1、2022年6月22日星期三数字通信原理 绪论绪论 信息论基础和信号分析信息论基础和信号分析 模拟调制技术模拟调制技术 信源编码技术信源编码技术 数字基带传输数字基带传输 数字调制技术数字调制技术 差错控制编码差错控制编码2022年6月22日星期三数字通信原理2022年6月22日星期三数字通信原理一、基本概念一、基本概念频谱特征是从频谱特征是从0 0或接近或接近0 0的频率到某一截止频率的频率到某一截止频率f fm m的信号，又称的信号，又称低通型信号低通型信号。如语音信号等。如语音信号等。 把信号频谱搬移到较高频率范围以适应信道频把信号频谱搬移到较高频率范围以适应信道频率传输特性的过程。率传输
2、特性的过程。 调制之后的信号，基带信号对载波进行调制后调制之后的信号，基带信号对载波进行调制后产生的信号。产生的信号。 作为基准信号的正弦信号或脉冲串或数字信号。作为基准信号的正弦信号或脉冲串或数字信号。2022年6月22日星期三数字通信原理按基带信号的变化规律改变载波某些参数的过程。按基带信号的变化规律改变载波某些参数的过程。 又称连续调制，调制信号的取值是连续的。又称连续调制，调制信号的取值是连续的。 调制信号的取值是离散的，如调制信号的取值是离散的，如PCMPCM脉冲编码调制。脉冲编码调制。 已调信号的频谱是调制信号的水平搬移及线性变换。已调信号的频谱是调制信号的水平搬移及线性变换。 已
3、调信号的频谱将产生频谱的非线性变换，会有新已调信号的频谱将产生频谱的非线性变换，会有新的频率分量产生。的频率分量产生。2022年6月22日星期三数字通信原理1 1、信道传输频率特征的需要。信道传输频率特征的需要。2 2、实现信道复用。、实现信道复用。3 3、改善系统的抗噪声性能，或通过调制来、改善系统的抗噪声性能，或通过调制来提高系统频带利用率。采用不同的调制技提高系统频带利用率。采用不同的调制技术对系统性能将产生很大的影响。术对系统性能将产生很大的影响。2022年6月22日星期三数字通信原理调调制制技技术术模拟调制模拟调制(连续调制连续调制)数字调制数字调制线性调制线性调制(幅度调制幅度调制
4、)非线性调制非线性调制(角度调制角度调制)DSB：抑止载波双边带调幅抑止载波双边带调幅AM：常规双边带调幅：常规双边带调幅SSB：单边带调制：单边带调制VSB：残留边带调制：残留边带调制FM：频率调制：频率调制PM：相位调制：相位调制PCM：脉冲编码调制：脉冲编码调制数字载波调制数字载波调制(键键控系统控系统)2ASK、2PSK等等多进制键控系统多进制键控系统改进型数字调制改进型数字调制2022年6月22日星期三数字通信原理一、一、AM（振幅调制）（振幅调制） 又称为又称为。和。和DSB/SC一一起为幅度调制中最基本的调制技术。起为幅度调制中最基本的调制技术。 两者的区别是两者的区别是AMAM
5、中的调制信号必中的调制信号必须包含一定的直流分量。须包含一定的直流分量。 设设AM的基带信号：的基带信号：max00)()()(tfAtfAtS 且且2022年6月22日星期三数字通信原理 设载波信号为：设载波信号为： 则当基带信号通过调制后，得到则当基带信号通过调制后，得到AM信信号为：号为： 频域表示：频域表示：tc costtStScAM cos)()( )()(21)()()(0ccccAMFFAS 2022年6月22日星期三数字通信原理2022年6月22日星期三数字通信原理2 22022年6月22日星期三数字通信原理由图可知：由图可知：v若基带信号若基带信号S(t)的带宽为的带宽为B
6、b=fm，则，则v在在 处有离散分量，为载波信号分量，它占处有离散分量，为载波信号分量，它占用一定发送信号功率，但不携带调制信号的信用一定发送信号功率，但不携带调制信号的信息。息。vf(t)的最大幅度应小于或等于载波振幅的一半，的最大幅度应小于或等于载波振幅的一半，调幅度调幅度 为调制深浅程度指标，考虑受为调制深浅程度指标，考虑受限条件限条件 ，当，当 时，若采用包络时，若采用包络检波法，会造成解调后信号失真。检波法，会造成解调后信号失真。bmAMBfB22 c 0max)(AtfmAM 1 AMm1 AMm2022年6月22日星期三数字通信原理 分为分为（包络检波法）和（包络检波法）和（同步
7、检波法）。（同步检波法）。特点：解调电路简单特点：解调电路简单 应用：无线电短波广播应用：无线电短波广播BPFBPFLEDLEDLPFLPF)(tSAM)(tSBPF:BPF: 带通滤波器，带通滤波器，在保证信号能顺利通过的前提下，最大在保证信号能顺利通过的前提下，最大限度限制噪声的进入限度限制噪声的进入。LPFLPF：低通滤波器低通滤波器，滤除检波后信号中的高频成分；，滤除检波后信号中的高频成分；LEDLED：半波或全波整流器半波或全波整流器；2022年6月22日星期三数字通信原理 ：v准确性不太理想，信号影响较大；准确性不太理想，信号影响较大；v在相同误码率情况下，信噪比较相在相同误码率情
