《數(shù)字通信原理》

(6)馮穗力等編著電子工業(yè)出版社2012年8月第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)本章的基本內(nèi)容：數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理；二進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)；多進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)；恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制；正交頻分復(fù)用載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)。信源編碼信道編碼發(fā)送濾波器接收濾波器信道譯碼信源解碼調(diào)制器解調(diào)器信源信道信宿數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理；二進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)；多進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)；恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制；正交頻分復(fù)用載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)3、n維空間：矢量正交概念則稱這兩個(gè)矢量正交1、平面空間：若矢量2、三維空間：若矢量若矢量信號(hào)的矢量表示若有一組函數(shù){

k(t)}滿足如下正交條件：其中則稱這一組函數(shù){

k(t)}為基函數(shù)，兩兩互不相關(guān)基函數(shù)的能量：

當(dāng)Kj＝1時(shí)，稱為標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)用這一組基函數(shù)的線性組合是否可以表示一個(gè)信號(hào)假設(shè)有某信號(hào)s(t)，用一組基函數(shù)的線性組合對(duì)該信號(hào)表示：用信號(hào)e(t)表示兩者的近似誤差：則誤差信號(hào)的能量為：可以把上式Ee看成是關(guān)于信號(hào)s(t)的線性組合的系數(shù)sk的二次函數(shù)則：那么當(dāng)下式成立時(shí)，誤差信號(hào)的能量取得最小值0若信號(hào)s(t)完全可以由基函數(shù)的線性組合表示，即上式成立，也就是說誤差信號(hào)的能量為0，該誤差信號(hào)亦為0那么誤差信號(hào)的能量的極值點(diǎn)出現(xiàn)在：對(duì)上式進(jìn)行變換則：即，線性組合的系數(shù)為信號(hào)與基函數(shù)的內(nèi)積。將其帶入到誤差信號(hào)能量的表達(dá)式中，即可求得誤差信號(hào)能量的最小值N維空間內(nèi)的任何一組M個(gè)持續(xù)時(shí)間為T、物理可實(shí)現(xiàn)的波形{si(t)|i=1,…,M}都可以用N個(gè)相互正交的波形{

k(t)|k=1,…,N}表征為：或簡(jiǎn)寫為：每個(gè)信號(hào)的波形可以映射為N維信號(hào)空間中的一點(diǎn)，它的坐標(biāo)即為線性組合的系數(shù)，可表示為：而波形的能量可表示為矢量長(zhǎng)度的平方，即從點(diǎn)到原點(diǎn)的距離的平方一組M個(gè)信號(hào)在信號(hào)空間中可以映射為一個(gè)點(diǎn)陣，這個(gè)點(diǎn)陣就稱為信號(hào)的星座圖。點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離稱為歐幾里德距離信號(hào)在基函數(shù)上的投影若信號(hào)波形的實(shí)信號(hào)，兩信號(hào)波形間的歸一化互相關(guān)函數(shù)為：這一標(biāo)量用來表征兩信號(hào)間的相似性星座圖中歐幾里德距離：窄帶高斯白噪聲高斯白噪聲n(t)通過帶通濾波器或窄帶信道后會(huì)變成一個(gè)包絡(luò)和相位緩慢變化、頻率近似為ωc的余弦波，即窄帶高斯白噪聲：可被表示為：是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的窄帶平穩(wěn)隨機(jī)過程。其中ρ(t)為隨機(jī)包絡(luò)函數(shù)，φ(t)為隨機(jī)相位函數(shù)又可被表示為：其中：分別稱為n(t)的同相分量和正交分量，且有：兩個(gè)分量的性質(zhì)：1）若n(t)均值為0，兩個(gè)分量的均值亦為02）若n(t)是平穩(wěn)的，兩個(gè)分量也是平穩(wěn)的3）若n(t)是高斯的，兩個(gè)分量同樣滿足高斯特性，同為高斯過程6.1引言引言數(shù)字調(diào)制的主要目的

（1）使數(shù)字信號(hào)適合在帶通信道中傳輸并易于實(shí)現(xiàn)；

如：對(duì)無線信道，信號(hào)頻率必須足夠高才能使天線的尺寸在合理大小的水平（

/4）；（2）能通過頻分復(fù)用將數(shù)字信息(基帶信號(hào))安排在不同的頻段傳輸，提高頻帶利用率。

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)引言(續(xù))

模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制的異同

相同點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移和變換；（2）載波主要為正弦信號(hào)；（3）可采用調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等方式；（4）可同時(shí)調(diào)制多于一個(gè)的參數(shù)，如相位與幅度

主要區(qū)別：數(shù)字調(diào)制受控參數(shù)在有限種取值間變化。

調(diào)制的類別（1）二進(jìn)制與M進(jìn)制（M>2）（2）線性調(diào)制和非線性調(diào)制

（3）無記憶調(diào)制和有記憶調(diào)制第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)引言(續(xù))

三種基本的數(shù)字調(diào)制方式示例

(a)

振幅鍵控(ASK)

（幅移鍵控）

(b)

頻移鍵控(FSK)

(c)

相移鍵控(PSK)

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)引言(續(xù))

數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

發(fā)送端主要操作：接收端主要操作：波形變換 頻譜搬移 符號(hào)映射 信道估計(jì)與均衡頻譜搬移 符號(hào)解映射

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)6.2數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理

數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)的基本表達(dá)形式其中幅度、頻率和相位都是可以調(diào)制的載波參量。若記則有第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))整理基本的表達(dá)式可得

調(diào)制載波的信號(hào)為基帶信號(hào)：調(diào)制基本實(shí)現(xiàn)方式第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

載波參數(shù)的選擇若取

其中N為整數(shù)，T

為符號(hào)周期則有函數(shù)構(gòu)成數(shù)字載波調(diào)制系統(tǒng)的的一組正交的基函數(shù)。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

數(shù)字載波調(diào)制系統(tǒng)常用星座圖映射方式

二進(jìn)制：四進(jìn)制：十六進(jìn)制：六十四進(jìn)制：每個(gè)符號(hào)攜每個(gè)符號(hào)攜每個(gè)符號(hào)攜每個(gè)符號(hào)攜帶1比特信息帶2比特信息帶4比特信息攜帶6比特信息第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)的功率譜計(jì)算公式：

其中：表示序列對(duì)應(yīng)的功率譜密度表示序列對(duì)應(yīng)的功率譜密度表示基帶波形的傅里葉變換第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)的解調(diào)原理數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)習(xí)慣上又可表示為其中

