § 7.3 二进制数字调制系统的性能比较
1
7. 2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.2.1 2ASK 系统的抗噪声性能
7.2.2 2FSK 系统的抗噪性能
7.2.3 2PSK 及 2DPSK 系统的抗噪性能
n(t)是高斯白噪声ni(t)经过带通滤波器的输出。 n(t)为窄带高斯噪声,其均值为0,方差为n2, 且可表示为
n ( t ) n ( t ) cos t n ( t ) sin t c c s c
6


发 送 端
信 道
带 通 滤 波 器

第7章 数字带通系统PPT课件

第7章 数字带通系统PPT课件
故其包络可表示为
发1 ” 送时 “ 发0 送 ”“ 时
V(t) Anc(t)2ns2(t)
nc2(t)ns2(t)
发送 1”“ 时 发送 0”“ 时
可见,发“1”时带通滤波器输出的包络服从莱斯分 布,发“0”时带通滤波器输出的包络服从瑞利分布。
9
7.2 二进制振幅键控(2ASK)-误码率
假定判决门限值等于h,并规定当V > h时,判为 收到“1”;当V h时,则判为“0”。
第7章 数字带通传输 系统
1
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
三、误码率
假设:信道噪声是均值为零的高斯白噪声(一般信 道的随机噪声均属此情况)。
设在T 内,带通滤波后的接收信号和噪声电压等于:
y (t) s (t) n (t) 0 t T
式中, s(t) Acos0t
0
当发1送 ”“ 时, 当发0送 ”“ 时。
7.2 二进制振幅键控(2ASK)
例1:设发送的二进制信息为101011001,采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B,载波频率 为2400Hz:
(1)试画出2ASK信号的时间波形; (2)试画出2ASK信号频谱结构示意图,并计算其带
宽。
返回
14
7.3 二进制频移键控(2FSK)-误码率
1、相干解调法的误码率:
抽样判决处的电压x(t)为
x(t) nAc (t)nc(t)
当发1” 送时 “ 当发0送 ”“ 时
式中,nc(t) - 高斯过程。
4
7.2 二进制振幅键控(2ASK)-误码率
∴当发送“1”时,x(t)的概率密度等于:
p1(x)2 1nex (p xA )2/2 n 2

第7章 数字通带传输系统 优质课件

第7章 数字通带传输系统 优质课件

e2 ASK (t)
乘法器
s(t)
键控法
cosct
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
6
第7章数字带通传输系统
2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
滤波器
整流器
相干解调(同步检测法)
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
b
低通
滤波器
e2FSK (t) s1(t) cos1t s2 (t) cos2t
其中,s1(t)和s2(t)为两路二进制基带信号。
据2ASK信号功率谱密度的表示式,不难写出这种2FSK信
号的功率谱密度的表示式:
P2FSK ( f )
1 4
Ps1 ( f

f1) Ps1 ( f
9
第7章数字带通传输系统
由6.1.2节知,单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式为

Ps ( f ) fs P(1 P) G( f ) 2 fs (1 P)G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
式中 fs = 1/Ts
G(f) - 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。
式中 s1t an g(t nTs )
n
2FSK信号的产生方法
s2 t an g(t nTs )
n
采用模拟调频电路来实现:信号在相邻码元之间的相位是连 续变化的。
采用键控法来实现:相邻码元之间的相位不一定连续。
振荡器1
f1
选通开关
基带信号
反相器
e2FSK (t) 相加器

数字带通传输系统课件

数字带通传输系统课件

图6-5 2ASK信号相干解调过程的各点波形
数字带通传输系统
6.1.3 2ASK系统的抗噪性能
1.相干解调法的抗噪性能
相干解调法的误码率Ps为[1]
1 r Pe 2 erfc 2
(6-1)
数字带通传输系统
a2 r
2
信号振幅,
2 n
为解调器的输入信噪比;a为
为2 噪声功率。
n
当r>>1,即大信噪比时,式(6-1)可近似
数字带通传输系统
2PSK信号相干解调过程对应的各点波形如图6-20所示。
数字带通传输系统
图6-20 2PSK信号相干解调过程的各点波形
数字带通传输系统
6.3.3 2PSK系统的抗噪性能
Pe
1erfc 2
r
(6-8)
数字带通传输系统
在大信噪比(r>>1)条件下,式(6-8)
可近似表示为
Pe
1.极性比较法的抗噪性能
(6-11)
Pe 2(1Pe)Pe
数字带通传输系统
当Pe<<1时,1-Pe≈1,有Pe ′ ≈2Pe
(6-12)
当Pe很大,使Pe ≈1/2时,有Pe ′ ≈2Pe
(6-13)
数字带通传输系统
2.相位比较法的抗噪性能
总误码率为[1]
Pe
1 2
e r
(6-15)
数字带通传输系统
表示为
Pe
1
r
e4
πr
(6-2)
数字带通传输系统
2.非相干解调法的抗噪性能
误码率Ps为[1]
Pe
14erfc
r 2
12e4r
(6-3)

