學(xué)習(xí)輔導(dǎo)-1-第2講-4-5-6

1數(shù)字通信東南大學(xué)繼續(xù)教育主講教師：張錫寧matchfilter@第02講

(復(fù)習(xí)）225-2

參考教材（1）參考輔導(dǎo)書(shū)325-3

參考教材（2）4特點(diǎn)：剖析難點(diǎn)，解感疑點(diǎn)，強(qiáng)化重點(diǎn)，典型例題，整理知識(shí)，歸納結(jié)論。考題類(lèi)型：附錄A本科期末考試試題與參考答案（三套）附錄B碩士研究生入學(xué)考試試題與參考答案（三套）《通信原理(第6版)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與考研指導(dǎo)(第2版)》5圖1-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型6數(shù)字通信第1章緒論第2章確知信號(hào)第3章隨機(jī)過(guò)程第4章信道第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)第8章新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?0章數(shù)字信號(hào)的最佳接收第11章差錯(cuò)控制編碼第12章正交編碼與偽隨機(jī)序列第13章同步原理7第4章信道學(xué)習(xí)目標(biāo)信道的定義、分類(lèi)和模型恒參信道的特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊戨S參信道的特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懶诺涝肼暤慕y(tǒng)計(jì)特性信道容量和香農(nóng)公式8第4章信道4.1無(wú)線信道4.2有線信道4.3信道的數(shù)學(xué)模型4.4信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?.5信道中的噪聲4.6信道容量

9第4章信道4.1無(wú)線信道4.2有線信道4.3信道的數(shù)學(xué)模型信道模型的分類(lèi)：調(diào)制信道編碼信道編碼信道調(diào)制信道信息源信源編碼信道譯碼信道編碼信道數(shù)字調(diào)制加密數(shù)字解調(diào)解密信源譯碼受信者噪聲源10第4章信道4.4信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺赖挠绊懞銋⑿诺婪菚r(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)的分析方法。線性系統(tǒng)中無(wú)失真條件：振幅～頻率特性：為水平直線時(shí)無(wú)失真

左圖為典型電話(huà)信道特性

用插入損耗便于測(cè)量(a)插入損耗～頻率特性11第4章信道相位～頻率特性：要求其為通過(guò)原點(diǎn)的直線，

即群時(shí)延為常數(shù)時(shí)無(wú)失真 群時(shí)延定義：頻率(kHz)（ms）群延遲(b)群延遲～頻率特性0相位～頻率特性12第4章信道頻率失真：振幅～頻率特性不良引起的頻率失真波形畸變碼間串?dāng)_解決辦法：線性網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償相位失真：相位～頻率特性不良引起的對(duì)語(yǔ)音影響不大，對(duì)數(shù)字信號(hào)影響大解決辦法：同上13第4章信道變參信道的影響變參信道：又稱(chēng)時(shí)變信道，信道參數(shù)隨時(shí)間而變。變參信道的特性：衰減隨時(shí)間變化時(shí)延隨時(shí)間變化多徑效應(yīng)：信號(hào)經(jīng)過(guò)幾條路徑到達(dá)接收端，而且每條路徑的長(zhǎng)度（時(shí)延）和衰減都隨時(shí)間而變，即存在多徑傳播現(xiàn)象。14第4章信道接收信號(hào)可以看作是一個(gè)包絡(luò)和相位隨機(jī)緩慢變化的窄帶信號(hào)：結(jié)論：發(fā)射信號(hào)為單頻恒幅正弦波時(shí)，接收信號(hào)因多徑效應(yīng)變成包絡(luò)起伏的窄帶信號(hào)。這種包絡(luò)起伏稱(chēng)為快衰落－衰落周期和碼元周期可以相比。 另外一種衰落：慢衰落－由傳播條件引起的。快衰落15圖4-18多徑效應(yīng)第4章信道定義：相關(guān)帶寬＝1/實(shí)際情況：有多條路徑。設(shè)m－多徑中最大的相對(duì)時(shí)延差定義：相關(guān)帶寬＝1/m多徑效應(yīng)的影響：