8、况下，信噪比较相干解调要高干解调要高1dB；v抗噪声性能稍差于相干解调；抗噪声性能稍差于相干解调； 2022年6月22日星期三数字通信原理：需提供与已调信号中载波分量同：需提供与已调信号中载波分量同频同相的本地载波信号，即需载波同步频同相的本地载波信号，即需载波同步技术；技术；2022年6月22日星期三数字通信原理ttStScAM cos)()( 则：则： ttStttStScccP 2cos1)(21coscos)()( 通过通过LPFLPF（低通滤波），将高频成分滤去：（低通滤波），将高频成分滤去：)(2)(tSktScd K Kc c：LPFLPF的电压传输参数。的电压传输参数。则可得到
9、无失真信号。则可得到无失真信号。2022年6月22日星期三数字通信原理 ：v实现困难；实现困难；v技术要求高，设备复杂；技术要求高，设备复杂； 2022年6月22日星期三数字通信原理二、二、DSB（双边带调制）（双边带调制） 又称为又称为DSB/SC。 该调制信号中不含直流分量，即频该调制信号中不含直流分量，即频谱中无离散谱。谱中无离散谱。 DSB调制调制信号（时域表示）为：信号（时域表示）为： 频域表示为：频域表示为：ttftScDSB cos)()( )()(21)(ccDSBFFS 2022年6月22日星期三数字通信原理v线性搬移；线性搬移；v带宽：带宽：v一般采用相干解调法。一般采用相
10、干解调法。 bmDSBBfB22 2022年6月22日星期三数字通信原理三、三、SSB（单边带调制）（单边带调制） 是在双边带基础上，把其中是在双边带基础上，把其中|w|wc （上边带（上边带USB）或）或|w|wc（下边带（下边带LSB）的部分进行调制。）的部分进行调制。 频域表示为：频域表示为： )()()()(21)()(21)()()(21)(ccccccccLSBSgnFSgnFFFHFFS 2022年6月22日星期三数字通信原理时域表示为：时域表示为：ttfttftSccLSB sin)(cos)()( 其中，其中，)()()(ccSgnSgnH 其中，希尔波特变换：其中，希尔波特
11、变换： dtftfdtftf )(1)()(1)(2022年6月22日星期三数字通信原理v带宽只需带宽只需DSB和和AM带宽的一半带宽的一半（BSSB=Bb），提高了频带利用率；），提高了频带利用率；vSSBSSB信号的调制过程有一定的技术难度；信号的调制过程有一定的技术难度；v在模拟多路通信系统中应用非常广泛；在模拟多路通信系统中应用非常广泛；v只能采用相关解调法；只能采用相关解调法；v实现上有一定的难度；当采用滤波法时，实现上有一定的难度；当采用滤波法时，需要制作锐截止特性的滤波器；需要制作锐截止特性的滤波器；2022年6月22日星期三数字通信原理2022年6月22日星期三数字通信原理20
12、22年6月22日星期三数字通信原理2022年6月22日星期三数字通信原理v调制方法有滤波法、相移法和混合调制方法有滤波法、相移法和混合法。法。v解调方法为相干解调法。解调方法为相干解调法。2022年6月22日星期三数字通信原理四、四、VSB（残留边带调制）（残留边带调制） 介于双边带调制和单边带调制之间的介于双边带调制和单边带调制之间的一种方式。一种方式。 可采用滤波法和相移法产生残留边带可采用滤波法和相移法产生残留边带信号；信号； 对滤波的要求不是很高；对滤波的要求不是很高；广泛应用于图像信号的传播，如广泛应用于图像信号的传播，如PALPAL制电视系统；制电视系统；B BSSBSSBBBVS
13、BVSBBBDSB;DSB;2022年6月22日星期三数字通信原理2022年6月22日星期三数字通信原理一、模拟调制系统接收框图一、模拟调制系统接收框图考察解调系统的制度增益：考察解调系统的制度增益：iiooNSNSG 2022年6月22日星期三数字通信原理二、双边带调制二、双边带调制DSBDSB 为为噪噪声声单单边边功功率率谱谱密密度度00222)()(21cos)()(nBntnNtfttftSSDSBicDSBii 经过相干解调器后：经过相干解调器后： ttnttntnttnttftttfttScsccccicccci 2sin*)(2cos*)()(21cos*)(2cos)(21co
14、scos)(cos)( 2022年6月22日星期三数字通信原理经过滤波器后：经过滤波器后：相相位位随随机机过过程程；包包络络随随机机过过程程；其其中中：:)(:)()(sin)()()(cos)()()(21)()(21)(ttattatnttatntntntftSsccoo 所以：所以：241)(4141)(22 iiooDSBioiooNSNSGNtnNStSSc2022年6月22日星期三数字通信原理同理：同理： )()(232;1222tfAtfGGAMSSB（最大的制度增益，（最大的制度增益，临界状态）临界状态）（通式）（通式）2022年6月22日星期三数字通信原理P74-75P74-75： 公式公式4-754-75、4-784-78 图图4-304-30 表表4-14-1
