Chapter8通信系統(tǒng)

1、 第第8章章 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)Communication Systems 1本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 作為傅立葉分析在工程實(shí)際中的應(yīng)用，本章將作為傅立葉分析在工程實(shí)際中的應(yīng)用，本章將討論通信系統(tǒng)中的某些基本技術(shù)及其分析方法。討論通信系統(tǒng)中的某些基本技術(shù)及其分析方法。1. 正弦幅度調(diào)制正弦幅度調(diào)制DSB調(diào)制與調(diào)制與AM調(diào)制。調(diào)制。2. 同步解調(diào)與包絡(luò)解調(diào)；頻分復(fù)用（同步解調(diào)與包絡(luò)解調(diào)；頻分復(fù)用（FDM）。）。3. 單邊帶單邊帶（SSB）幅度幅度調(diào)制調(diào)制。4. 脈沖串載波調(diào)制與時(shí)分復(fù)用（脈沖串載波調(diào)制與時(shí)分復(fù)用（TDM）。）。5. 脈沖幅度調(diào)制脈沖幅度調(diào)制(PAM)與脈沖編碼調(diào)制與脈沖編碼調(diào)制(P

2、CM)。6.離散時(shí)間正弦幅度調(diào)制。離散時(shí)間正弦幅度調(diào)制。28.0 引言引言 (Introduction)一般的通信系統(tǒng)總是由以下環(huán)節(jié)組成一般的通信系統(tǒng)總是由以下環(huán)節(jié)組成: :在通信系統(tǒng)中在通信系統(tǒng)中調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)是一種基本的技術(shù)。是一種基本的技術(shù)。 調(diào)制調(diào)制是指用一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某一個(gè)是指用一個(gè)信號(hào)去控制另一個(gè)信號(hào)的某一個(gè)參量的過(guò)程。參量的過(guò)程。被控制的信號(hào)稱(chēng)為被控制的信號(hào)稱(chēng)為載波載波 ( Carrier Wave )。變換器變換器發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)信道信道接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)變換器變換器消息消息信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)消息消息調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)3在通信系統(tǒng)中廣泛采用調(diào)制技術(shù)是因?yàn)樵谕ㄐ畔到y(tǒng)中

3、廣泛采用調(diào)制技術(shù)是因?yàn)? : 1. 任何信道都有它自己的傳輸特性任何信道都有它自己的傳輸特性; 2. 信道的帶寬往往比一路信號(hào)的帶寬要大得多信道的帶寬往往比一路信號(hào)的帶寬要大得多; 3. 若信號(hào)以電磁波形式發(fā)送到信道，當(dāng)發(fā)射天線若信號(hào)以電磁波形式發(fā)送到信道，當(dāng)發(fā)射天線的尺寸大約為信號(hào)波長(zhǎng)的的尺寸大約為信號(hào)波長(zhǎng)的1/10或更大一些時(shí)，天或更大一些時(shí)，天線的輻射效率最高。線的輻射效率最高。 控制信號(hào)稱(chēng)為控制信號(hào)稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) ( Modulation Signal )，也稱(chēng)為基帶信號(hào)。也稱(chēng)為基帶信號(hào)。4通常采用的調(diào)制方式通常采用的調(diào)制方式: :一一. . 正弦載波的情況正弦載波的情況: :根

4、據(jù)被控制的參量分為根據(jù)被控制的參量分為: AM-Amplitude ModulationFM-Frequency ModulationPM-Phase Modulation角度調(diào)制角度調(diào)制在正弦幅度調(diào)制中，又有帶載波和抑制載波的在正弦幅度調(diào)制中，又有帶載波和抑制載波的:AM/wc-AM/with carrierAM/sc-AM/suppressed carrier5 在抑制載波的正弦幅度調(diào)制中有雙邊帶、單邊帶、在抑制載波的正弦幅度調(diào)制中有雙邊帶、單邊帶、 殘留邊帶：殘留邊帶： DSB-Double side-band 雙邊帶雙邊帶 SSB-Single side-band 單邊帶單邊帶 VSB