多徑效應(yīng)會(huì)使數(shù)字信號(hào)的碼間串?dāng)_增大。為了減小碼間串?dāng)_的影響，通常要降低碼元傳輸速率。因?yàn)?，若碼元速率降低，則信號(hào)帶寬也將隨之減小，多徑效應(yīng)的影響也隨之減輕。相關(guān)帶寬：相鄰傳輸零點(diǎn)的頻率間隔16第4章信道4.5信道中的噪聲噪聲信道中存在的不需要的電信號(hào)。又稱(chēng)加性干擾。17第4章信道4.6信道容量信道容量－指信道能夠傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省?/p>

4.6.1離散信道容量?jī)煞N不同的度量單位：C－每個(gè)符號(hào)能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾礐t－單位時(shí)間（秒）內(nèi)能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾祪烧咧g可以互換：如果知道每秒能夠傳輸多少個(gè)符號(hào)，則可以從第一種轉(zhuǎn)換成第二種表示。18第4章信道

4.6.2連續(xù)信道容量香農(nóng)公式式中S－信號(hào)平均功率（W）；

N－噪聲功率（W）；

B－帶寬（Hz）。設(shè)噪聲單邊功率譜密度為n0，則N=n0B； 故上式可以改寫(xiě)成：由上式可見(jiàn)，連續(xù)信道的容量Ct和信道帶寬B、信號(hào)功率S及噪聲功率譜密度n0三個(gè)因素有關(guān)。

19第4章信道 上式表明，當(dāng)給定S/n0時(shí)，若帶寬B趨于無(wú)窮大，信道容量不會(huì)趨于無(wú)限大，而只是S/n0的1.44倍。這是因?yàn)楫?dāng)帶寬B增大時(shí)，噪聲功率也隨之增大。

Ct和帶寬B的關(guān)系曲線：圖4-24信道容量和帶寬關(guān)系S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)20第4章信道上式還可以改寫(xiě)成如下形式：式中 Eb－每比特能量；

Tb=1/B－每比特持續(xù)時(shí)間。 上式表明，為了得到給定的信道容量Ct，可以增大帶寬B以換取Eb的減??；另一方面，在接收功率受限的情況下，由于Eb=STb，可以增大Tb以減小S來(lái)保持Eb和Ct不變。21第4章信道（重點(diǎn)·考點(diǎn)）1.概念信道的分類(lèi)和特征；恒參和隨參信道舉例；調(diào)制信道和編碼信道的定義范圍及其關(guān)系；恒參信道的無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件，兩種線性失真及其影響；隨參信道的3個(gè)特點(diǎn)，多徑傳播及其影響；信道噪聲及其通過(guò)帶通濾波器的結(jié)果；香農(nóng)公式的含義和結(jié)論2.計(jì)算恒參信道的幅頻特性、相頻特性和群時(shí)延特性的計(jì)算和傳輸失真情況的判斷；減小頻率選擇性衰落的方法和計(jì)算；信道容量的計(jì)算。22第4章信道典型例題例4-1設(shè)一恒參信道的幅頻特性和相頻特性分別為其中，K和Td都是常數(shù)。試確定信號(hào)s(t)通過(guò)該信道后的輸出信號(hào)的時(shí)域表示式。解：該信道的傳輸函數(shù)沖激響應(yīng)輸出信號(hào)評(píng)注：該恒參信道滿(mǎn)足無(wú)失真條件，故信號(hào)在傳輸過(guò)程中無(wú)失真。23第4章信道典型例題例4-2兩個(gè)恒參信道的等效模型如圖。試求它們的幅頻特性和相頻特性，并分析信號(hào)s(t)通過(guò)這兩個(gè)信道時(shí)有無(wú)群遲延失真。解：(a)(b)傳輸函數(shù)幅頻特性相頻特性群遲延特性R1R2RC24第4章信道典型例題例4-3設(shè)某隨參信道的最大多徑時(shí)延差等于3ms，為了避免發(fā)生選擇性衰落，試估算該信道的相關(guān)帶寬和在該信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)碼元的脈沖寬度。解：信道相關(guān)帶寬根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，信號(hào)帶寬為故碼元寬度25第4章信道典型例題例4-4已知彩色電視圖像由5×105個(gè)像素組成。設(shè)每個(gè)像素有64種彩色度，每種彩色有16個(gè)亮度等級(jí)。如果所有彩色度和亮度等級(jí)組合機(jī)會(huì)均等，并統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。（1）試計(jì)算每秒傳送100個(gè)畫(huà)面所需的信道容量；（2）如果接收機(jī)信噪比為30dB，為了傳送彩色圖像所需信道帶寬為多少？[提示：log2X=3.32lgX]。解：（1）信息量/每個(gè)像素=log2（64×16）=10(bit)信息量/每幅圖=10-bit×5×105=5×106(bit)信息速率Rb=100×5×106=5×108(b/s)信道容量CtCt≥Rb=5×108(b/s)(2)信噪比10lg(S/N)=30dB,→S/N=1000,由香農(nóng)公式可得26第4章信道

