当前课程知识点：通信原理 > 第五章 数字频带传输系统 > 5.2 2ASK的抗噪声性能分析 > 视频
同学们好
今天我们来介绍
二进制幅移键控
2ASK的抗噪声性能
通信系统的抗噪声性能
是指系统克服加性噪声的能力
与系统的可靠性密切相关
对于数字通信系统
通常采用误码率进行衡量
首先
建立分析模型
发送端发送的调制信号
经过信道
不可避免的会引入噪声
接收端首先通过一个带通滤波器
让信号顺利通过
并滤除带外噪声
然后
进入解调器
最后通过抽样判决器恢复出数字信号
具体分析前
需要如下假设
发送信号为s(t)
1码有载波输出
0码无载波输出
信道特性为恒参信道
信道噪声为加性高斯白噪声
单边功率谱密度为n0
BPF是增益为1
带宽为2fb
中心频率为fc的理想带通滤波器
解调器中的LPF是增益为1
带宽为fb的理想低通滤波器
抽样判决的同步时钟精确
判决门限为Ud
由此
可以进一步的简化模型如图
信道加性高斯白噪声通过BPF后
为窄带高斯噪声
可以表示为同相分量和正交分量的形式
其中 同相分量和正交分量
与加性高斯白噪声具有相同的特性
由此 也可以求出噪声的平均功率
就等于方差
等于单边功率谱密度
乘以2ASK信号的带宽
根据解调器的不同
可将2ASK信号的解调分为
包络检测和相干解调两类
首先介绍包络检测系统的误码率分析
解调器的输入为y(t)
发1时
为信号加窄带高斯噪声
发0时
为窄带高斯噪声
经包络检波器检测
输出包络信号
这是1码和0码分别对应的输出包络
对包络信号x(t)进行抽样
发1时
接收带通滤波器的输出为
正弦信号加窄带高斯噪声的形式
包络服从莱斯分布
发0时
接收带通滤波器的输出为
窄带高斯噪声的形式
包络服从瑞利分布
x(t)为抽样判决器输入信号
对其进行抽样判决后
即可确定接收码元是1还是0
若抽样值大于门限
判为1
小于门限
判为0
因此存在两种错误判决的可能性
发1判为0
和发0判为1
两种错判概率分别对应
这两个阴影部分的面积
具体通过积分求得
当0 1等概
且判决门限为最佳判决门限时(A/2)
推导得出系统的误码率计算公式
分为两项
大信噪比的时候
可以约等于指数项
通常2ASK包络检波
也只能用于大信噪比的情况
因为小信噪比的情况
会出现门限效应
信号淹没到噪声中
无法通过包络提取
注意
式中r为解调器输入
“1”时的信噪比
接着分析
相干解调时2ASK的系统误码率
模型如图
为了便于解析分析
取本地载波的幅值为2V
解调器的输入信号表示
和分析包络检波时一致
乘法器的输出z(t)为
信号加噪声
再乘以本地载波
经过LPF滤除二次谐波
可得到抽样判决器输出信号
发1时
为a加噪声的同相分量
发0时
为噪声的同相分量
根据前面的知识可知
噪声的同相分量服从正态分布
因此
无论是发送1还是0
瞬时抽样值的一维概率密度函数
都是方差为σn平方的
正态分布函数
只是1时均值为a
0时均值为0
方差也是噪声的平均功率
等于单边功率谱密度
乘以2ASK信号的带宽
类似于包络检波的分析方法
画出一维概率密度曲线图
另判决门限为Ud
则将两种错误概率求出来
即这两个阴影部分的面积
假设0 1等概出现
判决门限为0
把两种错误概率带入
系统平均误码率公式
可求得系统误码率的计算公式
为补误差函数
当大信噪比时
可以近似为指数函数
注意
r为解调器输入信噪比
随着输入信噪比的提高
系统的误码率下降
大信噪比时
相干解调的抗噪声性能
优于非相干解调
即包络检波
同学们
今天我们学习了
2ASK的抗噪声性能分析
通过模型建立
条件假设
数学推导
最终得出误码率的计算公式
特别要注意对于假设条件的理解
通过误码率计算公式
可以得出
随着输入信噪比的提高
系统的误码率下降
在实际工程中
可以选择加大发射功率
或者好的接收机降低噪声功率
来达到通信可靠性的提高
大信噪比时
相干解调的抗噪声性能
优于非相干解调
但两者相差并不太大
然而
包络检波法解调不需要稳定的
本地相干载波
电路简单
所以一般而言
对于2ASK系统
大信噪比条件下
使用包络检波
即非相干解调
而小信噪比条件下
使用相干解调
好了本节课的内容就这些
谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
--视频
--习题
-1.2 通信系统的组成
--视频
--习题
-1.3 信息及其度量
--视频
--习题
-1.4 通信系统的主要性能指标
--视频
--习题
