通信原理電子教案參考模板

1、問題討論1：談?wù)剬?duì)通信的認(rèn)識(shí)。如：你見到過或接觸的與通信相關(guān)的內(nèi)容有些什么？列舉一些通信的實(shí)例?？梢缘贸?#224;通信的概念：克服距離上的障礙，交換和傳遞信息，將信息從發(fā)送者傳送到接收者的整個(gè)過程。問題討論2：通信原理應(yīng)該解決通信過程中的哪些問題？你對(duì)什么技術(shù)最感興趣？你想要的通信方式是怎樣的？ 通信原理的授課內(nèi)容：調(diào)制技術(shù)、模擬信號(hào)數(shù)字化技術(shù)；數(shù)字基帶傳輸技術(shù)；數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)；復(fù)用技術(shù)與同步原理；差錯(cuò)控制技術(shù)等。通信技術(shù)的發(fā)展：電報(bào)、無線電、電話、電視(模擬)、數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、光纖通信等 。通信的基本知識(shí)：、消息：被傳輸?shù)奈淖?、符?hào)、數(shù)據(jù)和語音、活動(dòng)圖片等，是信息的載

2、體。、信號(hào)：指消息的電量形式，與消息是一一對(duì)應(yīng)的?；鶐盘?hào)：信源發(fā)出的未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)。頻帶信號(hào)：經(jīng)過調(diào)制具有較高頻率的信號(hào)。、信息：是事物的狀態(tài)及其隨時(shí)間發(fā)生的變化反映。指消息中的有效內(nèi)容，可以用量化的形式來表示，它與消息出現(xiàn)的概率密切相關(guān)。通信系統(tǒng)的組成及分類通信系統(tǒng)的一般模型、信息源實(shí)際上是一個(gè)轉(zhuǎn)換設(shè)備，它將消息轉(zhuǎn)換成原始的電信號(hào)。可分為：模擬信源和數(shù)字信源。、發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信息源產(chǎn)生的消息信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合信道中傳輸?shù)男盘?hào)，即完成信息源與信道的匹配功能。模擬通信系統(tǒng)通過調(diào)制將信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，數(shù)字通信系統(tǒng)采用抽樣編碼、擾碼、調(diào)制等方式進(jìn)行匹配。1 / 90、信道是指傳輸信息的通道，即

3、信號(hào)傳輸?shù)拿浇椤？煞譃橛芯€信道和無線信道。、接收設(shè)備主要完成發(fā)送設(shè)備的反變換功能，如解調(diào)、譯碼等。接收設(shè)備是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確分離出相應(yīng)的原始電信號(hào)，因而接收設(shè)備的質(zhì)量將直接決定通信的質(zhì)量。、收信者也叫信宿，它將原始的電信號(hào)恢復(fù)成相應(yīng)的消息。調(diào)制及調(diào)制的目的、模擬通信系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備的核心是調(diào)制器。原始信號(hào)大都屬于基帶信號(hào)范疇，如話音信號(hào)：3003400z，圖像信號(hào)06MHz。這些信號(hào)不適合在信道中直接傳輸，要經(jīng)過調(diào)制。、調(diào)制：發(fā)送設(shè)備的核心是調(diào)制器，就是用基帶信號(hào)m(t)去控制載波c(t)的某個(gè)參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)m(t)的規(guī)律成比例變化。、調(diào)制的目的提高信號(hào)頻率以便天線輻射改變信

4、號(hào)占用帶寬實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用改善系統(tǒng)性能模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字基帶通信模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字系統(tǒng)編碼信源編碼和信道編碼信源編碼：實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，數(shù)據(jù)壓縮等信道編碼：使數(shù)字信號(hào)與信道傳輸匹配；實(shí)現(xiàn)保密通信及差錯(cuò)控制等。數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)1、更好的抗失真和干擾的能力2、容易實(shí)現(xiàn)，成本低，更具靈活性3、差錯(cuò)控制編碼4、容易實(shí)現(xiàn)保密通信5、更適合數(shù)字業(yè)務(wù)，容易實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)合一缺點(diǎn)： 數(shù)字信號(hào)具有更寬的頻帶 同步設(shè)備復(fù)雜通信系統(tǒng)的分類按照通信的業(yè)務(wù)和用途常規(guī)通信、控制通信按照調(diào)制方式基帶通信、調(diào)制通信按照傳輸信號(hào)特征模擬通信、數(shù)字通信按照傳輸信號(hào)的復(fù)用方式頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用按照通信方式單工通信

5、、半雙工通信、全雙工通信按照傳輸媒介有線通信（明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜）無線通信（微波中繼通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信）按照工作波長長波通信、中波通信、短波通信、微波通信通信系統(tǒng)的常用信道有線信道：同軸電纜、光纖等無線信道：微波通信通信系統(tǒng)的性能度量有效性、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、保密性等。有效性與可靠性是主要指標(biāo)。有效性是指在給定信道和時(shí)間內(nèi)傳輸信息的多少。可靠性是通信系統(tǒng)傳輸信息質(zhì)量上的象征，指的是接 收信息的準(zhǔn)確程度。模擬通信中，有效性與可靠性由傳輸帶寬和信噪比保證。數(shù)字通信中，有效性與可靠性由傳輸速率和誤碼率、誤比特率保證。數(shù)字通信的傳輸速率碼元：攜帶消息的信號(hào)單元，通常

6、是多元數(shù)碼，也可以是二元數(shù)碼。碼元傳輸速率Rs：單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)，單位為波特(Baud)。信息傳輸速率Rb：單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?或者是比特?cái)?shù))，單位是比特/秒,bit/s,bps。1個(gè)N進(jìn)制碼元，用二元碼表示應(yīng)有多少比特(bit)？Rb=Rs.log2N bit/s例1-1：已知某八進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)，發(fā)送端在3秒鐘內(nèi)共發(fā)送9600個(gè)碼元。計(jì)算該系統(tǒng)的碼元傳輸速率和信息傳輸速率。誤碼率Pb與誤比特率Pe 誤碼率Pb與誤比特率Pe的關(guān)系：當(dāng)二元碼傳輸時(shí)，兩者相等，其它情況下, 其中為進(jìn)制數(shù)。例1-2: 已知某四進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)，其信息傳輸速率為2400bit/s，接收端在一小時(shí)內(nèi)共接收

