通信原理15
（或优）7.8 dB
代价： 带宽扩展 6倍。 2( 1) 6
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
10
(2) FM 5
(S N
)o,FM
|dB
10
lg(
3 2
52
)
(
S N
)b
|dB
S 15.7 ( N )b |dB
(
S N
)b,th
|dB
10lg(20 (5
1))
20.8dB
意味: 若解调器输入端的信噪比工作在门限SNR=20.8 dB 之上的话，则FM系统和基带系统相比，输出信噪比改善 了（或优）15.7 dB
S
S
( N )o,FM 10 lg( N )o,FM
10
lg(
3 2
22
)
(
S N
)b
|dB
S 7.8 ( N )b |dB
(S N
)b,th
10lg(20 (2
1))
17.8dB
意味: 若解调器输入端的信噪比工作在门限之上的话，比如说
SNR=17.8，则FM系统和基带系统相比，输出信噪比改善了
出现门限效应的原因： 解调器的非线性。
问题：相干解调会出现门限效应吗？ 答案：否
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
5
二、FM中的门限效应
门限效应的分析和调制指数门限值的推导，涉及到多 方面的知识并且超出了本书分析的范围
在此，只给出FM中的门限效应的结果。可以证明： FM系统接收端的 门限（解调器所需的最低信噪比）应为：
S N
o,b
PR N0W
Pmn
Pm
max | m(t) |2
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
（III）
Bc W
2
一 、 引言
• 高信噪比的假设
这种高信噪比的假设，常在非线性调制系统中使用。
角度调制方案中的噪声分析是建立在解调器输入瑞的信噪 比很高的假设前提下。根据这种关键假设，可以看出解调器输 出端的信号和噪声分量是加性的，因而能够通过数学的方法近 似地对其进行性能分析。
o
3 2 PMn
S N
b
得:
S N
o
60
2 (
1) PM n
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
12
例 5.3.1
设计一个FM系统，要求接收端的SNR达到40 dB， 并且以最小的发射功率发射。已知：信道带宽为 120kHz，消息信号带宽为10kHz，均值功率对峰值 功 率 之 比 ， 即 PMn 0.5 ， 单 边 噪 声 功 率 谱 密 度 为 N0 108W / Hz 。 设信号经过信道的传输损耗是 40dB。
代价： 带宽扩展 12倍。 2( 1) 12
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
11
最大调制指数β下，所能达到的SNR
通常，如果使用可用带宽的最大值，则必须选择最大可能的 β值，以使系统工作在门限之上。下面是满足条件的β值：
S N
b,th
PR N0W
20(
1)
将上式代入下式 :
S N
特别是在低信噪比的情况下，信号和噪声相互混合， 不能从噪声中分辨出信号，因此再定义信噪比作为性 能指标是没有意义的。在这种情况下，不能从噪声中 识别出信号，因此会出现失真。
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
4
门限效应
定义：当解调器的输入端的信噪比低于某个门限时， 解调器的信号输出信噪比将急剧下降，且在此门限之 下，解调出的消息信号出现明显的失真，这个现象称 之为门限效应。
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
3
•实际情况
实际上，一般这种假设是完全不正确的。ＦＭ解调器 输出端的信号和噪声过程通过一个复杂的非线性函数 完全混合在一起。只有在高信噪比的假设下，这种特 殊的非线性函数可以用加性形式近似。
根据FM解调过程非线性特征，没有理由认为调制器 输入端信号和噪声分量的加性特性会导致解调器输出 瑞信号和噪声分量的加性特性。
S N
b,th
PR N0W
20(
1)
根据上面的关系，得以下3个结论 ：
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
6
（1） 给定接收功率．就可以计算出系统工作在门限以上 的β最大允许值。
max
PR 20N0W
1
给定接收功率, FM系统允许的最大调制指数
（2）给定分配带宽 Bc ，可以根据Carson准则 Bc 2( 1)W
有：
PM
m2 (t)
1 2
Am2
PM n
PM (max m(t) )2
1 2
Am2
Am2
1 2
根据FM系统的输出信噪比及门限公式：
S ( N )o,FM
3PM
n
2 FM
(
S N
)b
3 2
2 FM
(S N
)b
(
S N
)b,th
20(FM
1)
2020/3/25
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9
(1) FM 2
求出合适的β 即： Bc 1
2W
