当前课程知识点：通信原理 > 第五章 数字频带传输系统 > 5.7 二进制数字调制系统的性能比较 > 视频
同学们好
今天我们来学习2DPSK的抗噪声性能
以及二进制数字调制系统的性能比较
通过上一节课的学习
同学们知道
对于2DPSK可以采用相干解调加码反变换的方法
进行信号恢复
也可以采用差分相干解调的方法对系统进行解调
因此
接下来我们分这两种情况
来讨论2DPSK系统的抗噪声性能
首先来分析2DPSK相干解调加码反变换时的误码率
此时
2DPSK的核心是一个PSK传输过程
它的误码率我们在前面计算过了是Pe
由于传输过程中有个码反变换
因此
分析一下这个码反变换
对2DPSK的误码率有什么影响
根据码反变换公式
解调时绝对码等于接收到的相对码
与前一个相对码进行异或
可以得到如果两个相对码同时解调正确
异或后的结果仍是正确的
如果有一个相对码不正确
即使另一个正确
异或后的结果是错误的
但如果两个相对码都是错误的
在二元这种特定的情况下
解调之后还能得到正确的
所以2DPSK相干解调加码反变换的误码率
就等于an错误的概率
而an错误的概率
就是表中两种情况错误概率之和
通常认为前后两次PSK传输是独立的
因此这两种错误的情况是互斥的
因此
2DPSK的误码率
等于传前一个相对码错误的概率
乘上当前相对码正确的概率
加上前一个相对码正确的概率
乘以当前相对码错误的概率
等于2倍的Pe乘以（1-Pe）
通常误码率很小
所以（1-Pe）约等于1
因此2DSPK的误码率近似等于2倍的Pe
接下来看看差分相干解调时的误码率
根据差分解调的思想
由于存在着带通滤波器y1(t)
与其延迟Tb的信号y2(t)相乘的问题
因此需要同时考虑两个相邻码元的对应关系
对2DPSK差分相干解调系统
误码率的分析过程较为复杂
这里仅给出结论
差分相干解调时的误码率为二分之一e的-r次方
可以看到
差分相干解调时2DPSK系统的误码率
随输入信噪比的增加呈指数规律下降
比较PSK和2DPSK系统
我们发现2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统
但2PSK系统存在“反向工作”问题
而2DPSk系统不存在
因此在实际应用中
真正作为传输用的数字调相信号几乎都是DPSK信号
下面对各种二进制数字调制系统的性能
进行总结和比较
包括系统的带宽 频带利用率
误码率和对信道特性变化的敏感性等
首先来看带宽和频带利用率
2ASK和2PSK系统信号传输带宽相同
均为2倍的fb
2FSK系统信号传输带宽为f2-f1的绝对值+2fb
大于2ASK和2PSK的带宽
2ASK和2PSK系统的频带利用率
为二分之一波特每Hz
2FSK的频带利用率如下
在数字通信中
误码率是衡量数字通信系统可靠性的性能指标
表中列出了二进制
数字调制系统误码率求解公式
得到这些公式需要注意以下三个条件
一是接收机输入端出现的噪声是均值为0的高斯白噪声
二是不考虑码间串扰的影响
采用瞬时抽样判决
三是所有计算误码率的公式仅是r的函数
通过对比分析可以得出以下结论
一 误码率随着信噪比的增大而减小
二 对同一调制方式
相干解调的抗噪声性能优于非相干解调
三 若采用相同的解调方式
如相干解调
在误码率相同的情况下
所需要的信噪比2PSK比2FSK小3dB
2FSK比2ASK小3dB
非相干解调时
在相同误码率下
2DPSK比2FSK小3dB
2FSK比2ASK小3dB
因此
在抗加性高斯白噪声方面
相干2PSK最好
2FSK次之
2ASK最差
在选择数字调制方式时
还应考虑最佳判决门限
对信道特性的变化是否敏感
假设0 1等概发送
在2FSK系统中
判决器是根据上下两个支路
解调输出的大小来做出判决
不需要人为设置门限
因此对信道的变化不敏感
在2PSK系统中
判决器的最佳判决门限为0
与接收机输入信号的幅度无关
因此判决门限不随信道特性的变化而变化
接收机总能工作在最佳判决门限状态
在2ASK系统中
判决器的最佳判决门限为a/2
它与接收机输入信号的幅度有关
当信道特性发生变化时
接收机输入信号的幅度将随之发生变化
从而会导致最佳判决门限随之改变
这时接收机不容易保持在最佳判决门限状态
误码率将会增大
因此
2ASK对信道特性变换敏感
性能最差
当信道有严重衰落时
通常采用非相干解调或差分相干解调
当发射机有严格的功率限制时
可考虑采用相干解调
因为在给定码元速率及误码率的情况下
相干解调所要求的信噪比比非相干解调小
同学们
今天我们学习了2DPSK的抗噪声性能
以及二进制数字调制系统的性能比较
本讲的内容就这里
谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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--习题
-1.2 通信系统的组成
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--习题
-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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--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
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-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
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-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
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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