解調(diào)：恢復(fù)和信號(hào)

接收信號(hào)其中為高斯白噪聲(高斯噪聲干擾信道)。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)的解調(diào)原理

(1)相干解調(diào)法經(jīng)帶通濾波后的接收信號(hào)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(1)相干解調(diào)法(續(xù))與本地同頻同相信號(hào)相乘后的輸出

經(jīng)低通濾波后的輸出

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法匹配濾波器的沖激響應(yīng)及匹配濾波輸出沖激響應(yīng)：

匹配濾波輸出：在t=Ts

時(shí)刻

ys(t)達(dá)到最大

SNR達(dá)最大值。

匹配濾波器與相關(guān)解調(diào)器的關(guān)系當(dāng)發(fā)送s

(t)信號(hào)時(shí)，即“1”碼，接收信號(hào)r(t)可表示為：另，匹配濾波器為：則匹配濾波器的輸出為：假設(shè)在t=Ts時(shí)，對(duì)y(t)進(jìn)行采樣，則抽樣值為：數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法基于基信號(hào)的數(shù)字載波調(diào)制信號(hào)

由解調(diào)的向量確定發(fā)送向量第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法(續(xù))采用二維基信號(hào)的二進(jìn)制/M進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制接收信號(hào)一般容易實(shí)現(xiàn)如下的正交條件

二維的基信號(hào)可取

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法(續(xù))采用二維基信號(hào)的數(shù)字載波調(diào)制接收信號(hào)可表示為

相關(guān)解調(diào)方式第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法(續(xù))利用條件可得第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法其中為高斯隨機(jī)變量，其均值和方差分別為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字載波調(diào)制與解調(diào)的基本原理(續(xù))

(2)相關(guān)(匹配濾波器)解調(diào)法(續(xù))同理可得

發(fā)送和接收的特定星座點(diǎn)示意圖發(fā)送和接收的綜合星座圖

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)6.3二進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

二進(jìn)制移幅鍵控調(diào)制：2ASK（AmplitudeShiftKeying）其中為持續(xù)時(shí)間為一個(gè)碼元周期的基帶脈沖波形信號(hào)由上節(jié)分析，2ASK信號(hào)的功率密度譜

其中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))OOK信號(hào)

OOK（On-and-OffKeying）：一種最簡(jiǎn)單的2ASK信號(hào)其中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

OOK信號(hào)的功率密度譜

2ASK信號(hào)的頻帶效率為基帶信號(hào)頻帶效率。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))OOK信號(hào)的調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法

其中：第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

OOK信號(hào)的解調(diào)方法

(1)OOK信號(hào)的相干解調(diào)對(duì)第n個(gè)碼元信號(hào)因?yàn)楣视械?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)OOK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))

經(jīng)低通濾波器后得到的信號(hào):

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)OOK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))由高斯噪聲的分布特性得到收到信號(hào)時(shí)，發(fā)“0”和“1”時(shí)發(fā)送信號(hào)的似然函數(shù)

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)OOK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))由似然函數(shù)可導(dǎo)出如下的結(jié)果先驗(yàn)等概條件下的最佳判決門限

判決規(guī)則

誤碼率因?yàn)榭傻玫?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)

在接收完一個(gè)碼元的時(shí)刻若發(fā)送“0”，則

若發(fā)送“1”，則第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))信號(hào)中高斯噪聲的均值和方差分別為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))可得收到信號(hào)時(shí)，發(fā)“0”和發(fā)“1”時(shí)的似然函數(shù)由此可導(dǎo)出先驗(yàn)等概時(shí)的最佳判決門限相應(yīng)地，判決規(guī)則為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))

誤碼率

Q函數(shù)值的求解方法 查表； 通過Matlab做數(shù)值計(jì)算；

近似估算第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)第n個(gè)接收到的碼元可表示為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))

包絡(luò)取值其中服從瑞利分布

服從萊斯分布第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))

包絡(luò)分布特性

瑞利分布萊斯分布特性曲線第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))

判決規(guī)則

發(fā)“0”時(shí)接收錯(cuò)誤判決概率

()

發(fā)“1”時(shí)接收錯(cuò)誤判決概率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))定義馬肯函數(shù)則有若記則進(jìn)一步有

總的誤碼率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))

分析：先驗(yàn)等概條件下的最佳判決門限由上圖可知，錯(cuò)誤概率最小等價(jià)為求，使得即整理可得

(*)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))在大信噪比條件下，有對(duì)于零階貝賽爾函數(shù)，有由(*)式可得由此可得最佳判決門限：

(包絡(luò)檢波通常用于大信噪比的解調(diào)場(chǎng)合)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)OOK信號(hào)的包絡(luò)檢波法解調(diào)(續(xù))利用馬肯函數(shù)的性質(zhì)：

包絡(luò)檢波時(shí)的誤碼率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))采用三種不同方法解調(diào)OOK信號(hào)的性能比較

