通信概論串講筆記20111210要點(diǎn)

1、通信概論串講筆記第一章：通信基礎(chǔ)（一）課程內(nèi)容第一節(jié)：通信的基本概念通信就是信息的傳遞和交換；消息是信息的物理表現(xiàn)形式，如語(yǔ)音、文字、圖片和數(shù)據(jù)等；信息是消息的內(nèi)涵；信號(hào)是能夠反映或表示信息的傳輸載體。第二節(jié)：通信系統(tǒng)的組成1，通信系統(tǒng)一般模型；信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿|噪聲源通信系統(tǒng)基本模型各部分功能：信源是消息的發(fā)源地，其作用是通過(guò)傳感器把消息轉(zhuǎn)換為原始電信號(hào)發(fā)送設(shè)備的功能是將信源和信道匹配起來(lái)，其目的是將信源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào) 信源可以分為模擬信源和數(shù)字信源。信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的通道，可分為有線和無(wú)線兩大類。噪聲源是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集

2、中表示。接收設(shè)備的功能是放大和反變換，其目的是從受到干擾和減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。信宿是傳送消息的目的地。其功能與信源相反，即將復(fù)原的原始電信號(hào)還原成相信的消息，2，模擬通信系統(tǒng)模型；模擬信源調(diào)制器信道解調(diào)器信宿I噪聲源模擬通信系統(tǒng)典型模型兩種轉(zhuǎn)換：（1）消息-原始電信號(hào)（系帶信號(hào)），通過(guò)信源和信宿完成。（2）基帶信號(hào)-已調(diào)信號(hào)（帶通信號(hào)），通過(guò)調(diào)制器和解調(diào)器完成。3, 數(shù)字通信系統(tǒng)模型；信源一信源編碼一加密一信道編碼一數(shù)字調(diào)制一信道一數(shù)字解調(diào)一信道譯碼一解密一信源譯碼一信宿I噪聲源4, 數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：1、抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累；2、傳輸差錯(cuò)可控。3、便于與各種數(shù)字

3、終端接口。4、易于集成化。5、易于加密處理，且保密強(qiáng)度高。缺點(diǎn)：1、比模擬通信占用更寬的信道帶寬。2、數(shù)字通信對(duì)同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。第三節(jié)：通信系統(tǒng)的分類1、按照通信業(yè)務(wù)分：電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。2、按照調(diào)制方式分：基帶系統(tǒng)和調(diào)制（帶通）系統(tǒng)。3、按照信號(hào)特征分：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)。4、按照傳輸媒介分：有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。5、按照工作波段分類長(zhǎng)波通信：30 - 300KHZ中波通信：300K-3MHZ短波通信：3-30MHZ微波通信：300M-300GHZ光通信：43T-3000THZ入=c/f第四節(jié)：通信方式

4、指通信雙方之間的工作方式。1, 單工、半雙工和全雙工通信;單工通信-指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?；如：廣播，遙測(cè)，遙控等；半雙工通信-指通信雙方都可以收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式；如普通對(duì)講機(jī)；全雙工通信-指通信雙方可以同時(shí)進(jìn)行收、發(fā)消息的工作方式；如：電話，手機(jī)通信。2，并行傳輸和串行傳輸。按照數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)臅r(shí)序，可以分為并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸：將代表信息的數(shù)據(jù)代碼序列以成組的方式在兩條或者兩條以上的并行信道上同時(shí)傳輸； 串行傳輸：將數(shù)據(jù)代碼序列以串行方式一個(gè)碼元接一個(gè)碼元地在一條信道上傳輸。第五節(jié)：信號(hào)和頻譜信號(hào)是能夠反映或表示信息的傳輸載體。1.5.1、信號(hào)分類；1、

5、確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確知信號(hào)-指可以預(yù)先知道變化規(guī)律的信號(hào)；隨機(jī)信號(hào)-也稱為不確知信號(hào)，其在實(shí)際發(fā)生前具有一定的不確定性。2、周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)-是定義在時(shí)間區(qū)上，每隔一段時(shí)間間隔按相同規(guī)律重復(fù)變化的信號(hào)。非周期信號(hào)-是不具有重復(fù)性的信號(hào)。3、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)-信號(hào)參量的取值是連續(xù)的（不可數(shù)，無(wú)窮多）。數(shù)字信號(hào)-信號(hào)的參量指可能取有限個(gè)、可數(shù)個(gè)值。4、基帶信號(hào)和帶通信號(hào)基帶指信號(hào)-從零頻開(kāi)始到幾兆赫茲，不適合通過(guò)無(wú)線信道傳輸；帶通信號(hào) 指通過(guò)調(diào)制以后的信號(hào)，又稱已調(diào)信號(hào)。無(wú)論模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，都有基帶信號(hào)和帶通信號(hào)之分。因此，相應(yīng)有數(shù)字（或模擬）基帶傳輸系統(tǒng)和數(shù)字（或模擬

6、）帶通傳輸系統(tǒng)。1.5.2、信號(hào)舉例；正弦信號(hào)（也稱正弦波）是一種最基本的周期信號(hào)，3個(gè)參量描述：振幅，周期或頻率，相位。T=1/f T :周期 f :頻率正弦波的公式：s（t） = Asin （3 t + 0 ）A為信號(hào)的最大振幅，3為信號(hào)的角頻率，單位為rad/s , 0為信號(hào)的初始相位。角度頻率和頻率的關(guān)系為3 = 2 n f 1.5.3、時(shí)域和頻域;時(shí)域角度，描述的是信號(hào)隨時(shí)間變化的特性；頻域角度，描述的是信號(hào)隨頻率變化的特性。頻域圖有兩種類型：振幅-頻率圖和相位-頻率圖。在計(jì)算信號(hào)的帶寬時(shí)，用振幅一頻率圖。1.5.4、頻譜和帶寬。信號(hào)頻譜是指它所包含的所有頻率分量的集合，并且通過(guò)頻域

7、圖表示。換句話說(shuō)頻譜就是描述信號(hào)幅度（或相位）隨頻率變化的關(guān)系圖周期函數(shù)一一傅利葉級(jí)數(shù)非周期函數(shù)一一傅利葉變換隨機(jī)信號(hào)一一功率譜實(shí)現(xiàn)信號(hào)帶寬是指信號(hào)占有的頻率范圍。等于信號(hào)的最高頻分量與最低頻分量的頻率差。B=fH fL B為帶寬fH信號(hào)的最高頻率 fL為信號(hào)的最低頻率*模擬信號(hào)，其帶寬應(yīng)該小于它占用的的信道帶寬，即信道帶寬必須大于信號(hào)帶寬*數(shù)字信號(hào)，它占用的信道帶寬可以小于信號(hào)帶寬，即信道帶寬可以小于信號(hào)帶寬（采樣原理）對(duì)基帶信號(hào)，fL接近0對(duì)帶通信號(hào)，fL 一般遠(yuǎn)大于0。第六節(jié)：信道和噪聲1, 信道定義和分類；信道（channel ）是以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道，根據(jù)信道特征，分為狹義和廣

