【正文】 ( ? 106) / ? (MHz) 第 5 章 模擬調制系統(tǒng) 1 基本概念 調制 － 把信號轉換成適合在信道中傳輸?shù)男?式的一種過程。 狹義調制 － 僅指帶通調制。 調制信號 － 指來自信源的基帶信號 載波調制 － 用調制信號去控制載波的參數(shù)的過程 ，使載波的某一個或某幾個參數(shù)按照調制信號的規(guī)律而變化。 已調信號 － 載波受調制后稱為已調信號。 調制的目的 ① 提高無 線通信時的天線輻射效率。 ③ 擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。由于這種搬移是線性的，因此， 幅度調制通常又稱為線性調制 。 希爾伯特變換：上式中 Am sin?mt 可以看作是 Am cos?mt 相移 ?/2 的結果。 ⑤相干解調器原理： 為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的已調載波嚴格同步（同頻同相）的本地載波（稱為 相干載波 ），它與接收的已調信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調制信號。 門限值 － 出現(xiàn)門限效應時所對應的輸入信噪比值稱為門限值，記為 (Si /Ni) b。 ② 與幅度調制技術相比，角度調制最突出的優(yōu)勢是其較高的抗噪聲性能；代價是角度調制占用比幅度調制信號更寬的帶寬。但是，由于去加重網(wǎng)絡的加入，在有效地減弱輸出噪聲 的同時，必將使傳輸信號產(chǎn)生頻率失真。顯然，為了使傳輸信號不失真，應該有 1() ()pdHf Hf? 這是保證輸出信號不變的必要條件。主要用在中波和短波 調幅廣播。應用較少，一般用于點對點專用通信。SSB常用于頻分多路復用系統(tǒng)中。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應用。缺點是頻帶利用率低，存在門限效應。在 FDM 中，信道的帶寬被分成多個相互不重疊的頻段（子通道），每路信號占據(jù)其中的一個子通道，并且各路之間必須留有未被使用的頻帶（防護頻帶）進行分隔，以防止信號重疊。 ? 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) －不經(jīng)載波調制而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠的情況下。 ? 雙極性波形 ：當“ 1”和“ 0”等概率出現(xiàn)時無直流分量，有利于在信道中傳輸，并且在接收端恢復信號的判決電平為零值，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強。通常，歸零波形使用半占空碼，即占空比為 50%。 與歸零波形相對應，上面的單極性 波形和雙極性波形屬于非歸零 (NRZ)波形，其占空比等于 100％。使得接收端很容易識別出每個碼元的起止時刻，便于同步。它也稱相對碼波形。 ? 多電平波形（了解） ：可以提高頻帶利用率。 ? 幾種常用的傳輸碼型 ? AMI 碼：傳號交替反轉碼 ? 編碼規(guī)則：將消息碼的“ 1”(傳號 )交替地變換為“ +1”和“ 1”，而“ 0”(空號 )保持不變。 ? AMI 碼的優(yōu)點：沒有直流成分，且高、低頻分量少，編譯碼電路簡單，且可利用傳號極性交替這一規(guī)律觀察誤碼情況；如果它是 AMIRZ 波形，接收后只要全波整流，就可變?yōu)閱螛O性 RZ 波 形，從中可以提取位定時分量 ? AMI 碼的缺點：當原信碼出現(xiàn)長連“ 0”串時，信號的電平長時間不跳變，造成提取定時信號的困難。 ? HDB3 碼： 3 階高密度雙極性碼 ? 它是 AMI 碼的一種改進型，改進目的是為了保持 AMI 碼的優(yōu)點而克服其缺點，使連“ 0”個數(shù)不超過 3 個。