例6.3.1

已知OOK信號(hào)分析采用包絡(luò)檢波和相關(guān)解調(diào)時(shí)的性能。

解：(1)采用包絡(luò)檢波法

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)例6.3.1

(2)采用相關(guān)解調(diào)法第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2010CopyrightSCUTDT&PLabs60二進(jìn)制信號(hào)的接收過程實(shí)質(zhì)：判斷出每個(gè)碼元周期的信號(hào)類型大致過程：1）通過對(duì)每個(gè)碼元周期的信號(hào)采樣一次；判斷樣點(diǎn)的大小達(dá)到判斷該周期信號(hào)類型的目的2）對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)，將樣點(diǎn)與判決門限比較；對(duì)于多進(jìn)制系統(tǒng)宜采用統(tǒng)計(jì)判決的方法中間存在的問題：因?yàn)樵肼暩蓴_的存在，導(dǎo)致信號(hào)的畸變，因此簡(jiǎn)單的判決恢復(fù)，不能保證系統(tǒng)的可靠性，或者說系統(tǒng)的誤碼率可能會(huì)很高，因此需要考慮噪聲2010CopyrightSCUTDT&PLabs61細(xì)節(jié)：因?yàn)樾枰ㄟ^樣點(diǎn)與判決門限的比較達(dá)到恢復(fù)信息的目的，因此需要研究樣點(diǎn)的實(shí)質(zhì)和判決門限設(shè)定的方法1）正是因?yàn)樵肼暎詷狱c(diǎn)變成一個(gè)隨機(jī)變量，一般來說這個(gè)樣點(diǎn)與噪聲的分布相同，只是數(shù)字特征不同，即：均值和方差；2）但有些情況下樣點(diǎn)的分布又與與具體的解調(diào)方式有關(guān)；3）因?yàn)闃狱c(diǎn)成為一個(gè)隨機(jī)的變量，因此判決門限的設(shè)定需要考慮這一因素，進(jìn)一步說因?yàn)樗信c判決門限比較的樣點(diǎn)都是隨機(jī)變量，就需要從概率統(tǒng)計(jì)的角度才能設(shè)定一個(gè)最佳的判決門限。所謂最佳就是使得系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到最低，這是目標(biāo)。2010CopyrightSCUTDT&PLabs62目標(biāo)在哪里？1）接收端的任務(wù)就是正確地恢復(fù)信息，或是盡量正確地恢復(fù)2）但已知的條件只有樣點(diǎn)，或者說樣點(diǎn)的分布。3）要完成任務(wù)，樣點(diǎn)、判決門限缺一不可4）而判決門限未知因此，完成任務(wù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于判決門限的計(jì)算，而且還是最佳的判決門限。如何實(shí)施？1）先弄清樣點(diǎn)的分布：接收方式和噪聲決定樣點(diǎn)的分布，因?yàn)榻邮辗绞讲煌环矫鎸?dǎo)致噪聲發(fā)生變化，另一方面導(dǎo)致樣點(diǎn)采樣源發(fā)生變化2）如何計(jì)算判決門限：借助數(shù)學(xué)方法找到求解“最佳”的路徑2010CopyrightSCUTDT&PLabs63具體過程：1）樣點(diǎn)分布的確定：高斯分布萊斯分布瑞麗分布相干解調(diào)相關(guān)解調(diào)包絡(luò)檢波2010CopyrightSCUTDT&PLabs642）判決門限的設(shè)定：即然要“最佳”，所謂最佳就是誤碼率最低，因此先想法子把誤碼率表達(dá)式寫出來；■誤碼率是指系統(tǒng)平均誤碼率，因此與‘1’和‘0’的被錯(cuò)判的情形有關(guān)；■借助‘1’和‘0’對(duì)應(yīng)樣點(diǎn)的分布，分別計(jì)算被錯(cuò)判的概率；■因此就有了下面的公式：■上式恰好與判決門限有關(guān)，又是二次函數(shù)，因此就可以利用函數(shù)求極值的方法，求解最小誤碼率，即，最佳判決門限2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)二進(jìn)制移相鍵控調(diào)制：2PSK（PhaseShiftKeying）若基帶信號(hào)的波形函數(shù)為門函數(shù)，2PSK信號(hào)可簡(jiǎn)要表示為

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)對(duì)于2PSK調(diào)制，一般用相位0和相位表示‘0’和‘1’，因此所發(fā)信號(hào)為：2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2PSK信號(hào)的信號(hào)波形

2PSK信號(hào)的功率譜

頻帶效率為基帶信號(hào)頻帶效率。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2PSK信號(hào)的調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法

調(diào)制信號(hào)可被看作由一串調(diào)制脈沖組成其中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2PSK信號(hào)的解調(diào)方法(1)2PSK信號(hào)的相干解調(diào)對(duì)第n個(gè)碼元信號(hào)可得第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)2PSK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))

經(jīng)低通后得到的基帶信號(hào)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)2PSK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))由高斯噪聲的分布特性得到發(fā)“0”和“1”時(shí)的似然函數(shù)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)2PSK信號(hào)的相干解調(diào)(續(xù))先驗(yàn)等概條件下的最佳判決門限

判決規(guī)則

誤碼率為因?yàn)榭傻玫?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)2PSK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)

在時(shí)刻判決輸出若發(fā)送“0”

若發(fā)送“1”第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)2PSK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))高斯噪聲的均值和方差分別為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)PSK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))可得發(fā)“0”和發(fā)“1”時(shí)的似然函數(shù)先驗(yàn)等概時(shí)，最佳判決門限判決規(guī)則第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)2PSK信號(hào)的相關(guān)(匹配濾波器法)解調(diào)(續(xù))

誤碼率

2PSK信號(hào)不能用包絡(luò)檢波法解調(diào)。

相干法和相關(guān)法解調(diào)的性能比較第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

2PSK信號(hào)解調(diào)時(shí)有本地載波的“相位模糊”問題導(dǎo)致解調(diào)時(shí)“0”與“1”符號(hào)的倒換。

2DPSK信號(hào)可解決“相位模糊”引起的“0”與“1”符號(hào)的倒換問題。

2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生二進(jìn)制信息序列

差分編碼

信號(hào)變換或第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法

2DPSK信號(hào)波形

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)相對(duì)于{bn}序列利用前后碼元的相位差傳送的信息；相對(duì)于{an}序列利用信號(hào)的絕對(duì)相位傳送信息；2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2DPSK信號(hào)的功率譜特性表達(dá)式與2PSK信號(hào)相同第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2DPSK信號(hào)的解調(diào)

(1)2DPSK信號(hào)的相干解調(diào)與相關(guān)解調(diào)a.首先采用2PSK信號(hào)的相干或相關(guān)解調(diào)獲得符號(hào)序列

b.由經(jīng)變換獲得差分的信息序列

c.由經(jīng)差分譯碼恢復(fù)信息序列。

差分碼譯碼

可解決相位模糊產(chǎn)生的“0”與“1”的倒換問題。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

(1)2DPSK信號(hào)的相干解調(diào)與相關(guān)解調(diào)(續(xù))2DPSK信號(hào)相干解調(diào)與相關(guān)解調(diào)的誤碼性能分析

任意位的連續(xù)誤碼差分譯碼后只會(huì)產(chǎn)生兩位誤碼。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2DPSK信號(hào)相干解調(diào)與相關(guān)解調(diào)的誤碼性能分析出現(xiàn)1位誤碼的概率出現(xiàn)2位誤碼的概率

…

…

…

…出現(xiàn)n位誤碼的概率

總的誤碼概率

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

(2)2DPSK信號(hào)的差分相干解調(diào)

特點(diǎn)：在本地?zé)o須恢復(fù)載波信號(hào)。接收的第n個(gè)碼元信號(hào)相乘后在圖中d點(diǎn)位置的信號(hào)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