PR N0W 20( 1)
N0W
20
Bc 2W
10N0Bc
给定信道带宽，所需的最低接收功率
（3）调制指数β取值越大，所需的信噪比的最低值越大。
具体地，见下图：
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7
S N
o，FM
3 2Pmn
S N
o,b
S N
o，DSB,SSB
• 第5章模拟通信系统中的噪声影响
5.3.1角度调制的门限效应 * 模拟通信系统的比较
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
1
回顾：FM系统性能
条件：高输入信噪比
S N o
PSo Pno
3
S N
o
P 2 P mn
3
2 F
Pmn
S N S N
b b
, PM , FM
（I）
（II）
b,th
20(
1)
条件： 单音基带信号下
模拟调制系统：解调后的信噪比与输入信噪比关系
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
8
例：假定m(t)是单音信号，且有
(1) FM 2
(2) FM 5
N )b,th
解： 对于正弦信号： m(t) Am cosmt
S N
o,DSB,SSB
S ( N )o,AM
(
S N
)o,b
,
其中
a2 Pmn 1 a2Pmn
S/N o
10log 3 2Pmn
S/N o,b
,
FM
S/N S/N , for DSB, SSB
o
o,b
S/N o
10log（a2Pmn
（/ 1
a2Pmn）） S/N o,b
,
AM
S N
求：系统所要求的发射功率是多少?
2020/3/25
山东大学 曹叶文 教授
13
解：
第一步：首先，确定β，即：
根据Carson准则：
带宽限制下，调制指数限制
Bc
2(
1)W
Bc 2W
1
120KHz 2 10KHz
通信原理知识点
第一章1、通信的目的就是传输消息中所包含的息。
消息就是信息的物理表现形式,信息就是消息的有效内容。
、信号就是消息的传输载体。
2、根据携载消息的信号参量就是连续取值还就是离散取值,信号分为模拟信号与数字信号.,3、通信系统有不同的分类方法。
按照信道中所传输的就是模拟信号还就是数字信号(信号特征分类),相应地把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统。
按调制方式分类:基带传输系统与带通(调制)传输系统。
4、数字通信已成为当前通信技术的主流。
5、与模拟通信相比,数字通信系统具有抗干扰能力强,可消除噪声积累;差错可控;数字处理灵活,可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输;易集成,成本低;保密性好等优点。
缺点就是占用带宽大,同步要求高。
6、按消息传递的方向与时间关系,通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。
7、按数据码先排列的顾序可分为并行传输与串行传输。
8、信息量就是对消息发生的概率(不确定性)的度量。
9、一个二进制码元含1b的信息量;一个M进制码元含有log2M比特的信息量。
等概率发送时,信源的熵有最大值。
10、有效性与可靠性就是通信系统的两个主要指标。
两者相互矛盾而又相对统一,且可互换。
在模拟通信系统中,有效性可用带宽衡量,可靠性可用输出信噪比衡量。
11、在数字通信系统中,有效性用频带利用率表示,可靠性用误码率、误信率表示。
12、信息速率就是每秒发送的比特数;码元速率就是每秒发送的码元个数。
13、码元速率在数值上小于等于信息速率。
码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。
第二章14、确知信号按照其强度可以分为能量信号与功率信号。
功率信号按照其有无周期性划分,又可以分为周期性信号与非周期性信号。
15、能量信号的振幅与持续时间都就是有限的,其能量有限,(在无限长的时间上)平均功率为零。
功率信号的持续时间无限,故其能量为无穷大。
16、确知信号的性质可以从频域与时域两方面研究。
17、确知信号在频域中的性质有4种,即频谱、频谱密度、能量谱密度与功率谱密度。
通信原理-基础知识习题及答案
通信原理基础知识 习题集一 填空题1.在数字通信系统中，其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应（传输速率 ）和（差错率）。
2.一个均值为零的平稳高斯窄带噪声，它的包络一维分布服从（ 瑞利分布），而其相位的一维分布是（均匀分布），如果再加上正弦波后包络一维分布服从（ 莱斯分布（广义瑞利分布））。
3.若线性系统的输入过程()t i ξ是高斯型的，则输出()t o ξ是（ 高斯 ）型的。
4.通过眼图，可以观察到（ 码间串扰 ）和（ 高斯白噪声 ）的大小。
5.对2ASK 、2FSK 和2PSK 三种系统的性能进行比较，其中有效性最差的是（ 2FSK ）系统，可靠性最好的是（2PSK ）系统。
6.2PSK 信号在接收端因为载波同步系统中的分频，可能产生载波相位状态转移，发生对信号的错误解调，这种现象称为（倒π现象）。
