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数据通信原理

来源:用户分享 时间:2025/5/20 1:05:35 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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对2DPSK信号进行相干解调,恢复出相对码,再通过差分译码器变换为绝对码,从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中,若相干载波产生相位模糊,使得解调出的相对码产生倒置现象。但是经过码反变换器后,输出的绝对码不会发生任何倒置现象,从而解决了载波相位模糊度的问题。

2DPSK信号相干解调方式解调过程各点时间波形如图所示

2DPSK信号也可以采用差分检测解调方式(相位比较法),其解调原理是直接比较前后码元的相位差,从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用,故解调器中不需要码反变换器。差分相干解调方式不需要专门的相干载波,因此是一种非相干解调方法。

(1)频带宽度

若传输的码元时间宽度为 T ,则2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统的频带宽度近似

s为 s,即

2/T

2ASK系统和2PSK(2DPSK)系统具有相同的频带宽度。2FSK系统的频带宽度近似为

大于2ASK系统或2PSK系统的频带宽度。

因此,从频带利用率上看,2FSK系统的频带利用率最低。 (2)误码率 调制方式 解调方式 非相干检测 2ASK 相干检测 非相干检测 2FSK 相干检测 2PSK 2DPSK 相干检测 差分检测 误码率公式 1rexp(?)241 Pe?erfc(r/2)2 Pe? P?1exp(?r)e22 P?1erfc(r/2)e2 P?1erfc(r)e2 P?1exp(?r)e2

相干PSK 非相干?210ASK

10?3差分相干DPSK

pe

10?4 相干DSK

10?5

10?6

10?7

-8-40481216

r/dB

由表可以看出,从横向来比较,对同一种数字调制信号,采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率。从纵向来比较,在误码率 e 一定的情况下,2PSK、P2FSK、2ASK系统所需要的信噪比关系为

rASK?2r2FSK?4r2PSK 2

(r转换为分贝表示式为 2 ASK ) dB ? 3 dB ? ( r 2 FSK ) ? 6 dB ? ( r 2PSK ) dB dB若信噪比 r 一定时,2PSK系统的误码率低于2FSK系统,2FSK系统的误码率低于2ASK系统。2FSK系统的误码率低于2ASK系统。

(3)对信道特性变化的敏感性:2ASK对信道特性变化敏感,性能最差。

(4)设备复杂程度:若同为相干检测,2DPSK的设备最为复杂,2FSK次之,2ASK最简单。 (5)应用:一般来说,信噪比高的系统常采用非相干解调,而在小信噪比工作的环境中,需采用相干解调。数据传输中最常用的是相对调相2DPSK和频移键控2FSK,相干检测

2DPSK主要用于高速数据传输系统,而非相干检测2FSK主要用于低速数据传输系统中。

3、多进制调制的优点与缺点 (1)MASK

1)M进制已调幅信号带宽是M进制数字基带信号带宽的两倍。 即 BM(已调)=2BM(未调) 2)频带利用率

Rflog2Mlog2MRlog2M

r?b?B?b?bit/s?HzBB2fb2

可见,MASK信号的频带利用率比2ASK信号提高了log2M倍。但由于是多个电平判决,其误码率比2ASK系统增大了。故MASK调制一般用在信道质量良好的恒参信道中。 (2)MFSK

MFSK信号的带宽随频率数M的增大而线性增宽,频带利用率明显下降。与MASK的频带利用率相比,MFSK的频带利用率总是低于MASK的频带利用率。 在M一定的情况下,信噪比r越大,误码率 P e 越小;在r一定的情况下,M越大,误码率 也越大。

10?1非相干DSK相干ASKPe(3)MDPSK和MPSK

MPSK信号的带宽与MASK信号的带宽相同。即 BMPSK=BMASK=2fs

其中,fs=1/Ts是M进制码元速率。此时信息速率与MASK相同。是2ASK及2PSK的K=log2M倍。即MPSK系统的频带利用率是2PSK的K倍。 1、如用多进制基带传输,则理论上频带利用率为2log2M。