8、義信道。狹義信道指各種傳輸媒質(zhì)，如有線信道和無(wú)線信道。廣義信道是除了包括傳輸媒質(zhì)外，還包括通信系統(tǒng)有關(guān)的變換裝置，如饋線，放大器等。2, 有線信道分為： 明線（2） 同軸電纜（3）對(duì)稱電纜（4） 雙絞線（5）光纖光纖主要優(yōu)點(diǎn)，傳輸頻帶寬，傳輸容量大，抗干擾性好，保密性強(qiáng)，耐腐蝕，成本低傳輸損耗低。3, 無(wú)線信道無(wú)線信道中，信號(hào)傳輸利用電磁波（無(wú)線電波）在空間的傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)。電磁波傳播方式：（1）地（面）波傳播-2MHZ以下，傳播距離幾十到幾千米，如：調(diào)幅廣播。（2）天波傳播-2 30MHZ 4000km電離層反射方式傳播（3）視線傳播-高于30MHZ視線傳播距離和收發(fā)天線的高度有關(guān)。h=D2/8

9、r= D 2/50 米h是兩天線之間保持視線的最低高度，D為收發(fā)天線間的距離，地球半徑r=6370km。微波中繼：每50km-個(gè)中繼站，通過(guò)接力方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。微波頻率300MHz-300GHz。衛(wèi)星中繼平流層通信（4）散射傳播：傳播媒體不均勻，使電磁波的傳播產(chǎn)生向許多方向折射的現(xiàn)象。分為：電離層閃射、對(duì)流層閃射和流星余跡閃射。164 信道噪聲噪聲：是一種不需要的、有害的電信號(hào)。它能使模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)發(fā)生錯(cuò)碼，限制信息的傳輸速率。根據(jù)噪聲的來(lái)源分類：(1) 人為噪聲：由人類的活動(dòng)產(chǎn)生，如電鉆和電氣開(kāi)關(guān)瞬間造成的電火花；(2) 自然噪聲：自然界中存在的各種電磁波輻射，如閃電，大氣噪聲(3

10、) 內(nèi)部噪聲：通信設(shè)備中的電子元器件傳輸線等產(chǎn)生的噪聲。如熱噪聲、閃彈噪聲等。根據(jù)噪聲的性質(zhì)分類：?jiǎn)晤l噪聲-是一種頻率單一或頻譜很窄的連續(xù)波干擾。脈沖噪聲-是一種在時(shí)間上無(wú)規(guī)則的突發(fā)脈沖波形。起伏噪聲-是遍布在時(shí)域和頻域內(nèi)的隨機(jī)噪聲。如熱噪聲、閃彈噪聲、宇宙噪聲。起伏噪聲是影響通信系統(tǒng)性能的主要因素。165信道容量：是指信道能夠無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笃骄畔⑺俾省?、信道分類：調(diào)制信道：一種連續(xù)的信道編碼信道：一種離散的信道2、香農(nóng)公式：對(duì)于帶寬有限，平均功率有限的高斯白噪聲連續(xù)信道的信道容量(C bit/s) 為C= Blog2(1+S/N) B為信道帶寬(HZ S為信號(hào)功率(W N為噪聲功率(W

11、注意*噪聲功率N (W)如果噪聲功率譜密度為 nO(W/Hz)則噪聲功率N=B* nO(單位對(duì)應(yīng)換算 W= Hz * W/Hz )則有香農(nóng)公式的另一種形式：C= Blog2(1+S/ nOB)3、重要結(jié)論由香農(nóng)公式得出的重要結(jié)論(1) 信道容量C受“三要素”，即 B、S no的限制。(2) 提高信噪比(S/N),可以增大信道容量。(3) 若噪聲功率趨于零(或噪聲功率密度趨于零)，則信道容量趨于無(wú)窮大。(4) 增大信道帶寬B可以增加信道容量，但不能使信道無(wú)限制增大。(5) 信道容量C一定時(shí)，信道帶寬 B和信號(hào)噪聲功率比 S/N之間可以互換。第七節(jié)：多路復(fù)用技術(shù)常用的復(fù)用技術(shù)主要有：頻分復(fù)用、時(shí)分

12、復(fù)用、碼分復(fù)用、波分復(fù)用等。1、頻分復(fù)用(FDM -按照頻率來(lái)劃分信道的復(fù)用方式。信道帶寬被分割成多個(gè)相互不重疊的頻段(子信道)，每路信號(hào)占據(jù)一個(gè)子信道，各路之間必須留有未被使用的頻帶(保護(hù)頻帶)進(jìn)行分隔，以防止重疊。FDM勺特點(diǎn)是各路信號(hào)在頻率上是分開(kāi)的，在時(shí)間上是重疊的。2、 時(shí)分復(fù)用（TDM -是利用分時(shí)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一信道中傳輸多路信號(hào)的方法。TDM勺特點(diǎn)是各路信號(hào)在頻率上是重疊的，在時(shí)間上是分開(kāi)的。同步時(shí)分多路復(fù)用，浪費(fèi)大，利用率低。（固定時(shí)隙）異步時(shí)分多路復(fù)用，根據(jù)需要分配時(shí)隙，利用率高。3、碼分復(fù)用各路信號(hào)碼元在頻譜上和時(shí)間上都是重疊的，但是不同用戶傳輸?shù)男盘?hào)是靠不同的正交編碼序

13、列來(lái)區(qū)分。碼分復(fù)用是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號(hào)。4、波分復(fù)用光通信的復(fù)用技術(shù)，原理和頻分復(fù)用類似。第八節(jié)：通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)評(píng)論一個(gè)通信系統(tǒng)的優(yōu)劣性能指標(biāo)包括：有效性，可靠性，適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性，標(biāo)準(zhǔn)性和可維護(hù)性。1.8.1模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有效性用傳輸帶寬E來(lái)度量。模擬通信系統(tǒng)的可靠性通常用接收端最終輸出信噪比SO/N 0來(lái)度量，輸出信噪比越高，通信可靠性就越好。1.8.2數(shù)字通信系統(tǒng)的行能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率和頻帶利用率來(lái)衡量。1） 碼元速率（波特率）-表示每秒傳送的碼元數(shù)目。碼元是信息傳輸?shù)幕締挝?。八進(jìn)制一個(gè)碼元3位。RB = 1/T T 表示碼元周期，單位：波特