(2)2DPSK信號(hào)的差分相干解調(diào)(續(xù))經(jīng)低通濾波后輸出信號(hào)

判決策略信號(hào)處理過程。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)指的是{bn}序列2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析因?yàn)橐虼擞?/p>

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))經(jīng)低通濾波器輸出利用數(shù)學(xué)恒等式可得

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))a.第n位信息為”0”時(shí)，應(yīng)有或判決時(shí)

或第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))對(duì)于高斯隨機(jī)變量其均值為0，方差為。上述高斯隨機(jī)變量的包絡(luò)包絡(luò)取值的分布特性為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))對(duì)于高斯隨機(jī)變量

均值為，方差為該高斯隨機(jī)變量的包絡(luò)包絡(luò)取值的分布特性第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))發(fā)生錯(cuò)誤判決的概率整理可得其中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))已知馬肯函數(shù)具有性質(zhì)由此可得發(fā)送信息位為0時(shí)，出現(xiàn)誤碼的概率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))b.第n位信息為“1”時(shí)，應(yīng)有或判決時(shí)

此時(shí)有(經(jīng)變換后與信息位為0時(shí)相同)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2DPSK信號(hào)差分相干解調(diào)的誤碼性能分析(續(xù))做同樣的分析，可得

總的錯(cuò)誤概率由可得第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)2FSK信號(hào)的一般表達(dá)式其中也可表示為若波形函數(shù)為門函數(shù)，則簡(jiǎn)化為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2FSK信號(hào)兩載波頻率的選擇原則：保證兩調(diào)制符號(hào)具有正交性因?yàn)橐话愕赜械?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2FSK信號(hào)兩載波頻率的選擇條件簡(jiǎn)化為相當(dāng)于要求由此可得

滿足正交性的最小間隔第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2FSK信號(hào)兩載波頻率的選擇(續(xù))

特別地，若已知，即兩載波間的初始相位為0。正交性的條件變?yōu)橄鄳?yīng)的有

即滿足正交性的兩載波間的頻率間隔降低為任意初相時(shí)的1/2。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2FSK信號(hào)波形示例第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2FSK信號(hào)的功率密度譜

2FSK信號(hào)可看作兩OOK信號(hào)的疊加，因此有其中分別是序列和的譜密度函數(shù)。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))2FSK信號(hào)的功率密度譜示意圖

信號(hào)帶寬頻譜效率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2FSK信號(hào)的產(chǎn)生

(a)模擬調(diào)頻方法：頻率間變化時(shí)可平滑過渡；

(b)切換調(diào)頻方法：載波頻率容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

2FSK信號(hào)的解調(diào)(1)相干解調(diào)法若發(fā)送信號(hào)為如圖則有

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)相干解調(diào)法(續(xù))經(jīng)低通濾波輸出若發(fā)送信號(hào)為則經(jīng)低通濾波輸出

判決規(guī)則：“擇大判決”

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)相干解調(diào)法(續(xù))

發(fā)“1”時(shí)錯(cuò)誤判決的概率

發(fā)“0”時(shí)錯(cuò)誤判決的概率若記其均值為0，方差為相應(yīng)地，其分布特性

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(1)相干解調(diào)法(續(xù))錯(cuò)誤判決概率統(tǒng)一表述為

由可得以比特能量和噪聲功率密度譜表示的錯(cuò)誤概率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)相關(guān)(匹配濾波)解調(diào)法

第n個(gè)發(fā)送碼元若發(fā)，兩相關(guān)器輸出第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)相關(guān)(匹配濾波)解調(diào)法(續(xù))上式中錯(cuò)誤判決概率

其中隨機(jī)變量的均值為0，方差為其分布特性同理可得發(fā)時(shí)錯(cuò)判的概率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(2)相關(guān)(匹配濾波)解調(diào)法(續(xù))由可知由此可得總的錯(cuò)誤判決概率(誤碼率)

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

(3)包絡(luò)檢波解調(diào)法

若發(fā)送信號(hào)為則接收的第n個(gè)碼元信號(hào)經(jīng)包絡(luò)檢波后兩路輸出第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)包絡(luò)檢波解調(diào)法(續(xù))其中錯(cuò)誤判決概率同理可得發(fā)錯(cuò)誤判決概率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))(3)包絡(luò)檢波解調(diào)法(續(xù))

總的錯(cuò)誤概率(誤碼率)以代入得以比特能量與噪聲功率密度譜表示的誤碼率

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2010CopyrightSCUTDT&PLabs1112FSK信號(hào)的解調(diào)為何采用擇大判決？1、2FSK包含兩種不同頻率的信號(hào)s1(t)和s2(t)，且相互正交2、三種接收方式使得兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)入上下兩條之路，且一一對(duì)應(yīng)3、在同一個(gè)碼元周期，只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)，要么上支路的s1(t)，要么下支路的s2(t)4、因此只要判斷出上下兩條支路是否存在信號(hào)即可6.4多進(jìn)制數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)判決準(zhǔn)則—最小平均錯(cuò)判概率準(zhǔn)則對(duì)于多個(gè)信號(hào)的平均誤碼率為：接收信號(hào)時(shí)，要求平均誤碼率越低越好，因此在判決域內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)被正確判斷的概率越大越大越好，即:越大在求出觀察矢量的條件下，計(jì)算不同的從中選擇最大的值所對(duì)應(yīng)的si作為判決輸出，此即為最小平均錯(cuò)判概率準(zhǔn)則被正確判斷的概率判決準(zhǔn)則—MAP準(zhǔn)則后驗(yàn)概率：觀察到矢量r的條件下，發(fā)送s1或s2的概率，分別為：判決公式：即：此即為最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則（MAP準(zhǔn)則），求解后驗(yàn)概率的過程如下表示哪一個(gè)后驗(yàn)概率最大，就取相應(yīng)的信號(hào)對(duì)于接收系統(tǒng)的后驗(yàn)概率的計(jì)算：上式中P(si)表示先驗(yàn)概率；P(r|si)可以根據(jù)接收系統(tǒng)輸出的采樣值的概率分布來求解。那么當(dāng)M=2時(shí)，后驗(yàn)概率為：根據(jù)判決公式可知，上兩式中的分子越大，相應(yīng)的后驗(yàn)概率越大，因此最小平均誤碼率判決準(zhǔn)則與MAP準(zhǔn)則等同判決準(zhǔn)則—