7. 根据乘性干扰对信道的影响，可把调制信道分为（随参信道）和（恒参信道）两大类。
8.基带传输系统的总误码率依赖于（信号峰值）和（噪声均方根值）之比。
9.调制信道对信号的干扰分为（加性干扰）和（乘性干扰）两种。
10.若线形系统的输入过程是高斯型的，则输出是（高斯）型的。
11.通断键控信号（OOK ）的基本的解调方法有（非相干解调/包络检波法）及（相干解调/同步检测法）。
12.随参信道的传输媒质的三个特点分别为（对信号的耗衰随时间而变）、（传输的时延随时间而变）、（多径传播）。
13.包络检波法的系统误码率取决于（系统输入信噪比）和（归一化门限值）。
14.起伏噪声又可分为（热噪声）、（散弹噪声）及（宇宙噪声）。
15.数字基带信号的功率谱密度可能包括两部分即（连续谱）和（离散谱）。
16.二进制振幅键控信号的产生方法有两种，分别为（模拟幅度调制）和（键控法）。
17.模拟信号是利用（抽样）、（量化）和（编码）来实现其数字传输的。
18.模拟信号数字传输系统的主要功能模块是（A/D ）、（数字传输系统）和（D/A ）。
通信原理教程第二版答案
通信原理教程第⼆版答案通信原理教程第⼆版答案《通信原理》习题第⼀章第⼀章习题习题1.1 在英⽂字母中E出现的概率最⼤，等于0.105，试求其信息量。
1解:E的信息量: I,log,,logPE,，，,log0.105,3.25bE222，，PE习题1.2 某信息源由A，B，C，D四个符号组成，设每个符号独⽴出现，其出现的概率分别为1/4，1/4，3/16，5/16。
试求该信息源中每个符号的信息量。
解:11 I,log,,logP(A),,log,2bA222P(A)4335 I,,log,2.415bI,,log,2.415bI,,log,1.678bB2C2D2161616习题1.3 某信息源由A，B，C，D四个符号组成，这些符号分别⽤⼆进制码组00，01，10，11表⽰。
若每个⼆进制码元⽤宽度为5ms的脉冲传输，试分别求出在下列条件下的平均信息速率。
(1) 这四个符号等概率出现; (2)这四个符号出现概率如习题1.2所⽰。
解:(1)⼀个字母对应两个⼆进制脉冲，属于四进制符号，故⼀个字母的持续时间为2×5ms。
传送字母的符号速率为1 R,,100BdB,32，5，10等概时的平均信息速率为R,RlogM,Rlog4,200bsbB2B2(2)平均信息量为11316516 H,log4，log4，log，log,1.977⽐特符号222244163165则平均信息速率为 R,RH,100，1.977,197.7bsbB习题1.4 试问上题中的码元速率是多少,11解: R,,,200 BdB,3T5*10B习题1.5 设⼀个信息源由64个不同的符号组成，其中16个符号的出现概率均为1/32，其余48个符号出现的概率为1/96，若此信息源每秒发出1000个独⽴的符号，试求该信息源的平均信息速率。
解:该信息源的熵为1《通信原理》习题第⼀章M6411H(X),,P(x)logP(x),,P(x)logP(x),16*log32，48*log96,ii,ii22223296i,i,11=5.79⽐特/符号因此，该信息源的平均信息速率。
通信原理实验15曼彻斯特码编解码实验
实验十五曼彻斯特码编解码实验实验内容1. 熟悉曼彻斯特码编码实验2．熟悉曼彻斯特码译码实验一、实验目的1．掌握曼彻斯特码的编解码规则的过程2．掌握曼彻斯特码的编解码原理3. 学习通过CPLD编程实现曼彻斯特码编译码实验二、实验电路工作原理在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位。
从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：①对各种代码的要求，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型，②对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：①能从其相应的基带信号中获取定时信息；②相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；③不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；④尽可能地提高传输码型的传输效率；⑤具有内在的检错能力，等等。
曼彻斯特码（Manchester code）又称裂相码、双向码，是一种用电平跳变来表示1或0的编码，它是计算机网络中常用的两种编码方法（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）。
未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。
至于用低电平代表1或0都是可以的。
使用这种最简单的基带信号的最大问题就是当出现一长串的连1或0时，在接收端无法收到的比特流中提取位同步信号。
通信原理各章习题的答案解析
第一章 通信系统概论一 填空选择题1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可实现综合化（便于集成）等_。