14、（Baud）2）信息速率（比特率）-表示每秒傳送的信息量（或比特?cái)?shù)）。Rb = RB*log2M RB表示碼元速率， M表示碼元進(jìn)制數(shù)。單位 ：bit/s3）頻帶利用率： n = RB/B RB表示碼元速率，B表示頻帶帶寬 單位：Baud/HZ或者n b= Rb/B Rb 表示信息速率。單位：bit/（s*HZ） n讀作langmda。于是n b= RB*log2M /B 或 n b= n *log2M4）差錯(cuò)率 用來(lái)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性。差錯(cuò)率常用誤碼率和誤信率表示。誤碼率Pe：指接收錯(cuò)誤碼元數(shù)占總碼元數(shù)的比例。Pe=錯(cuò)誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)誤信率R （誤比特率）：指接受的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)在傳

15、輸總比特?cái)?shù)中所占的比例P b =錯(cuò)誤比特?cái)?shù)/傳輸總比特?cái)?shù)例1:設(shè)A系統(tǒng)以2000bit/s的比特率傳輸2PS碉制信號(hào)的帶寬為2000HZ, B系統(tǒng)以2000bit/s的比特率傳輸4PSK調(diào)制信號(hào)的帶寬為1000H乙試問(wèn)：哪個(gè)系統(tǒng)更有效?解：兩個(gè)傳輸速率相等的系統(tǒng)其傳輸效率并不一定相同。因?yàn)?，真正衡量?shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)是頻帶利用率A系統(tǒng)n b = Rb/B= 2000/2000bit/(s*Hz )= 1bit/ (s*Hz)B系統(tǒng)n b = Rb/B= 2000/1000bit/(s*Hz )= 2bit/ (s*Hz)所以，B系統(tǒng)的有效性更好。例2：設(shè)某數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送二進(jìn)制碼元的速率

16、為1200Baud,試求該系統(tǒng)的信息速率；若該系統(tǒng)改為傳送八進(jìn)制信號(hào)碼元，碼元速率不變，則這時(shí)系統(tǒng)的信息速率為多少？解：二進(jìn)制：Rb= RB*log2M=1200* Iog22=1200 bit/s八進(jìn)制：Rb= RB*Iog2M=1200* Iog28=3600 bit/s例3:已知某四進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息速率為2400bit/s ，接收端在0。5h內(nèi)共收到216個(gè)錯(cuò)誤碼元，試計(jì)算該系統(tǒng)的誤碼率。解：碼元速率=2400/log2 4=1200 Baud誤碼率 Pe=216/0.5*60*60*1200=10 -4 (0.0001)第二章模擬信號(hào)數(shù)字化及其傳輸?shù)谝还?jié)概述數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信

17、號(hào)的三個(gè)基本環(huán)節(jié)：(1) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)-把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。(2) 按數(shù)字傳輸方法-數(shù)字基帶傳輸或數(shù)字調(diào)制傳輸。(3) 數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A)把數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)。1、模/數(shù)(A/D)的3個(gè)步驟：抽樣、量化、編碼抽樣就是以一定的時(shí)間間隔采集模擬信號(hào)的瞬時(shí)值，然后將采集的瞬時(shí)值(抽樣值)進(jìn)行量化并編碼，就形成了數(shù)字信號(hào)。數(shù)字微波通信系統(tǒng)由天饋設(shè)備、微波分路系統(tǒng)、微波發(fā)信機(jī)、中頻調(diào)制解調(diào)器、基帶切換設(shè)備、勤務(wù)及監(jiān)控和PCM設(shè)備組成。量化：將抽樣信號(hào)幅值進(jìn)行離散化處理的過(guò)程。編碼：把量化后的有限個(gè)信號(hào)電平值變換成二進(jìn)制碼組的過(guò)程。2、編碼方法和分類編碼技術(shù)分為波形編碼和參量編碼兩類。

18、目前使用最普遍的波形編碼方法有：脈沖編碼調(diào)制PCM和增量調(diào)制厶M。第二節(jié)抽樣定理抽樣定理為模擬信號(hào)的數(shù)字化和時(shí)分多路復(fù)用( TDM奠定了理論基礎(chǔ)。帶寬 B=fH-fL如果B> fL表示低通信號(hào)。如果BW fL表示帶通信號(hào)。1、低通抽樣定理低通抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在(0, fH)內(nèi)的模擬信號(hào)m(t)，如果以T< 1/2f h的間隔對(duì)它抽樣，貝U m(t)將被抽樣值完全確定。抽樣間隔：T<=1/2f h 當(dāng)T=1/2f h稱為奈奎斯特間隔抽樣速率：fs>=2f h 當(dāng)fs=2f h稱為奈奎斯特速率。如果抽樣速率fs<2f h,會(huì)產(chǎn)生失真，叫混疊失真。2、帶通抽樣定理

19、帶通抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在fL- f h內(nèi)，帶寬為B=fH-fL的帶通信號(hào)m(t)，如果對(duì)它進(jìn)行抽樣的最小抽樣頻率滿足fs= 2B(1 + k/n)則m(t)將被抽樣值完全確定。其中 n為商f h/B的整數(shù)部分，k為商f h/B的小數(shù)部分。通常f l遠(yuǎn)大于B,所以k/n接近0 fs = 2B2.3脈沖振幅調(diào)制(PAM1、 模擬脈沖調(diào)制-是以時(shí)間上離散的脈沖序列作為載波，用模擬基帶信號(hào)m(t)去控制脈沖序列的某個(gè)參量(振幅，寬度和位置)，使其隨 m(t)的規(guī)律變化。PAMH脈沖波的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化的一種調(diào)制方式，按抽樣定理進(jìn)行抽樣得到的信號(hào)m(t)就是一個(gè)PAM 信號(hào)。)脈寬調(diào)制PDM 脈位

20、調(diào)制PPM用沖激脈沖序列進(jìn)行抽樣是一種理想情況，一般用窄脈沖序列代替沖激脈沖。用窄脈沖序列進(jìn)行抽樣的兩種PAM方式是：自然抽樣和平頂抽樣。2、自然抽樣： 又稱曲頂抽樣，抽樣后信號(hào)的脈沖頂部與原模擬信號(hào)波形相同。時(shí)域波形的脈沖頂部和原模擬信號(hào)波形相同，頻譜包絡(luò)按sa函數(shù)隨頻率增加而下降，帶寬有限，可通過(guò)低通濾波器直接分離出原始模擬信號(hào)。3、理想抽樣理想抽樣-用沖激脈沖序列進(jìn)行抽樣是一種理想情況。PAM信號(hào)波形沖激大小等于瞬時(shí)抽樣值，頻譜的包絡(luò)是一條水平線，信號(hào)帶寬無(wú)窮大?？赏ㄟ^(guò)低通濾波器直接分離出原始模擬信號(hào)。4、平頂抽樣 又稱瞬時(shí)抽樣。脈沖頂部是平坦的，脈沖幅度等于瞬時(shí)抽樣值。頻譜復(fù)雜，不能直

