现代通信系统原理(第2版_张会生)第3章 模拟调制系统
2020/9/15
mo (t)
1 2
[
A0
m(t)]
问：同频不同相？ 同相解调结果：1/2幅度。 现代通信原理
11
第3章 模拟调制系统
（2）包络检波法
sAM (t)
原理：AM信号波形的包络与输入
基带信号成正比，故可以用包络 0
检波的方法恢复原始调制信号。
A0 m(t) t
包络检波器：一般由半波/全波整流器和LPF组成。 电路由二极管D、电阻R和电容C组成。
SSB信号的解调也不能采用包络检波，只能采用相干解调，
sSSB (t)
s p (t)
x
mo (t)
LPF
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cosct
图 3-13 SSB图 图 图 图 图 图 图
现代通信原理
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第3章 模拟调制系统
SSB信号的解调原理：
sSSB (t)
s p (t)
x
mo (t)
LPF
乘法器输出为：
(
c
)]
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第3章 模拟调制系统
（3）波形及频谱
sAM (t) [A0 m(t)]cosc (t)
A0 cosc (t) m(t) cosc (t)
S
AM
()
A0 [
(
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
m(t)
0
A0 m(t)
0
cosct
0
sAM (t)
0
1. SSB信号的产生
产生SSB信号的方法很多，最基本的：滤波法和相移法。 （1）滤波法－－据一般模型而建
条件：
●模型
滤波器为：H () HSSB () 调制信号：调制信号＝基带信号，
m(t)
sDSB (t)
×
HSSB()
sSSB (t)
且 m(t) 0
cosct
关键/注： H
()
H SSB
()
宽的两倍，即
BAM 2Bm 2 f H
●上边带、下边带。都含有原调制信号的完整信息 。
●包络检波不发生失真条件 A0 m(t) 0
或
A0
m(t) max
过调制。
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第3章 模拟调制系统
2.AM信号的功率分配及调制效率
已调信号功率为：
PAM sAM 2 (t) [A0 m(t)]2 cos 2 ct
cosct
s
p
(t)
s SSB
(t)
cos
ct
1 2
[m(t)
cos
图
3c-t13 SmSB(图t)图si图n
图图图图
c t ] cos
ct
1 2
m(t) cos 2
ct
1 2
mˆ (t) cos ct
sin ct
1 4
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现代通信原理
3
第3章 模拟调制系统
3.1 幅度调制的原理
3.1.1 幅度调制的一般模型
幅度调制定义：用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使 其按调制信号的规律变化的过程。
模型：
m(t)
×sm (t)h(来自)cosct图 3-1 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
m(t)--调制信号（一般为基带信号）； sm(t)--已调信号； h(t)--滤波器的冲激响应。
(
c
)
M
(
c
)]H
()
cosct
图 3-1 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
讨论： ●在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；
在频谱上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单 搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线 性调制；
●适当选择H( )、m(t)，便可得到各种幅度调制信号，例如：
HH( ) 1
M ( ) 1
H 0 H
c 0
c
（a）
上边带
HL( ) 1
c
SUSB ( ) 1/2
0
上边带
c
c 0
c
（b）
下边带
SLSB ( ) 1/2 下边带
c
0
c
●频域 表达式
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图 3-10 图 图 SSB图 图 图 图 图 图
图 3-11 SSB图 图 图 图 图
S SSB
( )
mˆ (t)是 m(t) 的希尔伯特变换。
●模型 1 m(t) 2
1 2
m(t
)
cos
ct
×
cos c t
Hh () 为希尔伯特滤 波器，它实质上是一
Hh ( )
/ 2
sSSB (t)
个宽带相移网络，对 m(t)中的所有频率分量
1 mˆ (t) 2
sin ct
×
1 2
mˆ (t
)
cos
ct
均相移 / 2 。
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t
M ( ) 1
t H 0 H
t
S AM ( )
A0
1/2
A0
t
c
0
c
2 H
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第3章 模拟调制系统
