ch8通信系统-1

二、脉冲载波： 根据被控制的参量可分为 • PAM------Pulse Amplitude Modulation •PWM------Pulse Width Modulation •PPM------Pulse Periodic(Position) Modulation •当调制信号是脉冲编码信号时,则为脉冲编码调制 •PCM------Pulse Code Modulation
说明
根据电磁波理论 1 天线的尺寸 ≥ λ 10 以语音信号为例 波长约为 300km 天线尺寸 30km ≥ 必须尽量提高信号的频 率以缩小天线尺寸。
λ为被辐射信号的波长
1．调制
调制：将信号的频谱搬移到任何所需的较高频段 上的过程。 调制的分类 按载波 正弦型信号作为载波 脉冲串或一组数字信号作为载波 连续性 模拟（连续）调制 数字调制 模拟调制是数字调制的基础。
；
当
不随时间变化，而且
时，
是常数。此时，可以
通过前面讨论的解调系统实现解调。 当 时，不能实现解调。可见，必须要求调制和解调时所使用的 载波不仅要严格同频，而且要相位同步(以保证相位差 与时间无关)。 这种解调方法称为同步解调(Synchronous Demodulation)。 技术实现的关键：采用频率合成器以保证频率准确度和频率稳定度，采用 锁相技术以保证相位同步。 说明：由于在已调信号的频谱中同时保留了基带信号的上、下两个边带， 故称其为DSB调制。这种调制方式只适合于点对点的通信。
5. 信道
信道的影响： ★ 信道传输特性对数字信号的影响。 包括幅频特性、相频特性、频率偏 移、频率扩展和多径时延。 ★ 进入信道的外部加性噪声的影响。 包括起伏噪声、脉冲干扰、人为干 扰。
6. 同步
★ 数字通信系统中不可缺少的组成部分。 ★ 发端、收端间需共同的时间标准－－ 使收端准确知道每个符号的起止时刻，实现 同步接收。 ★ 位同步（或码元同步）、字同步
模拟通信系统模型
信 源 制
调 道
信 调
解 信 宿
噪声 发送端 接收端
• 在通信系统中调制与解调是基本的技术。 调制是指用一个信号去控制另一个信号的某 一个参量的过程。被控制的信号称为载波 ( Carrier Wave ) ，控制信号称为调制信号 ( Modulation Signal )。 • 在通信系统中广泛采用调制技术是因为： 1、任何信道都有它的传输特性； 2、信道的带宽往往比一路信号的带宽大很 多； 为了更加充分有效地利用传输信道，待 传输信号必须经过调制技术的处理。
−
r (t )
−
C
R
w (t )
−
O
t
r(t)：半波整流信号 w(t)：图中得到的包络 x(t)：实际包络，即A+g(t)
单边带正弦幅度调制(SSB)
1、滤波法: 利用边带滤波器，滤除DSB信 号中的一个边带。
2、移相法
单边带正弦幅度调制(SSB)
带通滤波系统的运用
前言
本节研究两个问题： •首先讨论调制信号经带通滤波器传输的性 能分析，这是通信系统中经常遇到的实际问 题； •第二部分研究一个理论问题，这就是用带 通滤波构成频率窗函数以改善信号局部特性 的分辨率，这是信号处理技术中一些新方法 的重要理论基础。
H (j100) = 1 2 − j45o H (j101) = e 2 2 j45o H (j 99) = e 2
响应v2(t)
H (j100) = 1 2 − j45o H (j101) = e 2 2 j45o H (j 99) = e 2
于是写出响应 v 2 (t )表达式为
⎤ 1⎡ 2 2 o o cos 101t − 45 + cos 99t + 45 ⎥ v 2 (t ) = cos(100t ) + ⎢ 2⎣ 2 2 ⎦
例5-8-1
已知带通滤波器转移函数为 V 2 (s ) 2s H (s ) = = V1 (s ) (s + 1)2 + 100 2 激励信号为 v1 (t ) = (1 + cos t ) cos(100t )，求响应 v 2 (t )。 解： 激励信号 v 1 (t )表示式可展开写作 1 1 v 1 (t ) = cos(100t ) + cos(101t ) + cos(99t ) 2 2 可以分别求此三个余弦信号的稳态响应，然后叠加。 由H (s )写出频响特性 2 jω 2 jω ≈ H ( jω ) = 2 2 2 (jω + 1) + 100 (jω ) + 2 jω + 1002
制
信源编码
2. 信源编码：降低数字信号的冗余， 提高数字信号的有效性。