Theend

27圖1-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型28數(shù)字通信第1章緒論第2章確知信號(hào)第3章隨機(jī)過(guò)程第4章信道第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)第8章新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?0章數(shù)字信號(hào)的最佳接收第11章差錯(cuò)控制編碼第12章正交編碼與偽隨機(jī)序列第13章同步原理29第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)調(diào)制的定義、功能和分類(lèi)；線性調(diào)制(AM、DSB、SSB和VSB)原理(表示式、頻譜、帶寬、產(chǎn)生和解調(diào));線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，門(mén)限效應(yīng)；調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）的基本概念；單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)時(shí)域表示；調(diào)頻信號(hào)頻帶寬度的計(jì)算——卡森公式；預(yù)加重和去加重的概念；FM、DSB、SSB、VSB、AM的性能比較；頻分復(fù)用的概念。30第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理5.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3非線性調(diào)制（角度調(diào)制）原理5.4調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能5.5各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較5.6頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲31第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)基本概念調(diào)制調(diào)制信號(hào)載波已調(diào)信號(hào)解調(diào)（檢波）調(diào)制的目的常見(jiàn)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32第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理一般原理載波信號(hào)基帶調(diào)制信號(hào)m(t)幅度調(diào)制信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可表示成頻譜設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為M()，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為33第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1調(diào)幅（AM）時(shí)域表示式頻譜：若m(t)為確知信號(hào)，則AM信號(hào)的頻譜為調(diào)制器模型34第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)幅(AM)波形圖頻譜圖載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶35第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)AM信號(hào)的特性帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬fH的兩倍：功率:調(diào)制效率

36第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.2雙邊帶調(diào)制（DSB）時(shí)域表示式：無(wú)直流分量A0頻譜：無(wú)載頻分量曲線：37第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.3單邊帶調(diào)制（SSB）原理：雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜M()的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱(chēng)為單邊帶調(diào)制。產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法有兩種：濾波法和相移法。

38第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)濾波法及SSB信號(hào)的頻域表示濾波法的原理方框圖－用邊帶濾波器

39第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)SSB信號(hào)的頻譜上邊帶頻譜圖:40第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)SSB信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)镾SB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍需采用相干解調(diào)。SSB信號(hào)的性能

SSB信號(hào)的實(shí)現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜，但SSB調(diào)制方式在傳輸信息時(shí)，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比AM、DSB減少了一半。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。41第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4殘留邊帶（VSB）調(diào)制介于SSB與DSB之間的一種折衷方式它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)的困難。不像SSB那樣完全抑制DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是使其殘留一小部分。42第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制方法：用濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法SBB調(diào)制器相同。VSB信號(hào)解調(diào)器方框圖對(duì)殘留邊帶濾波器特性的要求殘留邊帶信號(hào)的頻譜為43

使用濾波法產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)：殘留上邊帶信號(hào)殘留下邊帶信號(hào)第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)44

