【正文】 常采用相干解調(diào)的方式，它使用一個(gè)同步解調(diào)器，即由相乘器和低通濾波器組成。在解調(diào)過(guò)程中，輸入信號(hào)和噪聲可以分別單獨(dú)解調(diào)。相干解調(diào)的原理框圖如圖 42 所示： 圖 42 相干解調(diào)原理框圖 相干解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型信號(hào)傳輸信道為高斯白噪聲信道，其功率為 2? n。 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 7 DSB 信號(hào)調(diào)制過(guò)程分析 假定調(diào)制信號(hào) ()mt 的平均值為 0，與載波相乘，即可形成 DSB 信號(hào)，其時(shí)域表達(dá)式為 ( ) cosDSB cs m t t?? 式中， ()mt 的平均值為 0。 DSB的頻譜為 () 1 [ ( ) ( ) ]2D S B c cs M M? ? ? ? ?? ? ? ? DSB 信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波來(lái)恢復(fù)調(diào)制信號(hào)， 需采用相干解調(diào) (同步檢波 )。另外，在調(diào)制信號(hào) ()mt 的過(guò)零點(diǎn)處，高頻載波相位有 180176。的 突變。 除了不再含有載頻分量離散譜外， DSB 信號(hào)的頻譜與 AM 信號(hào)的頻譜完全相同，仍由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成。所以 DSB信號(hào)的帶寬與 AM信號(hào)的帶寬相同，也為基帶信號(hào)帶寬的兩倍， 即 2DSB AM HB B f?? 式中， Hf 為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 8 第五章 PCM 的基本原理與實(shí)現(xiàn) PCM 原理 脈沖編碼調(diào)制，是把模擬信號(hào)抽樣、量化、編碼成二進(jìn)制符號(hào)的過(guò)程。 原理框圖如下圖所示： 圖 51 PCM原理方框圖 PCM 編碼介紹 在編碼器中由沖激脈沖對(duì)模擬信號(hào)抽樣，得到在抽樣時(shí)刻上的信號(hào)抽樣值。這個(gè)抽樣值仍是模擬量。在它量化之前，通常由保持電路 （ holding circuit）將其作短暫保存，以便電路有時(shí)間對(duì)其量化。在實(shí)際電路中，常把抽樣和保持電路作在一起，稱為抽樣保持電路。圖中的量化器把模擬抽樣信號(hào)變成離散的數(shù)字量，然后在編碼器中進(jìn)行二進(jìn)制編碼。這樣，每個(gè)二進(jìn)制碼組就代表一個(gè)量化后的信號(hào)抽樣值。圖中的譯碼器的原理和編碼過(guò)程相反。其中，量化與編碼的組合稱為模 /數(shù)變換器 (A/D 變換器 )； 譯碼與低通濾波的組合稱為數(shù) /模變換器 (D/A變換器 )。 抽 樣 保 持 量化器 編碼器 信 道 譯碼器 低通 濾波器 模擬信號(hào)輸入 PCM 信號(hào)輸出 干擾 PCM信號(hào)輸入 模擬信號(hào)輸出 沖激脈沖 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 9 抽樣是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性的掃描， 把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。我們要求經(jīng)過(guò)抽樣的信號(hào)應(yīng)包含原信號(hào)的所有信息， 即能無(wú)失真地恢復(fù)出原模擬信號(hào)， 抽樣速率的下限由抽樣定理確定。 量化是把經(jīng)抽樣得到的瞬時(shí)值進(jìn)行幅度離散，即指定 Q 規(guī)定的電平，把抽樣值用最接近的電平表示。 編碼是用二進(jìn)制碼組表示有固定電平的量化值。實(shí)際上量化是在編碼過(guò)程中同時(shí)完成的。圖 1 是 PCM 單路抽樣、量化、 編碼波形圖。 μ 律與 A 律壓縮特性 μ律： （美、日） A 律： （我國(guó)、歐洲） 式中， x為歸一化輸入， y為歸一化輸出， A、μ 為壓縮系數(shù)。 數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)：一種通過(guò)大量的數(shù)字電路形成若干段折線， 并用這些折線來(lái)近似 A 律或μ律壓擴(kuò)特性，從而達(dá)到壓擴(kuò)目的方法。即對(duì)數(shù)壓擴(kuò)特性的折線近似法。 折線壓擴(kuò)特性 ： 既不同于均勻量化的直線，又不同于對(duì)數(shù)壓擴(kuò)特性的光滑曲線?？