5、-Vestigial side-band 殘留邊帶殘留邊帶 對(duì)正弦載波的情況，若調(diào)制信號(hào)是脈沖信號(hào)，對(duì)正弦載波的情況，若調(diào)制信號(hào)是脈沖信號(hào)，則稱(chēng)為：則稱(chēng)為： ASK-幅度鍵控幅度鍵控(Amplitude Shift Keying) FSK-頻率鍵控頻率鍵控(Frequency Shift Keying) PSK-相位鍵控相位鍵控(Phase Shift Keying)6二二. . 脈沖載波的情況脈沖載波的情況: : 根據(jù)被控制的參量可分為根據(jù)被控制的參量可分為: :脈沖幅度調(diào)制、脈脈沖幅度調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制、脈沖周期（位置）調(diào)制沖寬度調(diào)制、脈沖周期（位置）調(diào)制。PAM-Pulse Amplit

6、ude ModulationPWM-Pulse Width ModulationPPM-Pulse Periodic(Position) Modulation 當(dāng)調(diào)制信號(hào)是脈沖編碼信號(hào)時(shí)，稱(chēng)為當(dāng)調(diào)制信號(hào)是脈沖編碼信號(hào)時(shí)，稱(chēng)為脈沖編碼脈沖編碼調(diào)制或調(diào)制或PCM調(diào)制。調(diào)制。PCM-Pulse Code Modulation78.1 正弦幅度調(diào)制正弦幅度調(diào)制 ( DSB ) 其中其中 為調(diào)制信號(hào)為調(diào)制信號(hào)( (基帶信號(hào)基帶信號(hào)) )， 為載波，為載波， 為已調(diào)信號(hào)。為已調(diào)信號(hào)。( )x t( )c t( )( ) ( )y tx t c t幅度調(diào)制的數(shù)學(xué)模型是乘法器。幅度調(diào)制的數(shù)學(xué)模型是乘法器。(

7、)cos()ccc tt當(dāng)當(dāng) 時(shí)稱(chēng)為時(shí)稱(chēng)為正弦幅度調(diào)制正弦幅度調(diào)制。( )x tcos()cct)(tx( )y t( )c t8 若暫時(shí)不考慮載波的相位，即若暫時(shí)不考慮載波的相位，即( )( )coscy tx tt已調(diào)信號(hào)的頻譜為：已調(diào)信號(hào)的頻譜為：11()()()()()22ccY jX jC jX jX j ()()()ccC j 由于此時(shí)載波的頻譜為：由于此時(shí)載波的頻譜為：上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶9 表明表明: : 對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行正弦幅度調(diào)制，就等于對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行正弦幅度調(diào)制，就等于在頻域?qū)⒒鶐盘?hào)的頻譜搬移到載頻的位置。在頻域?qū)⒒鶐盘?hào)的頻譜搬移到載頻的位置。 為此，應(yīng)滿足：為此，

8、應(yīng)滿足： 1. 必須帶限于必須帶限于 。 2. ( )x tMcM( )y t( )x t 為了在接收端能從為了在接收端能從 恢復(fù)成恢復(fù)成 , , 要求在要求在頻頻譜搬移的過(guò)程中不能發(fā)生頻譜重疊。譜搬移的過(guò)程中不能發(fā)生頻譜重疊。108.2 正弦正弦AM的解調(diào)的解調(diào)將將 再次與同頻載波相乘，再次與同頻載波相乘，有有: : ( )y t2( )( )cos( )cos11( )( )cos222cccw ty ttx ttx tx tt一一. . 同步解調(diào)同步解調(diào): :(Synchronous demodulation)Demodulation for Sinusoidal AM 顯然，只要濾掉第

9、二項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)顯然，只要濾掉第二項(xiàng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì) 的恢復(fù)。的恢復(fù)。( )x t技術(shù)關(guān)鍵：技術(shù)關(guān)鍵：11v 所用理想低通濾波器的截止頻率要滿足所用理想低通濾波器的截止頻率要滿足: :2McMWv 解調(diào)端所用的載波必須與調(diào)制時(shí)的載波完解調(diào)端所用的載波必須與調(diào)制時(shí)的載波完全全同頻。同頻。此時(shí)，可采用如下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解調(diào)：此時(shí)，可采用如下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解調(diào)：1213載波相位的影響載波相位的影響: : 假定調(diào)制時(shí)的載波假定調(diào)制時(shí)的載波 解調(diào)解調(diào)時(shí)的載波時(shí)的載波 , ,則則1( )cos(),ccc tt2( )cos()ccc tt( )( )cos() cos()11( )cos()( )cos(2)22ccccc