只要等式左側(cè)兩個(gè)函數(shù)在ω=0處具有互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)（奇對(duì)稱(chēng)）特性，解調(diào)就不失真。45第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.5線性調(diào)制的一般模型濾波法線性調(diào)制一般模型

輸出信號(hào)時(shí)域表示式為：輸出信號(hào)頻域表示式為：式中，適當(dāng)選擇H()，可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。46第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)移相法模型將上式展開(kāi)，則可得到另一種形式的時(shí)域表示式，即式中上式表明，sm(t)可等效為兩個(gè)互為正交調(diào)制分量的合成。由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下：47第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)它同樣適用于所有線性調(diào)制。48第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.6相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(diào)相干解調(diào)器的一般模型包絡(luò)檢波適用條件：AM信號(hào)，且要求|m(t)|max

A0。49第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能5.2.1分析模型圖中sm(t)－已調(diào)信號(hào)

n(t)－信道加性高斯白噪聲

ni

(t)－帶通濾波后的噪聲

m(t)－輸出有用信號(hào)

no(t)－輸出噪聲50第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)解調(diào)器輸出信噪比定義制度增益定義輸入信噪比Si/Ni的定義51第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.2.2DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能DSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型由于是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。52第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)噪聲功率計(jì)算設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為與相干載波cosct相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，輸出信號(hào)為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號(hào)功率為53第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為它與相干載波相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為故輸出噪聲功率為或?qū)懗?4第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)信號(hào)功率計(jì)算 解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率為信噪比計(jì)算輸入信噪比輸出信噪比制度增益55第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能信號(hào)功率

SSB信號(hào) 與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號(hào) 因此，輸出信號(hào)平均功率噪聲功率

B=fH為SSB信號(hào)的帶通濾波器的帶寬。56第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)輸入信號(hào)平均功率為單邊帶解調(diào)器信噪比輸入信噪比輸出信噪比制度增益57第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.2.4AM包絡(luò)檢波的性能1.門(mén)限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。2.用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不存在門(mén)限效應(yīng)。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。3.在大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)法相同。但當(dāng)輸入信噪比低于門(mén)限值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)門(mén)限效應(yīng)，這時(shí)解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無(wú)法正常工作。58線性調(diào)制/解調(diào)的一般模型已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)信道59幅度解調(diào)模型60第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.3非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理前言頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻(FM)，相位調(diào)制簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)相(PM)。這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時(shí)相位的變化。角度調(diào)制：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱(chēng)。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(chēng)為非線性調(diào)制。與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是其較高的抗噪聲性能。61第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.3.1角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為 式中，A－載波的恒定振幅； [ct+(t)]＝(t)－信號(hào)的瞬時(shí)相位；

(t)－瞬時(shí)相位偏移。d[ct+(t)]/dt=(t)－稱(chēng)為瞬時(shí)角頻率d(t)/dt－稱(chēng)為瞬時(shí)頻偏。62第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)相位調(diào)制(PM)：瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即 式中Kp－調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號(hào)幅度引起PM信號(hào)的相位偏移量，單位是rad/V。 將上式代入一般表達(dá)式

得到PM信號(hào)表達(dá)式63第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)頻率調(diào)制(FM)：瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，即 式中Kf－調(diào)頻靈敏度，單位是rad/sV。 這時(shí)相位偏移為 將其代入一般表達(dá)式 得到FM信號(hào)表達(dá)式64第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)PM與FM的區(qū)別比較上兩式可見(jiàn)，PM是相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)線性變化，F(xiàn)M是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)m(t)的具體形式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。65第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)單音調(diào)制FM與PM 設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的正弦波，即用它對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制時(shí)，將上式代入式中，mp=KpAm－調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。66第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)