21、接用低通濾波器恢復(fù)原信號(hào)，必須在低通前加一個(gè)修正濾波器。實(shí)際中，常用“抽樣保持電路”產(chǎn)生平頂抽樣PAMW號(hào)。2.4脈沖編碼調(diào)制(PCM脈沖編碼調(diào)制本質(zhì)上是一種模 /數(shù)轉(zhuǎn)換方式，它是將模擬信號(hào)變換成二進(jìn)制信號(hào)的常用方法。抽樣是按抽樣定理把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的抽樣信號(hào)；量化是把幅度上仍連續(xù)的抽樣信號(hào)進(jìn)行幅度離散化，即指定有限個(gè)量化電平，把抽樣值用最接近的電平表示; 編碼則是用二進(jìn)制碼組表示量化后的信號(hào)電平。OCI信號(hào)的形成是模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)“抽樣、量化、編碼”3各步驟實(shí)現(xiàn)的。2.4.1量化將抽樣信號(hào)幅值進(jìn)行離散化處理的過(guò)程。量化誤差-在量化過(guò)程中，量化輸出電平和量化前信號(hào)的抽樣值之間

22、產(chǎn)生的誤差。也叫做量化噪聲。1):把輸入信號(hào)的取值域等間隔 分割的量化稱為均勻量化。假設(shè)模擬抽樣信號(hào)的取值范圍在a和b之間，量化電平數(shù)為 M則量化間隔為 v=(b-a)/M，最大量化誤差為v/2。量化信噪比：(SO/Nq) dB= 20lgM = 6NdB量化噪聲功率NqH與量化間隔 v有關(guān)，對(duì)于均勻量化， v是固定的，因而Nq固定不變。但是，信號(hào)的強(qiáng) 度可能隨時(shí)間變換，當(dāng)信號(hào)小時(shí)，量化信噪比也小，所以均勻量化對(duì)于小輸入信號(hào)很不利。特點(diǎn)：量化間隔相等，缺點(diǎn)是小信號(hào)時(shí)的量化信噪比低。2)非均勻量化非均勻量化：量化間隔隨信號(hào)抽樣值的不同而不同。信號(hào)抽樣取值小時(shí)，量化間隔v也小，信號(hào)抽樣取值大時(shí)，量

23、化間隔v也大。實(shí)現(xiàn)方法是把信號(hào)先進(jìn)行壓縮處理，然后再把壓縮后的信號(hào)進(jìn)行均勻量化。壓縮器是一個(gè)非線性變換電路，實(shí)現(xiàn)“壓大補(bǔ)小”作用。非均勻量化優(yōu)點(diǎn)：在保證編碼位數(shù)不變時(shí)， 減小大信號(hào)的量化信噪比（仍能滿足要求），提高小信號(hào)的量化信噪比。 A律 13折線：設(shè)法用13段折線逼近壓縮特性。A律選擇A=87.6。分成8段，最小的那兩段斜率相同，2段看作為1段。表示分成7段。正負(fù)最小的2段斜率相等，所以，2段看作為1段。公式：2*（ 8-1）-1=13，所以叫A律 13折線： 律15折線：設(shè)法用15段折線逼近壓縮特性。卩=255。同一端的2直線的斜率不同，不合并，所以成了15段，2*8-1比較：15折線率

24、對(duì)小信號(hào)的量化信噪比改善程度更好；不過(guò)，對(duì)于大信號(hào)來(lái)說(shuō)，律要比A律差。2.4.2編碼把量化后的有限個(gè)信號(hào)電平值變換成二進(jìn)制碼組的過(guò)程稱為編碼。逆過(guò)程稱為解碼或譯碼。1、常用二進(jìn)制編碼PCM 一般使用二進(jìn)制碼，對(duì) M=2個(gè)量化電平，可以用 N位二進(jìn)制碼來(lái)表示。常用二進(jìn)制編碼有3種二進(jìn)制碼：自然二進(jìn)制碼、折疊二進(jìn)制碼和格雷二進(jìn)制碼。（1）折疊二進(jìn)制碼以7為分界線，對(duì)稱折疊（鏡像）：0000表示7 0111表示0 11111表示15。優(yōu)點(diǎn)：編碼過(guò)程簡(jiǎn)單，誤碼對(duì)于小電壓的影響較小。有利于減小語(yǔ)音信號(hào)的平均量化噪聲。2、碼位選擇和安排我國(guó)的PCI編碼采用8位的13折線法的編碼，8位二進(jìn)制碼的安排。極性碼

25、 段落碼 段內(nèi)碼C1 C2C3C4 C5C6C7C8極性碼：C仁俵示正極性;C1=0表示負(fù)極性；段落碼：C2C3C它的8種可能狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)表示 8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。段內(nèi)碼：C5C6C7C8它的16種可能狀態(tài)對(duì)應(yīng)代表各段內(nèi)的 16個(gè)不同的量化級(jí)。通常把按非均勻量化特性的編碼稱為非線性編碼；按均勻量化特性的編碼稱為線性編碼A律 13折線編碼的7位非線性與均勻量化的11位線性編碼等效。由于非線性編碼的碼位數(shù)較少，因此設(shè)備簡(jiǎn)單，所需傳輸系統(tǒng)帶寬減小。3、逐次比較法編碼器任務(wù)是：根據(jù)輸入的樣值脈沖編出相應(yīng)的8位二進(jìn)制代碼，除第一位極性碼外，其他7位幅度碼是通過(guò)逐次比較確定的。如 I S= +1270判斷

26、C1是看+''-'號(hào)判斷 C2: I s>128 為 1上半?yún)^(qū)段 5-8 段落段落起始電平（liA ）（0,16,32,64,128,256,512,1024）判斷C3:l s>512為17-8 段落判斷C4:l s>1024為1 第8段落段落起始為1024，所以量化間隔厶 v i =1024/16=64判斷C5: IS< (1024+64*8=1536)為0處于前8級(jí)內(nèi) 量化間隔厶v i (1 , 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64)判斷C6: Is< (1024+64*4=1280)為0處于前4級(jí)內(nèi)判斷C7: Is> (

27、1024+64*2=1152)為1處于2-3級(jí)判斷C8: Is> (1024+64*3=1216)為1處于3級(jí)內(nèi)。所以PCM編碼為1 111 0011段內(nèi)的量化電平為 1216,量化誤差=1270- 1216 = 54。4、譯碼把PCM信號(hào)還原為相應(yīng)的PAMW號(hào)，電阻網(wǎng)絡(luò)型譯碼器與逐次比較型編碼器種的本地譯碼器基本相同，所不同的是 增加了極性控制部分和帶有寄存讀出功能的7/12位碼變換電路。lc編碼電平；Is是樣值；量化誤差：Is - I c ； I d是譯碼電平：Id=Ic+A V8 / 2譯碼后的量化誤差：|I s-I d|2.4.3PCM信號(hào)的帶寬二進(jìn)制PC信號(hào)的帶寬取決于數(shù)據(jù)的比

