数字通信原理第16讲 频带传输：2FSK、2PSK.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 频带传输系统 定义 用基带数字信号控制载波频率。当传送“1”码时送出一个频率f1，传送“0”码时送出另一个频率f2 2FSK信号的数学表示： 2FSK e2FSK(t)可以看成是两个频率不同的e2ASK(t)信号的叠加 2FSK的相干解调 2FSK的非相干解调 对于2FSK信号的解调与2ASK信号解调一样可以采用相干解调和包络检波两种方法，只是需要两套相干解调和包络检波电路 此外，2FSK信号的解调还有鉴频法、过零检测法及差分检波法 采用匹配滤波器接收正交2FSK信号 信号的正交性：有两个信号f(t)与g(t)，其内积为： 若内积为零，则表示两个信号正交 物理意义：信号的内积表示两个信号的相似程度，内积越大，相似程度越大；为0时表示正交 接收系统的输入r(t)为（s1(t) 与s2(t) 正交）： 上支路匹配滤波器的冲击响应为： 下支路匹配滤波器的冲击响应为： 上支路 下支路 那么当信号s1(t) + n(t)通过下支路时，下支路匹配滤波器的采样输出为： 根据正交性原理，上式第一项为0，则此时的采样输出： 同理，当信号s2(t) + n(t)通过上支路时，上支路的采样输出为： 即： s1(t) 信号不会出现在下支路，s2(t) 信号不会出现在上支路 s1(t) s2(t) 2FSK 进入上支路的信号 进入下支路的信号 假设r(t)只有一个码元周期的信号进入接收系统，则： 若上述情况相反，则： 因此有判决公式： 其中因y1与y2为高斯过程，则 l 也为高斯过程。我们可以将 l 看作是上下支路组成的等效系统的输出的抽样，那么确定最佳判决门限和平均误比特率的方法与用匹配滤波接收2ASK信号的方法相同 2ASK与2FSK调制 分别利用载波的幅度和频率携带基带信号 2ASK与2FSK解调 1）匹配滤波器接收 2ASK：只需与s1(t)匹配即可 2FSK：需要两个匹配滤波器，分别与s1 (t)和s2 (t)匹配，且s1 (t)和s2(t)正交 2）相干解调 将接收到的信号与同频同相的本地载波相乘，然后滤除高频，恢复基带信号 3）包络检波 利用窄带随机过程中包络的提取方法，提取接收信号的包络，恢复基带信号 利用相干解调和包络检波时， 2FSK 解调设备要比2ASK多出一套 三种接收方法最终均需求解采样点的概率分布，然后推导判决门限以及误码率 定义： 用数字基带信号控制载波的相位，使它作不连续的、有限取值的变化以实现信息传输的方法 绝对调相 BPSK 已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位 BPSK：已调信号只有两种相位取值（0、π） 相对调相 DPSK 每一个码元载波相位的变化不是以固定相位作参考，而是以前一码元载波相位作参考 DPSK：只有两种载波相位差(0、π) 2PSK BPSK信号数学表达式 BPSK信号的产生方法 移相器 使用匹配滤波器接收2BPSK信号时，可以将信号表示为： 此时，在 t =Ts时，对匹配滤波器的输出y(t)进行抽样： 当发送端发送“1”码时，抽样为： 当发送端发送“0”码时，抽样为： “1”与“0”等概时，平均误比率与判决门限为： BPSK的相干解调 对于绝对调相，解调时本地载波必须和发送端的载波同频同相。如果本地载波与发送端载波相差π个相位，则解调得到的数据极性完全相反，出现倒π现象，在实际中本地载波的基准相位可能会出现跳变，因此绝对调相用的较少 DPSK DPSK对信息序列码元所取相位的定义如下：以前一码元的末相位为参考，序列中出现“1”码时，输出载波相位变化π；序列中出现“0”码时，输出载波相位不变（相反定义亦可） 方法： 相对相移键控能够克服相位倒置现象，与绝对相移相比，只需在绝对相移的输入端前加入一级差分编码电路， DPSK的相干解调 DPSK的差分相干解调 也称相位比较法 表示前后码元相位不同 表示前后码元相位相同 载波同步 载波同步： 在相干解调时，一般需要对接收到的频带信号乘以一个同频同相的本地载波，那么这个载波： 1）虽然由本地振荡器产生，但必须与频带信号同频同相 2）频率和相位变换信息从频带信号中提取 这种技术称为载波提取技术，也称载波同步 锁相环 平方环法：载波信号经平方后得到两倍载频的频谱分量，利用锁相环提取这一份量，然后经2分频得到载频分量 锁相环是一种利用反馈控制原理实现输入的参考信号与输出的信号在频率和相位上保持同步的功能器件，其基本组成： 1）鉴相器：对输入的参考信号和回路反馈信号进行频率与相位的比较，输出一个代表两者差