當連“ 0”數(shù)目小于等于 3 時， HDB3 碼與AMI 碼一樣， +1 與 1 交替； （ 2）連“ 0”數(shù)目超過 3 時，將每 4 個連“ 0”化作一小節(jié)，定義為 B00V，稱為破壞節(jié)，其中 V 稱為破壞脈沖，而 B 稱為調節(jié)脈沖； （ 3） V 與前一個相鄰的非“ 0”脈沖的極性相同 (這破壞了極性交替的規(guī)則，所以 V 稱為破壞脈沖 )，并且要求相鄰的 V 碼之間極性必須交替。 ? 例： 消息碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 AMI 碼： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 +1 HDB 碼： 1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V 1 +1B 0 0 –V +B 0 0 +V 1 +1 其中的 ?V 脈沖和 ?B 脈沖與 ?1 脈沖波形相同，用 V 或 B 符號表示的目的是為了示意該非“ 0”碼是由原信碼的“ 0”變換而來的。從上述編碼規(guī)則看出，每一個破壞脈沖 V 總是與前一非“ 0”脈沖同極性 (包括 B 在內 )。 ? 雙相碼：又稱曼徹斯特（ Manchester）碼 ? 用一個周期的正負對稱方波表示“ 0”，而用其反相波形表示“ 1”。它在每個碼元間隔的中心點都存在電平跳變，所以含有豐富的位定時信息，且沒有直流分量，編碼過程也簡單。 ? 密勒碼：又稱延遲調制碼 ? 編碼規(guī)則： “1”碼用碼元中心點出現(xiàn)躍變來表示，即用“ 10”或“ 01”表示。 ? 例：圖 (a)是雙相碼的波形； 圖 (b）為密勒 碼的波形；若兩個“ 1”碼中間有一個“ 0”碼時，密勒碼流中出現(xiàn)最大寬度為 2Ts 的波形，即兩個碼元周期。 用雙相碼的下降沿去觸發(fā)雙穩(wěn)電路，即可輸出密勒碼。 ? 編碼規(guī)則：“ 1”碼交替用“ 1 1”和“ 0 0”兩位碼表示；“ 0”碼固定地用“ 01”表示。此外，由于 10為禁用碼組，不會出現(xiàn) 3 個以上的連碼，這個規(guī)律可用來宏觀檢錯。 ? 信道：信道的傳輸特性一般不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，因此會引起傳輸波形的失真。 ? 接收濾波器： 它用來接收信號，濾除信道噪聲和其他干擾，對信道特性進行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。 ? 同步提?。河猛教崛‰娐窂慕邮招盘栔刑崛《〞r脈沖 ? 碼間串擾 ? 兩種誤碼原因： ? 碼間串擾 ? 信道加性噪聲 ? 碼間串擾 原因：系統(tǒng)傳輸總特性不理想，導致前后碼元的波形畸變 、展寬并使前面波形出現(xiàn)很長的拖尾， 蔓延到當前碼元的抽樣時刻上， 從而對當前 碼元的判決造成干擾。 ? 無碼間串擾的條件 ? 時域條件 如上所述，只要基帶傳輸系統(tǒng)的沖激響應波形 h(t)僅在本碼元的抽樣時刻上有最大值，并在其他碼元的抽樣時刻上均為 0，則可消除碼間串擾。 也就是說， 若 h(t)的抽樣值除了在 t = 0 時不為零外，在其他所有抽樣點上均為零，就不存在碼間串擾。 若以高于 1/Ts 波特的碼元速率傳送時，將存在碼間串擾。 此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為 / 2 ( B / H z )BRB? ?? 極限傳輸速率 2fN，極限頻帶利用率（ 2Baud/HZ） ? 眼圖 眼圖可以定性反映碼間串擾的大小和噪聲的大小，眼圖還可以用來指示接收濾波品器的調整，以減小碼間串擾，改善系統(tǒng)性能 。 ? 最佳抽樣時刻是“眼睛”張開最大的時刻； ? 定時誤差靈敏度是眼圖斜邊的斜率。 最 佳 抽 樣 時 刻對 定 時 誤 差 的 靈 敏 度噪 聲 容 限?抽 樣 失 真過 零 點 失 真判 決 門 限 電 平 第 7 章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) 數(shù)字信號的傳輸方式分為 基帶傳輸 和 帶通傳輸 。 ? 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)：通常把包括調制和解調過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)。 ? 基本鍵控方式： 振幅鍵控 (ASK)、頻移鍵控 (FSK)、相移鍵控 (PSK) ? 要求會畫 2ASK 2PSK 波形 2ASK 信號解調方法 非相干解調 (包絡檢波法 ) 相 干解調 (同步檢測法 ) 波形圖中，假設相干載波的基準相位與 2PSK 信號的調制載波的基準相位一致（通常默認為0 相位）。這種現(xiàn)象稱為 2PSK 方式的 “倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。 在抗加行高斯白噪聲 方面，相干 2PSK 性能最好， 2FSK次之， 2ASK 最差 [例 ] 采用 2FSK 方式在等效帶寬為 2400Hz 的傳輸信道上傳輸二進制數(shù)字。接收端輸入（即信道輸出端）的信噪比為 6dB。 【解】 （ 1）根據(jù)式 ()，該 2FSK 信號的帶寬為 2 F S K 2 1 2 1 5 8 0 9 8 0 2 3 0 0 1 2 0 0 H zsB f f f? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）由于誤碼率取決于帶通濾波器輸出端的信噪比。又由于接收端輸入信噪比為 6dB，即 4 倍，故帶通濾波器輸出端的信噪比應為 4 4 16r? ? ? 將此信噪比值 代入誤碼率公式，可得包絡檢波法解調時系統(tǒng)的誤碼率 2 8 411 1022reP e e? ? ?? ? ? ? （ 3）同理可得同步檢測法解調時系統(tǒng)的誤碼率 85211 e 3 . 3 9 1 02 3 2rePe r??? ??? ? ? ? [例 ] 假設采用 2DPSK 方式在微波線路上傳送二進制數(shù)字信息。 今要求誤碼率不大于 104。 【解】 (1)接收端帶通濾波器的帶寬為 62 2 10 H zBBR? ? ? 其輸出的噪聲功率為 2 1 0 6 40 2 1 0 2 1 0 4 1 0 Wn nB? ??? ? ? ? ? ? ? 所以， 2DPSK 采用差分相干接收的誤碼率為 41 102 rePe???? 求解可得 ? 又因為 22/2 nra?? 所以，接收機輸入端所需的信號功率為 2 2 4 38 . 5 2 8 . 5 2 4 1 0 3 . 4 1 0 W2na ? ??? ? ? ? ? ? ? （ 2）對于相干解調 碼反變換的 2DPSK 系統(tǒng)， 2 1 ( )39。eP ?? 因而 41 ( ) 10erf r ??? 即 4( ) 1 1 0 0 .9 9 9 9e rf r ?? ? ? 查誤差函數(shù)表，可得 ? ? 由 r = a2 / 2?n2，可得接收 機輸入端所需的信號功率為 2 2 4 37 . 5 6 7 . 5 6 4 1 0 3 . 0 2 1 0 W2na ? ??? ? ? ? ? ? ? 多進制相移鍵控 (MPSK) 在右圖中示出當 k = 3 時， ?k取值的一例。對于多進制 PSK 信號，不能簡單地采用一個相干載波進行相干解調。這時需要用兩個正交的相干載波解調。 ? 兩個比特有 4 種組合，即 00、 0 10 和 11。 QPSK 信號的編碼 ? QPSK 信號矢量圖（ A 方式圖 735， B 方式圖 739） ? 格雷碼的好處在于相鄰相位所代表的兩個比特只有一位不同。 ? 多位格 雷碼的編碼方法： 格雷碼又稱反射碼。 ? 帶通模擬信號的抽樣定理 設帶通模擬信號的頻帶限制在 fL和 fH 之間，如圖所示?？梢宰C明，此帶通模擬信號所需最小抽樣頻率 fs 等于 2 (1 )s kfBn?? 式中， B － 信號帶寬； n － 商 (fH / B)的整 數(shù)部分， n =1， 2， …