通信原理(2)考研资料()

转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义调制－分为基带调制和带通调制(也称载波调制)。狭义调制－仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。解调(检波)－调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。N解调器输入噪声的平均功率iiN解调器输入噪声的平均功率iS解调器输出有用信号的平均功率m2(t)o==oN解调器输出噪声的平均功率n2(t)ooii路复用，提高信道利用率。第一部分线性调制1、一般情况下，一个基带信号(或低通信号)乘以高频正弦或余弦载波后，平均功率减半，若再通过单边带滤波器，平均上下边带所携带功率相等的缘故。2、具有窄带噪声形式(例如单边带调制信号)的已调信号通过相干解调器后，平均功率减为四分之一，这是由于其正交分余形式的已调信号通过相干解调器后，平均功率减半。4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。量和正交分量的双边带功率谱密度相同，为窄带高斯噪声双边带功率谱密度的两倍，带宽为窄带高系统一般模型＋BPF解调器ooiiioon(t)n(t)c②AM通信系统包络检波法模型s(t)s(t)AMiiim(t)、Soon(t)、N包检波器oon(t)cn(t)c③AM通信系统相干解调法模型s(t)AMAMis(t)AMAMiiitSoon(t)、Noon(oon(t)c相干解调器c相干解调器cm(t)、Soon(t)、Nooim(t)、Soon(t)、Nooicosotc相干解调器cosotc相干解调器iicm(t)、Soon(t)、Nooiicosotc相干解调器n(t)c相干解调器n(t)c例1.已知调制信号为m(t)←→M(ω)，带宽为ω，载波为：cosωt填写下表:mc例2.设某信道具有均匀的单边带功率谱密度(f)=10-3WHz，在该信道中传输AM信号，并设调制信号调器之前，先经过一理想的带通滤波器，试问： (1)写出该理想带通滤波器的传输特性H(f)？(2)分别画出采用包络检波法和相干解调法进行解调时的调制解调框图。以上两种解调方式下解调器输入端的信噪功率比、解调器输出端的信噪功率比以及相干解调器输出端的噪s(t)s(t)AMiiim(t)m(t)、Soon(t)、Noo包络检波器n(t)Acosn(t)cfBKHzB=B=20KHzmLPFAMBPFP=40KW)scPPP=40KW)sP=10KWJAMcssm0c(1)l0，其它(1)l0，其它cm(2)(2)icsii0BPFN20i(3)0(3)0msiN200G0==AMSN2500iis(ts(t)AMtSoon(t)、NooAMiBcc相干解调器n(t)n(t)c(2)(2)icsii0BPFN20i1S=P=5KW (3)02s1N=N=5W04iN50SN10002=00==AMSN25005ii55(4)o2BP(f)of通滤波器，试问： (1)写出该理想带通滤波器的传输特性H(f)？(2)画出相干解调法进行解调时的调制解调框图。输入信噪功率比、输出信噪功率比以及输出噪声功率谱密度，并用图形表示出来？m(t)、Soon(m(t)、Soon(t)、Noocosotccosotc相干解调器n(t)n(t)cms4mn2c(1)l0，其它(1)l0，其它(2)i(2)cmiBPFN20i1 (3)04i1N=N=5W04iN50SN1250G1iiP(f)=N0=(4)oP(f)=N0=(4)o2BP(f)ofmccccK－调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。pPMcPKfFMcfs(t)PMs(t)PMj(.)dtFMFMPMj(.)dtFMFMPMFM2fFM2fPMcpmmcpmppmppmFMKcAf编一w编fmcfm调频指数：fOOf表示最大的相位偏移调频指数：fOOf表示最大的相位偏移mmm最大角频偏：fmiccscn2，则其同相分量和正交分量均为低通型噪声(直观的看，是因为同相分量和正交分量的功 ni2FMnCnS02P(f)inin022cc2nFMfBBc2PBBc2P(f)或Pc2(f)csncs0fBBB一FM2输出电压00oc输入频率(a)s(t)FM幅器及带通s(t)d微分器包络检波低通滤波器m(t)o鉴频器(b)鉴频器输出电压与输入信号的瞬时角频偏成正比。FMcfFMcf-w-wdcfc-wm(t)=KKm(t)odfccscAntAntAAAntAntAAH(f)2=c2fmfmfmfmfs(t)FM＋n(t)BPFiin(t)、NiiPf限幅i鉴频解调器Pfdm(t)、SLPFnLPFn(t)、NPofooi0BfFMB2PfKd2dAdAi22f2n,f0LPFmPfPfHf2odLPF0B/2FM0BB/2FM0FMPPfdBFM2B/2B/2FMB/2FM0fmmmHHfLPF1ffmmmfffNfmPfdfmofomd0m442K2nd0f2dfA2PfoB/2f0fB/2FMmmFMG3m2(m1)FMff11混频后的载波nffn2fn(nff) cf1n211f12倍频既改变载频又改变频偏nfBPF112nNBFM调制器1WBFMnfffffffnn(1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)(4)。