28、特率以及用于表示數(shù)據(jù)的脈沖波形的形狀。PC啲比特率為：R,= fsN f s為抽樣頻率，N每個(gè)樣值脈沖的二進(jìn)制編碼位數(shù)PCMH號(hào)的第一零點(diǎn)帶寬為：B=Fb = NfS脈沖形狀為sinXx類型時(shí)，PCM所需要的最小傳輸帶寬（奈奎斯特帶寬）為Bmin= R/2 = Nh2.4.4PCM系統(tǒng)的抗噪聲性能。噪聲有兩種：量化噪聲和傳輸信道種的加性噪聲。2.4.5自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM通常把話路速率低于64kbit/s的編碼方法稱為語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)。13語(yǔ)音壓縮編碼目的是降低數(shù)字電話信號(hào)的比特率、減小傳輸帶寬。語(yǔ)音壓縮編碼方法有：差分脈碼調(diào)制DPCM自適應(yīng)差分脈沖編碼 ADPCM增量編碼厶M等，1

29、、差分脈碼調(diào)制-是一種預(yù)測(cè)編碼方法；對(duì)當(dāng)前抽樣值與預(yù)測(cè)值的差值進(jìn)行編碼并傳輸。2、自適應(yīng)差分脈沖編碼 ADPCM將自適應(yīng)技術(shù)引入量化和編碼過(guò)程，以改善DPCI的性能。自適應(yīng)量化是指量化臺(tái)階隨信號(hào)的變化而變化，使量化誤差減小。自適應(yīng)預(yù)測(cè)是指預(yù)測(cè)器系數(shù)可以隨信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性而自適應(yīng)調(diào)整。2.5、增量調(diào)制(1、基本原理是電平數(shù)為2 (對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行1位編碼)的DPCM利用相鄰抽樣值的相對(duì)大小(差值)反映模擬信號(hào)的變化規(guī)律。利用差值編碼進(jìn)行通信的方式，稱為增量調(diào)制(Delta Modulation )。2、不過(guò)載條件和編碼范圍階梯臺(tái)階的斜率k為：k /T= d fsc為縱軸臺(tái)階高度 T為抽樣周期fs抽樣

30、頻率。不發(fā)生過(guò)載條件為：|d/dt * m(t)|maxW d fs不發(fā)生過(guò)載的信號(hào)臨界振幅為 Amax= d fs/ 3 k編碼范圍：d /2 w Aw d f s / 3 k d /2是起始編碼電平3、 M系統(tǒng)的抗噪聲性能增大抽樣頻率能顯著提高最大量化信噪比。2.6、PCMfA M的比較PCMA M都是模擬信號(hào)數(shù)字化的基本方法。PCMI對(duì)樣本本身編碼， M是對(duì)相鄰樣值的差值極性編碼，這是本質(zhì)區(qū)別。1、抽樣速率PCM fs > 2fH M fs > 32Kbps2、數(shù)碼率和傳輸帶寬DPCM R b= fsN=64kbps (f s=8khz , N=8)ADPCM Ro= fsN

31、=32kbps (f s=8khz , N=4) M R b= fsN=32kbps (f s=32khz , N=1)最先帶 寬 Bmin=Rb/2實(shí)際傳輸帶寬B=Rb。123、量化信噪比如果PC啲編碼位數(shù)NA 4時(shí)，PCM勺量化性能好；如果PC啲編碼位數(shù)N< 4時(shí)， M系統(tǒng)的量化性能好。PCM適用于要求傳輸質(zhì)量高，且頻帶資源豐富的場(chǎng)合，用于大容量的干線通信。 M具有編譯碼簡(jiǎn)單，低比特率時(shí)的量化信噪比高，抗誤碼特性好等優(yōu)點(diǎn)。用于專用通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信中。2.7、基帶傳輸碼型變換-電脈沖存在的形式稱為碼型，消息代碼的電脈沖表示過(guò)程稱為碼型變換或者線路編碼。 常用的線路碼型由四類：二元碼、三

32、元碼、多元碼和塊編碼。2.7.1、數(shù)字基帶信號(hào)的碼型1、二元碼-波形為矩形波，幅度取值只有兩種電平。(1) 單極性碼：用正電平和零電平表示1'和 0 '，需要直流傳輸能力。(2) 雙極性碼：用正電平和負(fù)電平表示1'和 0'，不存在零電平，有利于在信道中傳輸，不易受信道特性影響，抗干擾能力較強(qiáng)，RS232接 口使用的是該標(biāo)準(zhǔn)。單極性歸零碼：歸零(RZ的含義是脈沖寬度 t小于碼元寬度Ts,即信號(hào)電平在一個(gè)碼元終止時(shí)刻前總 要回到零電平。通常，歸零波形的占空比為50%(4) 雙極性歸零碼：雙極性碼的歸零形式。以上四種碼型屬于絕對(duì)碼波形。(5) 差分碼：電平跳變表示1;

33、電平不變表示0。(傳號(hào)跳變)。差分碼是以相鄰脈沖電平的相對(duì)變化來(lái)表示代碼，因此稱為相對(duì)碼。(6) 數(shù)字雙相碼(曼徹斯特碼)：用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示0,用其反向波形表示1編碼規(guī)則：1 10; 0-01。Miller 碼(密勒碼)：又稱為延遲調(diào)制碼，是雙相碼的一種變形。編碼規(guī)則：“1”碼用碼元間隔中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用10或者01表示?！?0”碼有兩種情況：(1)單個(gè)0時(shí)碼元間隔內(nèi)不跳變，與相鄰碼元的邊界處也不跳變。(2) 連0時(shí)，在兩個(gè)0碼的邊 界處出現(xiàn)跳變。密勒碼最初用于氣象衛(wèi)星和磁帶記錄系統(tǒng)，現(xiàn)在也用于低速基帶數(shù)傳機(jī)中(8)CMI碼：傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱，是一種雙極性二電平碼。編碼規(guī)則