2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量， FSK 系统指标具体用_传输速率（传码率、传信率）和_差错率（误码率、误信率）_衡量，FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。
3.已知二进制数字信号在2分钟共传送72000个码元，0、1码等概率出现，则码元速率为600B ，信息速率为600b/s ；传送1小时后，接收到的错码为216个，其误码率为10-4；若保持码元速率不变，变换为8进制传输，每个码元所含信息量为3 ，信息速率为1800b/s 。
4.通信是指消息由一地向另一地进行＿＿＿＿＿＿，主要质量指标是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿,它们在数字通信系统中具体为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
5.在码元速率相同的条件下，16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。
6.按传输媒介，通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。
7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D )A.信息传输速率B.符号传输速率C.频带利用率D.以上都包括8.在码元速率相同条件下，m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。
9．通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。
10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性，前者主要是消息传输速率问题，而后者是指消息传输的 质量问题。
12．设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，每个消息出现是相互独立的，其平均信息量H=__1.75b/符号__。
13.设有4个消息符号，其出现概率是21、41、81、81各消息符号出现是相对独立的，该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。
14.某四元制信源，各符号对应的概率分别为21、41、81、1，则该信源符号的平均信息量为 1.75b/符号 。
通信原理的原理
通信原理的原理
通信原理是指将信息从发送方传输到接收方的过程。
其原理主要涉及三个关键要素：发送器、传输媒介和接收器。
首先，发送器将待传输的信息转化为信号。
这个过程称为编码。
编码可以采用不同的方式，例如将声音转化为电信号、将文字转化为光信号等。
然后，编码后的信号通过传输媒介进行传输。
传输媒介可以是电磁波、光纤、导线等。
不同的媒介有不同的特点和适用范围。
最后，接收器接收到传输的信号，并将其解码还原为原始的信息。
解码的过程与编码相反，它将信号转化为人们能够理解的形式，例如声音、文字等。
在整个通信过程中，信号可能会受到多种干扰和衰减。
为了保证信息的可靠传输，信号可以通过各种方式进行处理和增强，例如加入纠错码、调制解调等技术。
总结起来，通信原理包括编码、传输和解码三个关键步骤，通过发送器、传输媒介和接收器实现信息的传输和还原。
通过不断的技术创新和改进，人们可以实现更快、更稳定的信息传输。
通信原理
1、抽样定理，恢复原信号条件、方法 原理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率<H f ，则以间隔时间为T ≤1/2H f 的周期性冲击脉冲对它抽样时，m(t)将被这些抽样值所完全确定。
条件：H s f f 2≥（抽样频率≥最低抽样速率2H f —奈奎斯特抽样速率）。
方法：当H s f f 2≥，用一个截止频率为H f 的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。
2、量化分类①均匀量化：缺点：是信号的动态范围受到较大的限制，信号小时，量噪比小；要满足条件，则编码位数多，设备复杂。
②非均匀量化：实现方法：样值通过压缩器后在均匀量化。
A 、μ3、PCM （脉冲编码调制）：通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换为二进制符号的过程。
4、数字调制方法，二进制数字调制原理、信号产生方法、解调方法 方法：①利用调制的方法去数字式调制；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波实现。
原理：①二进制振幅键控（2ASK ）：利用载波的振幅变化（只有两种变化，对应0、1）来传递数字信息，而其频率与初始相位保持不变。