通信原理第七章数字带通传输系统课件

通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入,提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输,广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号,实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网(WLAN)
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网,提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统(GPS)
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号,实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号,提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术,如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等, 可以降低误码率,提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式,如QPSK、 16QAM、64QAM等,可以有效 提高频带利用率。

数字带通传输系统培训课件

数字带通传输系统培训课件

yt
aaccooss21ttnn21cc((tt))ccooss21tt
n1s n2s
(t) sin 1t, (t) sin 2t,
发送“1”时 发送“0”时
10
包络检波器输出波形分析
带通
滤波器
1
发送端
信道 yi (t)
y1(t) y2 (t )
sT (t) ni (t)
• 当发送1时:
带通 滤波器
n1
(t
)
发送“1”时 发送“0”时
上支路噪声:n1(t) n1c (t) cos1t n1s (t) sin 1t
下支路BPF输出:y2 (t) anc2o(ts)2t n2 (t)
发送“1”时 发送“0”时
下支路噪声:n2 (t) n2c (t) cos2t n2s (t) sin 2t
u0T
(t
)
A
cos 0
2t
0 t TS 其它t
4
接受端输入波形分析
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器
发送端
信道 yi (t)
y1(t) y2 (t )
sT (t)
ni (t)
带通 滤波器
2
2 cos1t 定时 2 cos2t 脉冲
相乘器
低通 滤波器
• 在每一码元持续时间内,接受端输入波形为:
(x a)2
2
2 n
f1(x)
f0(x)
1
(x a)2
f1(x)
2 n
exp
2
2 n
-a 0 b a
x
16
误码率分析
• 由最佳判决门限分析可知: • 在发送1符号和发送0符号概率相等时,最佳判决门限
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2
1 ( f
16
fc) ( f
fc )
7.1二进制数字调制原理
(2)功率谱图和带宽
7.1二进制数字调制原理
总结:2ASK信号功率谱密度的特 点如下: a、由连续谱和离散谱两部分构成; 连续谱由传号的波形g(t)经线性调 制后决定,离散谱由载波分量决定。 b、已调信号的带宽是基带脉冲波 形带宽的二倍,即B2ASK=2fs
这个系统也称为数字带通传输系统。
7.1二进制数字调制原理
实现数字调制技术有两种方法: 1、利用模拟调制方法
把数字基带信号当成模拟信号 2、利用开关键控方法
数字基带信号的离散取值类似于 开关
7.1二进制数字调制原理
数字调制分类: 1、振幅键控(ASK) 2、频移键控(FSK) 3、相移键控(PSK)
称相对相移键控。
7.1二进制数字调制原理
时间波形:
7.1二进制数字调制原理
2DPSK信号的矢量图:
(a) A方式
(b) B方式
在B方式中,在相邻码元之间必定 有相位突跳。在接收端检测此相位 突跳就能确定每个码元的起止时刻。
7.1二进制数字调制原理
(2)调制方法 先进行差分编码,即绝对码变换成 相对码(差分码),然后再根据相 对码进行绝对调相。
7.1二进制数字调制原理
7.1.3 二进制相移键控 (2PSK) 1、基本概念
(1)时间表达式及波形
以载波的不同相位直接去表示相应 二进制数字信号的调制方式,称为
二进制绝对相移方式。
7.1二进制数字调制原理
矢量图表示:
(a) A方式
时间波形:
(b) B方式
7.1二进制数字调制原理
(2)调制方法 a、模拟调制法:
7.1二进制数字调制原理
7.1.2 二进制频移键控(2FSK) 1、基本概念 (1)时间表达式及波形
7.1二进制数字调制原理
2FSK信号可看成由两个2ASK信
号相加构成。
7.1二进制数字调制原理
(2)调制方法
a、模拟调制法:
b、数字键控法:
7.1二进制数字调制原理
(3)解调方法(5种)
a、非相干法(包络解调)
7.1二进制数字调制原理
(3)解调方法 a、非相干接收(包络解调) 各点波形见下图
b、相干接收
7.1二进制数字调制原理
Hale Waihona Puke .1二进制数字调制原理2、功率谱密度 (1)功率谱密度表达式
P2 ASK (
f
)
Ts 16
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( ( f
f fc )Ts fc )Ts
振幅键控 频移键控 相移键控
7.1二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控(2ASK,OOK)
1、基本概念 (1)时间表达式及波形
s(t)为随机的单极性矩形脉冲序列。
7.1二进制数字调制原理
时间波形 :
也称通断键控OOK。
7.1二进制数字调制原理
(2)调制方法 a、模拟调制法:
b、数字键控法:
b、数字键控法:
7.1二进制数字调制原理
(3)解调方法
7.1二进制数字调制原理
2、功率谱密度和带宽 (1)功率谱密度表达式
若P =1/2,则2PSK信号的功率谱
密度为:
7.1二进制数字调制原理
(2)功率谱图和带宽
7.1二进制数字调制原理
总结:2PSK信号功率谱密度的特点 如下: a、由连续谱和离散谱两部分构成; 连续谱由传号的波形g(t)经线性调制 后决定,若0、1等概,则没有离散 谱。 b、已调信号的带宽是基带脉冲波形 带宽的二倍,即B2PSK=2fs
7.1二进制数字调制原理
b、相干法解调
7.1二进制数字调制原理
c、过零检测法
7.1二进制数字调制原理
d、鉴频器法 e、差分相干法
7.1二进制数字调制原理
2、功率谱密度 (1)功率谱密度表达式
令概率P = ½,只需将2ASK信号频 谱中的fc分别替换为f1和f2,然后代 入上式,即可得到
7.1二进制数字调制原理
7.1二进制数字调制原理
(2)功率谱密度示意图和带宽
7.1二进制数字调制原理
总结:a、相位不连续2FSK信号的 功率谱由连续谱和离散谱组成;
b、连续谱的形状若|f1–f2|<fs,连 续谱在fc处出现单峰;若|f1–f2 |>fs,
则出现双峰; c、若以功率谱第一个零点之间的频 率间隔计算2FSK信号的带宽,则其 带宽近似为
7.1二进制数字调制原理
2PSK缺陷: (1)在2PSK信号的载波恢复过
程中存在着的相位模糊,称“倒π” 现象或“反相工作”。
(2)信号波形有可能出现长时间
连续的正弦波形,定时信息无法提 取。
7.1二进制数字调制原理
7.1.4 二进制差分相移键控(2DPSK) 1、基本概念
(1)表达方法及波形 2DPSK是利用前后相邻码元的载 波相对相位变化传递数字信息,又
第7章数字带通传输系统
7.1 二进制数字调制原理 7.2 二进制数字调制系统的抗噪 声性能 7.3 二进制数字调制系统的性能 比较 7.4 多进制数字调制原理 7.5 多进制数字调制系统的抗噪 声性能 7.6 小结
7.1二进制数字调制原理
★数字信号的传输方式
1、基带传输 2、频带传输 数字调制传输系统定义:用数字基 带信号调制载波的一种传输系统,
7.2二进制数字调制系统 的抗噪声性能
b、计算
在每一段时间Ts内,接收端的输
入波形为
n(t)为窄带高斯噪声,其均值为0, 方差为n2,且可表示为
7.2二进制数字调制系统 的抗噪声性能
接收波形为
x(t) anc(tn)c,(t),
7.2二进制数字调制系统 的抗噪声性能
★分析条件
假设信道特性是恒参信道,在信号 的频带范围内具有理想矩形的传输 特性(可取其传输系数为K);信道噪 声是加性高斯白噪声。并且认为噪 声只对信号的接收带来影响。
7.2二进制数字调制系统 的抗噪声性能
7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能 1、同步检测法的系统性能 a、分析模型
7.1二进制数字调制原理
(3)解调方法 a、相干解调(极性比较法)加码反 变换法
各点波形图如下
7.1二进制数字调制原理
7.1二进制数字调制原理
b、差分相干解调(相位比较)法
各点波形图如下
7.1二进制数字调制原理
7.1二进制数字调制原理
2、功率谱密度和带宽
2DPSK可以与2PSK具有相同形式 的表达式。因此,2DPSK信号和 2PSK信号的功率谱密度是完全一 样的。信号带宽为
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