m(t)
0
A0 m(t)
0
cosct
0
sAM (t)
t
M ( ) 1
t H 0 H
t
S AM ( )
A0
1/2
A0
0
（4）讨论
t
c
0
c
2 H
●AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带
H H
L () H ()
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图 3-9 SSB图 图 图 图 图 图 图 图
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第3章 模拟调制系统
●模型 ●频谱
m(t)
sDSB (t)
×
H () SSB
cosct
sSSB (t)
H
(
)
H
SSB
(
)
H H
L () H ()
图 3-9 SSB图 图 图 图 图 图 图 图
D
R
C
电容器两端电压 载波包络
载波
包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即：
mo (t) A0 m(t)
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第3章 模拟调制系统
（3）讨论 ●包络检波法属于非相干解调法，其特点是：解调效率高， 解调器输出近似为相干解调的2倍；解调电路简单，特别是 接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实 现难度。
)
1 2
m(t
)
－－即无失真地恢复出原始电信号。
DSB调制的好处:节省了载波发射功率，调制效率高；调制 电路简单，仅用一个乘法器就可实现。
缺点:占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。
改进招数？
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第3章 模拟调制系统
3.1.4 单边带调制（SSB）
考察：由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携 带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑， 仅传输其中一个边带就够了。
sDSB (t) m(t) cos ct
S DSB
()
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
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第3章 模拟调制系统
（3）波形及频谱
m(t)
0
sDSB (t) m(t) cos ct
S DSB
()
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
M ( ) 1
t
cosct
0
sDSB (t)
0
t
t
载波反向点
22
AM
m2 (t) A02 m2 (t)
A02 / 2 A02 A02 / 2
1 3
33%
由此可见，正弦波做100％AM调制时，调制效率仅为33.3%!
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第3章 模拟调制系统
3.AM信号的解调
调制的逆过程叫做解调。AM信号的解调方法有两种：相 干解调和包络检波解调。
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图 3-12 图 图 图 图 图 SSB图 图 图 图 图
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第3章 模拟调制系统
2. SSB信号带宽、功率和调制效率
BSSB
1 2
BDSB
Bm
fH
PSSB
1 2
PDSB
1 4
m2 (t)
SSB信号不含载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。
3. SSB信号的解调
S DSB ()H SSB
( )
1 [M 2
(
c
)
M
(
c
)]H SSB
( )
现代通信原理
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第3章 模拟调制系统
（2）用相移法形成SSB信号－－据时域表达式而建
可以证明， ●SSB信号的时域表示式为：
sSSB
(t)
1 2
m(t) cosct
1 2
m(t
)
s
in
c
t
现代通信原理第二版
现代通信原理第二版现代通信原理是指基于现代通信技术的原理和方法，是一门涉及电子、通信、计算机等多个领域的综合性学科。
随着科技的不断发展，现代通信原理也在不断更新和完善，为人们的日常生活和工作带来了极大的便利。
本文将就现代通信原理的相关知识进行介绍和讨论，希望能够为读者提供一些帮助。
首先，我们要了解现代通信原理的基本概念和发展历程。
现代通信原理是建立在模拟通信和数字通信的基础上的，它涉及到了调制解调、信道编解码、多址接入、信号处理等多个方面的内容。
随着数字技术的飞速发展，现代通信原理也在不断演进，从2G到3G再到4G，5G，每一代通信技术都在不断突破和创新，为人们的通信体验带来了革命性的变化。
其次，现代通信原理的关键技术是什么？在数字通信领域，调制解调技术是至关重要的，它涉及到了信号的调制、解调、解码等多个环节，直接影响到通信系统的性能。
