收藏 分享(赏)

数字通信 第4章 数字调制基础.pdf

上传人:霞霞 文档编号:1284901 上传时间:2018-06-21 格式:PDF 页数:28 大小:411.81KB
下载 相关 举报
数字通信 第4章 数字调制基础.pdf_第1页
第1页 / 共28页
数字通信 第4章 数字调制基础.pdf_第2页
第2页 / 共28页
数字通信 第4章 数字调制基础.pdf_第3页
第3页 / 共28页
数字通信 第4章 数字调制基础.pdf_第4页
第4页 / 共28页
数字通信 第4章 数字调制基础.pdf_第5页
第5页 / 共28页
点击查看更多>>
资源描述

1、 4.1 引言 电信学院刘金铸 第 4 章 数字调制基础 4.1 引言 一、 数字调制目的 目的: 实质:符号 波形映射。 实现:1)载波调制。 2 )波形选择。 二、 数字调制的三种基本形式 频带传输(载波传输) 。 1/3 4.1 引言 电信学院刘金铸1)移幅键控 2ASK ,MASK 调制解调框图。 波形。 2/3 检测。相干,非相干。 0,T 2)移频键控 2FSK ,MFSK 调制解调框图。 波形。 检测。相干,非相干。 0,T 3)移相键控 2PSK ,MPSK 调制解调框图。 波形。 3/3 电信学院刘金铸 4.1 引言 给定 b R , b P ,已调信号带宽与信噪比是一对矛盾

2、。 检测。相干。 0,T 三、数字调制涉及的参数和性能指标 1)二进制,多进制。 2)传输速率:符号速率。信息速率。 3)已调信号带宽。 4)接收端信号强度。平均功率。每比特能量。 5)接收端噪声强度。AW G N ,双边功率谱密度。 6)信噪比。 7)错误概率。误符号率。误比特率 BER 。 4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 4.2 BPSK调制方式详解 一、调制 1 框图 2 已调信号表达 星座图。 3 已调信号频谱和带宽 带宽效率 2PSK 信号表示为: () ()c o s ( cn n s t b t t d g t )c o s c nT t ) ( bt 为随机双极

3、性矩形脉冲序列,它的功率谱密度为 1/8 4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 2 1 () () b PfG f T () gt 1, 2 0, T t () gt 其他为矩形脉冲,表达式为:2/8 其频谱函数: sin f () T Gf T fT s c t () ()c o st bt 的功率谱密度为: 1 () ( ) 4 ( ) s bcbc fP ffP f f P4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 二、解调与检测 1 框图 2 最佳接收 3 抗噪声性能分析 特定错误概率所需信噪比 () c o s , 0 t t T3/8 c st dA ; 1 ; 1

4、Td Tdcos , 0 () cos , 0 c c Att st Att 2 , 2 b AT EA 2 b E T4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 接收信号: () () rt s () t nt ) 0 /2 N ( nt :AW G N 样本,双边功率谱密度为 。 用于相干解调的单位能量信号: 2 () c o s gt T , 0 c t t T 相干解调: 4/8 4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 000 0 () () () () () () 22 cos cos 22 TTT T cc b R rtgtdt stgtdt ntgtdt TT dA

5、t t d t dAd TT dE 22 b E T T 其中: 0 () T nt ()5/8 gtdt 。 的方差: 2 0 /2 n N 1 当 时, d b RE 的概率密度函数为: R 2 2 2 b n xE 1 1 () e x p 2 n px 所以,发送 时的错误概率为 d 4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 6/8 2 2 2 b n xE 00 1 (11 ) () e x p 2 n P p x dx dx 0 2 b E N 得到: (11 ) PQ 其中: 2 2 1 () e , 2 t x Qx dt x 0 或: 2 2 e t x x 1 ( )