10、ccccw tx tttx tx tt 是一個(gè)常數(shù)。此時(shí)，可以通過(guò)前面是一個(gè)常數(shù)。此時(shí)，可以通過(guò)前面討論的解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解調(diào)。討論的解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 當(dāng)當(dāng) 不隨時(shí)間變化，而且不隨時(shí)間變化，而且 時(shí)時(shí), ,cc2cccos()cc14 可見(jiàn)，必須要求可見(jiàn)，必須要求調(diào)制和解調(diào)時(shí)所使用的載波調(diào)制和解調(diào)時(shí)所使用的載波不僅要嚴(yán)格同頻，而且要相位同步不僅要嚴(yán)格同頻，而且要相位同步( (以保證相位以保證相位差差 與時(shí)間無(wú)關(guān)與時(shí)間無(wú)關(guān)) )。因此這種解調(diào)方法稱(chēng)為。因此這種解調(diào)方法稱(chēng)為同步解調(diào)同步解調(diào)(Synchronous Demodulation)。cc當(dāng)當(dāng) 時(shí)，由于時(shí)，由于 不能不能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。實(shí)現(xiàn)解調(diào)。2

11、cc cos()0cc技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵: :15 采用采用頻率合成技術(shù)頻率合成技術(shù)以保證頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)以保證頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度，采用定度，采用鎖相技術(shù)鎖相技術(shù)以保證相位同步。以保證相位同步。說(shuō)明說(shuō)明: : 由于在已調(diào)信號(hào)的頻譜中同時(shí)保留了基帶信號(hào)由于在已調(diào)信號(hào)的頻譜中同時(shí)保留了基帶信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶，故稱(chēng)其為雙邊帶的上、下兩個(gè)邊帶，故稱(chēng)其為雙邊帶( ( DSB ) 調(diào)調(diào)制。這種調(diào)制方式只適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。制。這種調(diào)制方式只適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。二二.非同步解調(diào)非同步解調(diào)(包絡(luò)解調(diào)包絡(luò)解調(diào))： (Envelope Demodulation)16 要想從已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)解調(diào)出原

12、基帶信號(hào)，必要想從已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)解調(diào)出原基帶信號(hào)，必須要求已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)完全保留基帶信號(hào)的形狀，須要求已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)完全保留基帶信號(hào)的形狀，即即要求要求調(diào)制信號(hào)始終非負(fù)調(diào)制信號(hào)始終非負(fù)。為此，要在。為此，要在DSB調(diào)制調(diào)制方案中加入足夠大的載波分量。方案中加入足夠大的載波分量。17( )( ) cos,cy tA x tt當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí), ,max( )Ax t即可保證即可保證 已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)將會(huì)保已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)將會(huì)保留留 的形狀。的形狀。( )0,Ax t( )x t 此時(shí)此時(shí)只需通過(guò)簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波器即可實(shí)現(xiàn)從只需通過(guò)簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波器即可實(shí)現(xiàn)從已調(diào)信號(hào)中解調(diào)出已調(diào)信號(hào)中解調(diào)出 。( )x t11

13、cMRCff這種調(diào)制方式被稱(chēng)為這種調(diào)制方式被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的AM調(diào)制。調(diào)制。1819 包絡(luò)解調(diào)付出的代價(jià)是發(fā)送功率的浪費(fèi)。因?yàn)榘j(luò)解調(diào)付出的代價(jià)是發(fā)送功率的浪費(fèi)。因?yàn)榧尤氲妮d波并不攜帶任何有用信息，這部分功率加入的載波并不攜帶任何有用信息，這部分功率的發(fā)射對(duì)有用信息的傳輸是無(wú)益的。的發(fā)射對(duì)有用信息的傳輸是無(wú)益的。 如果如果 ，定義，定義 為為調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù) ， 顯然顯然 。max( )x tK/K A01mm特例特例 當(dāng)調(diào)制信號(hào)是單音正弦時(shí)，在當(dāng)調(diào)制信號(hào)是單音正弦時(shí)，在 的情況下，的情況下，已調(diào)信號(hào)的頻譜如下：已調(diào)信號(hào)的頻譜如下：1m 20cc0AA2A2AA 此時(shí)，已調(diào)信號(hào)的平均功率是載波