P(f)s(t)FMP(f)s(t)FMBPFiin(t)、Niii鉴频＋n(t)i鉴频＋n(t)oo输出电压输出电压解调器解调器00fFM2输入频率P(f)i0i0(a)i0fB/2FM0fB/2FM0FMd(A(KP(d(A(KP(f)dBFM2 (AfB/2_ffB/2_f0fFMFMmLPFmP(f)=P(f)H(f)2odLPFHH(f)LPF1f_ff_fmfN=jfmP(f)df=jfmmmo_fomm=d0md0f2dfA2P(f)o_B/2_f0fB/2FMmmFMf编f=25KHzJff5根103FMm02i0B2c故(1)1 (2)i2i0FMN60i(3)m(t)=KKm(t)0df0Adtmm-fmm8n"2K2=0df33A2m00df30mAmS(K00df30mAmFMSN83.3FMffFMffmm注意：由于不是单频信号，一般不要通过求f来计算调制增益，如果要通过f来计算，则结论应和上述推导过程得很可能给出了。这道题书中给出的有问题。00AM00AMAM(1)此调频波的表达式；(2)此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；_wFMcc_wdv(t)/dt瞬时角频率偏移c_wJ_wFMff103FMmmfmmf(2)求调频发射信号(即WBFM信号)的载频、最大频偏和调频指数。号nffffmfWBFMnffffmfWBFMfNBFM调制器fNBFM调制器1ff混频不改变频偏nf混频不改变频偏nf2f=n(nf-f))(1)NBFM信号的调频指数为fm=1==1.67根10-3m(2)调频发射信号的载频为c12m===5.12fm径损耗的解题思路iTiTSioiiS)S)S)S)S)S)JJ例7已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，且设信道噪声单边带功率谱密度是0，信aa道损耗。若要求输出信噪比是40dB，试求：MmaxAM。 (1)AMm(S)SSSNS3Siii0AMSiii0i0AMmii(S)SSTi (2)FMfm(S)SSFMSNffiiSN=00=i0FMi450i450(S)SSTi4．典型的推导、结论和框图①大信噪比时AM非相干解调输出信噪比计算s(t)s(t)AMiiim(t)、Soon(t)、Noo包n(t)Acosn(t)ccAMcn(t)2+n2(t)csAt=[A+m(t)+n(t)]2+n(t)2+n2(t)cscs，00c0oDSBiDSBiDSB0DSB0m(S)(S)SSS00ccs000ccooci0cooci0前提：解调器的输入噪声功率谱密度n2相同；解调器输入信号的功率S也相等。0i(S)(S)SSSsItQmc-的cccc-的cccc-的-的cccc=hI(t)*m(t)cosoct+hQ(t)*m(t)sinoctIcQcH(o)10.5o0o(a)1H(1H(o)o0o0s(t)s(t)B×H(o)×cosotcss(t)cosotcm(t)os(t)pxVSB2ccVSB2c2c×p2VSBcVSBcVSBccVSBccM()=M()[H(一)+H(+)]o4VSBcVSBcMMM(),m(t)=m(t)o4o4ccs(t)=m(t)costSSBc2cc1m(t)cosc×ccostcs(t)(t)sint2与调幅系统比较Sm2(t)o=NnBo0SA2/2o=NnBo0(S/N)ooAMFMfmfAMf1(S/N)(B)2的主要要求:1.AMI码(传号交替反转码)信码{an}：10100100000101AMI:+10-100+100000-10+1(1)无直流分量和仅有小的低频分量；(2)二电平→三电平－－1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)；(3)易于检错；(4)编、译码简单；(5)当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。归一化功率谱非归零码3AMI0.5f/f/f0s2.HDB3码(3)当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个(包括0个)传号码，用B00V取代该组四连“0”。B极性与其前1100001110000013HDB+V-1+1-B00-V+1-1+1000+v0+13-1000-1+1000+1+100+1-100-1译成：＊00001)无直流分量、低频分量小；3)编码复杂，译码简单。