單音調(diào)制FM

代入 得到FM信號(hào)的表達(dá)式

－調(diào)頻指數(shù),表示最大的相位偏移

－最大角頻偏 －最大頻偏。 67第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)(a)PM信號(hào)波形(b)FM信號(hào)波形68第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)頻信號(hào)的帶寬（卡森（Carson）公式。）調(diào)頻信號(hào)的平均功率69第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.3小信噪比時(shí)的門(mén)限效應(yīng)當(dāng)(Si/Ni)低于一定數(shù)值時(shí)，解調(diào)器的輸出信噪比(So/No)急劇惡化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的

門(mén)限效應(yīng)。

門(mén)限值－出現(xiàn)門(mén)限效應(yīng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入信噪比值稱(chēng)為門(mén)限值，記為(Si/Ni)b。70第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.4預(yù)加重和去加重目的：為了改善調(diào)頻解調(diào)器的輸出信噪比，在調(diào)頻系統(tǒng)中廣泛采用了加重技術(shù)，包括“預(yù)加重”和“去加重”措施?！邦A(yù)加重”和“去加重”的設(shè)計(jì)思想是保持輸出信號(hào)不變，有效降低輸出噪聲，以達(dá)到提高輸出信噪比的目的。方框圖：加有預(yù)加重和去加重的調(diào)頻系統(tǒng)71調(diào)制方式傳輸帶寬設(shè)備復(fù)雜程度主要應(yīng)用AM2fm簡(jiǎn)單中短波無(wú)線電廣播DSB2fm中等應(yīng)用較少

SSBfm復(fù)雜短波無(wú)線電廣播、話(huà)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中等超短波小功率電臺(tái)（窄帶FM）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶FM）第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.5各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較72第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)5.6頻分復(fù)用(FDM)和調(diào)頻(FM)立體聲5.6.1頻分復(fù)用（FDM）目的：充分利用信道的頻帶資源，提高信道利用率原理73第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)重點(diǎn)·考點(diǎn)1.概念A(yù)M、DSB、SSB、VSB和PM、FM的基本概念、特點(diǎn)和應(yīng)用；產(chǎn)生與解調(diào)方法（會(huì)畫(huà)原理框圖）；AM、DSB波形和頻譜（會(huì)畫(huà)）；VSB邊帶濾波特性；可靠性比較；有效性比較；門(mén)限的概念；FDM的概念。2.計(jì)算AM、DSB、SSB、PM、FM的表達(dá)式；帶寬和功率的計(jì)算；AM、DSB、SSB、FM抗噪聲性能分析、Si/Ni、So/No、G的計(jì)算與比較；單音調(diào)頻的調(diào)頻指數(shù)、相偏及頻偏；卡森公式。74第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)典型例題例5-1_1已知調(diào)制信號(hào)m(t)=cos(2000πt),載波為2cos104πt,分別寫(xiě)出AM、DSB、USB、LSB信號(hào)的表示式，并畫(huà)出頻譜圖。解：AM信號(hào)DSB信號(hào)USB信號(hào)LSB信號(hào)75第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)典型例題例5-1_2已知調(diào)制信號(hào)m(t)=cos(2000πt),載波為2cos104πt,分別寫(xiě)出AM、DSB、USB、LSB信號(hào)的表示式，并畫(huà)出頻譜圖。解：AMDSBUSBLSB

-6-5-40456f/kHz

-6-4046f/kHz

-606f/kHz

-404f/kHz76第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)典型例題例5-2_1對(duì)抑制載波的雙邊帶信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，設(shè)接收信號(hào)功率為2mW，載波為100kHz，并設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻帶限制在4kHz，信道噪聲雙邊功率譜密度Pn(f)=2×10-3μW/Hz。（1）求該理想帶通濾波器的傳輸特性H(f);（2）求解調(diào)器輸入端的信噪功率比；（3）求解調(diào)器輸出端的信噪功率比；（4）求解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度。解:（1）（2）77第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)典型例題例5-2_2對(duì)抑制載波的雙邊帶信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，設(shè)接收信號(hào)功率為2mW，載波為100kHz，并設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻帶限制在4kHz，信道噪聲雙邊功率譜密度Pn(f)=2×10-3μW/Hz。（1）求該理想帶通濾波器的傳輸特性H(ω);（2）求解調(diào)器輸入端的信噪功率比；（3）求解調(diào)器輸出端的信噪功率比；（4）求解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度。解:（3）（4）78第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)典型例題例5-3某角調(diào)波為計(jì)算其最大相偏、最大頻偏和帶寬。解：該角調(diào)波的瞬時(shí)角頻率為故最大頻偏調(diào)頻指數(shù)最大相偏帶寬79第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)