ML準(zhǔn)則當(dāng)先驗(yàn)概率相等時(shí)：即發(fā)送端發(fā)送各種波形的概率相等，那么MAP準(zhǔn)則變換為：這種判決準(zhǔn)則即為ML準(zhǔn)則，最大似然估計(jì)準(zhǔn)則，其中稱為似然函數(shù)也就是說在先驗(yàn)概率相等的前提下MAP準(zhǔn)則等同于ML準(zhǔn)則，可使得平均誤碼率最小，但在先驗(yàn)概率不等的情況下，ML準(zhǔn)則不能保證平均誤碼率最低判決準(zhǔn)則的另一種理解：假設(shè)發(fā)送信號(hào)s(t)是兩個(gè)可能的波形s1(t)和s2(t)，且每個(gè)波形的矢量是二維的，即：則s1(t)的矢量為：s2(t)的矢量為：信號(hào)s(t)經(jīng)信道發(fā)送并被噪聲干擾后的接收信號(hào)的矢量為：似然函數(shù)為：而歐氏距離：ML準(zhǔn)則中似然概率最大，則判決輸出相應(yīng)的波形，根據(jù)上式可知，兩點(diǎn)之間的歐氏距離越小，似然概率越大ML準(zhǔn)則的最佳接收就是比較平面上接收到的點(diǎn)(r1,r2)分別到兩個(gè)可能發(fā)送的點(diǎn)(s11,s12)和點(diǎn)(s21,s22

)的距離，誰近就判發(fā)誰

M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法已知發(fā)送信號(hào)是符號(hào)集中的某個(gè)信號(hào)其中是一組標(biāo)準(zhǔn)的正交基。

接收信號(hào)為

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法（續(xù)）

最佳接收機(jī)可由下圖構(gòu)建

(注意系統(tǒng)工作時(shí)本地的要與輸入信號(hào)

同步)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法（續(xù)）在最佳接收機(jī)中，第i個(gè)分量

式中

高斯噪聲具有如下的統(tǒng)計(jì)特性

均值為0，方差為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法（續(xù)）在最佳接收機(jī)中，第i個(gè)分量的分布特性

其中的各個(gè)分量間統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。

收到信號(hào)后，關(guān)于信號(hào)集中信號(hào)的似然函數(shù)

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法（續(xù)）由最大似然法，可由得到最大似然判決。因?yàn)閷?duì)數(shù)函數(shù)是單調(diào)增函數(shù)，對(duì)似然函數(shù)取對(duì)數(shù)不會(huì)影響判決即有因?yàn)榈?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

M進(jìn)制信號(hào)的最佳接收方法（續(xù)）因此由此，最大似然判決歸結(jié)為

(1)由相關(guān)接收機(jī)解調(diào)得到(2)將上述的接收信號(hào)矢量與符號(hào)集合中的系數(shù)矢量集

逐一進(jìn)行進(jìn)行比較。(3)取滿足條件的系數(shù)矢量所對(duì)應(yīng)的符號(hào)作為判決結(jié)果。M進(jìn)制振幅鍵控(MASK)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

MASK信號(hào)的一般表達(dá)形式若記波形函數(shù)的能量為則歸一化的基函數(shù)可表示為由此可得其中根據(jù)一般M進(jìn)制系統(tǒng)的分析，直接可得任兩符號(hào)間的歐氏距離第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MASK信號(hào)的功率譜譜：MASK信號(hào)可看作M個(gè)OOK信號(hào)的簡(jiǎn)單組合，因此功率譜特性與OOK信號(hào)的相同。

MASK信號(hào)的調(diào)制方法：其中電平變換完成二進(jìn)制碼組與調(diào)制電平間的映射最后得到調(diào)制輸出

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MASK信號(hào)的最佳接收

因?yàn)镸ASK是一個(gè)一維的信號(hào)，其最佳的接收機(jī)結(jié)構(gòu)為相應(yīng)地，其最大似然判決準(zhǔn)則可簡(jiǎn)單地表示為即通過解調(diào)得到的與進(jìn)行比較，以其差值平方的最小者作為判決輸出。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MASK信號(hào)的最佳接收機(jī)的誤碼性能分析

當(dāng)M＝2時(shí)，2個(gè)信號(hào)的似然函數(shù)為當(dāng)M＝4時(shí)，相應(yīng)的4個(gè)信號(hào)的似然函數(shù)為MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MASK信號(hào)的最佳接收機(jī)的誤碼性能分析

回顧M＝2時(shí)的MASK系統(tǒng)，當(dāng)先驗(yàn)等概時(shí)，最佳接收機(jī)的判決門限應(yīng)取由上圖，發(fā)的錯(cuò)誤概率為為圖中右側(cè)陰影對(duì)應(yīng)的面積。同理，發(fā)的錯(cuò)誤概率為

為圖中左側(cè)陰影對(duì)應(yīng)的面積。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

因此當(dāng)M＝2時(shí)，總的陰影面積為

陰影面積表示錯(cuò)誤概率的大小，在先驗(yàn)等概的情況下，誤碼率為總陰影面積的，即有

由上圖可見，當(dāng)M＝4時(shí)，總的陰影面積為

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

由此不難推測(cè)，對(duì)于M進(jìn)制時(shí)的情形，共有M－1塊陰影面積積，總的面積為

若M種符號(hào)先驗(yàn)等概，此時(shí)每塊面積出現(xiàn)的概率為因此總的誤碼率為

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

由

可知碼元的能量為

符號(hào)集中碼元的平均能量為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))由此可得比特的平均能量為進(jìn)而有不同M取值的系統(tǒng)誤碼特性

可見隨著M的增大，誤碼性能將劣化。

MASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

如下圖，若MASK信號(hào)的星座圖采用格雷碼編碼同時(shí)假定誤碼只會(huì)發(fā)生在相鄰的符號(hào)間，每個(gè)碼元包含k比特?cái)?shù)據(jù)，每個(gè)碼元出錯(cuò)只會(huì)導(dǎo)致k比特?cái)?shù)據(jù)中的1比特錯(cuò)誤。因此在誤碼率與誤比特率間有如下的關(guān)系：第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)MPSK載波調(diào)制一個(gè)碼元信號(hào)可表示為其中是符號(hào)的脈沖波形信號(hào)。展開上式可得其中