34、：“ 1 ”碼交替用“ 11”和“ 00”兩位碼表示，“ 0”碼固定用“ 01表示”。雙相碼、密勒碼和 CM碼中，每個(gè)元二進(jìn)制信號(hào)碼都用一組2位二進(jìn)制碼表示，所以又稱為1 B2B碼。比較：?jiǎn)螛O性碼的頻譜中含有直流分量和豐富的低頻分量，不利于傳輸。雙極性碼的頻譜中無(wú)直流分量，有利于在信道中傳輸，且抗干擾能力也較強(qiáng)。單極性歸零碼中含有位定時(shí)頻率分量，是其他碼型提取位同步信息時(shí)常采用的一種過(guò)渡波形。歸零（RZ）的含義時(shí)脈沖寬度 t小于碼元寬度Ts,半占空的含義時(shí)占空比 t /Ts= 1/2 。非歸零（NRZ的含義時(shí)脈沖寬度 t等于碼元寬度Ts,即占空比t /Ts= 1。2、三元碼三元碼中的信號(hào)幅度取

35、值有 3個(gè)：+ 1 , 0, 1。（1）AMI 碼AMI碼：傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。編碼規(guī)則：將二進(jìn)制消息代碼“ 1”（傳號(hào)）交替地變換為線路碼的“+ 1”和“1 ” （1使用的是歸零脈沖）?！?0” （空號(hào)）用零電平表示，保持不變。優(yōu)點(diǎn)：由于+ 1與1交替，AM碼的頻譜中不含直流成分，且高低頻分量少，能量集中在頻率為1/2碼速處。缺點(diǎn)：當(dāng)原信號(hào)出現(xiàn)連“ 0”串時(shí)，信號(hào)的電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。解決連“ 0”碼問(wèn)題的有效方法之一是采用HDB碼。（2）HDB3 碼3階高密度雙極性碼，AMI碼的改進(jìn)型。編碼規(guī)則：（1）、當(dāng)0小于或者等于3時(shí)，與AMI碼相同；（2）、當(dāng)0數(shù)超過(guò)3時(shí)，將第4

36、個(gè)0化作一小節(jié)，定義為000V或B00V,稱為破壞節(jié)，其中V為破壞脈沖，B稱為調(diào)節(jié)脈沖。（3）、V與前一個(gè)相臨的非0脈沖的極性相同，且相臨的 V碼之間極性必須交替。V的取值為+ 1或一1;（4）、B的取值（+ 1或一1）應(yīng)使V同時(shí)滿足3中的兩個(gè)要求；（5）、V碼后面的傳號(hào)碼極性也要交替。列子：消息代碼：1 000 0 1 0000 1 1 0 00 0 000 0 1 1DHB3碼 -1 000 V- +1000V+ -1 +1 B-00V- B+00V+ -1 +1在AMI碼和HDB碼中，每位二進(jìn)制碼都被變換成1位三電平取值（+ 1、0、一 1）的碼，因而這類碼稱為 1B/1T碼。183、多

37、元碼為了提高頻帶利用率，可以采用多電平碼。4、塊編碼為了提高線路編碼性能和同步、檢錯(cuò)能力，可以進(jìn)行塊編碼。nBm碼：把原信碼流的n位二進(jìn)制碼分為一組，并置換成m位二進(jìn)制碼的新碼組，其中 m>r。前面介紹的雙相碼、密勒碼和 CM碼都可以看做1B2B碼。nBm碼提供了良好的同步和檢錯(cuò)功能。nBm碼：將n個(gè)二進(jìn)制碼變換成 m個(gè)三進(jìn)制碼的新碼組，且 m<r。例如4B3TnBmT信息容量大于1B1T，提高了頻帶利用率。*選擇數(shù)字基帶信號(hào)的碼型時(shí)，應(yīng)該考慮以下選碼原則：1）對(duì)于低頻傳輸特性差的信道，基帶信號(hào)的頻譜中應(yīng)不含直流分量，且低頻分量要小。2）便于從基帶信號(hào)中提取定時(shí)信息。3）高頻分量盡

38、量少，以節(jié)省傳輸頻帶，如多電平碼。4）抗噪聲性能好號(hào)。5）具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力。6）編譯碼設(shè)備要盡可能簡(jiǎn)單等。總結(jié)：（1）無(wú)直流分量，且低頻分量?。唬?）含有豐富的定時(shí)信息；（3）占用帶寬窄；（4）抗噪聲性能好；（5）具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力；（6）編譯碼簡(jiǎn)單。2.7.2、數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜頻譜分析的意義在于，可以確定信號(hào)的帶寬，信號(hào)包含的頻譜成分，有無(wú)直流分量，有無(wú)定時(shí)分量等。 結(jié)論：（1）時(shí)間波形的占空比越小，信號(hào)占用頻帶越寬。（2）單極性RNt號(hào)中有定時(shí)分量，可以直接提取。（3）單極性信號(hào)的頻譜中含有直流分量和豐富的低頻分量。（4）等概的雙極性信號(hào)沒(méi)有離散譜，無(wú)直流分量和定時(shí)分量。2.7.3、碼

39、間串?dāng)_（ISI ）數(shù)字基帶信號(hào)在傳輸過(guò)程中，會(huì)受到兩種干擾：一個(gè)是碼間串?dāng)_，另外一個(gè)是信道加性噪聲。碼間串?dāng)_（ISI）-是指前面脈沖的拖尾蔓延到相鄰碼元的抽樣時(shí)刻上，從而干擾了信號(hào)檢測(cè)過(guò)程。眼圖是一種估計(jì)和觀察系統(tǒng)性能的實(shí)驗(yàn)手段。它通過(guò)在示波器上觀察接收到的信號(hào)可以看出碼間串?dāng)_和噪聲對(duì)信號(hào)的的影響程度。當(dāng)“眼睛”張大時(shí)，表示碼間串?dāng)_小，當(dāng)眼睛閉合時(shí)，表示碼間串?dāng)_大。最佳抽樣時(shí)刻是眼睛張開(kāi)最大的時(shí)刻當(dāng)存在噪聲時(shí)，眼圖的線跡變成了比較模糊的帶狀的線，噪聲越大，線條越粗，越模糊，“眼睛”張開(kāi)也就越小。第三章調(diào)制和解調(diào)3.1調(diào)制的概念1、調(diào)制的含義調(diào)制就是把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。

40、廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。在無(wú)線通信中和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。載波調(diào)制就是用基帶信號(hào)去控制載波的參數(shù)，使其按照基帶信號(hào)的規(guī)律而變化。把基帶信號(hào)的頻譜搬移至較高的載頻附近。載波是指未受調(diào)制的周期性高頻振蕩信號(hào)，載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)或帶通信號(hào)。2、調(diào)制的目的和作用1）將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)。2）實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用。3）改善系統(tǒng)抗噪聲性能。3、調(diào)制的分類（1）按照調(diào)制信號(hào)分類：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。（2）按照載波分類：連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制。（3）按照被調(diào)參數(shù)分類：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。（4）按照已調(diào)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)分類：線性調(diào)制和非線