7、到216個(gè)錯(cuò)誤碼元，計(jì)算該系統(tǒng)的誤碼率和誤比特率。頻帶利用率h：單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，單位為波特/赫茲（Baud/Hz）,顯然系統(tǒng)的頻帶利用率越高，則系統(tǒng)的有效性越好。例1-3: 在強(qiáng)噪聲干擾環(huán)境下，某電臺(tái)在5分鐘內(nèi)共接收到正確的比特?cái)?shù)為355Mbit，假設(shè)系統(tǒng)的信息速率為1200Kbps。（1）系統(tǒng)的誤比特率。（2）若具體指出系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)為四進(jìn)制，試求信息傳輸速率和碼元傳輸速率。信息量和熵信息量：信息多少的量度。1928年R.V.L.哈特萊首先提出信息定量化的初步設(shè)想，他將消息數(shù)的對(duì)數(shù)定義為信息量。信源熵：信源各個(gè)離散消息的信息量的數(shù)學(xué)期望（即概率加權(quán)的統(tǒng)計(jì)平均值）信源熵的單位是

8、 Bit/sign。哈特萊信息度量關(guān)系若以2為底時(shí)單位是“比特”（bit ）若以e為底時(shí)單位是“奈特”（nat）若以10為底時(shí)單位是“哈特”（Hart ）例2-1: 已知某離散信源由A、B、C、D四個(gè)符號(hào)組成，其發(fā)送概率分別為 符號(hào) ABCD概率1/41/81/21/8若每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。求傳送“BABCCDBDCBBAAB”所包含的信息量。離散信源的熵離散信源的熵即指離散信源的平均信息量。例2-2：求上例離散信源的熵。最大離散熵定理當(dāng)且僅當(dāng)各消息出現(xiàn)概率相等時(shí)，信道容量指信道在無差錯(cuò)傳輸信息時(shí)的最大信息傳輸速率。它反映了信道的傳輸能力。香農(nóng)定理，C:信道容量(bit/s) B：傳

9、輸帶寬 S/N：信噪比香農(nóng)公式的重要結(jié)論1、當(dāng)信道的傳輸帶寬一定時(shí)，接收端的信噪比越大，其系統(tǒng)的信道容量越大。當(dāng)噪聲功率趨近0時(shí)，信道容量趨近無窮。2、當(dāng)接收端的信噪比一定時(shí)，信道的傳輸帶寬越大，其系統(tǒng)的信道容量也越大。當(dāng)信道帶寬趨于無窮時(shí)，信道容量并不趨于無窮，而是趨于一個(gè)固定值。3、當(dāng)信道容量一定時(shí)，信道帶寬與信噪比可以互換。比如，可以通過增加系統(tǒng)的傳輸帶寬來降低接收機(jī)對(duì)信噪比的要求，即以犧牲系統(tǒng)的有效性來換取系統(tǒng)的可靠性，這也正是擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)。例2-3：例：已知彩色電視圖像由500000個(gè)像素組成，設(shè)每個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色度有16個(gè)亮度等級(jí)。如果所有彩色度和亮度等級(jí)的組合

10、機(jī)會(huì)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。 計(jì)算： 1）每秒傳送100個(gè)畫面所需的信道容量。 2）若接收機(jī)的信噪比為30dB，則所需的傳輸帶寬為多少。例.如果一個(gè)由字母A B C D組成的字，將每個(gè)字母用兩位二進(jìn)制脈沖編碼，其中00代表A，01代表B，10代表C，11代表D，每位寬度為5ms。（1）當(dāng)不同的字母等概出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算傳輸?shù)钠骄畔⑺俾?。?）若每個(gè)字母出現(xiàn)的概率分別為PA=1/5,PB=1/4,PC=1/4,PD=3/10,計(jì)算傳輸?shù)男畔⑺俾省＠?在強(qiáng)噪聲干擾環(huán)境下，某電臺(tái)在5分鐘內(nèi)共接收到正確的比特?cái)?shù)為355Mbit，假設(shè)系統(tǒng)的信息速率為1200Kbps。（1）系統(tǒng)的誤比特率。（2）若具體指出系統(tǒng)所傳

11、輸?shù)臄?shù)字信號(hào)為四進(jìn)制，試求信息傳輸速率和碼元傳輸速率。例.某信息源包含X Y Z W四個(gè)符號(hào)，這四個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率相等，傳輸時(shí)采用二進(jìn)制進(jìn)行，已知信息傳輸速率為1Mbps。（1）碼元傳輸速率（2）該信息源工作一小時(shí)后發(fā)出的信息量調(diào)制的概念 用基帶信號(hào)(調(diào)制信號(hào))去控制載波的某一個(gè)參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)的規(guī)律成比例的變化。經(jīng)過調(diào)制以后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。調(diào)制的目的及功能 1、利于信號(hào)輻射：通過調(diào)制技術(shù)將低通型的信息信號(hào)的頻譜搬移到較高的頻率上，從而進(jìn)行有效的輻射。、實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用和頻率分配：調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一個(gè)信道中同時(shí)傳輸，以提高信道頻帶的利用率。 、提高抗干擾性：信息傳輸系統(tǒng)抗干擾

12、的能力是衡量系統(tǒng)性能優(yōu)劣的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的調(diào)制方式，可以改進(jìn)系統(tǒng)的抗干擾能力。調(diào)制的分類1.按調(diào)制信號(hào)不同來劃分：模擬調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是連續(xù)變化的模擬量。數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是離散的數(shù)字量2.按載波信號(hào)不同劃分：連續(xù)波調(diào)制：載波信號(hào)是連續(xù)波形。脈沖調(diào)制： 載波信號(hào)是脈沖波形。3.按調(diào)制實(shí)現(xiàn)的功能不同來劃分：幅度調(diào)制：載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)線性變化的調(diào)制。頻率調(diào)制：載波信號(hào)的頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化的調(diào)制。相位調(diào)制：載波信號(hào)的相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化的調(diào)制。4.按調(diào)制器的傳輸函數(shù)來劃分：線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜與輸入調(diào)制信號(hào)的頻譜之間是線性搬移非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜與輸入調(diào)制信號(hào)的頻譜之間是

13、非線性搬移 幅度調(diào)制(連續(xù)波模擬調(diào)制)，它屬于線性調(diào)制。模擬調(diào)制的分類常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)一 、調(diào)幅信號(hào)的時(shí)間表示及產(chǎn)生如果輸出已調(diào)信號(hào)的幅度與輸入調(diào)制信號(hào)是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者說載波的幅度在平均值處隨調(diào)制信號(hào)線性變化，且載波是單頻余弦信號(hào)時(shí)，就稱為常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅)。從時(shí)間波形上可以看出，要使AM信號(hào)的波形與輸入信號(hào)成比例變化，應(yīng)該滿足：這時(shí)已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，如果不滿足這個(gè)條件，則將出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象，已調(diào)波就會(huì)出現(xiàn)失真。過調(diào)制如果A0不夠大，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)不一定與f(t)成正比，這樣無法采用包絡(luò)檢波的方法檢出其包絡(luò)，無法無失真地恢復(fù)消息信號(hào)f (t)。此時(shí)已調(diào)信號(hào)的包

