【正文】 變?yōu)椤?0”，“ 0”變?yōu)椤?1”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。 ? 數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法： ? 利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制； ? 通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為 鍵控法 。 ? 數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號（已調(diào)信號）的過程。斜率越大，對位定時誤差越敏感； ? 圖的陰影區(qū)的垂直高度表示抽樣時刻上信號受噪聲干擾的畸變程度； ? 圖中央的橫軸位置對應(yīng)于判決門限電平； ? 抽樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限 ,若噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生錯判； ? 圖中傾斜陰影帶與橫軸相交的區(qū)間表示了接收波 形零點位置的變化范圍，即過零點畸變，它對于利用信號零交點的平均位置來提取定時信息的接收系統(tǒng)有很大影響。同時，通過眼圖我們還可以獲得有關(guān)傳輸性能的許多信息。 通常將此帶寬 B 稱為 奈奎斯特帶寬 ，將 RB 稱為 奈奎斯特速率 。 由理想低通特性還可以看出，對于帶寬為 B=1 / 2 (Hz)ST 的理想低通傳輸特性： 若輸入數(shù)據(jù)以 RB = 1/Ts 波特的速率進行傳輸，則在抽樣時刻上不存在碼間串?dāng)_。也就是說，若對 h(t)在時刻 t = kTs（這里假設(shè)信道和接收濾波器所造成的延遲 t0 = 0）抽樣，則應(yīng)有下式成立 ????? 為其他整數(shù)k kkTh s ,0 0,1)( 上式稱為 無碼間串?dāng)_的時域條件。 ? 碼間串?dāng)_嚴(yán)重時，會造成錯誤判決。 ? 抽樣判決器：對接收濾波器的輸出波形進行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號。另外信道還會引入噪聲 n(t)，并假設(shè)它是均值為零的高斯白噪聲。 ? 數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的組成 ? 基本結(jié)構(gòu) ? 信道信號形 成器（發(fā)送濾波器）：壓縮輸入信號頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道傳輸?shù)幕鶐盘柌ㄐ巍? ? 波形圖舉例：如下圖 (c) ? CMI 碼易于實現(xiàn)，含有豐富的定時信息。 ? CMI 碼： CMI碼是傳號反轉(zhuǎn)碼的簡稱。這一性質(zhì)可用來進行宏觀檢錯。 “0”碼有兩種情況： 單個 “0”時，在碼元持續(xù)時間內(nèi)不出現(xiàn)電平躍變，且與相鄰碼元的邊界處也不躍變， 連 “0”時，在兩個“ 0”碼的邊界處出現(xiàn)電平躍變，即 00”與“ 11”交替。缺點是占用帶寬加倍，使頻帶利用率降低。 ? “0”碼用“ 01”兩位碼表示，“ 1”碼用“ 10 ”兩位碼表示 ? 例： 消息碼： 1 1 0 0 1 0 1 雙相碼： 10 10 01 01 10 01 10 ? 優(yōu)缺點： 雙相碼波形是一種雙 極性 NRZ 波形，只有極性相反的兩個電平。這就是說，從收到的符號序列中可以容易地 找到破壞點 V，于是也斷定 V 符號及其前面的 3 個符號必是連“ 0”符號，從而恢復(fù) 4 個連“ 0”碼，再將所有 1 變成+1 后便得到原消息代碼。 ? HDB3 碼的譯碼： HDB3 碼的編碼雖然比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。 V 的取值為 +1 或 1. （ 4） B 的取值可選 0、 +1 或 1，以使 V 同時滿足（ 3）中的兩個要求； （ 5） V 碼后面的傳號碼極性也要交替。 ? 編碼規(guī)則： （ 1）檢查消息碼中“ 0”的個數(shù)。解決連“ 0”碼問題的有效方法之一是采用 HDB碼。 ? 例： 消息碼： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 … AMI 碼： 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 –1 +1 0 0 –1 +1… ? AMI 碼對應(yīng)的波形是具有正、負(fù)、零三種電平的脈沖序列。圖中給出了一個四電平波形2B1Q。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響。 ? 差分波形 ：用相鄰碼元的電平的跳變和不變來表示消息代碼 ，圖中，以電平跳變表示“ 1”，以電平不變表示“ 0”。 ? 雙極性歸零波形 ：兼有雙極性和歸零波形的特點。從單極性 RZ 波形可以直接提取定時信息 。 ? 單極性歸零 (RZ)波形 ：信號電壓在一個碼元終止時刻前總要回到零電平。 ? 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) －包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng) ? 幾種基本的基帶信號波形 ? 單極性波形 ：該波形的特點是電脈沖之間無間隔， 極性單一，易于用 TTL、CMOS 電路產(chǎn)生；缺點是有直流分量，要求傳輸線路具有直流傳輸能力，因而不適應(yīng)有交流耦合的遠(yuǎn)距離傳輸，只適用于計算機內(nèi)部或極近距離的傳輸。 第六章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ? 數(shù)字基帶信號 － 未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號，它所占據(jù)的頻譜是從零頻或很低頻率開始的。 頻分復(fù)用（ FDM） :頻分復(fù)用是一種 按頻率來劃分停產(chǎn)的利用方式。 ? FM： FM 的抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于長距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。 ? VSB 調(diào)制：抗噪聲性能和頻帶利用率與 SSB相當(dāng)。 ? SSB 調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于 AM，而帶寬只有 AM 的一半；缺點是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜。 ? DSB 調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率高，且?guī)捙c AM 相同，但設(shè)備較復(fù)雜。 