此外，信道编解码技术也是现代通信原理中的核心内容，它通过纠错码、交织、解交织等手段，保证了信号在传输过程中的可靠性和稳定性。
另外，多址接入技术、信号处理技术等也是现代通信原理中不可或缺的部分，它们为通信系统的高效运行提供了重要支撑。
再者，现代通信原理的应用领域有哪些？现代通信原理广泛应用于移动通信、卫星通信、光纤通信、互联网通信等多个领域。
在移动通信领域，现代通信原理为手机、平板等移动终端设备的通信提供了技术支持，使人们能够随时随地进行语音通话、视频通话、短信等通信活动。
在卫星通信领域，现代通信原理为卫星通信系统的设计和运行提供了技术保障，实现了全球范围内的通信覆盖。
在光纤通信领域，现代通信原理为光纤通信系统的高速传输提供了技术支持，实现了大容量、长距离的数据传输。
在互联网通信领域，现代通信原理为互联网的建设和运行提供了技术支持，实现了信息的快速传输和共享。
最后，现代通信原理的发展趋势是什么？随着5G技术的逐步商用，现代通信原理将迎来更大的发展空间和机遇。
5G技术将实现更高的传输速率、更低的时延、更大的连接密度，为物联网、智能制造、智慧城市等领域的发展提供了强大的支撑。
通信原理张会生思考题
1.什么是通信？常见的通信方式有哪些？通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递，是在噪声背景下信号通过通信系统的过程。
按点对点的通信，通信方式分为单工通信（广播，遥控，无线寻呼）、半双工通信（对讲机，收发报机）、全双工通信（手机，电话）；按数字信号排序方式，通信方式分为串序传输和并序传输；按通信网络形式通信方式分为点对点的直通方式和采用交换等方式的网通信。
2.通信系统是如何分类的？按传输煤质分为有线通信和无线通信；按信道中所传信号的特征分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作频段分为长波通信，中波通信，短波通信，微波通信；按调制方式分为基带传输和频带传输；按通信业务类型分为话务通信和非话务通信；按通信者是否移动分为移动通信和固定通信；按信号复用方式分为频分复用系统FDM、时分复用系统TDM、码分复用系统CDM和空分复用SDM；还可分为公用通信和专用通信，地面通信，对空通信，深空通信，水下通信3.何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。
可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
优点为：抗干扰能力强，差错可控，易加密，易于与现代技术相结合，对信息的适应性好，集成度高，可靠性好。
缺点为：频带利用率不高，系统设备比较复杂。
4.试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用信源→调制器→信道→解调器→信宿噪声源信源：发出基带信号具有频率低的频谱成分，将各种可能消息转换成电信号的设备调制器：将基带信号转换成适合信道传输的信号信道：信号传输的通道解调器：将信号进行反变换，从接收信号中恢复出相应的原始信号信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息5.试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用信源→加密器→编码器→调制器→信道→解调器→译码器→解密器→信宿 噪声源 同步信源输出的信号称为基带信号。
基带信号是指没有经过调制的原始电信号。
通信技术基础 第三章 模拟调制技术
相位调制———载波的相位随调制信号的变化而变化。
(4)按调制 器传输函 数的种类 分为
线性调制———已调信号的频谱与调制信号的频谱之间满足 线性关系的调制。 非线性调制———不满足线性调制条件的调制就是非线性调 制。
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术
3.2 模拟线性调制
3.2.1幅度调制的一般模型
相同，也为基带信号带宽的两倍，即
式中:Bm = ƒ H,为调制信号m(t)的带宽; ƒ H 为调制信号的
最高频率。
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术
2.DSB信号的调解
乘法器输出
经低通滤波器滤除高次项得
即无失真地恢复初始电信号。
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术 3.2.4单边带调制（SSB）
图3-6
图3-7
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术 将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波,得
由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以讲第1项 与第2项分离，五失真的恢复出原始的调制信号。
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术
图3-8为串联型包络检
波器的具体电路及其
输出波形，电路有二 极管VD、电阻R和电容 C组成。
信号的一般表达式，得
当满足窄带调频条件时，上式展开后可简化为
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术