14、功率的此時(shí)，已調(diào)信號(hào)的平均功率是載波功率的1.5 倍，而這些功率中真正用于傳輸有用信息的邊帶倍，而這些功率中真正用于傳輸有用信息的邊帶功率只是載波功率的功率只是載波功率的1/2，只占整個(gè)已調(diào)信號(hào)總功只占整個(gè)已調(diào)信號(hào)總功率的率的1/3。21 已調(diào)信號(hào)的最大峰值等于載波峰值的已調(diào)信號(hào)的最大峰值等于載波峰值的 2倍。倍。這就要求發(fā)射機(jī)的峰值功率容限是載波功率的這就要求發(fā)射機(jī)的峰值功率容限是載波功率的 4 倍，發(fā)射機(jī)的效率是很低的。倍，發(fā)射機(jī)的效率是很低的。max1.5337.5%48ccPP 從功率利用的角度從功率利用的角度, , 越大越好；從包絡(luò)檢越大越好；從包絡(luò)檢波的效果來(lái)看，波的效果來(lái)看， 越

15、小越好。因此，在包絡(luò)解越小越好。因此，在包絡(luò)解調(diào)中，通常折衷地取調(diào)中，通常折衷地取 。mm0.50.8m 22Frequency Division Multiplexingv 信道具有相應(yīng)的頻率特性，不同信道對(duì)不同信道具有相應(yīng)的頻率特性，不同信道對(duì)不同頻段的信號(hào)具有最佳傳輸特性。頻段的信號(hào)具有最佳傳輸特性。v 信道具有比信號(hào)帶寬大得多的頻帶。信道具有比信號(hào)帶寬大得多的頻帶。 8.3 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用( FDM )在前面的討論中已經(jīng)提到：在前面的討論中已經(jīng)提到：頻分復(fù)用可以大大提高信道頻分復(fù)用可以大大提高信道頻率頻率資源的利用率。資源的利用率。 如果在一個(gè)信道中只能傳輸一路信號(hào)，顯然對(duì)如

16、果在一個(gè)信道中只能傳輸一路信號(hào)，顯然對(duì)有限的信道頻率資源是一種浪費(fèi)。有限的信道頻率資源是一種浪費(fèi)。23頻分復(fù)用頻分復(fù)用2425 對(duì)頻分多路復(fù)用信號(hào)解調(diào)時(shí)，首先要對(duì)頻分多路復(fù)用信號(hào)解調(diào)時(shí)，首先要解復(fù)用解復(fù)用：從復(fù)用信號(hào)的頻譜中利用帶通濾波器濾出所需的從復(fù)用信號(hào)的頻譜中利用帶通濾波器濾出所需的一路信號(hào)，然后對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。一路信號(hào)，然后對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。頻分多路復(fù)用信號(hào)的解調(diào)頻分多路復(fù)用信號(hào)的解調(diào)268.4 單邊帶正弦幅度調(diào)制單邊帶正弦幅度調(diào)制(SSB)SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生:1 .濾波法濾波法: 利用邊帶濾波器，濾除一個(gè)邊帶。利用邊帶濾波器，濾除一個(gè)邊帶。Single-Sideband

17、 Sinusoidal Amplitiude Modulation27(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)+ +(5)(5)SSBSSB下上2 . 移相法移相法:sin()()ccctj 其中：其中：0()j()jcc28()X j1MM0(1)()Y j10cc(5)1/20cc(2)1()Y j(3)jjMM0()pXj1/20cc1/2(4)2()Yj298.5 脈沖串作載波的幅度調(diào)制脈沖串作載波的幅度調(diào)制一一. .脈沖串載波調(diào)制脈沖串載波調(diào)制: : 當(dāng)幅度調(diào)制的載波信當(dāng)幅度調(diào)制的載波信號(hào)是脈沖串時(shí)，稱(chēng)為號(hào)是脈沖串時(shí)，稱(chēng)為脈脈沖串載波調(diào)制。沖串載波調(diào)制。Amplitude M