6、 erfc 2 2 erfc( ) Qx x dt 1 d 用同样的方法,可以得出发送符号 时的错误概率: 4.2 BPSK 调制方式详解 电信学院刘金铸 0 2 b E Q N (11 ) P 因发送+1、-1 等概,平均错误概率为: 7/8 0 2 ) b E Q N 11 (11 ) (11 22 b PP P 4 载波同步 1)插入导频法 2)载波提取法 2PSK 信号载波提取,框图。 PLL 原理。 5 位同步 1)插入导频法 8/8 电信学院刘金铸 4.2 BPSK 调制方式详解 2)位同步提取法 例:微分、整流、数字锁相环跟踪滤波。 三、关于系统仿真 Matlab 。1 )编程。

7、2 )Simulink 。 系统原理、参数的意义。 程序结构化设计。子程序(函数) 。数据与程序分离。 流程图。 简单到复杂的演化。 分步实现。查错。 正确性验证。 1/2 电信学院刘金铸 4.3 差分移相键控(DPSK )与多进制移相键 4.3 差分移相键控(DPSK)与多进制移相键 控(MPSK) 一、DPSK 1 含义 2 调制原理 波形举例 3 解调 延时相干 4 特点 没有相位模糊的问题。 延时相干不须提取载波, 但性能差。 特 定错误概率所需信噪比。 2/2 电信学院刘金铸 4.3 差分移相键控(DPSK )与多进制移相键 二、QPSK 1 调制 框图。表达式。星座图。带宽。带宽效

8、率。 2 解调 框图。过程表达。性能。特定错误概率所需信噪比。 三、8PSK 简介。 星座图。 带宽。 性能。 带宽效率。 特定错误概率所需信噪比。 4.4 正交调幅(QAM ) 电信学院刘金铸 4.4 正交调幅(QAM) (解决信号、符号的复数表示问题) 一、脉冲幅度调制(PAM) 二、QAM 1 已调信号表达 星座图。等效低通信号。复符号。 1)QAM 信号的等效低通信号 QAM 信号可以表示为 () ()c o s2 ()s i n2 cc s st sgt ft sgt , 0 c ft t T 5 , 其中 。 ,1 , 3 , cs ssQAM 信号又可表示为 1/4 4.4 正交

9、调幅(QAM ) 电信学院刘金铸 2 2 ) ( ) c c c jf t jf t t g t e 2 () R e () Re ( Re ( ) cs jf l st sgte sj s ste j s () s gtc ss s 称为复符号。复整数集的一个子集。 () lc st s j s 称为 QAM 信号的“等效低通信号” 。是复 信号。 (欧拉公式: 11 cos ; sin 22 jxj x j xj x x ee x ee j ) 2/4 4.4 正交调幅(QAM ) 电信学院刘金铸 2)QAM 信号星座图表示 设 2 0 T g () g td t 。 定义两个单位能量信号

10、: 2 () ()c o s2 2 () ()s i n2 cc g sc g ft gt f ft gt f , 0 , 0 t tT t tT 则 QAM 信号可以表示为 () ()c o s2 () () 22 () () , 0 cc s gg ccss cc ss st sgt ft s sf tsf xft xft t ()s i n2 c gt ft t T 3/4 4/4 电信学院刘金铸 4.4 正交调幅(QAM ) 典型的带宽与信噪比互换方式。带宽受限系统。 4 抗噪声性能分析。特定错误概率所需信噪比。 星座坐标为 cs x x x 5 与 MPSK 调制比较 2 调制解调

11、3 带宽效率 6 应用 4.5 高斯最小移频键控(GMSK ) 电信学院刘金铸 4.5 高斯最小移频键控(GMSK) 一、2FSK信号带宽 二、CP-2FSK(连续相位) 实现。 三、最小移频键控(MSK) 1 2 cos 2 , 0 () cos 2 , 0 ft st ft ; “1“ ; “0“ t T t T 1/ 符号速率: s fT 。 1/3 4.5 高斯最小移频键控(GMSK ) 电信学院刘金铸2/3 1 2 1 4 1 4 cs cs fff fff 12 1 2 s ff f f 。 保持两波形正交的最小频距: 12 0 12 0 0 0 cos 2 cos 2 1 cos