利用傅里叶变换公式可得NBFM信号的频域表达式为
将上式与AM信号的频域
大连理工大学出版社
第3章 模拟调制技术 进行比较,可以清楚地看出两种调制的相似性和不同之处。
两者都含有一个载波和位于±ωc 处的两个边频。所以它们
通信原理参考答案
通信原理参考答案第一章概论1.4 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？答：设消息x的概率为x(x)，其信息量x(x)定义为x(x) = ?log x x(x)。
当x = 2时，信息量单位为比特（bit）；当x = x时，信息量单位为奈特（nat）；当x = 10时，信息量单位为哈特莱（hartley）。
1.6 信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。
信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。
1.7 何谓调制？调制的目的是什么？答：对信号进行调整就是调节。
调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。
1.8 数字通信系统有哪些性能指标？答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。
1.9 信道有哪些传输特性？答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。
1.13 何谓多径效应？信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。
1.14 电磁波有哪几种传播方式？答：电磁波有地波传播、天波传播和视线传播三种传播方式。
1.16 什么快衰落？什么是慢衰落？答：由多径效应引起的衰落称为快衰落，由单一路径上季节、昼夜、气候等变化引起的衰落称为慢衰落。
1.17 信道中的噪声有哪几种？答：按照来源分类，信道中的噪声可分为人为噪声和自然噪声两大类。
按照性质分类，信道中的噪声可分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。
1.18 热噪声是如何产生的？答：热噪声是由电阻性元器件中自由电子的布朗运动产生的。
第三章模拟调制系统3.1 调制的目的是什么？一是通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近；二是通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力。
3.2 模拟调制可以分为哪几类？答：两大类：线性调制和非线性调制。
3.3 线性调制有哪几种？答：幅度调制、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。
3.4 非线性调制有哪几种？答：频率调制和相位调制。
通信行业-重庆邮电大学 通信原理—第3章模拟调制系统
残留边带调制（VSB，Vestigial Sideband)
残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种 调制方式， 它既克服了DSB信号占用频带宽 的缺点，又解决了SSB信号实现上的难题。在 VSB中，不是完全抑制一个边带（如同SSB 中那样），而是逐渐切割，使其残留一小部分， 如图 所示。
DSB、 SSB和VSB信号的频谱
模拟调制系统
幅度调制（线性调制）的原理
非线性调制（角调制） 调频系统的抗噪声性能 各种模拟调制系统的性能比较
模拟调制系统
调制的实质是频谱搬移，其作用和目的是：
将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输 的已调信号（频带信号）；
实现信道的多路复用，提高信道利用率； 减少干扰，提高系统抗干扰能力； 实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 H
t
－ScDSB( )
O
c
2 H
－ c
O
c
DSB信号的波形和频谱
BDSB 2 fH
抑制载波双边带调制（DSB-SC）
DSB信号的特点（与AM信号相比）：
① 需采用相干解调(同步检波)，不能采用 简单的包络检波。
② 在调制信号m(t)的过零点处，高频载波 相位有180°的突变。
③ DSB信号功率利用率提高了，但它的频 带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与AM 信号带宽相同。
A02 cos2 wct m2 (t) cos2 wct 2 A0m(t) cos2 wct
⊕ 由于 m(t) 0
cos2 wct 1/ 2
PAM
A02 2
m2 (t) 2
Pc
Ps
载波功率 边带功率
只有边带功率才与调制信号有关 从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
现代通信系统原理
二进制编码
将信息转换为二进制码，实现数 字信号的传输和解码。
数据压缩
减少数据量，提高传输效率和存 储空间利用率。
模拟通信系统
定义 调制技术 解调技术
使用连续信号表示和传输信息的通信系统。 将信息信号转换为不同的模拟载波信号进行传输。
将接收到的模拟载波信号还原为原始信息信号。
基带信号传输
1 定义
2 优点
现代通信系统原理
介绍现代通信系统的工作原理和基本概念，包括数字通信系统和模拟通信系 统。
通信系统概述
定义