41、性調(diào)制。模擬調(diào)制分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制。幅度調(diào)制包括調(diào)幅（AM，雙邊帶（DSB，單邊帶（SSB和殘留邊帶（VSB。角度調(diào)制包括調(diào)頻（FM和調(diào)相（PM。3.2、幅度調(diào)制（線性調(diào)制）幅度調(diào)制中，載波的振幅隨基帶信號(hào)振幅而變化。3.2.1、調(diào)幅（AM-AM（Amplitude Modulatio n）是常規(guī)雙邊帶調(diào)制的簡(jiǎn)稱。1、特點(diǎn)與應(yīng)用：1） 由時(shí)間波形可以看出，當(dāng)滿足條件：|m（t）| maxW Ao時(shí)，AM波的包絡(luò)與基帶信號(hào)m（t）的形狀完全一樣, 故可采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)2） AM勺頻譜由載頻分量和上、下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成，因此，AM言號(hào)時(shí)含有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的

42、兩倍，即：BA2fH f H是基帶信號(hào)的帶寬3）AM勺優(yōu)點(diǎn)在于解調(diào)器簡(jiǎn)單，（廣泛應(yīng)用，中短波調(diào)幅廣播）4）AM勺缺點(diǎn)是調(diào)制效率很低。3.2.2、 雙邊帶調(diào)制（DSB（去直流分量）將AM中的載波分量去掉，即得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式一一抑制載波雙邊帶（雙邊帶）信號(hào)。特點(diǎn)與應(yīng)用：1）DSB言號(hào)的包絡(luò)不與m（t）成正比，不能用包絡(luò)檢波，要用相干解調(diào)。2）DSB言號(hào)帶寬與 AMf 同，BDs=BAM=2fH。3）調(diào)制效率高（100 %）。不存在載波分量，全部功率用于信息傳輸。4）應(yīng)用場(chǎng)合較少。用于調(diào)頻立體聲廣播中的差信號(hào)調(diào)制，彩色電視系統(tǒng)中的色差調(diào)制。3.2.3、 單邊帶調(diào)制（SSB（去掉一個(gè)邊帶）

43、DSB言號(hào)的上下兩個(gè)邊帶中攜帶著相同的信息，通過(guò)濾波器濾掉其中一個(gè)邊帶。這方式稱為單邊帶調(diào)制。實(shí)現(xiàn)方法是濾波法和相移法。特點(diǎn)與應(yīng)用：1） 優(yōu)點(diǎn)1 : SSB寸頻譜資源的有效利用。所需的帶寬為DSB勺一半：ESsE=1/2BDSEFfH2）優(yōu)點(diǎn)2 : SSB氐功耗和設(shè)備重量減輕，（由于不傳送載波和另一個(gè)邊帶所節(jié)省的功率）。3）缺點(diǎn)：SS囲于節(jié)省帶寬，需要復(fù)雜的技術(shù)。濾波法的技術(shù)難點(diǎn)是陡峭的邊帶濾波特性難于實(shí)現(xiàn)。相移法的技術(shù)難點(diǎn)在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作。4）SSB言號(hào)的解調(diào)也不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，仍需采用相干解調(diào)。3.2.4、殘留邊帶調(diào)制（VSB介于SSBf DS之間的一種折中方法，使其中一個(gè)邊帶

44、殘留一部分。特點(diǎn)與應(yīng)用:1） VSBT式既克服了 DSB言號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)上的難題；2）VSB言號(hào)的帶寬介于 SS朿DSB>間，即f H<BsB<2fH；調(diào)制效率為100%。3）VSB：匕SSB所需求的帶寬僅有很小的增加，但卻換來(lái)了電路實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化。4） VSB在商業(yè)電視廣播中的電視信號(hào)得到廣泛應(yīng)用，占用0 6MHZ勺頻帶范圍。3.2.5、相干解調(diào)與包絡(luò)檢波解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是從接受的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)出基帶信號(hào)。1、相干解調(diào)- 也叫同步檢波。關(guān)鍵是接收端是必須提供一個(gè)與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步的本地載波（稱為相干載波）,否則解調(diào)后將會(huì)使原始基帶信號(hào)

45、衰減，甚至?xí)?lái)嚴(yán)重失真。2、包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器：通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡(luò)檢波器是從已調(diào)波的幅度中直接提取原基帶信號(hào)，屬于非相干解調(diào)，不需要相干載波，所以電路簡(jiǎn)單。 因此AM言號(hào)幾乎都采用包絡(luò)檢波。3.3、角度調(diào)制由于頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波角度的變化，故把調(diào)頻和調(diào)相統(tǒng)稱為角度調(diào)制。3.3.1、角度調(diào)制概念包括調(diào)頻（FM和調(diào)相（PM）。它們的關(guān)系：FM幟分+ PM（叫間接調(diào)頻）PM微分+ FM （叫間接調(diào)相）fm是基帶信號(hào)的頻率， f是最大頻偏，m是調(diào)頻指數(shù)。 f= m ff m。FMW制一般用于模擬調(diào)制中，PMH般應(yīng)用在數(shù)字通信中3.32、調(diào)頻信號(hào)的頻譜與帶寬FM劃分

46、為：窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻。窄帶調(diào)頻是指FM言號(hào)的調(diào)頻指數(shù)<<1，稱為NBFM其帶寬是基帶信號(hào)最高頻率的兩倍。頻譜寬度比較寬時(shí)稱為寬帶調(diào)頻 WBFM寬帶調(diào)頻頻帶計(jì)算公式:卡森(carson ) 公式:B=M=2(mf + 1)f m= 2( f+f m)f m是基帶信號(hào)的調(diào)制頻率， f是最大頻偏，m是調(diào)頻指數(shù)。當(dāng)基帶信號(hào)不是單一頻率時(shí)，F(xiàn)M言號(hào)的寬度仍然可以用卡森公式計(jì)算。此時(shí)fm表示基帶信號(hào)的最高頻率， f是最大頻偏，m是最大頻偏 f與fm的比值。333、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)1、調(diào)頻方法：直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法直接調(diào)頻法：利用壓控振蕩器作為調(diào)制器；基帶信號(hào)直接去控制壓控振蕩器的頻率，

47、使其按照基帶信號(hào)的規(guī)律線性變化，產(chǎn)生FM言號(hào)。間接調(diào)頻法：先將基帶信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻信號(hào)。若在后面加以一個(gè)n次倍頻器，就可得到寬帶調(diào)頻信號(hào)。這種方法稱為阿姆斯特朗法。2、鑒頻方法調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)(也稱鑒頻)就是要產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)頻信號(hào)的頻率呈線性關(guān)系的輸出電壓，這個(gè)輸出電壓就是所要恢復(fù)的基帶信號(hào)。鑒頻器：振幅鑒頻器(非相干解調(diào))，對(duì)窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻均適用。NBFM1可以采用相干解調(diào)。3.3.4、頻率調(diào)制的特點(diǎn)與應(yīng)用與幅度調(diào)制相比，頻率調(diào)制最突出的優(yōu)勢(shì)是具有較高的抗噪聲性能，但代價(jià)是占用比幅度調(diào)制信號(hào)更寬的帶寬。FM用于：調(diào)頻廣播，電視伴音，衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，微波通