18、odulation with a Pulse-Train Carrier在頻域分析：在頻域分析：302()2()kkC jakT 2()kka XjkT1()()()2Y jX jC jsin()sinkackTTkTk其中：其中：31 脈沖串載波調(diào)制時(shí)能否解調(diào)出脈沖串載波調(diào)制時(shí)能否解調(diào)出 ，與脈寬，與脈寬 無(wú)關(guān)。從時(shí)域角度，在一個(gè)周期內(nèi)可以為每一路無(wú)關(guān)。從時(shí)域角度，在一個(gè)周期內(nèi)可以為每一路信號(hào)分配一個(gè)時(shí)隙，依次傳送多路信號(hào)。信號(hào)分配一個(gè)時(shí)隙，依次傳送多路信號(hào)。( )x t只要只要 的最高頻率的最高頻率 滿足滿足 ，( )x tM22 /MT即可保證在即可保證在 中不發(fā)生頻譜的重疊，可以中不發(fā)

19、生頻譜的重疊，可以用理想低通濾波器從已調(diào)信號(hào)中解調(diào)出用理想低通濾波器從已調(diào)信號(hào)中解調(diào)出 。()Y j( )x t低通的截止頻率低通的截止頻率 要滿足要滿足 。WMcMW 時(shí)分復(fù)用的思想時(shí)分復(fù)用的思想: :32二二. 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM: (Time-Division Multiplexing) 在脈沖串載波的每一個(gè)周期里，依次為各路在脈沖串載波的每一個(gè)周期里，依次為各路信號(hào)分配一個(gè)相應(yīng)的時(shí)隙，在該時(shí)隙內(nèi)傳送這信號(hào)分配一個(gè)相應(yīng)的時(shí)隙，在該時(shí)隙內(nèi)傳送這一路信號(hào)。只要各路信號(hào)的時(shí)隙彼此不重疊，一路信號(hào)。只要各路信號(hào)的時(shí)隙彼此不重疊，就可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的同時(shí)傳送。在接收端通就可以實(shí)現(xiàn)多路信

20、號(hào)的同時(shí)傳送。在接收端通過(guò)過(guò)循徊檢測(cè)循徊檢測(cè)實(shí)現(xiàn)解復(fù)用。實(shí)現(xiàn)解復(fù)用。時(shí)分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)：時(shí)分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)：33時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用34時(shí)分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)1( )y t2( )y t3( )y t4( )y t35 PAM調(diào)制調(diào)制就是用就是用 在各時(shí)隙的樣本值去調(diào)制在各時(shí)隙的樣本值去調(diào)制載波脈沖的幅度。載波脈沖的幅度。( )x t8.6 脈沖幅度調(diào)制（脈沖幅度調(diào)制（PAM）一一. PAM調(diào)制調(diào)制 以脈沖串作載波的幅度調(diào)制，在載波的寬度以脈沖串作載波的幅度調(diào)制，在載波的寬度內(nèi)是以調(diào)制信號(hào)的原始波形為傳送對(duì)象的。由于內(nèi)是以調(diào)制信號(hào)的原始波形為傳送對(duì)象的。由于此時(shí)此時(shí) 滿足滿足

21、Nyquist采樣率，因此采樣率，因此, ,在在 時(shí)隙內(nèi)只需要傳送時(shí)隙內(nèi)只需要傳送 的一個(gè)樣本值即可。的一個(gè)樣本值即可。(2 / )2cMT( )x tPulse-Amplitude Modulation36二二. PAM系統(tǒng)中的碼間干擾系統(tǒng)中的碼間干擾 對(duì)時(shí)分復(fù)用的對(duì)時(shí)分復(fù)用的PAM 信號(hào)，在理想情況下，各路信號(hào)，在理想情況下，各路信號(hào)在傳輸過(guò)程中不發(fā)生波形失真，在接收端只要信號(hào)在傳輸過(guò)程中不發(fā)生波形失真，在接收端只要通過(guò)采樣判決就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每路信號(hào)的解復(fù)用。通過(guò)采樣判決就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每路信號(hào)的解復(fù)用。37 但是，在工程實(shí)際中，由于信道的非理想頻率特但是，在工程實(shí)際中，由于信道的非理想頻率特性