偟膩?lái)說(shuō)用折線作壓擴(kuò)特性是非均勻量 化的， 但它既有非均勻量化 (不同折線有不同斜率 )， 又有均勻量化 (在同一折線的小范圍內(nèi) )。 兩種常用數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)：（ 1） A律 13 折線壓擴(kuò) —— 13折線近似逼近 A=的 A 律壓擴(kuò)特性；（ 2） μ 律 15 折線壓 擴(kuò) —— 15折線近似 逼近μ =255 的 μ 律壓擴(kuò)特性。 采用折線壓擴(kuò)的特點(diǎn)：基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn) 實(shí)際中 A 律常采用 13折線近似如圖 52所示 )11()1(1 )1(1 ??????? xn xny ??????????????????1||1n11 ||n111||0n11xAAxAAxAAxy廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 10 圖 52 A律 13折線圖 其具體分法如下 : 先將 X軸的區(qū)間 [0， 1]一分為二，其中點(diǎn) 為 1/2,取區(qū)間 [1/2,1]作為第八段 。 區(qū)間 [0,1/2]再一分為二，其中點(diǎn)為 1/4,取 區(qū)間 [1/4,1/2]作為第七段 。 區(qū)間 [0,1/4]再一分為二，其中點(diǎn)為 1/8,取區(qū)間 [1/8,1/4]作為第六段 。 區(qū)間 [0,1/8]一分為二，中點(diǎn)為 1/16,取區(qū)間 [1/16,1/8]作為第五段 。 區(qū)間 [0,1/16]一分為二，中點(diǎn)為 1/32,取區(qū)間 [1/32,1/16]作為第四段 。 區(qū)間 [0,1/32]一分為二，中點(diǎn)為 1/64,取區(qū)間 [1/64,1/32]作為第三段 。 區(qū)間 [0,1/64]一分為二，中點(diǎn)為 1/128,區(qū)間 [1/128,1/64]作為第二段 。 區(qū)間 [0,1/128]作為第一段。 然后將 Y 軸的 [0,1]區(qū)間均勻地分成八段，從第一段到第八段 分別為 [0,1/8],(1/8,2/8],(2/8,3/8],(3/8,4/8],(4/8,5/8],(5/8,6/8], (6/8,7/8],(7/8,1]。分別與 X軸對(duì)應(yīng)。 二進(jìn)制碼可以經(jīng)受較高的噪聲電平的干擾，并易于再生，因此 PCM 中一般采用二進(jìn)制碼。對(duì)于 Q個(gè)量化電平，可以用 k位二進(jìn)制碼來(lái)表示，稱其中每一種組合為一個(gè)碼字。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之 間通信或短距離通信中，采用 k=7 位碼已基本能滿足廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 11 質(zhì)量要求。而對(duì)于干線遠(yuǎn)程的全網(wǎng)通信，一般要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)接， 要有較高的質(zhì)量要求，目前國(guó)際上多采用 8位編碼 PCM 設(shè)備。 碼型指的是把量化后的所有量化級(jí)，按其量化電平的大小次序排列起來(lái)，并列出各對(duì)應(yīng)的碼字，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的整體就稱為碼型。在 PCM 中常用的碼型有自然二進(jìn)制碼、折疊二進(jìn)制碼和反射二進(jìn)制碼 (又稱格雷碼 )。 碼位的安排 : 目前國(guó)際上普遍采用 8 位非線性編碼。例如 PCM 30/32 路終端機(jī)中最大輸入信號(hào)幅度對(duì)應(yīng) 4 096 個(gè)量化單位 (最小的量化間隔稱為一個(gè)量化單 位 )， 在 4 096單位的輸入幅度范圍內(nèi)，被分成 256 個(gè)量化級(jí)，因此須用 8位碼表示每一個(gè)量化級(jí)。用于 13折線 A律特性的 8位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)如表 53 所示： 表 53 8 位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu) 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼 M1 M2M3M4 M5M6M7M8 其中，第 1位碼 M1的數(shù)值“ 1”或“ 0”分別代表信號(hào)的正、負(fù)極性，稱為極性碼。從折疊二進(jìn)制碼的規(guī)律可知，對(duì)于兩個(gè)極性不同，但絕對(duì)值相同的樣值脈沖，用折疊碼表示時(shí)，除極性碼 M1 不同外，其余幾位碼是完全一樣的。