模拟调制系统概述

1、第四章 数字信号的基带传输由消息转换过来的原始信号所具有的频带称为基本频带（或基带） 。对基带 信号的频谱不做搬移的传输称为基带传输。一、数字基带信号的基本波形1单极性不归零码图例。1 和 0 分别对应于正电压（或负电压）和零电压，只能用于极短距离传送。 有直流成分；判决电平在 1/2 处，较难稳定；同步问题不能解决； 需要解决接地（零电平）问题。2双极性不归零码图例。1 和 0 分别对应于正电压和负电压，可用于低速数据传送如 RS-232。统计 平均 1 和 0 出现各一半时无直流成分；判决电平为 0 电平，容易稳定； 不需要解决接地（零电平）问题；同步问题仍然不能解决； 1 和 0 不等

2、概率分布时有直流成分。3单极性归零码图例。1 对应于一个宽度 小于码元宽度 T 的正脉冲， 0 无脉冲， /T 称为占空比。 可提取同步信号。4双极性归零码图例。1 和 0 分别对应于一个宽度 小于码元宽度 T 的正脉冲和负脉冲。 相邻脉冲必 有零电平，可提取同步信号。5差分码图例。以相邻码元电平极性的改变表示 1，否则表示 0。（“1”差分码） 6多进制码每一个码元可表示若干二进制数。如四进制码。图例。二、数字基带信号的线路编码 对原始基带信号作编码转换时需要遵循的原则： 无直流分量，尽量在中频带； 包含定时信息； 与信源统计特性无关； 一定的错误检测能力；误码增殖小； 转换设备简单； 传输

3、效率高。1曼彻斯特码 每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示， 比如用“正 +负”脉冲表示 1， 用“负+正”脉冲表示 0。直流分量被完全消除，在连续 1 和连续 0 都有码元 间隔。图例。2差分曼彻斯特码图例。每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示， 以相邻码元电平极性的改变 表示 0，否则表示 1。（“0”差分双相码）3CMI 码（ Coded Mark Inversion） 用“负+正”脉冲（编码 01）表示 0，用“负+负”脉冲（ 00）“正+正”脉冲 （11）表示 1。规定接续的码元 1（不管是否有 0 将它们隔开）须由交替反 转的 00 或 11表示。图例。4Miller 码（

4、或延迟调制 Delay Modulation）1 在码元周期中点跳变，单个零不跳变，连续两个 0 则在码元周期交界处跳 变。图例。三、码间串扰 图例：基带信号的传输模型。图例：基带脉冲序列通过系统时，滤波作用使脉冲展宽，在附近时隙发生重 叠，可能在抽样点导致误判。将基带信号的传输简化为数字输出H( )是一个理性 LPF。ke j tdH( )k0ek 为常数(带内衰减常数)其中 td为通过 H( )的延迟时间， c 为截止频率，图例：上述 LPF 振幅逐渐减弱，且有均匀零点23, ,.c c c让脉冲序列以 间隔通过上述 LPF，在上述零点做抽样判决，则不会受到 c码间串扰的干扰。此时信号码元

5、间隔为 ，传码率 RB c 。设 c 2 B ，则有：cc 2 BRB c 2B (Baud)1为极限传码率，称为 Nyquist 速率，码元间隔 1 称为 Nyquist 间隔，带宽 B 2B称为 Nyquist 带宽。Nyquist 定理：当亟待传输系统具有理想的 LPF 特性时，以截止频率 2 倍的 速率传输数字信号，可以消除码间串扰。频带利用率：平均单位带宽的传码率称为频带利用率。 上述极限情况下的频带利用率是 RB 2B 2 (Baud /Hz)BB(二进制时， 1Baud = 1bit/s；M 进制时， 1Baud = log2M bit/s ) 上述要求抽样点必须定时精确同步，实