MPSK信號(hào)的碼元能量是常數(shù)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

若定義歸一化的二維基函數(shù)則MPSK信號(hào)可以表示為式中容易導(dǎo)出，MPSK信號(hào)兩符號(hào)間的最小距離第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MPSK信號(hào)的調(diào)制方法

MPSK信號(hào)的功率譜特性

MPSK信號(hào)形式上的可看作是由兩個(gè)MASK信號(hào)組合而成的，因此MPSK信號(hào)與2ASK信號(hào)有相同的功率譜特性。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MPSK信號(hào)的解調(diào)

MPSK信號(hào)的相關(guān)接收機(jī)具有如下的結(jié)構(gòu)輸入的接收信號(hào)

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

經(jīng)相關(guān)接收機(jī)解調(diào)后的輸出同理可得其中為高斯噪聲

均值為0

方差為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MPSK信號(hào)的最大似然判決接收信號(hào)的相位

最大似然判決準(zhǔn)則其中是MPSK信號(hào)的相位取值集合。

即選擇與接收信號(hào)相位相差最小的信號(hào)作為判決輸出。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MPSK信號(hào)最佳接收機(jī)的誤碼性能分析噪聲導(dǎo)致的MPSK信號(hào)的相位偏差可用如下的圖描述二維的高斯噪聲干擾可分為徑向和徑向的垂直方向兩部分其中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

因?yàn)橄嗷オ?dú)立，且有

均值：方差：

均值：0方差：由此可得上述二維高斯隨機(jī)變量的分布特性

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

因?yàn)榭傻梅植继匦缘臉O坐標(biāo)表達(dá)形式為

對(duì)應(yīng)MPSK信號(hào)，主要關(guān)心的分布特性，由上式可得

當(dāng)滿足條件時(shí)可得第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

對(duì)應(yīng)MPSK信號(hào)，無誤碼的條件由此可得正確判決的概率誤碼率相應(yīng)地為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

調(diào)制階數(shù)M取值不同時(shí)的誤碼特性如左圖所示

MPSK信號(hào)符號(hào)間的距離有差異，可以采用格雷碼改善其誤比特率性能。若可控制誤碼使錯(cuò)誤僅出現(xiàn)在相鄰的碼元間，則可得誤比特率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)2010CopyrightSCUTDT&PLabs146對(duì)于MASK信號(hào)或MPSK信號(hào)，只使用載波的三個(gè)參量中的一個(gè)（幅度或相位）承載基帶信號(hào)信息，那么當(dāng)采用更高進(jìn)制傳送信號(hào)時(shí)，這兩種信號(hào)的星座圖上的點(diǎn)會(huì)越來越密集，因此誤碼率就會(huì)增加對(duì)于MPSK信號(hào)的星座圖，它的點(diǎn)都分布在一個(gè)圓上，當(dāng)點(diǎn)增多時(shí)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的夾角會(huì)減小對(duì)于MASK信號(hào)的星座圖，它的點(diǎn)都分布在一條線上，當(dāng)點(diǎn)增多時(shí)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離會(huì)減小星座圖中的點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離增大，每個(gè)點(diǎn)可以利用相角和到原點(diǎn)的距離的進(jìn)行區(qū)分，對(duì)應(yīng)到每個(gè)點(diǎn)所代表的波形，意味著載波的幅度和相位不同

多進(jìn)制正交幅度調(diào)制(MQAM)解調(diào)系統(tǒng)(MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng))與MASK方式類似，MQAM是對(duì)基函數(shù)進(jìn)行幅度調(diào)制；但MQAM同時(shí)調(diào)制兩個(gè)正交的基函數(shù)，有更高的效率。

與MPSK方式類似，MQAM是一種利用兩個(gè)正交的基函數(shù)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)；但MQAM可更有效利用IQ平面信號(hào)空間。

MQAM信號(hào)的表達(dá)形式式中，是基帶信號(hào)的脈沖波形函數(shù)；幅度加權(quán)值第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

若定義兩個(gè)正交的基函數(shù)則MQAM信號(hào)可表示為式中每個(gè)符號(hào)與二維向量的對(duì)應(yīng)關(guān)系第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MQAM中任兩符號(hào)在信號(hào)空間中的歐氏距離由此可導(dǎo)出兩符號(hào)間的最小距離

式中是符號(hào)脈沖波形信號(hào)的能量。

MQAM信號(hào)的功率譜

MQAM信號(hào)可看作兩個(gè)MASK信號(hào)的組合，因此其功率譜與MASK有相同的特性。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MQAM信號(hào)的調(diào)制

(1)將二進(jìn)制序列分為兩路序列；(2)建立二進(jìn)制數(shù)組與個(gè)不同電平間的映射關(guān)系；(3)生成相應(yīng)電平幅度加權(quán)的符號(hào)脈沖波形信號(hào)；

(4)分別對(duì)兩個(gè)正交的載波(基函數(shù))進(jìn)行幅度調(diào)制；

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MQAM信號(hào)的最佳接收接收機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解調(diào)得到的兩路信號(hào)分別為其中均為均值為0，方差為高斯噪聲。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MQAM信號(hào)的最大似然判決準(zhǔn)則即在符號(hào)集中取滿足上述系數(shù)取值條件的符號(hào)作為判決輸出。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MQAM信號(hào)的誤碼性能分析因MQAM的正交信號(hào)中的單獨(dú)一路信號(hào)是一進(jìn)制的MASK信號(hào)，其的誤碼率為因此MQAM信號(hào)可正確接收的概率

MQAM信號(hào)的誤碼率第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MQAM信號(hào)的誤碼特性曲線對(duì)同樣的值，MQAM系統(tǒng)的誤碼性能隨著M的增大而劣化。在MQAM符號(hào)空間中符號(hào)間的距離不是常數(shù)，因此可通過格雷碼編碼來提高系統(tǒng)的誤比特率性能。此時(shí)有

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MQAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MQAM與MPSK系統(tǒng)的抗噪聲干擾性能比較

M＝16時(shí)的MPSK信號(hào)與MQAM信號(hào)的星座圖MPSK信號(hào)星座點(diǎn)間的最小距離

MQAM信號(hào)星座點(diǎn)間的最小距離第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

多進(jìn)制頻率鍵控(MFSK)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)

頻率鍵控系統(tǒng)通過調(diào)制載波的變化來攜帶不同的信息。

MFSK信號(hào)的一般形式式中是信號(hào)的脈沖波形函數(shù)。

MFSK信號(hào)的碼元能量碼元能量是一個(gè)常數(shù)。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK符號(hào)對(duì)應(yīng)信號(hào)間的相關(guān)性