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 調(diào)制方式 傳輸帶寬 oo/SN 設(shè)備復(fù)雜程度 主要應(yīng)用 AM 2fm oo0AM13 imSSN n f? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? 簡單 中短波無線電廣播 DSB 2fm oo0D SBimSSN n f? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? 中等 應(yīng)用較少 SSB fm oo0SSBimSSN n f? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? 復(fù)雜 短波無線電廣播、話音頻分復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸 VSB 略大于 fm 近似 SSB 復(fù)雜 電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸 FM 2( 1)fmmf? 2oo0FM32 ifmSSmN n f? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? 中等 超短波小功率電臺（窄帶FM）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶 FM） ? 特點與應(yīng)用 ? AM：優(yōu)點是接收設(shè)備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。因此，必須在調(diào)制器前加入一個 預(yù)加重 網(wǎng)絡(luò) Hp(f) ，人為地提升調(diào)制信號的高頻分量，以抵消去加重網(wǎng)絡(luò)的影響。 去加重 就是在解調(diào)器輸出端接一個傳輸特性隨頻率增加而滾降的線性網(wǎng)絡(luò) Hd (f) ，將調(diào)制頻率高頻端的噪聲衰減，使總的噪聲功率減小。 4 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）原理 ① 角度調(diào)制與幅度調(diào)制不同的是，已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為 非線性調(diào)制。 ⑥ 小信噪比時的 門限效應(yīng) 當(dāng) (Si /Ni)低于一定數(shù)值時，解調(diào)器的輸出信噪比 (So /No)急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為調(diào)頻信號解調(diào)的 門限效應(yīng)。把這一相移過程稱為 希爾伯特變換 ，記為“ ^ ”，則有 tAtA mmmm ?? sinso?c ? 這樣，上式可以改寫為 11( ) c o s c o s c o s sin22SS B m m c m m cs t A t t A t t? ? ? ?? 把上式推廣到一般情況，則得到 ttmttmts ccSSB ?? s in)(?21c os)(21)( ?? ④ 殘留邊帶濾波器的特性 ： H(?)在 ?c 處必須具有 互補對稱（ 奇對稱） 特性 , 相干解調(diào)時才能無失真地從殘留邊帶信號中恢復(fù)所需的調(diào)制信號。 ① 調(diào)幅 時域表達式 00( ) [ ( ) ] c o s c o s ( ) c o sA M c c cs t A m t t A t m t t? ? ?? ? ? ? ②雙邊帶調(diào)制時域表達式 ttmts cDS B ?co s)()( ? ③單邊帶調(diào)制時域表達式 ttAttAtscmmcmmSSB ???? s ins in21c o sc o s21)( ?? 式中，“－”表示上邊帶信號，“ +”表示下邊帶信號。 調(diào)制方式 模擬調(diào)制 數(shù)字調(diào)制 常見的模擬調(diào)制 幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶 角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制 在頻譜結(jié)構(gòu)上，幅度調(diào)制的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移 (精確到常數(shù)因子 )。 ② 把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。 解調(diào)（檢波） － 調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。 載波 － 未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。在無線通信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。 廣義調(diào)制 － 分為 基帶調(diào)制 和 帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制） 。 【解】因為每個像素獨立地以等概率取 8 個亮度電平，故每個像素的信息量為 Ip = log2(1/ 8) = 3 (b/pix) () 并且每幀圖像的信息量為 IF = 300,000 ? 3 = 900,000 (b/F) () 因為每秒傳輸 25 幀圖像，所以 要求傳輸速率為 Rb = 900,000 ? 25 = 22,500,000 = ? 10^6 (b/s) () 信道的容量 Ct 必須不小于此 Rb 值。 【例 】 已知黑白電視圖像信號每幀有 30 萬個像素；每個像素有 8 個亮度電平；各電平獨立地以等概率出現(xiàn)；圖像每秒發(fā)送 25 幀。 （ 3） Ct 和帶寬 B 的關(guān)系曲線： 2 0l o g 1 ( / )t SC B b snB???????? 上式還可以改寫成如下形式： 2 2 20 0 0/l o g 1 l o g 1 l o g 1b b bt E T ESC B B Bn B n B n? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 式中 Eb －每比特能量； Tb = 1/B － 每比特持續(xù)時間。 B↑ ,Ct↑ 但是，當(dāng) B ? ?時， Ct 將趨向何值？ 令： x = S / n0B，上式可以改寫為： ? ?1/0220 0 0l o g 1 l o g 1 xt BnS S SCxn S n B n??? ? ? ????? 利用關(guān)系式 1/0lim ln(1 ) 1xx x? ?? 22log log lna e a?? 上式變?yōu)? 1/2200 0 0l im l im l og ( 1 ) l og 4xtBx S S SC x en n n? ? ?? ? ? ?上式表明，當(dāng)給定 S / n0 時 ，若帶寬 B 趨于無窮大，信道容量不會趨于無限大，而只是 S / n0 的 倍 。 設(shè)噪聲單邊功率譜密度為 n0，則 N = n0B； 故上式可以改寫成：