码间串扰传输统的数学模型：传输信道C(ω)传输信道C(ω)接收滤波器识别点r(t)n{a}n滤波器抽样判决抽样判决+RTd(t)n(t)位同步H(ω)H()=G()C()G()TRnsRnsRs0ns0sRb0ns0Rs0k0ns0Rs0RTt=0Bs0故得到当Bs012f1TsTTT0TTTT0Tt(b)r(t)①(a)110110sttTTttssss1BTBsTTTtsssdt11sts0Ttsss0B1sr(t)010t②tT0T2T3T4Tsssss0T2T3T4TtssssRB一准则表述为H()H(2iR)eqBBi或H(f)H(fiR)eqBi2iiRBN(传码率为R时的等效奈奎斯特带宽)B2ffBf2N (传码率为R时的等效奈奎斯特带宽)BfR其中N为无码间串扰传输传码率为B的基带信号时所需的最小信道带宽即奈奎斯特带宽。H(f)fH(f)ff注意：若不从基带信号传码率求其所需信道的最小带宽即奈奎斯特带宽时，N即指理想信道本身带宽或非理想信道的等R⑴判断无码间串扰条件，假定待传数字基带信号传码率为BfR=2fBmaxN，结论如下： R1(|N=1,2,3,,可实现无码间串扰传输ii当信道传输特性为非理想时，首先找到其斜边的中点，该中点横坐标对奇对称点a=f/f0.5=0.5=+f0f-fff+f0f-fff+ffN编NN编ffNN编NB=ff应该信道的等效带宽eqN，即把该非理想的传输特性等效成为一个带宽为N的理想传输特性，这时，判断其oooo=2"f注意：①若题中给出的是角弧度，则有NN。HoHooB求解。 (1)传输函数(a)实际带宽，B=f=103"2"=500Hz等效带宽eqN，最大传码率R=2f=103RR=1BmaxN(波特),BBmax，可满足无码干。B=41032=2103Hz (2)传输函数(b)实际带宽，B=f=21032=103Hz等效带宽eqN，最大传码率R=2f=2103RR=12BmaxN(波特),BBmax，可满足无码干。dHzB=f=21032=103Hz (3)传输函数(c)实际带宽N，R=2f=2103RR=12最大传码率BmaxN(波特),BBmax，可满足无码干。故(a)、(b)、(c)都满足无码间干扰条件。c减，较慢。(a)为三角特c减，较慢。(a)为三角特h(t)Sa2(x)1t2性，响应是型，尾部以衰减，较快。H()设基带传输系统的发送滤波器、信道及接收滤波器的总特性为,若要求以sH()=解(1)传输函数(a)2T，故可按解题技巧(1)求解，有两种方法。sww11Rf=,R=2f=,B=2,有码间干扰N2TBmaxNTR(2)传输函数(b)N2TBmaxNTR3(3)传输函数(c)12R等效带宽f=,R=2f=,B=1,无码间干扰NTBmaxNTR(4)传输函数(d)11R等效带宽f=,R=2f=,B=2,有码间干扰N2TBmaxNTRsSHH(w)1awaw000wB=f=0解：(1)图示系统的的奇对称点横坐标为w0，故此系统等效的理想低通带宽为eqN2，则无码OO此时系统的实际带宽为N2冗，所以系统的频带利用率为：BO (1+a)O01+a 越快，则由于定时误差引起的码间串扰就越小。理想低通冲激响应尾部以衰减，较慢。图中所示系统响应尾部以衰减，较快。因此与理想低通相比较，所给系统由于码元定时误差引起的码间串扰要小些。1010000TT0000TT0TOOO几T几T00T几故信道的实际带故信道的实际带宽为T2T，其滚降系数，其等效带宽为0000(1)R B=R10=12，满足无码间串扰的条件，故在抽样点无码间串扰。01(2)B120(2)B120 (3)与带宽为4T的理想低通特性比较，码元定时误差所引起的码间串扰减小，因为系统响应尾部以衰0抽样抽样时刻最大信号畸变定时误差的灵敏度{a,}kob)卜J平a-1a0a-1a0a1a2………TssssTssss……抽样脉冲…aaa设输入的二进制码元序列为{k}，k在抽样点上的取值为+1和-1，则当发送码元k时，接收波形g(t)在抽样时刻的a为避免由于k一1错误引起的无码传播，作“预编码－相关编码－模2判决”k-1kkmod2kk-1mod2k原理框图如(a)所示，实际组成框图如(b)所示。发a发a决抽样脉冲信息判决相加kkakkTs相关编码Ts相关编码s预编码(a)部分响应系统发相加信道发送发相加信道TR部分响应信号 (b)一般形式的部分响应系统alTssJRm(m=1,2…，N)为N个冲激响应波形的加权系数，其取值可为正、负整数(包括取0值)。 (1)试求相对应的预编码序列k、相关编码序列k和接收端恢复序列k(2)求相关电平数；若输入信号改为二进制，相关电平数又为何值？(3)试画出包括与编码在内的第IV类部分相应系统的方框图。alTssJ (")「"]第IV类部分相应加权系数分别为 (")「"]|kkk-2kkk-2(1)akbbk213030010320210002151818285105126002151818285105126b[mod4]0021110102012102kb0021110102012102C21-10-10010-120-21a'k=[C]21303001032021kkmod4注意横线上面的b与下面的b含义2L1L=4L=2 (2)第I，IV类部分响应信号的相关电平数为，四进制时，相关电平数为7；二进制时，(3)第IV类部分相应系统的方框图相减k收k收kk信道信道L制信号时，经部分响应传输系统得到的第Ⅰ、Ⅳ类部分响应信号的电平数为(2L-1)，二进制时，滤波器接收滤波器滤波器接收滤波器识别点n{a}n抽样判决+TR信道C(ω)r(t)n(t))r(t)n(t))t位同步TRTRB几共OqTs几共OqTsisi几几TOisTRsn