通信系统是通过信号的传输和处理来实现信息交流和传递的技术。
组成
由发送端、接收端、信道和处理设备等组成。
基本原理
通过编码、调制和解调等技术实现信号的传输和还原。
数字通信系统
定义
使用离散的信号表示和传输信息 的通信系统。
2
噪声
信道中的干扰和失真会影响信号的质量和可靠性。
3
信道带宽
影响信号传输速率和容量。
误码率与纠错技术
1
误码率
信号在传和纠错码来检测和修正传输中的错误。
3
前向纠错
通过添加冗余信息和校验位来实现错误的自动纠正。
直接传输原始信息信号的一种传输方式。
简单、省带宽、适用于短距离传输。
3 缺点
容易受干扰、传输距离有限、不适用于远距离传输。
调制与解调
调制
将信息信号转换为可以在载波波 形上传输的信号。
解调
将接收到的载波信号还原为原始 信息信号。
调幅调制
改变载波的振幅来表示信息。
通信信道
1
定义
信号传输的介质或路径。
通信原理 模拟信号调制系统(精选)127页PPT
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
通信原理 模拟信号调制系统 （精选）
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
通信原理张会生思考题
通信原理张会生思考题第一章1.什么是通信？常见的通信方式有哪些？通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递，是在噪声背景下信号通过通信系统的过程。
按点对点的通信，通信方式分为单工通信（广播，遥控，无线寻呼）、半双工通信（对讲机，收发报机）、全双工通信（手机，电话）；按数字信号排序方式，通信方式分为串序传输和并序传输；按通信网络形式通信方式分为点对点的直通方式和采用交换等方式的网通信。
1.通信系统是如何分类的？按传输煤质分为有线通信和无线通信；按信道中所传信号的特征分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作频段分为长波通信，中波通信，短波通信，微波通信；按调制方式分为基带传输和频带传输；按通信业务类型分为话务通信和非话务通信；按通信者是否移动分为移动通信和固定通信；按信号复用方式分为频分复用系统FDM、时分复用系统TDM、码分复用系统CDM和空分复用SDM；还可分为公用通信和专用通信，地面通信，对空通信，深空通信，水下通信2.何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。
可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
优点为：抗干扰能力强，差错可控，易加密，易于与现代技术相结合，对信息的适应性好，集成度高，可靠性好。
缺点为：频带利用率不高，系统设备比较复杂。
3.试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用信源→调制器→信道→解调器→信宿噪声源信源：发出基带信号具有频率低的频谱成分，将各种可能消息转换成电信号的设备调制器：将基带信号转换成适合信道传输的信号信道：信号传输的通道解调器：将信号进行反变换，从接收信号中恢复出相应的原始信号信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息4.试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用信源→加密器→编码器→调制器→信道→解调器→译码器→解密器→信宿噪声源同步信源输出的信号称为基带信号。
基带信号是指没有经过调制的原始电信号。
通信原理之模拟调制系统共44页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
通信原理之模拟调制系统
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成
现代通信系统原理(第2版_张会生)第5章 数字信号的频带传输
第5章 数字信号的频带传输
讨论：
● 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。
Pe包检
1 2
r
e4
Pe相干
1
r
e4
r
但两者相差并不太大。然而，包络检波解调不需要稳定的本地
相干载波，故在电路上要比相干解调简单的多。
2 n
2
2 n
f0 x
1 exp( x 2 )，发“0”
2 n
2
2 n
f(x)
f0(x)
A/2
f1(x)
2020/9/15
0
Ud A
p(0/1) p(1/0)
x 现代通信系统原理 15
第5章 数字信号的频带传输
f(x)
f0(x)
A/2
f1(x)
存在两种错判的可能性：
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
问：一维pdf服从什么分布？
2020/9/15
现代通信系统原理 10
第5章 数字信号的频带传输
x(t)
A nc (t)2 ns2 (t)
，发“1”,以P(1)
nc2 (t) ns2 (t)
，发“0”,以P(0)
发“1”时，BPF输出包络的抽样值x的一维概率密度函数服从莱 斯分布；
发“0”时，BPF输出包络的抽样值x的一维概率密度函数服从瑞
第5章 数字信号的频带传输
5.1.3 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、双边功率谱 密度方差为n0/2；
接收的信号(任一码元Tb内)为：