12、 2 cos 2 2 1 cos sin 22 T T T T ft ftdt fft 12 0 fftt tTt dt TT d 解调框图。 3/3 电信学院刘金铸 4.5 高斯最小移频键控(GMSK ) 22 exp Hff 例:GSM 移动通信系统, 0.3 b BT 。 调制系统参数: s / bb BTBf 。 3 d B 带宽: ln 2 0.5887 2 b B 目的:进一步减小信号带宽。 四、GMSK 调制框图。 高斯低通滤波器 滤波器实现。 解调。正交信号。 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 4.6 波形信道容量香农公式 一、离散信源平均互信息量及信道容量 1 收

13、发符号间的互信息量 离散信源符号集: , 12 L Xxxx 。 接收端符号集: , 12 , M Yyyy 。 符号 i x 与 之间互信息量定义: j y 22 11 ( , ) log log () () ij ii ij 2 () log () ij P x y Ixy PxP Pxy x条件概率() ij Pxy 又称为后验概率。 1/8 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 互信息量 j 的意义:收到 后, (, Ix ) i y j y i x 的不确定度的减少量。 也就是信道传送的信息量。 2 离散信源的平均互信息量 11 11 11 (,) ( )( () l o g

14、 () l o g LM ij ij LM ij ij LM ij ij IXY PxyIx 2 2 ,) () () () () ij ij i ji j y Pxy Pxy P x Pyx Pxy P y ) Y (, IX 意义: 系统每发送一个符号, 信道所传送的平均信息量。 2/8 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 3 离散信源时的信道容量 信道容量定义: ma Px C x ( , ) I X Y 意义: 12 , , L Xxx x T N 中符号为最佳概率分布时,系统每发 送一个符号,信道所传送的最大平均信息量。 4 信道的极限信息传输速率“信道容量” 设系统在时间

15、 内发送 个符号。 信道的极限信息传输速率: 1 lim max t T Px CN ( , ) I Y T X (比特/秒) 也称为“信道容量” 。 3/8 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 二、模拟信源平均互信息量及信道容量 1 模拟信源的平均互信息量 x 。 设模拟信源某时刻输出为 的可能取值: xX (实数集) x 接收端收到数值:y xn yY 。 n:加性噪声。 与 之间的平均互信息量: x y 2 (,) l o g dd y px IXY px y x y px 意义:收到 后, y x 的不确定度的减少量的统计平均,即系统 每发送一个数值,信道所传送的平均信息量。

16、 4/8 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 (, IX ) Y 也可表示为 2 2 (,) l o g log py IXY px y py dd d d x xy pyx p xpyx xy py x ( , ) I X Y2 模拟信源时的信道容量 定义信道容量: ma px C x 为最佳概率分布时, 取得最大值, 该值为信道容量。 (,) IXY 即 可以证明, AW G N 信道下,x 为正态分布时, 取得最大 值,即达到信道容量 。 (,) IXY C 此时: 5/8 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸6/8 2 2 2 1 exp 2 x px x x 2 0

17、 0 1 exp 2 n pnp N N y x 代入,得 2 0 2 2 1 log 1 2 x C N 3 波形信道的极限信息传输速率“波形信道容量” 接收波形: t nt yt x 。 t W 的带宽为 。 假设x t 2 NW T 抽样,可得到 x 抽样定理:在时间 内对 T 个统计独 4.6 波形信道容量香农公式 电信学院刘金铸 立的抽样点: ,1 , 2 , xii N 。 波形信道的极限信息传输速率: 1 lim max t T px CN T ( , ) I X Y 。 7/8 2 0 2 2 log 1 x t CW N x t av 的平均功率为P ,则 假设 2 22 av 0 1 11 EdE N T x i Px t tx TT N i T 因此, 2 av x TP NW av 2 P 。 代入,得 8/8 电信学院刘金铸 4.6 波形信道容量香农公式 av 2 0 log 1 t P CW WN 香农信道容量公式。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 中等教育 > 小学课件

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报