2、若调制后的带宽是基带带宽的2倍,故理论上频带利用率为log2M。

3、实际应用中,采用频谱滚降特性,如滚降系数为a,则多相调相的频带利用率为log2M/1+a

4、正交幅度调制及星座图表达的信息

正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式。正交振幅调制QAM的应用领域:中、大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信系统、移动通信系统等领域。

正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。

信号矢量端点的分布图称为星座图。 结论:

? 当M=4时,d4PSK=d4QAM,实际上,4PSK和4QAM的星座图相同 ? 当M=16时,d16QAM=0.47,而d16PSK=0.39,d16PSK < d16QAM

这表明,16QAM系统的抗干扰能力优于16PSK。

由星座图可知:各信号点之间的距离越大,抗误码能力越强,星座图上点数越多,频带利用率越高,但抗干扰能力越差。

第六章:差错控制

1、差错分类、错误图样

(1)差错分类:随机差错、突发差错。

? 随机差错:又称独立差错,是指在随机信道中出现的,彼此独立的、稀疏的、互不

相关地发生差错。

? 突发差错:指在突发信道中出现的,一串串、甚至成片的,密集地、彼此相关地发

生的差错。 (2)错误图样。

? 发送序列S:1 1 1 1 1 1 1 1 1 1, ? 接受序列R:1 1 0 1 0 0 1 1 1 1,

? 错误图样E:0 0 1 0 1 1 0 0 0 0(S异或R )

突发长度:第一个错误码元和最后一个错误码元之间的码元数目。本例中突发长度为4. 错误密度:第一个错码至最后一个错码之间的错误码元与总码元数之比。本例中错误密度为:3/4

2、差错控制的基本方式(重发的分类比较等)

在数据通信系统中,差错控制方式可以分为四种:反馈纠错(ARQ)、前向纠错(FEC)、混合纠错(HEC)和信息反馈(IRQ)四种。

在具体实现检错重发系统时,通常有3 种形式:

停止等候重发、返回重发、选择重发

3、码长、码重、码距、最小码距的概念

(1)码长:在信道编码中,码组(码字)中码元的数目称为码组的长度,简称码长,记作n。

(2)码重:指码组中“1‖的数目,记作W(n)。 例如:W(110110)=4

(3)许用码组和禁用码组。在信道编码中,被定义用来表示一定信息的码组,称为许用码组,而未被定义的码组称为禁用码组。

(4)码距:又称汉明距,两个等长码组对应位不同的数目,记作d(A,B), 例如:A=110110,B=101011,则d(A,B)=4

(5)最小码距:又称最小汉明距。在一组编码中,任意两个许用码组间距离的最小值,称为这一编码的最小汉明距。

例如:有一码组集合:10111、11001、00010、和11010,该码组最小码距为2

4、检错和纠错的原理和思想

信息码+监督码=码组,称差错控制编码或纠错编码或信道编码(加的监督码越多,差错控制能力越强)

5、编码效率的计算

将信息序列按照k位码元的长度分成若干个信息码组M,再将信息码组输入到信道编码器,信道编码器按照一定的算法,产生一个新的n位码字A输出,n>k; 所谓编码效率是指信道编码后码字中信息码元的数目与码字总码元数目之比 ,记为k/n。

6、码距与检错和纠错能力(计算)

编码的最小码距直接关系到这种码的检错和纠错能力;码距越大,检错和纠错能力越强。 对于分组码一般有以下结论: (1)在一个码组内检测e个误码,要求最小码距 d min ≥ e + 1 (2)在一个码组内纠正t个误码,要求最小码距 d min ≥ 2t + 1 (3)在一个码组内纠正t个误码,同时检测e(e ≥ t )个误码, 要求最小码距: d min ≥ t + e + 1

7、了解几种简单的差错控制编码 (1)奇偶监督码

1)奇偶校验只能发现单个或奇数个错误,而不能检测出偶数个错误,因此它的检错能力不高。

2)实际数据传输中所用的奇偶监督分类:水平奇偶监督、垂直奇偶监督、垂直水平奇偶监督(二维奇偶监督)、斜奇偶监督。

(2)恒比码:该码的特点是码字中1,0数目恒定,亦即1,0数目之比恒定。 恒比码的优点: 1)简单

2)能检测出单个和奇数个错误,还能部分检测出偶数个错误

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