Theend80數(shù)字通信第1章緒論第2章確知信號(hào)第3章隨機(jī)過(guò)程第4章信道第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)第8章新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?0章數(shù)字信號(hào)的最佳接收第11章差錯(cuò)控制編碼第12章正交編碼與偽隨機(jī)序列第13章同步原理81第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部件作用；6種基帶信號(hào)波形和頻譜特性；基帶傳輸碼型的編譯及其特點(diǎn)；碼間串?dāng)_和奈奎斯特第一準(zhǔn)則；理想低通傳輸特性和奈奎斯特帶寬；余弦滾降特性及α-η關(guān)系；第Ⅰ類(lèi)和第Ⅳ類(lèi)部分響應(yīng)系統(tǒng)；無(wú)碼間串?dāng)_基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能；眼圖和均衡的概念。82第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性6.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型6.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間干擾6.4無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性6.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能6.6眼圖6.7部分響應(yīng)和時(shí)域均衡83第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.1數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性

6.1.1數(shù)字基帶信號(hào)幾種基本的基帶信號(hào)波形84第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)s(t)的功率譜密度Ps(f)（雙邊功率譜密度）s(t)的功率譜密度Ps(f)（單邊功率譜密度）

85第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)旁瓣主瓣二進(jìn)制基帶信號(hào)的功率譜密度86第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.2幾種常用的傳輸碼型AMI碼：傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼編碼規(guī)則：將消息碼的“1”(傳號(hào))交替地變換為“+1”和“-1”，而“0”(空號(hào))保持不變。HDB3碼：3階高密度雙極性碼它是AMI碼的一種改進(jìn)型，改進(jìn)目的是為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，使連“0”個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)。CMI碼：CMI碼是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱(chēng)

編碼規(guī)則：“1”碼交替用“11”和“00”兩位碼表示；“0”碼固定地用“01”表示。雙相碼：又稱(chēng)曼徹斯特（Manchester）碼

用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱(chēng)方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”?！?”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示。87第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸與碼間串?dāng)_6.3.1數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)的組成基本結(jié)構(gòu)碼間串?dāng)_兩種誤碼原因：碼間串?dāng)_信道加性噪聲88第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.3.2數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)亩糠治鰯?shù)字基帶信號(hào)傳輸模型抽樣判決89第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.4無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性6.4.1消除碼間串?dāng)_的基本思想6.4.2無(wú)碼間串?dāng)_的條件時(shí)域條件（奈奎斯特(Nyquist)第一準(zhǔn)則）90第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.4.3無(wú)碼間串?dāng)_的傳輸特性的設(shè)計(jì)理想低通特性滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的H()有很多種，一種極限情況，是H()為理想低通型，即它的沖激響應(yīng)為91第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)由理想低通特性看出，對(duì)于理想低通傳輸特性：若輸入數(shù)據(jù)以RB=1/Ts波特的速率進(jìn)行傳輸，則在抽樣時(shí)刻上不存在碼間串?dāng)_。若以高于1/Ts波特的碼元速率傳送時(shí)，將存在碼間串?dāng)_。此基帶系統(tǒng)能提供的最高頻帶利用率為B—奈奎斯特帶寬，RB—奈奎斯特速率。

92第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問(wèn)題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這稱(chēng)為“滾降”。一種常用的滾降特性是余弦滾降特性：H()在滾降段中心頻率處（與奈奎斯特帶寬相對(duì)應(yīng)）呈奇對(duì)稱(chēng)的振幅特性，就必然可以滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_傳輸。奇對(duì)稱(chēng)的余弦滾降特性93第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