压 缩 编 码 保 密 编 码 信 道 编 码 调
发 送 端
信 源
制
信源编码
3. 信道编码：增加冗余字符，纠错编码， 提高传输的可靠性。
压 缩 编 码 保 密 编 码 信 道 编 码 调
发 送 端
信 道
制
信源编码
4. 调制：
1 1 2
H ( jω )
ϕ (ω )
99 100 101 ω 响应信号频谱 π δ (ω − 100) 2 2 π δ (ω − 99) π δ (ω + 101) 4 4
99 100 101
100 99 101 π
π 2 π 4
ω
−
4 π 2
ω
比较
1
H ( jω )
v1 (t ) = (1 + cos t ) cos(100t )
压 缩 编 码 保 密 编 码 信 道 编 码 调
发 送 端
信 源
制
信源编码
4.调制
（1）目的 使编码信号特性与信道特性相适应， 以通过信道传输。 （2）几个基本概念 基带、基带信号、带通信号； 基带调制、带通调制。 （3）多路复用 使多路信号合并，经过同一信道传输。
5. 信道
基带信道－－可传输很低的频率分量。 如双绞线。 频带信道－－不能传输很低的频率分量。 如无线电波。
一．调幅信号作用于带通系统
•如果调制信号具有多个频率分量，为保证传输波形 的包络不失真，要求理想带通滤波器： 幅频特性在通带内为常数; 相频特性应为通过载频点的直线 •用带通系统传输调幅波的过程中，只关心包络波形 是否产生失真，并不注意载波相位如何变化，因为 在接收端经解调后得到所需的包络信号，载波本身 并未传递消息 。
(
)
(
)
2 cos(100t ) • cos t − 45o = cos(100t ) + 2 ⎡ ⎤ 2 o cos t − 45 ⎥ cos(100t ) = ⎢1 + 2 ⎣ ⎦
(
)
(
)
曲线
激励信号频谱 π δ (ω − 99) 2 π δ (ω − 100)
π δ (ω + 101) 2 99 100 101 ω
卷积定理 (ω 0 t )←⎯ ⎯ → f ( t ) = g ( t ) cos ⎯
F [cos ω 0 t ]
1 G (ω ) ∗ [π δ (ω − ω 0 ) + π δ (ω + ω 0 )] 2π
X
2．解调
将已调信号恢复成原来的调制信号的过程。
g ( t ) cos(ω 0 t )
相乘
频谱
F (ω ) A 2 −ω0 O F [cos(ω 0 t )]
∞
(ππ
∞
(ππ
O
ω0 ω0 − ωm
ω ω0 + ωm
A 2 G0 (ω )
−ω0
ω0 ω
A 4 2ω 0
− 2ω 0
O ω mω c
ω
G (ω ) A
O ωm
ω
X
技术关键： 1、所用理想低通滤波器的截止频率要满足： 2、解调端所用载波必须与调制时的载波完全同频。 载波相位的影响： 假定载波 解调时的载波
频响特性
H ( jω ) = 2+ j 2 (ω + 100)(ω − 100)
ω + 100 ≈ 2ω (频率在 ω＝ 附近 ) 100
ω
1 H ( jω ) ≈ 1 + j(ω − 100) 1 1 利用此式分别求系统对 cos(100t )， cos(101t ), cos(99t ), 2 2 三个信号的响应，为此写出：
通常采用的调制方式
一、正弦载波
根据被控制的参量分为： • AM------Amplitude Modulation • FM------Frequency Modulation （FM与PM都是角度调制） • PM------Phase Modulation • • • • • • • • • • • 在正弦幅度调制中，又有带载波的和抑制载波的 AM/w.c------AM/with carrier AM/s.c------AM/suppressed carrier 在抑制载波的正弦幅度调制中有双边带、单边带、残留边带： DSB------Double side-band SSB------Single side-band VSB------Vestigial side-band 对正弦载波的情况，若调制信号是脉冲信号，则称为： ASK------幅度键控(Amplitude Shift Keying) FSK------频率键控(Frequency Shift Keying) PSK------相位键控(Phase Shift Keying)
二．调幅、抑制载波调幅及其解调波形
g (t )
t
cos(ω 0 t ) t
调制信号 载波信号
载波反相点 g (t ) cos(ω 0 t ) t