22、及加性噪聲的引入，總會(huì)造成性及加性噪聲的引入，總會(huì)造成PAM信號(hào)的波形信號(hào)的波形發(fā)生失真。從而會(huì)產(chǎn)生發(fā)生失真。從而會(huì)產(chǎn)生碼間干擾碼間干擾，使采樣判決時(shí)刻，使采樣判決時(shí)刻得到的樣本值并非是該路信號(hào)應(yīng)該有的樣本值。得到的樣本值并非是該路信號(hào)應(yīng)該有的樣本值。38產(chǎn)生碼間干擾的原因產(chǎn)生碼間干擾的原因: : 1. 信道帶寬有限使脈沖的前后沿變緩信道帶寬有限使脈沖的前后沿變緩; ; 2. 非線性相位使群時(shí)延非恒定而產(chǎn)生相位彌散。非線性相位使群時(shí)延非恒定而產(chǎn)生相位彌散。39消除碼間干擾的方法消除碼間干擾的方法: :v 針對(duì)由于信道帶寬有限而產(chǎn)生的碼間干擾，針對(duì)由于信道帶寬有限而產(chǎn)生的碼間干擾，應(yīng)該在形成應(yīng)該

23、在形成 PAM 信號(hào)時(shí)，使用一種非矩形的脈信號(hào)時(shí)，使用一種非矩形的脈沖作為載波。這種脈沖在所有采樣判決時(shí)刻都過(guò)沖作為載波。這種脈沖在所有采樣判決時(shí)刻都過(guò)零點(diǎn)，而且是帶限的，其最高頻率在信道的通帶零點(diǎn)，而且是帶限的，其最高頻率在信道的通帶內(nèi)。例如采用如下脈沖內(nèi)。例如采用如下脈沖:11Sin()( )tTTp tt40 當(dāng)以這樣的脈沖作為當(dāng)以這樣的脈沖作為PAM調(diào)制的載波時(shí)，就調(diào)制的載波時(shí)，就不會(huì)造成采樣判決時(shí)的碼間干擾。不會(huì)造成采樣判決時(shí)的碼間干擾。41v 更一般的情況，從頻域考慮，只要使更一般的情況，從頻域考慮，只要使 是以是以 奇對(duì)稱(chēng)的。例如：奇對(duì)稱(chēng)的。例如：()P j1/T42111111

24、()/()()/2/0PjTP jPjTT其它1111()()PjjP jjTT 10T其中其中1()P j11()P j43 具有上述頻譜的脈沖在所有采樣判決時(shí)刻均過(guò)具有上述頻譜的脈沖在所有采樣判決時(shí)刻均過(guò)零點(diǎn)。在工程應(yīng)用中零點(diǎn)。在工程應(yīng)用中, , 常常用具有常常用具有升余弦滾降特升余弦滾降特性性的濾波器作為的濾波器作為成形濾波器成形濾波器就是出于這樣的考慮就是出于這樣的考慮, , 目的在于消除碼間干擾。目的在于消除碼間干擾。 如果信道的頻率特性在通帶內(nèi)有起伏（或不恒如果信道的頻率特性在通帶內(nèi)有起伏（或不恒定）還需要進(jìn)行定）還需要進(jìn)行信道幅度均衡信道幅度均衡；如果信道的相位；如果信道的相位特