14、絡(luò)與調(diào)制信號(hào)之間已無線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)相比，出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，通常稱這種現(xiàn)象為過調(diào)制。二、AM信號(hào)的頻譜，已調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。由于已調(diào)信號(hào)的頻譜只是把基帶信號(hào)的頻譜搬移到了處,而沒有產(chǎn)生新的頻譜成分，因此標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅屬于線性調(diào)制。 單頻調(diào)制 其中：，常規(guī)雙邊帶調(diào)幅的特點(diǎn)已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系(正比)。已調(diào)信號(hào)的頻譜中，在載波處有兩個(gè)沖激，但不攜帶調(diào)制信號(hào)信息，且需要消耗大量功率。已調(diào)信號(hào)頻譜中具有兩個(gè)上下對(duì)稱的邊帶分量，所以已調(diào)信號(hào)的傳輸帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍。抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)雙邊帶調(diào)制的時(shí)間表示式已調(diào)信號(hào)的頻譜為雙邊帶調(diào)制信號(hào)的頻譜是基

15、帶信號(hào)的線性搬移，它也是線性調(diào)制DSB的特點(diǎn)已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)不再呈線性關(guān)系，已調(diào)信號(hào)中無直流功率。已調(diào)信號(hào)頻譜中具有兩個(gè)上下對(duì)稱的邊帶。已調(diào)信號(hào)的帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍。調(diào)制效率AM調(diào)幅信號(hào)的功率分配。 AM調(diào)幅調(diào)制效率: 已調(diào)信號(hào)的平均功率是由載波功率和邊帶功率兩部分組成，由于只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，因此定義邊帶功率(Pf)與總功率(Pc+Pf )之比為調(diào)制效率。, 對(duì)于單頻信號(hào)：對(duì)于單頻信號(hào)剛好發(fā)生過調(diào)制的臨界狀態(tài)時(shí)，即調(diào)幅指數(shù)(AM ) 為1時(shí)，調(diào)制效率最大，這時(shí)，調(diào)制效率為1/3。在各種調(diào)制信號(hào)中，調(diào)制效率最大的是方波調(diào)制信號(hào)，調(diào)制效率可達(dá)到1/2。由此可以看出在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)

16、幅信號(hào)中載波分量不攜帶信息，且占據(jù)了大部分功率，而真正攜帶信息的邊帶分量卻只占據(jù)小部分功率。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的調(diào)制效率較低，是一個(gè)重大缺點(diǎn)。DSB的調(diào)制效率: , 單邊帶調(diào)幅(SSB)由于雙邊帶信號(hào)的上下邊帶是完全相同的，它們所攜帶的信息相同，完全可以用一個(gè)邊帶來傳輸全部信息，這種調(diào)制方式除了節(jié)省載波功率，可以節(jié)省一半傳輸頻帶。單邊帶調(diào)幅(SSB)原理框圖：濾波器特性濾波法形成SSB信號(hào)的主要缺點(diǎn)：要求濾波器的特性十分接近理想特性，即在處應(yīng)具有銳截止特性。一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分,經(jīng)調(diào)制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄,這就要求單邊帶濾波器具有陡峭的截止特性,才能有效地抑制無用的另

17、一個(gè)邊帶。實(shí)際濾波器從通帶到阻帶總有一個(gè)過渡帶(圖3-11，理想濾波器過渡帶為0)，這就使濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難,有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。為此, 在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波的方法。多級(jí)調(diào)制法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制：先在低載頻處產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，然后通過多級(jí)變頻搬移到更高的載頻處。多級(jí)調(diào)制中的歸一化過渡帶值，其中為濾波器的過渡帶寬，為載波頻率設(shè)模擬調(diào)制信號(hào)的頻帶范圍為(fL,fH), 濾波器的歸一化過渡帶值為 ，采用單邊帶調(diào)制后第一級(jí)載頻為fc1,。第n級(jí)為fcn,其中易知過渡帶值最大允許值為2fL。，例: 某單邊帶調(diào)制要求載頻為100MHz,調(diào)制信號(hào)頻帶為3003000Hz， 采用三級(jí)調(diào)制實(shí)現(xiàn).例: 已知

18、話音信號(hào)頻率范圍為(300，3400)HZ，現(xiàn)在要求用濾波法將其調(diào)制到40MHz的載波頻段上，濾波器的歸一化過濾帶值為0.01，試給出調(diào)制方案。相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)：載波信號(hào)：希爾伯特變換：上式中可以看作是相移 ,而幅度大小保持不變的結(jié)果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換,記為 “”。則有，上式可以改寫為任意一個(gè)基帶波形總可以表示成許多正弦信號(hào)之和。因此,把上述表述方法運(yùn)用到任一調(diào)制基帶信號(hào),可用n個(gè)余弦信號(hào)之和來表示,即。就可以得到調(diào)制信號(hào)為任意信號(hào)的SSB信號(hào)的時(shí)域表示式:，式中,“”號(hào)表示上邊帶,“”號(hào)表示下邊帶。移相法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制如下圖：單邊帶調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)已調(diào)信號(hào)中無載

19、波分量；已調(diào)信號(hào)頻譜中只有一個(gè)邊帶分量；已調(diào)信號(hào)的帶寬與調(diào)制信號(hào)帶寬相等；采用濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制時(shí)，濾波器的設(shè)計(jì)難度大；采用移相法實(shí)現(xiàn)時(shí)其移相網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)難度較大。幅度調(diào)制信號(hào)的非相干解調(diào)一 包絡(luò)檢波器工作原理: 假設(shè)檢波二極管是理想的，即在正向?qū)〞r(shí)阻抗為零，反向截止時(shí)阻抗為無限大，信號(hào)源內(nèi)阻為。當(dāng)輸入信號(hào)電壓為正半周期時(shí)，電容充電，充電時(shí)間常數(shù)為，它應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于載波周期，即，這種條件下，電容很快充電到信號(hào)的峰值電壓；當(dāng)信號(hào)負(fù)半周期時(shí)，二極管截止，電容通過電阻放電，要求常數(shù)很大，即，使電容很快又開始充電，迅速達(dá)到信號(hào)峰值電壓處，這樣就得到鋸齒電壓波形，它非常接近于輸入信號(hào)得包絡(luò)，經(jīng)過低通濾波和