按余弦特性滾降的傳輸函數(shù)可表示為相應(yīng)的h(t)為式中，為滾降系數(shù)，用于描述滾降程度。94第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

fN－奈奎斯特帶寬，

f－超出奈奎斯特帶寬的擴(kuò)展量幾種滾降特性和沖激響應(yīng)曲線越大，h(t)的拖尾衰減越快。滾降使帶寬增大為余弦滾降系統(tǒng)的最高頻帶利用率為95第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能6.6眼圖在實(shí)際應(yīng)用中需要用簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)手段來(lái)定性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能。眼圖是一種有效的實(shí)驗(yàn)方法。眼圖是指通過(guò)用示波器觀察接收端的基帶信號(hào)波形，從而估計(jì)和調(diào)整系統(tǒng)性能的一種方法。因?yàn)樵趥鬏敹M(jìn)制信號(hào)波形時(shí),示波器顯示的圖形很像人的眼睛，故名“眼圖”。眼圖模型96第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.7部分響應(yīng)和時(shí)域均衡6.7.1部分響應(yīng)系統(tǒng)人為地在碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，并在接收端判決前加以消除，從而可以達(dá)到改善頻譜特性、使頻帶利用率提高到理論最大值、并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對(duì)定時(shí)精度要求的目的。通常把這種波形叫部分響應(yīng)波形。利用部分響應(yīng)波形傳輸?shù)幕鶐到y(tǒng)稱(chēng)為部分響應(yīng)系統(tǒng)。

97第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第Ⅰ類(lèi)部分響應(yīng)波形觀察sinx/x波形，相距一個(gè)碼元間隔的兩個(gè)sinx/x波形的“拖尾”剛好正負(fù)相反，利用這樣的波形組合構(gòu)成“拖尾”衰減很快的脈沖波形。用兩個(gè)間隔為一個(gè)碼元長(zhǎng)度Ts的sinx/x的合成波形來(lái)代替sinx/x，如下圖所示。98第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第Ⅰ類(lèi)部分響應(yīng)系統(tǒng)方框圖圖(a)－原理方框圖圖(b)－實(shí)際系統(tǒng)方框圖99第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)常見(jiàn)的五類(lèi)部分響應(yīng)波形

√√√100第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)6.7.2時(shí)域均衡什么是均衡器？為了減小碼間串?dāng)_的影響，通常需要在系統(tǒng)中插入一種可調(diào)濾波器來(lái)校正或補(bǔ)償系統(tǒng)特性。這種起補(bǔ)償作用的濾波器稱(chēng)為均衡器。均衡器的種類(lèi)：頻域均衡器時(shí)域均衡器均衡效果的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：最小峰值失真最小均方失真101第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)重點(diǎn)·考點(diǎn)1.概念數(shù)字基帶系統(tǒng)原理框圖（會(huì)畫(huà)）；單/雙、單歸零/雙歸零、差分、多電平的波形（會(huì)畫(huà)）和主要特點(diǎn)；AMI碼、HDB3碼、雙相碼、CMI碼的編/譯、對(duì)應(yīng)基帶波形和主要特點(diǎn)；碼間干擾及其產(chǎn)生原因；眼圖；部分響應(yīng)系統(tǒng)。2.計(jì)算無(wú)碼間干擾（ISI）的時(shí)域和頻域條件，理想低通傳輸系統(tǒng)的奈奎斯特帶寬和頻帶利用率；余弦滾降系統(tǒng)的滾降系數(shù)、傳碼率、帶寬和頻帶利用率；有無(wú)碼間串?dāng)_的驗(yàn)證；二進(jìn)制單/雙極性系統(tǒng)的最佳判決門(mén)限和誤碼率；第Ⅰ類(lèi)和第Ⅳ類(lèi)部分響應(yīng)系統(tǒng)的預(yù)編碼、相關(guān)編碼和模L判決；均衡效果的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。102第6章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)典型例題例6-1_1已知某單極性不歸零隨機(jī)脈沖序列，其碼元速率為R