25、性非線性，則需要進(jìn)行特性非線性，則需要進(jìn)行相位均衡相位均衡。否則，碼間。否則，碼間干擾一定會(huì)產(chǎn)生。干擾一定會(huì)產(chǎn)生。 44三三.數(shù)字脈沖幅度調(diào)制與脈沖編碼調(diào)制數(shù)字脈沖幅度調(diào)制與脈沖編碼調(diào)制 ( PCM ) PAM調(diào)制中信號(hào)的樣本調(diào)制中信號(hào)的樣本 往往被量化成往往被量化成數(shù)字信號(hào)，它可以被認(rèn)為是一個(gè)存儲(chǔ)于數(shù)字系數(shù)字信號(hào)，它可以被認(rèn)為是一個(gè)存儲(chǔ)于數(shù)字系統(tǒng)中或是由某一數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生的。由于數(shù)字系統(tǒng)中或是由某一數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生的。由于數(shù)字系統(tǒng)的統(tǒng)的有限字長(zhǎng)有限字長(zhǎng)， 只能有只能有有限個(gè)量化電平有限個(gè)量化電平，從而造成已調(diào)脈沖的幅度只能有有限個(gè)可能的從而造成已調(diào)脈沖的幅度只能有有限個(gè)可能的幅度值。幅度值。()x

26、 nT( )x n45 數(shù)字化的數(shù)字化的PAM量化形式又可以用二進(jìn)制的電量化形式又可以用二進(jìn)制的電平表示成一組二進(jìn)制碼字。碼字中的每一位稱(chēng)平表示成一組二進(jìn)制碼字。碼字中的每一位稱(chēng)為一個(gè)比特。例如：話音信號(hào)帶限于為一個(gè)比特。例如：話音信號(hào)帶限于3KHZ，若，若以以8KHZ采樣，再用位二進(jìn)制碼量化編碼，則采樣，再用位二進(jìn)制碼量化編碼，則話音信號(hào)的數(shù)據(jù)量是每秒話音信號(hào)的數(shù)據(jù)量是每秒64Kbit。 在傳輸數(shù)字脈沖幅度調(diào)制信號(hào)時(shí)，為了傳輸可在傳輸數(shù)字脈沖幅度調(diào)制信號(hào)時(shí)，為了傳輸可靠，防止誤碼，往往要在傳輸前將其通過(guò)編碼變靠，防止誤碼，往往要在傳輸前將其通過(guò)編碼變換成另一個(gè)二進(jìn)制序列，這種經(jīng)換成另一個(gè)二進(jìn)

27、制序列，這種經(jīng)編碼后的編碼后的PAM調(diào)制就稱(chēng)為調(diào)制就稱(chēng)為PCM調(diào)制。調(diào)制。468.8 離散時(shí)間調(diào)制離散時(shí)間調(diào)制一一. . 離散時(shí)間正弦幅度調(diào)制離散時(shí)間正弦幅度調(diào)制1. 復(fù)指數(shù)載波復(fù)指數(shù)載波: :( )cjnc ne ( ( 不一定是周期的不一定是周期的) )( )c n( )( )cjny nx n e()1()()()()2cjjjjY eX eC eX e Discrete-Time Modulation()2(2)jckC ek 在頻域在頻域4748 可見(jiàn)：用可見(jiàn)：用 去調(diào)制載波的幅度，就是將去調(diào)制載波的幅度，就是將 的頻譜搬移到載頻的位置。通過(guò)同步解調(diào)就可以的頻譜搬移到載頻的位置。通過(guò)

28、同步解調(diào)就可以恢復(fù)原基帶信號(hào)：恢復(fù)原基帶信號(hào)：( )x n( )x n( )( )( )cjnw ny n ex n特例特例 若若 ， ，此時(shí)就是改變，此時(shí)就是改變 中奇數(shù)位各點(diǎn)的正負(fù)號(hào)。解調(diào)時(shí)，只需再一次中奇數(shù)位各點(diǎn)的正負(fù)號(hào)。解調(diào)時(shí)，只需再一次改變改變 奇數(shù)位各點(diǎn)的正負(fù)號(hào)即可。奇數(shù)位各點(diǎn)的正負(fù)號(hào)即可。在頻域則在頻域則表現(xiàn)為信號(hào)頻譜中的高、低頻成分相互交換。表現(xiàn)為信號(hào)頻譜中的高、低頻成分相互交換。c( )( 1)nc n ( )y n( )x n49 若將該系統(tǒng)中的低通換成高通，則整個(gè)系統(tǒng)若將該系統(tǒng)中的低通換成高通，則整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器。相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器。 利用這一點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)制