因此在編碼過(guò)程中，只要將樣值脈沖的極性判出 后，編碼器便是以樣值脈沖的絕對(duì)值進(jìn)行量化和輸出碼組的。這樣只要考慮 13 折線中對(duì)應(yīng)于正輸入信號(hào)的 8段折線就行了。這 8 段折線共包含 128 個(gè)量化級(jí)，正好用剩下的 7 位碼 (M2，? , M8)就能表示出來(lái)。 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 12 PCM 編碼電路設(shè)計(jì) 圖 54 13折線近似的 PCM編碼器測(cè)試模型和仿真結(jié)果 測(cè)試模型和仿真結(jié)果如圖 54所示。以 ALaw Compressor 作壓縮器， Relay模塊的門限值設(shè)置為 0，其輸出即可作為 PCM編碼輸出的最高位 —— 極性碼。樣值取值絕對(duì)值后，用增益模塊將樣值放大到 0127，然后 用間隔為 1的 Quantizer進(jìn)行四舍五入取整，最后將整數(shù)編碼為 7 位二進(jìn)制序列，作為 PCM 編碼的低 7位。 其中各模塊的具體參數(shù)設(shè)置如下： 圖 55 ALaw Compressor 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 13 圖 56 Abs 圖 57 Relay 圖 58 Quantizer 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 14 圖 59 Integer to Bit Converter 圖 511 Display 圖 512 Mux 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 15 圖 513 Saturation 廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 16 第六章 2ASK 的基本原理及實(shí)現(xiàn) 2ASK 調(diào)制基本原理 振幅鍵控（也稱振幅鍵移），記作 ASK，二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控通常記作 2ASK。2ASK 是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。 對(duì)于振幅鍵控這樣的線性調(diào)制來(lái)說(shuō)，在二進(jìn)制里， 2ASK 是利用代表數(shù)字信息“ 0”或“ 1”的基帶基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，有載波輸出表示發(fā)送“ 1”，無(wú)載波輸出表示發(fā)送“ 0”。根據(jù)線性調(diào)制的原理，一個(gè)二進(jìn)制的振幅調(diào)制信號(hào)可以表示完成一個(gè)單極性矩形脈沖序列與一個(gè)正弦型載波的乘積。其信號(hào)表達(dá)式為： (11) S(t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào) 。 2ASK 的產(chǎn)生 二進(jìn)制振幅調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)而變化。 圖 61 2ASK 信號(hào)調(diào)制器原理框圖 ttSte cA sk ?co s)()(2 ??廣西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 17 圖 62 2ASK 信號(hào)時(shí)間波形 圖 62是用相乘器實(shí)現(xiàn)的 2ASK 調(diào)制器及 2ASK 信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程的波形示意圖。輸入是二進(jìn)制單極性全占空數(shù)字基帶信號(hào) s(t),載波是 c(t),輸出是已調(diào)信號(hào)S2ASK(t)。 2ASK 解調(diào) 2ASK 有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）和非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）。二進(jìn)制振幅鍵 控方式是數(shù)字調(diào)制中出現(xiàn)最早的，也是最簡(jiǎn)單的。這種方法最初用于電報(bào)系統(tǒng)，但由于它在抗噪聲的能力上較差，故在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用不多。 相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器