20、隔直流后，便可獲得完成解調(diào)。由于只有AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)呈線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此包絡(luò)檢波器只適用于AM信號(hào)的解調(diào)。幅度調(diào)制信號(hào)的相干解調(diào)在接收端，將已調(diào)信號(hào)與本地載波相乘(同步檢測(cè))，并通過低通濾波器，恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)，叫相干解調(diào)(同步檢波)。 對(duì)于AM信號(hào) 經(jīng)低通和隔直流后得對(duì)于DSB信號(hào)對(duì)于SSB信號(hào)結(jié)論：只要本地參考載波與收到信號(hào)載波完全同步(同頻，同相)，就可無失真地恢復(fù)出信息信號(hào)。例：已知線性調(diào)制信號(hào)表達(dá)式為(1) (2) ，式中，。試分別畫出它們的波形圖和頻譜圖。例：已知某已調(diào)信號(hào)的表達(dá)式為（1）請(qǐng)說明該系統(tǒng)的調(diào)制方式，并畫出調(diào)制原理框圖（2）畫出已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)（3）設(shè)計(jì)一個(gè)解調(diào)

21、器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)例：已知某模擬信號(hào)頻率范圍為（500，4200HZ），如果采用單邊帶方式調(diào)制到80MHZ的載波上，假設(shè)濾波器的歸一化過度帶寬為0.01,請(qǐng)給出調(diào)制方案。例：設(shè)某信道具有均勻的雙邊噪聲功率譜密度W/HZ ，若采用DSB方式傳送，載波頻率為100KHZ ，調(diào)制信號(hào)帶寬為5KHZ ，已調(diào)信號(hào)功率為10KW，傳輸損耗為10dB，接收端進(jìn)行解調(diào)前，先通過一個(gè)理想帶通濾波器。（1）該理想帶通濾波器應(yīng)該具有怎樣的傳輸特性（2）該系統(tǒng)的信道容量使高頻載波的頻率或相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而振幅保持恒定的調(diào)制方式，稱為頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制(PM)， 分別簡稱為調(diào)頻和調(diào)相。因?yàn)轭l率或相位的變

22、化都可以看成是載波角度的變化，故調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)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。由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，故調(diào)頻與調(diào)相之間存在密切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式瞬時(shí)相位 瞬時(shí)角頻率 瞬時(shí)相位偏移 瞬時(shí)角頻率偏移 相位調(diào)制，是指瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)f(t)而線性變化。，其中為相位靈敏度系數(shù)。頻率調(diào)制，是指瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)f(t)而線性變化。，其中為頻率靈敏度系數(shù)。單音調(diào)頻信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)其中，為調(diào)頻指數(shù)瞬

23、時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻偏最大瞬時(shí)角頻偏瞬時(shí)相位瞬時(shí)相偏最大瞬時(shí)相偏單音調(diào)相信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)其中，為調(diào)相指數(shù)瞬時(shí)相位瞬時(shí)相偏最大瞬時(shí)相偏瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻偏最大瞬時(shí)角頻偏調(diào)相與調(diào)頻的比較在相位調(diào)制中，載波相位隨著調(diào)制信號(hào)線性地變化，而頻率調(diào)制中，載波頻率隨著調(diào)制信號(hào)線性地變化。 若將調(diào)制信號(hào)先積分，再對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制，即可得到頻率調(diào)制信號(hào)；反之，如果對(duì)調(diào)制信號(hào)先微分后再對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，就得到相位調(diào)制信號(hào)。僅從已調(diào)信號(hào)的波形是無法區(qū)分二者的關(guān)系。窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻當(dāng)最大相位偏移及相應(yīng)的最大頻率偏移較小時(shí)，即一般認(rèn)為滿足，時(shí)，信號(hào)占據(jù)帶寬窄，屬于窄帶調(diào)頻（NBFM）。反之，是寬帶調(diào)頻（WBFM）

24、。調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)直接法和間接法（1） 直接法。直接法就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化。振蕩頻率由外部電壓控制的振蕩器叫做壓控振蕩器（VCO）。每個(gè)壓控振蕩器自身就是一個(gè)FM調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，i(t)=0+Kfm(t)若用調(diào)制信號(hào)作控制信號(hào)，就能產(chǎn)生FM波。 直接法的主要優(yōu)點(diǎn)：在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏。缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度不高，往往需要附加穩(wěn)頻電路來穩(wěn)定中心頻率。（2） 間接法(倍頻法)。間接法是先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分后對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制，從而產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)(NBFM)。然后，利用倍頻器把NBFM變換成寬帶調(diào)頻信號(hào)(WBF

25、M)。調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)非相干解調(diào)當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)為這是一個(gè)幅度、 頻率均含調(diào)制信息的調(diào)幅調(diào)頻信號(hào)， 用包絡(luò)檢波器將其幅度變化取出，并濾去直流后可得調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)設(shè)窄帶調(diào)頻信號(hào)為，近似有相干載波則相乘器的輸出為則輸出為模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較調(diào)制方式傳輸帶寬 設(shè)備復(fù)雜度 主要應(yīng)用 AM較小：調(diào)制器簡單，解調(diào)器采用包絡(luò)檢波，也很簡單 中短波無線電廣播 DSB-SC中等：調(diào)制器簡單，但要同時(shí)傳送DSB小導(dǎo)頻信號(hào)，解調(diào)器要采用相干解調(diào)，需要同步信號(hào) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專用通信；低帶寬信號(hào)的多路復(fù)用 SSB較大：調(diào)制器較復(fù)雜，涉及高性能的濾波或者移相，解調(diào)器采用相干解調(diào)，需要同步信號(hào) 短波無線電廣播；話音通信，話音

26、頻分多路通信 FM中等：調(diào)制器較復(fù)雜，解調(diào)器簡單 微波中繼、超短波小功率電臺(tái)（窄帶）；衛(wèi)星通信、調(diào)頻立體聲廣播（寬帶） 數(shù)字化目的：使模擬信號(hào)能在數(shù)字信道中傳輸數(shù)字化方法抽樣：信號(hào)自變量的離散化量化：信號(hào)幅值的離散化編碼: 將離散化的信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)抽樣過程理論上：抽樣過程 = 周期沖激序列 × 模擬信號(hào)實(shí)際上：抽樣過程 = 周期性窄脈沖 × 模擬信號(hào)低通模擬信號(hào)的抽樣低通抽樣定理設(shè)一個(gè)帶寬有限模擬信號(hào) f(t) 的最高頻率為 fH ，若抽樣頻率 fs 2 fH ，則可以由其抽樣信號(hào)序列 fk (t) 無失真地恢復(fù)原始信號(hào) f(t) 。說明設(shè)信號(hào) f(t) 的頻譜為 F(