表达式：t t s t e c ASK ωcos )()(2=，)()(s nn nT t g a t s -=∑；②二进制频移键控（2FSK ）：利用载波的频率变化来传递数字信息。
（*一个2FSK 信号可以看成两不同载频2ASK 信号的叠加）表达式：)]cos()([)cos()([)(212n s nn n S n n FSK t nT t g a t nT t g a t e θωϕω+-++-=∑∑；③二进制相移键控（2PSK ）：...载波相位...。
表达式：)cos()(2n c PSK t A t e ϕω+=。
（*可以看成一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘）。
信号产生方法：①2ASK/OOK ：模拟调制法与键控法。
②2FSK ：模拟调频电路来实现和键控法。
两者差异：调频法产生的2FSK 信号在相邻码元之间是相位是连续变化的，键控法产生的信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元间的相位不一定连续。
通信原理简答题答案
通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类？答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么？第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些？它们分别表征随机过程的哪些特征？答：均值：表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：严平稳：随机过程(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t无关，为常数a。
2）自相关函数只与时间间隔=-有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱的关系如何？答：自相关函数性质：(1)R(0)=E[]——的平均功率。
(2)R()=R(-)——的偶函数。
(3)——R()的上界。
通信原理各章习题集的答案解析
第一章 通信系统概论一 填空选择题1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可实现综合化（便于集成）等_。
2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量， FSK 系统指标具体用_传输速率（传码率、传信率）和_差错率（误码率、误信率）_衡量，FM/PM 系统具体指标用_有效传输频带 和_信噪比_衡量。
3.已知二进制数字信号在2分钟内共传送72000个码元，0、1码等概率出现，则码元速率为600B ，信息速率为600b/s ；传送1小时后，接收到的错码为216个，其误码率为10-4；若保持码元速率不变，变换为8进制传输，每个码元所含信息量为3 ，信息速率为1800b/s 。
4.通信是指消息由一地向另一地进行＿＿＿＿＿＿，主要质量指标是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿,它们在数字通信系统中具体为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
5.在码元速率相同的条件下，16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。
6.按传输媒介，通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。
7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D )A.信息传输速率B.符号传输速率C.频带利用率D.以上都包括8.在码元速率相同条件下，m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。
9．通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。
10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性，前者主要是消息传输速率问题，而后者是指消息传输的 质量问题。
12．设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，每个消息出现是相互独立的，其平均信息量H=__1.75b/符号__。
13.设有4个消息符号，其出现概率是21、41、81、81各消息符号出现是相对独立的，该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。
14.某四元制信源，各符号对应的概率分别为21、41、81、1，则该信源符号的平均信息量为 1.75b/符号 。
中科院 现代通信原理 黄志蓓_lecture15
