Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Радиотехнический факультет (РТФ) Кафедра радиотехнических систем (РТС)

ДЕМОДУЛЯЦИЯ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ

СТАТИСТИЧЕСКИЙ И СИГНАЛЬНЫЙ ПОДХОДЫ

Учебное пособие для студентов по направлениям

11.03.01, 11.03.02, 11.04.01 и 11.04.02

и следующим дисциплинам: Общая теория радиосвязи / Цифровая связь /

Теория и техника передачи информации / Теория радиосвязи

РАЗРАБОТЧИК: доц. каф. РТС, к.т.н.,

____________ А.В. Новиков

2018

2

Новиков А.В.

Демодуляция цифровых сигналов. Статистический и сигнальный подходы: учебное пособие для студентов по направлениям 11.03.01, 11.03.02, 11.04.01 и 11.04.02 и следующим дисциплинам: Общая теория радиосвязи / Цифровая связь / Теория и техника передачи информации / Теория радиосвязи. — Томск: Радиотехнический факультет, ТУСУР, 2018. — 51 с.

Настоящее пособие включает в себя азбучные принципы демодуляции бинарных цифровых сигналов. Процесс демодуляции рассмотрен с двух точек зрения: статистической и сигнальной.

@ Новиков А.В., 2018 @ Радиотехнический факультет, ТУСУР, 2018

3

	ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ......................................................................................................		4
СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД..............................................................................
1	Постановка задачи............................................................................................	6
2	Решение поставленной задачи........................................................................	8
3	Вероятность ошибки для конкретных видов модуляции...........................	13
	3.1 Когерентные системы..................................................................................................	13
	3.1.1 Амплитудная манипуляция (АМ)............................................................................	13
	3.1.2 Фазовая манипуляция (ФМ).....................................................................................	15
	3.1.3 Частотная манипуляция (ЧМ)..................................................................................	16
	3.2 Некогерентные системы..............................................................................................	18
	3.2.1 Амплитудная манипуляция (АМ)............................................................................	18
	3.2.2 Частотная манипуляция (ЧМ)..................................................................................	21
4	Численные примеры расчета вероятности ошибки.....................................	22
5	Источники.......................................................................................................	23
6	Приложение А Графическое представление вероятности ошибки для
разных видов двоичной модуляции.................................................................		23
СИГНАЛЬНЫЙ ПОДХОД.......................................................................................
1	Общие принципы демодуляции....................................................................	25
2	Формирование квадратур..............................................................................	27
3	Принцип захвата тактовой частоты и фазы.................................................	31
4	Согласованная фильтрация...........................................................................	33
5	Пример переноса видеосигнала на промежуточную частоту....................	37
6	Принцип работы ФАПЧ на примере BPSK.................................................	37
7	Источники.......................................................................................................	50
ПОСЛЕСЛОВИЕ...................................................................................................		51

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Первая часть настоящего пособия посвящена постановке и решению статистической задачи различения двух сигналов гармонической формы с частично или полностью известными параметрами, где мешающим факторов является аддитивная помеха типа белый гауссов шум. В контексте систем связи решаемая задача эквивалентна процессу демодуляции двоичных радиосигналов на фоне собственных шумов приемника.

Во второй части изучается процесс демодуляции с точки зрения сигналов. Показываются проблемы, возникающие при реализации модемов, а также пути решения этих проблем. В частности, подробно рассмотрен процесс восстановления несущей в приемнике сигналов с фазовой манипуляцией без остаточной несущей, а также рассмотрены принципы формирования и обработки квадратурных компонентов без межсимвольной интерференции.