(1)若各個(gè)符號(hào)間信號(hào)的初始相位相同：

符號(hào)間正交()的條件為此時(shí)最小的頻率間隔

相應(yīng)的MFSK信號(hào)的帶寬為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK符號(hào)對(duì)應(yīng)信號(hào)間的相關(guān)性

(2)若各個(gè)符號(hào)間信號(hào)有任意的初始相位

符號(hào)間正交()的條件為此時(shí)最小的頻率間隔

相應(yīng)的MFSK信號(hào)的帶寬為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

若定義一組標(biāo)準(zhǔn)的正交基函數(shù)為式中通常取，由此MFSK信號(hào)可表示為即有

MFSK信號(hào)的能量因此有第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK信號(hào)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)矢量集任意兩MFSK信號(hào)間的歐氏距離即各個(gè)符號(hào)所對(duì)應(yīng)各信號(hào)間的距離相同。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MFSK信號(hào)的調(diào)制

MFSK信號(hào)可以采用如下的兩種不同的方法產(chǎn)生

方法(a)方法(b)易于產(chǎn)生相位連續(xù)易于產(chǎn)生頻率準(zhǔn)確MFSK信號(hào)帶外泄漏小的信號(hào)如不能保證切換過程相位連續(xù)相位突變?nèi)菀桩a(chǎn)生頻譜擴(kuò)展。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MFSK信號(hào)的頻譜特性

MFSK信號(hào)可以看作是由M個(gè)不同載波頻率的OOK組合而成的信號(hào)，每個(gè)不同頻率的信號(hào)的功率譜特性與一個(gè)OOK信號(hào)的功率譜特性完全相同。

功率譜的帶寬大致為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MFSK信號(hào)的最佳接收

MFSK信號(hào)的最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示解調(diào)結(jié)果第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK信號(hào)的最佳接收利于各分量的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性，可得關(guān)于符號(hào)的似然函數(shù)為相應(yīng)的最大似然判決準(zhǔn)則即在符號(hào)集中取滿足上述系數(shù)取值條件的符號(hào)作為判決輸出。簡(jiǎn)單地說，就是以距離最小者作為判決輸出。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK信號(hào)最佳接收的判決準(zhǔn)則可做進(jìn)一步簡(jiǎn)化因?yàn)橐驗(yàn)閷?duì)應(yīng)MFSK信號(hào)，有因此判決準(zhǔn)則等效為即可根據(jù)系數(shù)矢量的點(diǎn)積(或信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算)結(jié)果作出判決。MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))MFSK接收機(jī)的性能分析若發(fā)送符號(hào)的先驗(yàn)概率為接收該符號(hào)時(shí)出錯(cuò)的概率為

則總的誤碼率為先驗(yàn)等概時(shí)的上式變?yōu)榭紤]到對(duì)于MFSK信號(hào)，各符號(hào)間等距，對(duì)于高斯噪聲干擾信道，沒有頻率選擇性的影響，應(yīng)有

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

在先驗(yàn)等概的情況下，總的誤碼率為若發(fā)送信號(hào)為，則接收矢量可以表示為正確判決的概率因?yàn)榫母咚狗植记蚁嗷オ?dú)立，固有第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

由此可得MFSK信號(hào)的誤碼率為

MFSK信號(hào)的誤碼特性曲線注意到隨著的增加(相應(yīng)增加)

誤碼性能得到改善。另外，注意到MFSK信號(hào)的頻譜利用率隨著M的增加而下降，是一種頻譜效率較低的系統(tǒng)。

綜上：通過MFSK調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)頻率與信噪比之間的互換。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MFSK系統(tǒng)的誤比特率通過前面對(duì)MFSK不同符號(hào)間信號(hào)距離的分析可知，MFSK不同信號(hào)間的歐氏距離相等。因此不能通過格雷碼編碼提高性能。

MFSK系統(tǒng)誤碼率與誤比特率間的關(guān)系

首先討論8FSK系統(tǒng)：8個(gè)不同頻率的符號(hào)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制碼組

若當(dāng)前發(fā)送碼組所有可能出現(xiàn)的比特錯(cuò)誤如右圖

斜體數(shù)字所示第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(續(xù))

MFSK系統(tǒng)的誤比特率

8FSK的每個(gè)誤碼可能導(dǎo)致二進(jìn)制碼組1位或多位錯(cuò)誤；

8FSK每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)碼組共有3位。觀察上圖每位共有23-1個(gè)可能的錯(cuò)誤，總共可能有

3×23-1

＝3×4＝12比特的錯(cuò)誤一般地，對(duì)MFSK的每個(gè)誤碼，可能導(dǎo)致的各種組合的比特錯(cuò)誤總共有在所有這些有錯(cuò)誤的個(gè)碼組中，每個(gè)碼組包含比特，總的比特?cái)?shù)(含有錯(cuò)與無錯(cuò)的比特)

因此若誤碼率為，則誤比特率為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)6.5恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制恒包絡(luò)連續(xù)相位調(diào)制的基本概念

前面討論過的各種調(diào)制方式，在不同符號(hào)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的信號(hào)切換期間，都有可能會(huì)發(fā)生相位突變；因?yàn)樾盘?hào)的頻率與相位間有如下的關(guān)系信號(hào)的相位突變瞬間會(huì)產(chǎn)生極大的頻率擴(kuò)展變化，產(chǎn)生的諧波會(huì)造成對(duì)帶外的干擾(帶外的頻譜泄漏)。避免信號(hào)的相位突變是消除對(duì)帶外干擾的關(guān)鍵。

最小頻域鍵控(MSK)和高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)正是基于這種思路提出的調(diào)制方式。

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)臨道干擾ACI最小頻移鍵控(MSK)

最小頻移鍵控(MSK)本質(zhì)上是一種2FSK調(diào)制方式。對(duì)于2FSK，已知在任何初相下保證兩載波頻率正交的條件是其中是碼元周期。記調(diào)制頻率的基帶信號(hào)為定義單位電壓導(dǎo)致頻率的變化量為調(diào)制指數(shù)對(duì)于調(diào)頻信號(hào)頻率調(diào)頻信號(hào)的相位第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)可以表示為若取脈沖波形函數(shù)為門函數(shù)，則由此可得其中在任意的第n個(gè)碼元周期內(nèi)，式中第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