Lecture 15数字信号的载波传输IILecture 15 数字信号的载波传输II多进制数字调制♦MASK ♦MPSK ♦MFSK正交幅度调制（QAM ）部分响应正交幅度调制（QPR ） 最小频移键控（MSK ）各数字调制方法比较多进制幅度键控(MASK)tcos )nT t (g a )t (S c n b n MASK ω⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=∑∑−=−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛10121012101M i i M M P P ,P ,P ,P A ,A ,A ,A ""多进制幅度键控(MASK)s MASK (t )多进制相移键控(MPSK)π相0相π相0相π/2相3π/2相π相0相π/2相3π/2相π/4相-π/4相3π/4相-3π/4相多进制相移键控(MPSK)π/2相-π/2相π/4相-π/4相3π/4相-3π/4相参考相位π/8相3π/8相5π/8相7π/8相-π/8相-3π/8相-5π/8相-7π/8相已调信号t sin sin )nT t (g t cos cos )nT t (g )t cos()nT t (g )t (S c n n b c n n b nn c b PSK ωϕωϕϕω⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=+−=∑∑∑令a n =cos φn ,b n =sin φn可看作两个正交载波进行MASK 调制后信号的叠加。
MPSK n bc nn b c n S (t )a g(t nT )cos t b g(t nT )sin t ωω⎡⎤=−⎢⎥⎣⎦⎡⎤−−⎢⎥⎣⎦∑∑多进制相移键控(MPSK)Δφ A B π/4 1 1 3π/4 0 1 5π/4 0 0 7π/4 1a (1)a (0)b (0)b (1)(1,1)(1,0)(0,0)(0,1)QPSK 信号的产生s(t) 4PSK串/并 变换器环形调制器1环形调制器2振荡器 相移π/2ΣQPSK 信号的产生输入 输出串/并变换逻辑选相电路带通滤波器四相载波发生器QPSK 信号的产生位定时x(t)相乘器低 通滤波器抽 样 判决器振荡器相移π/2相乘器低 通滤波器抽 样 判决器串/并 变换器QPSK 信号的解调)t cos()t (s )t (x n c ϕω+=输入相位φncos φn 的极性sin φn 的极性判决器输出A B π/4++113π/4-+015π/4--007π/4+-1QPSK 信号的产生多进制数字调频(MFSK)i=0,1,…M-1tcos A )t (s i MPSK ω=二进制码 控制振荡器f 1振荡器f 2 振荡器f L开关电路逻辑电路多进制数字调频(MFSK)定时动态滤波f 1动态滤波f 2动态滤波f L采样判决器包络检波1 包络检波2包络检波LLecture 15 数字信号的载波传输II多进制数字调制♦MASK ♦MPSK ♦MFSK正交幅度调制（QAM ）部分响应正交幅度调制（QPR ） 最小频移键控（MSK ）各数字调制方法比较正交幅度调制(QAM)矢量图QI QI(a)16PSK (b)16QAM正交幅度调制(QAM)时域表达式t sin )t (y t cos )t (x )t (S c c QAM ωω+=∑∑−=−=kb k kb k )kT t (g y )t (y )kT t (g x )t (xCos ωc t二进制 L-QAM 信号信息 Sin ωc t电 平转 换串-并变 换电 平转 换LPFLPF 乘法器乘法器加法器正交幅度调制(QAM)调制(0011)(0010)(0001)(0000)(0111)(0110)(0101)(0100)(1011)(1010)(1001)(1000)(1111)(1110)(1101)(1100)a 1a 2b 1b 2+3 0 0x a 1 a 2+1 0 1-1 1 0-3 1 1y b 1b 2+300+101-110-311L-QAM 信号 cos ωc t 位同步sin ωc t位同步载 波提 取╳ ╳ 相移90o判决 )t (x ˆl aˆa ˆ1判决 l bˆb ˆ1)t (y ˆ正交幅度调制(QAM)解调解调器两个支路信号用某判决电平L 对x k ，y k 进行判决∑∑−=−=kb k kb k )kT t (g y )t (y ˆ)kT t (g x )t (xˆ()()()k k k ,x L LˆxL ,x L L ⎧>⎪=⎨<⎪⎩01若若()()k k k ,y L Lˆy (L ),y L L⎧>⎪=⎨<⎪⎩01若若正交幅度调制(QAM)解调四电平QAM ：L=0，+2，-2还原出二进制码x k a 1k a 2k +3 0 0 0 0 0 +1 0 1 0 1 0 -3 1 0 1 1 0 -1 1 1 111)(x ˆk 0)(xˆk 2+)(xˆk 2−)(x ˆ)(x ˆ)(x ˆaˆ);(x ˆaˆk k k k k k 220021−⊕+⊕==正交幅度调制(QAM)解调Lecture 15 数字信号的载波传输II多进制数字调制♦MASK ♦MPSK ♦MFSK正交幅度调制（QAM ）部分响应正交幅度调制（QPR ） 最小频移键控（MSK ）各数字调制方法比较部分响应正交幅度控制(QPR)在多电平正交幅度调制中，同相分量和正交分量基带信号采用部分响应信号，即得QPR 信号对x k ，y k 进行相关编码∑∑−=−−=−==1010N i ik i k N i i k i k y d Y x c XLecture 15 数字信号的载波传输II多进制数字调制♦MASK ♦MPSK ♦MFSK正交幅度调制（QAM ）部分响应正交幅度调制（QPR ） 最小频移键控（MSK ）各数字调制方法比较MSK 基本原理FSK 信号表达其中 MSK—相位连续FSK 且βFM =0.5[][])t (t cos A )t (S dt )t (s t cos A )t (S c FSK c FSK ϕωθωΔω+=++=∫或θωΔϕ+=∫dt )t (s )t (∑−=kb k )kT t (g a )t (s bb b FM T .f f f 250222πωΔπωΔΔβ=⇒===第k 个码元时间内MSK 信号可表示为[])t (t cos A )t (S k c MSK ϕω+=bb T )k (t kT 1+≤≤bk k k T a a dt )t (d 2πωΔϕ⋅=⋅=其中kb k k k T ta dt dt)t (d )t (ϕπϕϕ+⋅==∴∫222211111πϕϕϕπϕπϕϕ⋅⋅−+=∴+=+⇔=−−−−−k )a a (T ta T t a )kT ()kT (k k k k kb k k b k b k b k MSK 基本原理)t (k ϕπ2ππ−π2−T b3T b4T b5T b6T b2T bt111100MSK 基本原理MSK 相位网格k b c k k b c kb kc k b k c k b k c k b k c k b k c MSK cos T t sin t sin a cos T t cos t cos cos T t a sin t sin cos T t a cos t cos )T ta sin(t sin )T t a cos(t cos )T ta (t cos )t (S ϕπωϕπωϕπωϕπωϕπωϕπωϕπω⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=+−+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=2222222MSK 信号的产生--正交调幅法令x k =cos φk ，y k =a k cos φkMSK c c S (t )x(t )cos t y(t )sin tωω=− x(t)s(t) S MSK (t)y(t)cos ωc t相移90o 串/并╳╳╳ ╳∑ 相移90o 延迟T b bT t cos 2πMSK 信号的产生--正交调幅法M SK 信号 cos(ωc t+π/2) 数据乘法器乘法器 积分判决积分判决2(i+1)T s (2i+1)T sc k c k c cos t (t )cos t cos (t )ππωϕωϕω⎛⎞⎡⎤+⋅+=−+⎡⎤⎜⎟⎣⎦⎢⎥⎝⎠⎣⎦222项MSK 信号的解调T s2T st1110090o -90o 180o-180oT s 2T stv(t)1-1(00)或(01)(10)或(11)k k v(t )cos (t )sin (t )πϕϕ⎡⎤=−=⎡⎤⎣⎦⎢⎥⎣⎦2MSK 信号的解调Lecture 15 数字信号的载波传输II多进制数字调制♦MASK ♦MPSK ♦MFSK正交幅度调制（QAM ）部分响应正交幅度调制（QPR ） 最小频移键控（MSK ）各数字调制方法比较各种数字调制的比较调制方式表示式带宽解调误码率P eP e 近似值(ρ>>1)振幅键控(ASK)0:01:Acos ωc t 2B同步包络频移键控(FSK)0: cos ω2t 1:cos ω1t2Δf+2B 相干最佳非相干相移键控(PSK)0:Acos ωc t1:Acos(ωc t+π)2B相干差分相移键控(DPSK)0:Acos(ωc t+φ0)1:Acos(ωc t+ φ0+π)2B相干差分相干)(erfc 221ρ)(erfc 221ρ)(erfc ρ21)(erfc ρ()[]2211ρerf−ρ−e 21ρ−e 21221/e ρ−221/e ρ−421/e ρ−ρπρ−e 2141/e ρπρ−221/eρπρ−各种数字调制的比较—抗噪声性能对同一种数字调制，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率 对于不同的调制方式，若误码率P e 一定，PSK 性能最好，FSK 次之，ASK 最差 若都采用相同的解调方式，若误码率Pe 相同，所需要的信噪比2ASK 比2FSK 高3dB ，2FSK 比2PSK 高3dB－8－4048121610－710－610－110－210－310－410－5P e非相干DSK 相干ASK非相干ASK差分相干DPSK相干DSK 相干PSKFSKFSK各种数字调制的比较频带宽度：MSK最小对信道特性变化的敏感性：ASK最敏感 设备的复杂程度发送端：设备复杂程度不相上下接收端：相干比非相干复杂同为非相干接收时，2DPSK设备最复杂。