-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
--视频
--习题
-2.2 恒参信道分析
--视频
--习题
-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
--视频
--习题
-2.4 随机过程基础
--视频
--习题
-2.5 平稳随机过程
--视频
--习题
-2.6 白噪声
--视频
--习题
-2.7 高斯噪声
--视频
--习题
-2.8 信号系统与噪声的关系
--视频
--习题
-2.9 信道容量的概念
--视频
--习题
-2.10 m序列的产生
--视频
--习题
-2.11 m序列的性质
--视频
--习题
-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
--视频
--习题
-3.2 抑制载波的双边带调制
--视频
--习题
-3.3 单边带调制
--视频
--习题
-3.4 残留边带调制
--视频
--习题
-3.5 线性系统的抗噪声性能
--视频
--习题
-3.6 角度调制的基本概念
--视频
--习题
-3.7 频率调制FM
--视频
--习题
-课程思政
-4.1 数字基带信号的常用码型
--视频
--习题
-4.2 数字基带信号的频谱特性
--视频
--习题
-4.3 数字基带传输系统
--视频
--习题
-4.4 无码间串扰的基本思想
--视频
--习题
-4.5 无码间串扰的基带传输系统
--视频
--习题
-4.6 数字基带传输系统的性能分析
--视频
--习题
-4.7 眼图
--视频
--习题
-课程思政
-5.1 2ASK的基本原理
--视频
--习题
-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
--视频
--习题
-5.3 2FSK的基本原理
--视频
--习题
-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
--视频
--习题
-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
--视频
--习题
-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
--视频
--习题
-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
--视频
--习题
-课程思政
-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
--视频
--习题
-6.2 错误概率最小准则
--视频
--习题
-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
--视频
--习题
-6.4 匹配滤波器原理
--视频
--习题
-6.5 匹配滤波器性质及应用
--习题
--视频
-课程思政
-7.1 低通抽样定理
--视频
--习题
-7.2 量化的基本概念和均匀量化
--视频
--习题
-7.3 非均匀量化
--视频
--习题
-7.4 13折线法的码位安排
--视频
--习题
-7.5 简单增量调制
--视频
--习题
-7.6 改进型增量调制
--视频
--习题
-7.7 时分复用和多路数字电话系统
--视频
--习题
-7.8 哈夫曼编码
--视频
--习题
-课程思政
-8.1 信道编码基础
--视频
--习题
-8.2 分类和工作方式
--视频
--习题
-8.3 常用简单分组码
--视频
--习题
-8.4 线性分组码的基本概念
--视频
--习题
-8.5 线性分组码的矩阵描述
--视频
--习题
-8.6 循环码的基本概念
--视频
--习题
-8.7 循环码的矩阵描述
--视频
--习题
-8.8 循环码代数形式的编译码
--视频
--习题
-课程思政
-9.1 同步的定义与分类
--视频
--习题
-9.2 载波同步
--视频
--习题
-9.3 载波同步的性能分析
--视频
--习题
-9.4 位同步
--习题
--视频
-9.5 位同步的性能分析
--习题
--视频
-9.6 群同步
--习题
--视频
-9.7 群同步的性能分析
--习题
--视频
-课程思政