27、f ) 。若 F( fH ) = 0，則 fs 2 fH ；若 F( fH ) 0 ，則 fs > 2 fH 。奈奎斯特頻率fs = 2 fH 稱為奈奎斯特頻率。抽樣過程的時(shí)域描述設(shè) f(t) 為模擬低通信號(hào)，dT (t) 為周期性抽樣沖激序列，T 為抽樣周期，抽樣過程可描述為 抽樣過程的頻域描述設(shè) f(t) 的頻譜密度為 F( ) ，以及，抽樣過程的波形和頻譜按抽樣定理，已抽樣信號(hào)的頻譜就是將低通信號(hào)的頻譜延f的正負(fù)方向以fs為周期進(jìn)行重復(fù)。頻譜混疊為什么會(huì)頻譜混疊？抽樣頻率 fs < 2 fH。帶通模擬信號(hào)的抽樣帶通信號(hào)：設(shè)信號(hào)頻譜的高端截止頻率為 fH，低端截止頻率為 fL，

28、帶寬 B。對(duì)帶通信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)是否仍可以用低通信信號(hào)抽樣定理？設(shè)帶通模擬信號(hào) f (t) 的高端截止頻率為 fH ，低端截止頻率為 fL ，則抽樣頻率為，時(shí)，則可以由抽樣信號(hào)序列 fk (t) 無失真地恢復(fù)原始信號(hào) f(t) 。式中，B = fH fL ，fH / B = n + k，n 為不超過 fH / B 的最大整數(shù)，0 k < 1。已抽樣帶通信號(hào)的頻譜，是分別將抽樣信號(hào)f(t)的頻譜(正負(fù)方向的兩部分)每隔fs周期性地重復(fù)。例4-1:已知話音信號(hào)的頻率范圍為3003400Hz，若將該話音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化傳輸，求不失真的最低抽樣頻率。實(shí)際抽樣過程:自然抽樣實(shí)際抽樣過程:平頂抽樣抽樣信

29、號(hào)的量化量化的目的：將抽樣信號(hào)數(shù)字化。量化的方法：將抽樣值f(nTs) 用n位二進(jìn)制碼元表示，則只能表示L= 2n個(gè)不同的抽樣值。共有L個(gè)離散電平，它們稱為量化電平。用這L個(gè)量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱為量化。量化有均勻量化和非均勻量化兩種。均勻量化設(shè)：模擬抽樣信號(hào)的取值范圍：ab，量化電平數(shù) L則均勻量化時(shí)的量化間隔為：量化區(qū)間的端點(diǎn)為：量化誤差(噪聲)|量化輸出電平-量化前信號(hào)的抽樣值|信號(hào)量噪比信號(hào)功率與量化噪聲之比（簡稱信號(hào)量噪比） 均勻量化的量化噪聲設(shè)量化器的量化范圍為(-V，+V)，量化電平數(shù)為L，當(dāng)輸入信號(hào)不過載時(shí)，有量化噪聲為對(duì)于單頻正弦信號(hào)，經(jīng)過抽樣以后進(jìn)行均勻量化，則可以

30、計(jì)算出量化器的輸出信噪比為。令，則有，兩邊取對(duì)數(shù)有當(dāng)，時(shí)，這時(shí)對(duì)應(yīng)量化器滿載時(shí)正弦波的最大信噪比均勻量化存在的問題1、當(dāng)輸入大信號(hào)時(shí)所產(chǎn)生的量化信噪比高，而當(dāng)輸入小信號(hào)時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)噪比低，不利于小信號(hào)的量化編碼。2、較寬動(dòng)態(tài)范圍的量化器需要較高的編碼效率，將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)帶寬的增加。因此，均勻量化主要用于統(tǒng)計(jì)特性分布均勻的信號(hào)，對(duì)于小信號(hào)出現(xiàn)概率大的信號(hào)不適宜。例4-2:例4-3:非均勻量化非均勻量化的目的:增加小信號(hào)時(shí)的信號(hào)量化信噪比，同時(shí)盡可能減少量化器的分層數(shù)。非均勻量的基本思路 對(duì)幅度比較小的信號(hào)，采用較小的量化間隔；對(duì)幅度較大的信號(hào)，則采用較大的量化間隔。非均勻量化的方法 先對(duì)信號(hào)作非

31、線性變換(用一個(gè)非線性電路將輸入電壓 x 變換成輸出電壓 y = f (x)，然后進(jìn)行均勻量化； 壓縮器和擴(kuò)張器壓縮器是對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)大信號(hào)進(jìn)行壓縮。而擴(kuò)張器是對(duì)小信號(hào)進(jìn)行壓縮，對(duì)大信號(hào)進(jìn)行放大。壓縮器特性是小信號(hào)時(shí)斜率大于1，大信號(hào)時(shí)斜率小于1(見下頁圖)。如果將縱坐標(biāo)均勻分級(jí)，由于壓縮的原因，結(jié)果反映到輸入信號(hào)就成了非均勻量化。因此對(duì)經(jīng)過壓縮器處理后的信號(hào)進(jìn)行均勻量化，就等效為對(duì)抽樣信號(hào)進(jìn)行非均勻量化。A律壓縮特性曲線如下圖：, 壓縮系數(shù) A 的性質(zhì)， A = 1 時(shí)無壓縮，A越大壓縮效果越明顯，國際標(biāo)準(zhǔn)取 A = 87.6。13折線壓縮特性 A律的近似圖中x在01區(qū)間中分為不均勻的

32、8段。1/2至1間的線段稱為第8段；1/4至1/2間稱為第7段；1/8至1/4間稱為第6段；依此類推，直到0至1/128間的線段稱為第1段?？v坐標(biāo)y則均勻地劃分作8段。將這8段相應(yīng)的座標(biāo)點(diǎn)(x, y)相連，就得到了一條折線。除第1和2段外，其他各段折線的斜率都不相同：折線段號(hào):1 2 3 4 5 6 7 8斜 率:16 16 8 4 2 1 ½ ¼對(duì)交流信號(hào)，正負(fù)第1和2段斜率相同，故共有13段折線。率壓縮 = 0 時(shí)無壓縮， 越大壓縮效果越明顯，國際標(biāo)準(zhǔn)取 = 25513折線法和15折線法比較比較13折線特性和15折線特性的第一段斜率可知，15折線特性第一段的斜率（255

33、/8）大約是13折線特性第一段斜率（16）的兩倍。所以，15折線特性給出的小信號(hào)的信號(hào)量噪比約是13折線特性的兩倍。但是，對(duì)于大信號(hào)而言，15折線特性給出的信號(hào)量噪比要比13折線特性時(shí)稍差。在A律中A值等于87.6；但是在µ律中，相當(dāng)A值等于94.18。A值越大，在大電壓段曲線的斜率越小，即信號(hào)量化信噪比越差。編 碼：脈沖調(diào)制：PAM,PDM,PPMPCM脈沖編碼調(diào)制: 利用一組二進(jìn)制數(shù)字碼來代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，是一種典型的語音信號(hào)數(shù)字化的波形編碼方式。PCM的碼型選擇: 主要有自然二進(jìn)制碼、折疊二進(jìn)制碼和格雷碼。1、自然二進(jìn)制碼將量化電平序號(hào)看作十進(jìn)制正整數(shù)，然后轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)的

