通信原理A1课件

4.7 各种模拟调制系统的比较

假设所有系统在接收机输入端具有相等的信号功率，且加性噪声都是均值为零、双边功率谱密度为no2的高斯白噪声（信道噪声也相同），则AM、DSB、SSB及FM调制系统的性能曲线如图4.7.1所示。图中，Bb为调制信号带宽，圆点表示出现门限效应时的曲线拐点。在门限值以上，DSB和SSB的信噪比优越AM4.7dB以上；而FM?mf?6?的信噪比比AM优越22dB。由此可见，当输入信噪比较高时，采用FM方式可以得到更大好处。

图4.7.1 各种模拟调制系统的性能曲线

4.8 频分复用及应用实例 4.8.1频分复用（FDM）

·复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是为了充分利用信道的频带或时间资源，提高信道的利用率。

·频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式，频分复用系统的典型结构如图4.8.1所示。

图4.8.1 频分复用系统组成原理框图

1

为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率

fc1,fc2,?fcn，以使各路已调信号频谱之间留有一定的防护频带。

例4.8.1 有60路模拟话音信号采用频分复用方式传输。已知每路话音信号频率范围为0～4kHZ（已含防护频带），副载波采用SSB调制，主载波采用FM调制，调制指数mf?2。

(1) 试计算副载波调制合成信号带宽； (2) 试求信道传输信号带宽。

解：这是一个采用两级调制方式的频分多路系统。按题意对每一路语音信号先采用SSB调制方式，将60路模拟话音信号频分复用成一个复合信号；对这个复合信号再进行一次FM调制，形成信道传输信号，如图所示。

(1) 假定在4kHZ的话音信号频率范围内，防护频带占0.7kHZ，则副载波调制合成信号的频谱可表示成：

所以，副载波调制合成信号带宽为 B60=3.3×60+0.7×59=239.3?kHZ? (2) 主载波采用FM调制，调频波的总带宽为 B?2?1?mf?B60?2?1?2??239.7?1435.8?kHZ?

2

载波正交多路复用。这是一种类型完全不同的多路复用技术，即利用两个正交的载波Cos2?fct和Sin2?fct，可以在同一载频上传送两路信号。现假定

m1?t?和m2?t?是要在信道上发送的两个独立的消息信号，信号m1?t?对载频

Cos2?fct进行双边带调幅，信号m2?t?对载频Sin2?fct进行双边带调幅，两个信号相加并在信道上发送。因此，发送信号为

m1?t?Cos2?fct?m2?t?Sin2?fct

图4.8.2描述了载波正交多路复用信号的调制和解调。如图所示，在接收端需要一个同步解调器以分离和恢复正交已调信号。

图4.8.2 载波正交多路复用

3

第5 章 数字基带传输系统

5.1 引言

1.数字信号的传输方式

在通信系统中，信号的传输通常有基带传输与频带传输两种情形: ① 数字基带传输

数字信号在低通型信道中传输，称为数字信号的基带传输，如电缆和双绞线等有线信道可采用基带传输，本章讨论数字基带传输问题。

② 数字频带传输

若信道是带通型的，如在无线通信和光通信中的信道，数字信号的传输需要采用载波调制解调装置，则称为数字信号的频带传输。关于数字频带传输将在第6章中介绍。

2. 数字基带传输的基本问题

数字基带信号通过信道传输，一方面信号被信道中的加性噪声所迭加，造成信号的随机畸变，可能产生误码；另一方面，要受到信道特性的影响（如带限信道等）使信号波形发生畸变，引起码间干扰，导致系统误码率的增加。

3.数字基带传输系统模型

各组成部分的作用如下：

·信道信号形成器（又称为发送滤波器）：产生适合于信道传输的基带信号； ·信道：信号的传输通道；

·接收滤波器：用来接收信号和尽可能排除信道噪声以及其他干扰； ·采样（抽样）判决器：在噪声背景下，用来判定与再生基带信号； ·同步提取电路：从接收到的信号中提取并形成定时脉冲。