48、信，蜂窩電話系統(tǒng)。性能比較：(1)抗噪聲性能：FM最好，DSB/SSB,VSB,AMt差(2)頻譜利用率：SSBt 高,VS戰(zhàn)高，DSB/AM次 之，F(xiàn)Mt差；(3)功率利用率：FM最咼，DSB/SSB VS歐之，AM差；(4)設(shè)備復(fù)雜度：AMft簡(jiǎn)，DSB/FM次之，VSB較復(fù)雜,SSE最復(fù)雜。3.4、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制-把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程。數(shù)字解調(diào)-通過(guò)解調(diào)器吧帶通信號(hào)還原成數(shù)字基帶信號(hào)的過(guò)程。數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種：(1)利用模擬調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制。(2)通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。稱為鍵控法。包括振幅鍵控ASK頻移鍵控FSK和相移鍵控PSK341、二進(jìn)制

49、幅移鍵控（2ASK1、2ASK勺基本原理幅移鍵控是利用在波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，載波的頻率和初始相位保持不變。2、2ASK的調(diào)制與解調(diào)2ASK /00K（On-Of Keying，00通斷鍵控）信號(hào)產(chǎn)生的方法有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法00K2ASK /00K（0n-0ff Keying，00通斷鍵控）信號(hào)也有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）。3、ASK勺頻譜與帶寬B 2ASK=2f S是碼元速率fs的兩倍。碼元速率fs= 1/T S3.4.2、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK1、2FSK的基本原理二進(jìn)制頻移鍵控，利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而載波的幅度和初

50、始相位保持不變。2、2FSK勺調(diào)制與解調(diào)2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種：（1）采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，（2）采用鍵控法實(shí)現(xiàn)。2FSK信號(hào)常用的解調(diào)方法是非相干解調(diào)和相干解調(diào)。3、2FSK勺頻譜與帶寬B 2FSK=（f 2-f 1） + 2f Sfs= 1/TS是基帶信號(hào)的帶寬。fC=（f1+f2）/2 為兩個(gè)載頻的中心頻率。f1和f2是兩個(gè)載波的頻率。若|f 2-f 1|<fs連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若|f 2-f 1|>fs連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰；3.4.3、二進(jìn)制相移鍵控（2PSK1、2PSK勺基本原理二進(jìn)制相移鍵控，利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而載波的幅度和頻率保持不變。在2

51、PSK中，通常用初始相位0和n分別表示二進(jìn)制符號(hào)“ 0”和“ 1”。（絕對(duì)相位）。2、2PSK勺調(diào)制與解調(diào)2PSK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘法）和鍵控法。2PSK信號(hào)的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法。相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好反相，即1變?yōu)?, 0變?yōu)?，這種現(xiàn)象稱為2PS防式的“倒n ”或者“反相工作”。3、2PSK頻譜與帶寬B 2PS=2f Sf S= 1/T S是碼兀速率比較：（2ASK和 2PSK兩者表示形式完全一樣，區(qū)別僅在于2ASK為單極性，2PSK為雙極性。所以功率譜和帶寬都相等。不同的是2PSK沒(méi)有離散譜（即載波分量），此時(shí)2

52、PSK言號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載波的雙邊帶信號(hào)。344、二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK1、2DPSK勺基本原理二進(jìn)制差分相移鍵控，利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息。而載波的幅度和頻率保持不變。又稱為相對(duì)相移鍵控。0同相，n反相。2DPS信號(hào)的相位并不直接代表基帶信號(hào)，而前后碼元相對(duì)相位的差才是唯一決定信息符號(hào)的因素。2、2DPSK勺調(diào)制與解調(diào)（1）調(diào)制：2DPSK信號(hào)的調(diào)制器由差分編碼（也稱碼變換）和2PS碉制器組成。an是原信息代碼，稱為絕對(duì)碼，bn為相對(duì)碼（也稱差分碼）。差分編碼的作用就是把絕對(duì)碼變換成相對(duì)碼，編碼規(guī)則bn = an® bn-1曲為模2加，也稱異或運(yùn)算，

53、相同為 0,相異為1。（2）解調(diào)：2DPS信號(hào)的一種解調(diào)器由相干解調(diào)和差分譯碼（也稱碼反變換）組成。相對(duì)碼還原稱絕對(duì)碼，編碼規(guī)則：an= bn 辻 bn-12DPS信號(hào)的另一種解調(diào)方法是差分相干解調(diào)，即相位比較法3、2DPSK勺頻譜與帶寬B 2DPSK=B 2PSK=2f S 是碼兀速率f S的兩倍。例題：設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制信息為10101，碼元速率為1200 Baud :1）當(dāng)載波頻率為2400Hz時(shí)，試分別畫(huà)出2ASK（ook） , 2PSK及2DPSKI號(hào)的波形。2）2FSK的兩個(gè)載波頻率分別為1200Hz和2400Hz時(shí)，畫(huà)出其波形。3）計(jì)算2ASK,2PSK,2DPSI和2FSK言號(hào)的帶

54、寬和頻帶利用率。解：1） 2ASK:2PSK:2DPSK:2) 2FSK: 3)B2ask=B2psk=B2DPSK=2f s=2*1200=2400Hz BAsK=|f1-f2|+2fs=1200+2400=3600Hz頻帶利用率 2ASK/2PSK/2DPSK= 1200/2400=0.5 Baud/Hz=0.5 bit/s.Hz頻帶利用率 2fsk=1200/3600=0.33 Baud /Hz =0.33 bit/s.Hz（波特率baud并不會(huì)因?yàn)榘岬礁叩念l譜上就改變）3.4.5、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能比較數(shù)字通信系統(tǒng)性能的好壞可以從可靠性、有效性、對(duì)信道的適應(yīng)能力、設(shè)備的復(fù)雜程度等方面進(jìn)行比較。2FSK 系統(tǒng)的頻帶利用率最低，有效性最差。非相干方式的設(shè)備比相干方式簡(jiǎn)單。3.5、多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制3.5.1、特點(diǎn)與類型1、 特點(diǎn)：多進(jìn)制的 M增加，相應(yīng)的可以降低帶寬B,和提高了頻帶利用率 n，但同時(shí)也需要增大發(fā)送信號(hào)功率。R b= RBIog 2M目的：二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制