34、編碼。它簡單、易記，但不如折疊二進(jìn)制碼方便。2、折疊二進(jìn)制碼除最高位以外，折疊二進(jìn)制碼的上下兩部分呈倒影關(guān)系。幅度大小按自然二進(jìn)制碼編碼。只要正、負(fù)信號(hào)絕對(duì)值相同，就可以進(jìn)行相同的編碼。折疊二進(jìn)制碼的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)雙極性信號(hào)，用最高位表示極性以后，可用單極性信號(hào)編碼方法，簡化過程；在傳輸過程中，出現(xiàn)誤碼時(shí)，對(duì)小信號(hào)影響小。因此在PCM中廣泛采用折疊二進(jìn)制編碼。3、格雷二進(jìn)制碼任何相鄰的碼組只有一位不同，但格雷碼的編碼電路復(fù)雜。例：設(shè) A 律13折線編碼器的輸入范圍為 (5V, +5V)，輸入抽樣脈沖幅度為 1.5V。1、求經(jīng)過壓縮器輸出的樣值脈沖的歸一化值y為多少？2、對(duì)y的每一段再進(jìn)行16級(jí)均

35、勻量化，則量化結(jié)果y=？用二進(jìn)制編碼表示，并且第1位表示極性，編碼器的輸出結(jié)果為多少？A 律13折線編碼規(guī)則：每一抽樣量化值采用8bit進(jìn)行編碼。極性碼c11 表示正極性，0 表示負(fù)極性。段落碼 c2 c3 c4表示信號(hào)絕對(duì)值所處 8 個(gè)段落中的某一個(gè)。段內(nèi)碼 c5 c6c7 c8表示任一段內(nèi)的 16 個(gè)量化電平值。編碼步驟1、確定極性碼。2、根據(jù)段落的起點(diǎn)電平，確定量化值所在段落。3、確定段內(nèi)量化電平。各段量化間隔不同，在歸一化條件下，最小量化間隔為。例4-4 已知某歸一化抽樣值Is=-357，按照A律13折線將此抽樣值編為8位碼，寫出編碼過程。逐次比較型編碼逐次比較法也叫中值比較法，其方法

36、為：1、從除極性位以外的最高位開始，以中間段落的起始電平值為權(quán)值進(jìn)行比較，量化電平大于該權(quán)值時(shí)該位取1，小于取0；2、編碼下一位，以前一次的比較結(jié)果選擇另外的中間段落起始電平值為權(quán)值比較(前位為1時(shí)，取后半段中間段落起點(diǎn)，反之取前半段中間段落起點(diǎn))；3、如此反復(fù)直到最后1位。例：用逐次比較法做例4-4差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)目的：在不降低信號(hào)質(zhì)量的前提下，降低數(shù)字語音信號(hào)的傳輸速率。原理：經(jīng)過抽樣的語音信號(hào)，各抽樣之間存在著相關(guān)性。于是可以由前面的抽樣值預(yù)測(cè)當(dāng)前的抽樣值；預(yù)測(cè)必然會(huì)有誤差，對(duì)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之差值進(jìn)行編碼。由于差值的功率比信號(hào)功率小得多，所以對(duì)差值編碼所需的位數(shù)也可以顯著減少

37、。增量調(diào)制(DM)在 DPCM 基礎(chǔ)上，當(dāng)信號(hào)的抽樣頻率提高，相鄰抽樣之間的相關(guān)性增加，差值信號(hào)功率減小，編碼位數(shù)也隨之減少。當(dāng)僅使用一位編碼表示差值時(shí)，這一編碼方法稱為增量調(diào)制。當(dāng)差值為正時(shí)，編碼為 1；當(dāng)差值為負(fù)時(shí)，編碼為 0。量化噪聲一般量化噪聲，量化誤差引起的隨機(jī)噪聲；斜率過載噪聲，量化臺(tái)階跟不上模擬信號(hào)的變化率，也稱過載量化噪聲。量化器的最大跟蹤斜率課堂練習(xí)1.已知均勻量化器的量化范圍為(-12,+12V),量化電平數(shù)為32個(gè),輸入正弦信號(hào)時(shí),其振幅為5V.求該量化器的信噪比?2.已知某音頻信號(hào)f(t)的頻譜結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)若將f(t)采用數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，則數(shù)字化后不失真

38、的最小抽樣頻率為多少？(2)若對(duì)f(t)采用PCM進(jìn)行傳輸，其中在K時(shí)刻的抽樣值為7861（其中21，12048），求編碼器輸出的8位傳輸碼組。3.已知某信號(hào)為，抽樣頻率。求（1）抽樣信號(hào)的頻譜圖。（2）接收端為了無失真恢復(fù)信號(hào)，則選取的濾波器的特性參數(shù)為多少？（3）無失真恢復(fù)的最低抽樣頻率為多少？4、采用13折線A律編碼，設(shè)最小量化間隔為1個(gè)單位，已知抽樣脈沖值為+635單位。試按逐位比較法寫出此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化誤差。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)：不使用調(diào)制和解調(diào)裝置而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)。數(shù)字頻帶傳輸方式：將“1”、“0” 對(duì)應(yīng)為適當(dāng)?shù)妮d波的振幅，頻率，相位等狀態(tài)。傳輸碼型設(shè)計(jì)的原則

39、、對(duì)于基帶傳輸信道低端受限的系統(tǒng)，傳輸碼的頻譜中低頻成份應(yīng)盡量少，同時(shí)不能包含直流成份。否則可能造成信號(hào)嚴(yán)重畸變。、碼型變換過程中對(duì)任何信源應(yīng)具有透明性。即不同信源所產(chǎn)生的原始基帶信號(hào)通過相同的碼型變換后都能適合信道傳輸，碼型設(shè)計(jì)要與信源的統(tǒng)計(jì)特性無關(guān)。、碼型變換后便于接收端提取位定時(shí)等同步信息。、為了提高傳輸?shù)目煽啃?，碼型變換后應(yīng)自身具有糾檢錯(cuò)能力。、為了節(jié)省傳輸帶寬和防止串?dāng)_的發(fā)生，碼型變換后應(yīng)盡量減少基帶信號(hào)頻譜中的高頻成份。、碼型變換的編譯碼設(shè)備應(yīng)盡可能簡單。單極性碼不歸零“1”，“0”分別對(duì)應(yīng)正電壓和零電位，或負(fù)電壓和零電位。不歸0是指傳輸波形中一個(gè)碼元周期內(nèi)的高電平持續(xù)時(shí)間為碼元周