6、际上难以实现。第五章 数字信号的载波传输 数字基带信号只能在低通信道中传输。将数字基带信号对载波进行调制，可 以实现在带通信道的传输。一、二进制数字调制 模拟法：将数字基带信号当成模拟的调试信号处理。 键控法：利用数字信号的离散取值键控载波参数。1二进制幅移键控 ASK 对已调信号 （t） = A（t）cos（ 0t+ （t）AA(t) 0110 ，并设(t) = 0 得ASK 的信号描述Acos 0tASK (t) 010图例：基带信号波形（单极性不归零）和 ASK（t）波形图例：功率谱密度。由离散谱和连续谱组成。 连续谱部分主带宽 B = 2fs （fs=1/Ts）系统传码率1 RsTsB

7、aud），频带利用率Rs1/TsB 2/Ts1 ( Baud/Hz)22二进制频移键控 BFSKBFSK 信号描述为：FSK(t)Acos 1tAcos 2t10图例：相位连续的 FSK（CP-FSK）图例：相位不连续的 FSK（PP-FSK Discrete Phase FSK）BFSK可视为两个基本点 ASK 之叠加。图例：功率谱密度。连续谱部分主带宽 B = |f2 - f1|+2fs （fs=1/Ts） 为便于解调，通常要求 |f2 - f1| = （35）fs ，则 B （57）fs此时， RBs (5f7s) fs (51 7)(Baud/Hz)可见， FSK带宽接近 ASK 的

8、3倍，即频带利用率只有其 1/33二进制相移键控 BPSKBPSK 信号描述为：BPSK(t) AAccooss(0tt)10( 或Acost)Acos(0t)0( 或Acos0t)图例。4二进制差分相移键控 DPSK“1”时载波倒相，“0”时相位不变。图例： BPSK与相应 DPSK信号波形比较。DPSK 可由 BPSK 描述：设原码为 a1 a2an，求得其差分码： b1 b2 bn bi = ai bi-1 （“ 1”差分码）则对 bn 做 BPSK 调制得到的信号，相当于对 an 做DPSK 调制得到的信 号。Acos( 0t)例：a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 原码1 0

9、1 1 0 0 1差分码1 0 0 1 0 0 0 1(b0) b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 、多进制数字调制二进制数字调制具有较好的抗干扰能力，但频带利用率低，主要用在功率受 限的通信环境。（如空间通信） 当信道频带受限时，需要提高频带利用率。对M 进制码元（每个脉冲的状态数目为 M），有 Rb = RBlog2MRb 不变时，增加 M 可降低 RB，节省了信号带宽；RB不变时，增加 M 可增大 Rb，增大了传信率。结论：增加 M ，则在减少信号带宽的情况下，仍可望保持传信率；增加M，则在相同信号带宽的情况下，可增大传信率1多进制幅移键控 MASK 图例： M=4 的MASK 。

10、2MASK 信号可视为 M 个二进制 ASK 信号的叠加，带宽 BM 2fs 2 Ts对相同的 Rb，MASK 的传码率只有二进制 ASK 的传码率的1log2 M，即 BM为二进制 ASK 带宽的1log2 M2多进制频移键控 MFSK用多个频率不同的正弦波表示不同数字信号(不同状态) ，在每一个码元时 间中只发送其中的一个频率。接收判决：接收机包括了 M 个中心频率为 f1,f2, ,fM 的带通滤波器( BPF)。 当载频到达时，只有一个带通滤波器有信号 +噪音功率通过，其他 BPF 只有 噪音功率通过。判决器判决各个 BPF的输出电平水平， 取得的最大者对应了 一个 M 进制码元。MFSK 需要占据较宽的频带。MFSK 可视为 M 个振幅相同、载波频率不同、时间上互不相容、相位不连 续的二进制 ASK 信号的叠加。占用带宽： BMPSK = |fM - f1| + 2fs (fs 为码元 速率)3多进制相移键控 MPSK利用载波的一个相位对应于一组二进制信息码元。信号可描述成：MPSK(t) = Acos( 0t+ n)，n = 1,2,M设 A=1 ，上式展开得：MPSK(t) = Acos( 0t+ n) = ancos 0t - bnsin 0t其中 a