5.2 数字基带信号

数字基带信号是指消息代码的电波形，它是用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。下面就以矩形脉冲为例介绍几种最常见的基带信号波形。

5.2.1 二元码

信号波形幅度取值只有两种电平的码型称为二元码。图5.2.1给出了常用的几种二元码的波形图。

4

1. 单极性不归零码

在这种二元码中用高电平和低电平（常为零电平）分别表示二进制代码的“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。一般记作NRZ（L）,其波形如图5.2.1(a)所示。

1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 A 0 图5.2.1(a) 单极性NRZ码波形

2. 双极性不归零码

在这种二元码中用正电平和负电平分别表示“1”和“0”，与单极性不归零码相同的是在整个码元期间电平保持不变，因而这种码型中不存在零电平。波形如图5.2.1（b）所示。

1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 A -A 图5.2.1(b) 双极性NRZ码波形

3.单极性归零码

与单极性不归零码不同，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间则返回到零电平。常记作RZ（L）。

有电脉冲宽度?小于码元持续时间Ts，一般使用半占空码，?Ts称作占空比，即?Ts?0.5，其波形如图5.2.1（c）所示。

1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 Ts

图5.2.1(c) 单极性RZ码波形

4.双极性归零码

双极性归零码是用正极性的归零码表示“1”，用负极性的归零码表示“0”。虽然它存在三种取值，但它用脉冲的正负极性表示两种码的信息，因此仍属于二元码。波形如图5.2.1（d）所示。

5

1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0

图5.2.1(d) 双极性RZ码波形

5.差分码

这种码不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示“1”和“0”。图中，以电平跳变表示1，以电平不变表示0，当然上述规定也可以反过来。若用电平跳变表示“1”，称为传号差分码，若用电平跳变表示“0”，则称为空号差分码。图5.2.1（e）画出传号差分码，通常分别记作NRZ(M)。

差分码电平与“1”和“0”之间不存在绝对的对应关系，而是用电平的相对变化来传输信息，因此，它可以用来解决相移键控同步解调时因接收端本地载波相位倒置而引起的信息“1”和“0”的倒换问题，所以得到广泛应用。由于差分码中电平只具有相对意义，因而又称为相对码。

1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0

图5.2.1(e) 传号差分码波形

5.3 数字基带信号的功率谱密度

一、计算数字基带信号功率谱密度的意义

数字基带信号是一个随机脉冲序列，通过计算数字基带信号的功率谱密度，来了解数字基带信号乃至数字频带信号的频谱构成及其形状，以达到确定信号带宽（通常为功率谱主瓣的宽度），判定数字基带信号中有无时钟分量等目的。

二、功率谱密度的基本计算方法

·由随机信号的相关函数求其功率谱密度（参见北邮教材）； ·随机脉冲序列的谱分析法（见本教材）。

三、二进制数字基带信号的频谱特性

1. 二进制数字基带信号的表示式

g1?t?和g2?t?分别表示数字消息设一个二进制的随机脉冲序列中，“0”和“1”，（对于接收端）在任一码元间隔TS内，g1?t?和g2?t?出现的概率分别为P和1?P，

6

并认为它们的出现是统计独立的。则该序列可表示成

S?t??n????s?t? ( 5.3.1 )

n??其中，

?g1?t?nTS?以概率P sn?t?????gt?nT以概率1?PS?2S?t?的一个样本函数示于图5.3.1。

图5.3.1 任一随机脉冲序列示意图

单极性码波形和双极性码波形是二进制数字基带信号的最基本波形，它们的

表达式又可简记为

S?t???ang?t?nTS? ( 5.3.2 )

n这里，g?t?是持续时间为TS的矩形脉冲，而随机变量an的取值服从下述关系

对于单极性码波形，有

?0,以概率P an??

?1,以概率1?P对于双极性码波形，则有

P??1,以概率 an??

?1,以概率1?P?

7

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bm6v.html