29、及低通濾波器實(shí)現(xiàn)利用這一點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)制及低通濾波器實(shí)現(xiàn)一個(gè)高通濾波器，反之亦然。一個(gè)高通濾波器，反之亦然。整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器。整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)高通濾波器。( 1)n( 1)n( )x n( )y n1( )x n1( )y n50()jhHe()jX e22MM221()jX eM()jlH ec22()jY e221()jY eM512. 正弦載波正弦載波:( )coscc nn( )( )coscy nx nn52 要從要從 解調(diào)出解調(diào)出 ，必須保證在，必須保證在 中不中不發(fā)生頻譜的重疊。為此應(yīng)有：發(fā)生頻譜的重疊。為此應(yīng)有：( )y n( )x n()jY e,cMcM即即:

30、:McM此時(shí)可以此時(shí)可以通過(guò)同步解調(diào)恢復(fù)通過(guò)同步解調(diào)恢復(fù) 。( )x n( (教材中圖教材中圖8.43是在是在 的特定情況下繪制的的特定情況下繪制的) )/2c53()jY e12220cc2c2c2c2ccM2WW()jW e12222c2c0MM22c22c142cM( )2cc2054低通濾波器的截止頻率應(yīng)滿足低通濾波器的截止頻率應(yīng)滿足: :2McMW通帶增益為通帶增益為2 解調(diào)時(shí)，解調(diào)時(shí)， 中可能會(huì)在中可能會(huì)在 附近出現(xiàn)頻附近出現(xiàn)頻譜混疊譜混疊( (在在 時(shí)會(huì)發(fā)生重疊時(shí)會(huì)發(fā)生重疊) )，但這對(duì)，但這對(duì)解調(diào)沒(méi)有影響。解調(diào)沒(méi)有影響。()jW e 2cM 離散時(shí)間幅度調(diào)制和解調(diào)的分析方法與連

31、續(xù)時(shí)離散時(shí)間幅度調(diào)制和解調(diào)的分析方法與連續(xù)時(shí)間是相同的。在頻域分析時(shí)，只要注意到離散時(shí)間是相同的。在頻域分析時(shí)，只要注意到離散時(shí)間信號(hào)的頻譜均以間信號(hào)的頻譜均以 為周期這一差異即可。為周期這一差異即可。255 可以用同樣的方法來(lái)討論以脈沖串作載波時(shí)的可以用同樣的方法來(lái)討論以脈沖串作載波時(shí)的幅度調(diào)制，會(huì)得到許多相同的結(jié)論。幅度調(diào)制，會(huì)得到許多相同的結(jié)論。 要把要把 路序列按路序列按FDM復(fù)用起來(lái)，則要求每一復(fù)用起來(lái)，則要求每一路信號(hào)所占帶寬不大于路信號(hào)所占帶寬不大于 ( (即雙邊帶調(diào)制時(shí)，即雙邊帶調(diào)制時(shí)，每路信號(hào)必須帶限于每路信號(hào)必須帶限于 ) )。若原來(lái)的每路信號(hào)。若原來(lái)的每路信號(hào)都是從連續(xù)時(shí)間信號(hào)以都是從連續(xù)時(shí)間信號(hào)以Nyquist率采樣得來(lái)的，因率采樣得來(lái)的，因此有此有 ，序列頻譜占滿了整個(gè)信道頻帶，序列頻譜占滿了整個(gè)信道頻帶，要復(fù)用這些信號(hào)就必須通過(guò)對(duì)原信號(hào)要復(fù)用這些信號(hào)就必須通過(guò)對(duì)原信號(hào)增采樣增采樣，將，將其頻帶壓縮到其頻帶壓縮到 之內(nèi)，才能進(jìn)行之內(nèi)，才能進(jìn)行FDM復(fù)用。復(fù)用。M/M/2M2sM/ M56二二. . 離散時(shí)間調(diào)制的轉(zhuǎn)換離散時(shí)間調(diào)制的轉(zhuǎn)換: : 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)往往是按在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)往往是按FDM或或TDM復(fù)用的。有時(shí)由于在發(fā)送端或接收端有某種不同復(fù)用的。有時(shí)由于