40、期。缺點(diǎn)：有直流成分，低頻傳輸特性比較差；特點(diǎn)：簡單、傳輸性能差，只適用于短距離傳輸。雙極性碼不歸零“1”，“0”分別對(duì)應(yīng)正電位和負(fù)電位。與單極性相比的優(yōu)點(diǎn)：統(tǒng)計(jì)平均來看，“1”，“0” 各占一半時(shí)無直流分量；接受時(shí)判決電平為“0”，容易設(shè)置并且穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；可以在電纜等無接地的傳輸線上傳輸。缺點(diǎn)： “1”，“0”不等概時(shí)，仍有直流成分。單極性歸零碼在傳送 “1” 碼時(shí)發(fā)送一個(gè)寬度小于碼元持續(xù)時(shí)間的歸零脈沖；在傳送“0”碼時(shí)不發(fā)送脈沖。雙極性歸零碼原理與單極性歸零碼相同，“1”，“0”在傳輸線路上分別用正和負(fù)脈沖表示。差分碼利用前后碼元電平的相對(duì)極性變化來傳送信息相對(duì)碼。“0”差分碼：用

41、前后碼元極性的改變表示“0”，不變表示“1”。“1”差分碼：用前后碼元極性的改變表示“1”，不變表示“0”。交替極性碼（AMI)又稱：雙極方式碼、平衡對(duì)稱碼、傳輸交替反轉(zhuǎn)碼 偽三元碼為單極性碼的變形，把單極方式中的“0”仍然和零電平對(duì)應(yīng)，而“1”碼發(fā)送極性交替的正負(fù)電平。優(yōu)點(diǎn)： 在“0”，“1”碼不等概條件下也無直流成分，零頻附近低頻分量?。患词菇邮艿降拇a元極性與發(fā)送端完全相反也能正確判決；只要進(jìn)行全波整流就可以變成單極性碼，如果交替極性碼是歸零的，變?yōu)閱螛O性碼之后就何以提取同步信號(hào)。缺點(diǎn)：連“0”碼多時(shí)提取信號(hào)困難。三階高密度雙極性碼（HDB3)碼先將消息變成AMI碼，然后檢查AMI的連“0

42、”情況，當(dāng)無三個(gè)以上連零串時(shí)，這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼。當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上連“0”串時(shí)，則將每4個(gè)連“0”小段的第四個(gè)“0”碼變成“1”碼。這個(gè)“0”碼改變來的“1”碼稱為破壞脈沖，用符號(hào)V表示，而原來二進(jìn)制碼元系列中所有的1碼稱為信碼，用符號(hào)B表示。如下例：編碼原則：(1)、B碼和V碼都應(yīng)該保持極性交替的變化規(guī)律，使編好的碼中無直流成分。(2)、V碼必須和前一個(gè)碼（信碼B)同極性，以便和正常的AMI碼區(qū)別開來。當(dāng)相鄰V之間有偶數(shù)個(gè)非“0”碼元時(shí)，應(yīng)在4個(gè)連零碼的第一個(gè)零碼位置上加一個(gè)與V碼同極性的補(bǔ)信碼，用符號(hào)B表示。此時(shí)B碼和B碼合起來保持條件（1）中信碼極性交替變化的規(guī)律。譯碼原則

43、：由兩個(gè)相鄰的同極性碼找出V碼，即同極性碼中的后面那個(gè)碼就是V碼。由V碼向前數(shù)的第三個(gè)碼如果不是0碼，就表明它是補(bǔ)信碼B。把V碼和B碼去掉后，留下的全是信碼，全波整流后就得到單極性碼。數(shù)字雙向相碼（曼切斯特碼）每個(gè)碼元用兩個(gè)連續(xù)極性相反的脈沖表示。如: “0” 碼用正、負(fù)脈沖表示(10)；“1”碼用負(fù)、正脈沖表示(01)。主要優(yōu)點(diǎn)：無論信號(hào)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系如何，均完全消除直流分量，且每個(gè)碼元間隔的中心部分都存在電平的跳變，有利于接收端提取同步定時(shí)信息。密勒碼又稱為延遲調(diào)制碼。 “1”碼用10、01表示，單0在碼元周期內(nèi)不跳變，連0時(shí)在前一個(gè)0結(jié)束時(shí)出現(xiàn)電平跳變?；鶐鬏斉c碼間干擾再生判決原理如下圖：

44、 基帶系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型見下圖：接收信號(hào)，判決變量，右邊第一項(xiàng)為有用信號(hào)，第二項(xiàng)為碼間干擾，第三項(xiàng)為隨機(jī)噪聲。接收濾波器作用：限制傳輸信道引入噪聲；與發(fā)送濾波器共同得到所需形狀的基帶信號(hào)波形若想消除碼間串?dāng)_，應(yīng)有無碼間干擾的基帶傳輸判斷步驟：1、找區(qū)間(-/Ts, /Ts);2、其它用2 /Ts分段；3、各段移位到第1區(qū)間疊加，看是否為一常數(shù)。例5-1:具有理想低通傳輸特性的系統(tǒng)符合無碼間干擾的傳輸條件，但實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)。時(shí)域系統(tǒng)的波形，其“尾巴”衰減慢，因而為了防止抽樣過程產(chǎn)生碼間干擾，對(duì)定時(shí)精度要求高。系統(tǒng)的頻帶利用率較高，,其中。升余弦系統(tǒng)符合無碼間干擾的傳輸條件，具有滾降（將理想低通函數(shù)

45、進(jìn)行關(guān)于截止頻率點(diǎn)奇對(duì)稱圓滑，稱為滾降）特性，實(shí)際中容易實(shí)現(xiàn)。時(shí)域 系統(tǒng)的波形在兩個(gè)抽樣點(diǎn)之間要過一次零點(diǎn)，因而“尾巴”衰減快，可以降低對(duì)定時(shí)精度的影響。系統(tǒng)的頻帶利用率較低，。問題的提出：如何做到以下幾點(diǎn)高的頻譜利用率（2Baud/Hz)滾降特性波形尾巴衰減快，對(duì)定時(shí)精度要求低奈奎斯特第二準(zhǔn)則部分響應(yīng)波形有控制地在某些碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間干擾，而在其它碼元的抽樣時(shí)刻無碼間干擾，能夠使頻帶利用率達(dá)到理論最大值，同時(shí)降低對(duì)定時(shí)精度要求。第一類部分響應(yīng)系統(tǒng) 第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)是兩個(gè)相隔一個(gè)碼元間隔Ts的 Sa(t/Ts)的合成波形, 波形尾巴剛好正負(fù)相反，利用這個(gè)特性構(gòu)成尾巴衰減很快的脈沖波形。