由此可得因?yàn)橐笏杂杏纱丝蓪?dǎo)出對(duì)調(diào)制指數(shù)的取值要求第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)帶入最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

由此可得

MSK信號(hào)的表達(dá)式變?yōu)榈?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

分析MSK信號(hào)相位變化的連續(xù)性

(1)在一個(gè)碼元周期內(nèi)，相位函數(shù)是一個(gè)連續(xù)的函數(shù)

(2)在兩個(gè)碼元切換瞬間，因?yàn)榭梢娪械?章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)令MSK是相位連續(xù)的，因此要確保MSK信號(hào)在t=nTs時(shí)刻的載波相位

連續(xù)，要求表示前一碼元的載波的相位與表示當(dāng)前碼元的載波相位在nTs時(shí)刻相同，即：對(duì)于有：則：若初始相位為0，即，代入上式可得：（模2π）當(dāng)一串二進(jìn)制比特位進(jìn)入VCO后，MSK信號(hào)的相位從參考相位0開始，按照變化，其過程會(huì)形成一條折線，如圖所示最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)的相位樹

MSK信號(hào)相位的(連續(xù))變化可用相位樹描述圖中加重曲線的路徑反映了當(dāng)為101101101…時(shí)相位的變化。

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

展開MSK信號(hào)若記

MSK信號(hào)可表示為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

利用歸納法原理，可用證明關(guān)系式表明變量只能在m等于奇數(shù)位置發(fā)生變化同理表明變量只能在m等于偶數(shù)位置發(fā)生變化因?yàn)槭街惺禽斎胄畔⑿蛄械碾娖睫D(zhuǎn)換序列

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))則MSK信號(hào)進(jìn)一步可以表示為序列的加權(quán)和第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)的波形示例：輸入的序列為

＋1＋1＋1－1－1＋1－1＋1＋1＋1＋1－1－1＋1＋1由圖可見最后合成的信號(hào)波形具有連續(xù)的相位。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)的功率譜的旁瓣比2PSK信號(hào)的功率譜的旁瓣顯著下降。

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)的調(diào)制由式可知MSK信號(hào)的調(diào)制可通過如下圖所示的方法實(shí)現(xiàn)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)的解調(diào)

MSK信號(hào)的相關(guān)接收機(jī)可如下圖所示注意，相關(guān)器中的積分器的積分區(qū)間是兩個(gè)碼元周期，且兩個(gè)積分器的積分區(qū)間有一個(gè)碼元周期的時(shí)間差異；另外，判決時(shí)刻也有一個(gè)碼元周期的時(shí)間差異。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

因?yàn)橥碛幸虼送ㄟ^相關(guān)運(yùn)算，中的兩路信號(hào)可以有效地分離。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

MSK信號(hào)最佳接收機(jī)的誤碼性能分析

受高斯白噪聲干擾的MSK接收信號(hào)可以表示為經(jīng)相關(guān)器后上下兩路的輸出的信號(hào)部分分別為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

經(jīng)相關(guān)器后(上下支路)的高斯噪聲的統(tǒng)計(jì)特性均值方差第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)最小頻移鍵控(MSK)(續(xù))

對(duì)每個(gè)支路來說，均是對(duì)極信號(hào)，由此可得誤符號(hào)率在先驗(yàn)等概的條件下總的誤碼率為第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)

通過MSK調(diào)制，可用獲得相位連續(xù)變化的傳輸信號(hào)。但有MSK信號(hào)的相位樹，當(dāng)相鄰碼元取值發(fā)生變化

MSK信號(hào)的頻率仍會(huì)發(fā)生突變，導(dǎo)致頻譜泄漏。

高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)：MSK原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善信號(hào)的相位變化的過渡特性，使頻率變化具有連續(xù)性。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)(續(xù))

GMSK調(diào)制系統(tǒng)：在MSK調(diào)制器基礎(chǔ)上加入高斯特性濾波器。

高斯特性濾波器沖激響應(yīng)：

的傅里葉變換：

第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)(續(xù))

GMSK信號(hào)的相位樹第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)(續(xù))

相位取值由MSK調(diào)制時(shí)的折線變?yōu)镚MSK調(diào)制時(shí)平滑過渡的曲線。

GMSK信號(hào)的功率譜特性可見較之MSK信號(hào)，GMSK信號(hào)的功率譜旁瓣衰減加快，性能有明顯的改善。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)6.6正交頻分復(fù)用載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)并行傳輸?shù)幕靖拍?/p>

并行傳輸通常是指兩個(gè)終端間利用多個(gè)信道同時(shí)傳輸信息；并行傳輸最基本的方法是將信道的帶寬劃分為多個(gè)子信道，各個(gè)子信道同時(shí)傳輸信息；在一個(gè)較寬的頻帶上劃分子信道進(jìn)行并行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是

(1)將一個(gè)高速信道分解為多個(gè)低速的子信道，各個(gè)子信道的信道估計(jì)與均衡物理上容易實(shí)現(xiàn)；

(2)頻帶上可能有不同的衰落和干擾特性，可針對(duì)不同的子信道特性采取相應(yīng)的措施。傳統(tǒng)的并行傳輸方法需要保護(hù)間隔，頻譜利用率低；當(dāng)并行傳輸?shù)淖有诺罃?shù)目很大時(shí)，需解決實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性的問題。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

并行傳輸?shù)幕靖拍?續(xù))

正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種“古老”又年青的技術(shù)；

OFDM的思想1950s已經(jīng)提出，目前開始獲得廣泛應(yīng)用。

OFDM較之傳統(tǒng)的并行傳輸方法，頻帶利用率大大提高(如圖)。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

OFDM的基本原理

OFDM信號(hào)的特點(diǎn)：子載波間正交且間隔達(dá)到最小。

子載波間正交：保證子信道信號(hào)間具有可分離性；

子載波間間隔最?。罕ＷC具有最高的頻帶利用率。

OFDM子載波間隔的選擇回顧2FSK系統(tǒng)，在任意初相條件下，兩個(gè)載波頻率正交的條件推廣到OFDM系統(tǒng)中，保證子載波間正交相鄰子載波間最小的間隔其中為碼元周期。第6章數(shù)字載波調(diào)制傳輸系統(tǒng)

OFDM的基本原理(續(xù))正交子載波的時(shí)域波形示例在一個(gè)碼元周期內(nèi)每個(gè)子載波有整數(shù)倍的碼元周期。

正交子載波的頻域波形示例