46、系統(tǒng)的帶寬: ，頻帶利用率: 取樣值與輸入碼元關(guān)系：，恢復(fù)方法：傳輸錯(cuò)誤的情況預(yù)編碼系統(tǒng)(第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)) 當(dāng)采用二進(jìn)制單極性碼時(shí)Ø 部分響應(yīng)系統(tǒng)的一般形式 部分響應(yīng)系統(tǒng)的傳輸波形一般可表示成N個(gè)相隔Ts的 Sa(pt/Ts)波形之和，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: Ø 接收端恢復(fù)信息碼元的過程：設(shè)輸入為L進(jìn)制單極性碼元，預(yù)編碼器完成如下運(yùn)算 ： ,輸出端對(duì)輸出波形進(jìn)行取樣得到： ,兩邊進(jìn)行模L加法得： Ø 第四類部分響應(yīng)系統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng)帶來的好處是減小碼間干擾和提高了頻帶利用率，其代價(jià)是要求發(fā)送信號(hào)的功率增加。這是因?yàn)楫?dāng)輸入數(shù)據(jù)為L進(jìn)制時(shí)（L個(gè)電平），部分響應(yīng)系統(tǒng)在接收端

47、的取樣值的電平數(shù)要超過L個(gè)。因此，在同樣輸入信噪比條件下，部分響應(yīng)系統(tǒng)的抗噪聲性能將比0類響應(yīng)系統(tǒng)的要差。這是獲取部分響應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)所需要付出的代價(jià)。Ø 眼 圖 l 最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)該選在眼睛張開最大的時(shí)刻；l 眼圖斜邊的斜率表示了系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)越敏感；l 眼圖左角或右角陰影部分的水平寬度表示信號(hào)零點(diǎn)的變化范圍，通常稱為零點(diǎn)失真量（在許多接收設(shè)備中，定時(shí)信息就是通過信號(hào)零點(diǎn)位置來提取的，對(duì)于這種設(shè)備零點(diǎn)失真量就顯得非常重要）；l 在抽樣時(shí)刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)的失真量；l 抽樣時(shí)刻上、下兩個(gè)陰影區(qū)間隔的一半叫最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它之后就

48、可能發(fā)生誤判；l 眼圖中橫軸對(duì)應(yīng)判決門限電平。目的：將數(shù)字基帶信號(hào)變成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)，用載波調(diào)制方式進(jìn)行傳輸。 載波選取：高頻正弦波。調(diào)制信號(hào)：數(shù)字、離散。原理：同于模擬，高頻載波的離散狀態(tài)攜帶信息。數(shù)字調(diào)制可以看成是模擬線性調(diào)制和角調(diào)制的特殊情況。分類：數(shù)字幅度調(diào)制幅度鍵控（ASK）； 數(shù)字頻率調(diào)制頻移鍵控（FSK）； 數(shù)字相位調(diào)制相移鍵控（PSK）。分別對(duì)應(yīng)于用正弦波的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基帶信號(hào)。Ø 二進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)。一般原理與實(shí)現(xiàn)方法 數(shù)字幅度

49、調(diào)制又稱幅度鍵控（ASK），二進(jìn)制幅度鍵控記作2ASK。 1. 定義：2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。 OOK 2. 2ASK信號(hào)時(shí)域表達(dá)式： ，其中，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列， ，3. 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）模擬法；鍵控法。 問：2ASK調(diào)制屬于DSB調(diào)制？4. 2ASK信號(hào)解調(diào)AM ，常用方法主要有兩種：（1）包絡(luò)檢波法：（2）相干檢測(cè)法:Ø 二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制調(diào)制原理與實(shí)現(xiàn)方法 1.定義: 數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），是用載波的

50、頻率不同來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。 二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK，此時(shí) “1” f1 “0” f2 2. 波形與表達(dá)式（1）波形: “1” f1 ; “0” f2特點(diǎn)：基帶信號(hào)s(t)為單極性NRZ信號(hào)； 一路2FSK信號(hào)可視為兩路2ASK信號(hào)的之合成?。?）時(shí)域表達(dá)式其中: 基帶信號(hào)表達(dá)式（單極性NRZ） 3.調(diào)制方法模擬法：如圖a所示。鍵控法：如圖b所示。4. 2FSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法核心思想：一路2FSK視為兩路2ASK信號(hào)的合成。Ø 2FSK信號(hào)的解調(diào) 相干檢測(cè)法：一路2FSK視為兩路2ASK信號(hào)的合成。 包絡(luò)檢波法：一路2FSK視為兩路2ASK信號(hào)的合

51、成。 鑒 頻 法：模擬法：FM解調(diào)。 過零檢測(cè)法：2FSK特有。1.包絡(luò)檢波法問：BPF1、BPF2的帶寬？2. 相干檢測(cè)法3. 過零檢測(cè)法 常識(shí)：單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)經(jīng)過零點(diǎn)的次數(shù)多少，可以用來衡量頻率的高低。 Ø 二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字相位調(diào)制又稱相移鍵控（PSK），是利用高頻載波相位的變化來傳送數(shù)字信息的。二進(jìn)制相移鍵控記作2PSK。根據(jù)載波相位表示數(shù)字信息的方式不同，數(shù)字調(diào)相分為絕對(duì)相移（PSK）和相對(duì)相移（DPSK）兩種。二進(jìn)制相移鍵控（2PSK） 1. 一般原理及實(shí)現(xiàn)方法（1）定義絕對(duì)相移是利用載波的相位（初相）直接表示數(shù)字信號(hào)的相移方式。相位選擇原則：易于實(shí)現(xiàn)；相位間距盡可能

52、大。二進(jìn)制相移鍵控中: A方式：0和；B方式： /2和-/2。（2）時(shí)域表達(dá)式A方式2PSK已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為,其中：與2ASK及2FSK時(shí)不同， s(t)為雙極性數(shù)字基帶信號(hào): ,在某一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間Tb內(nèi)觀察時(shí)，有 ,.（3）2PSK信號(hào)的波形（4）2PSK信號(hào)的調(diào)制方框圖 （a）模擬調(diào)制法，（b）鍵控法就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)比較，只是對(duì)s(t)要求不同，因此，2PSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。（5）2PSK信號(hào)的解調(diào)不考慮噪聲時(shí)，帶通濾波器輸出可表示為： 相位模糊：相干載波的鎖相環(huán)技術(shù)，它穩(wěn)定工作在n點(diǎn)上，它輸出的載波可能和接收信號(hào)載波相同，也可能相差相位。這種相位的不確定性在工程將會(huì)影響到數(shù)字信號(hào)的正確接收。這種現(xiàn)象叫做相位模糊。Ø 二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）1. 一般原理及實(shí)現(xiàn)方法 2DPSK不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì)載波相位是指本碼元初相與前一碼元初相