通信原理_教学课件_5.ppt

1 3 1线性调制 幅度调制 原理3 2线性调制系统的抗噪声性能3 3非线性调制 角度调制 原理3 4各种模拟调制系统比较3 5模拟调制系统的应用 第三章模拟调制系统 2 3 5 1AM无线电广播 3 5模拟调制系统的应用 模拟调制系统在广播 电视 群路传输 卫星通信等领域有着广泛应用商业无线电广播频率分配 535 1605KHz 中波 基带信号带宽5KHz 信道间隔10KHzAM收音机数以十亿计 采用超外差接收机 3 3 5模拟调制系统的应用 中频fIF 455KHz IF放大器带宽10KHz 3 5 1AM无线电广播 4 多路复用 利用一条传输媒质同时传输多路信号的技术频分复用 按频率来划分信道的复用方式 FDM Frequency DivisionMultiplexer 3 5 2频分复用载波电话 3 5模拟调制系统的应用 5 载波电话系统 3 5 2频分复用载波电话 3 5模拟调制系统的应用 采用SSB调制频分复用 模拟通信时代用于电话网中继传输 语音带宽300 3400KHz 信道间隔4KHz 6 3 5模拟调制系统的应用 3 5 2频分复用载波电话 7 利用调频技术传输高质量音乐信号 15KHz 分配频段88 108MHz 3 5 3调频立体声广播 3 5模拟调制系统的应用 对于单声道普通调频广播 最高调制频率15KHz 最大频偏取为75KHz 则FM带宽为 对于立体声调频广播 带宽同样为180KHz 8 首先将立体声多路信号频分复用 3 5 3调频立体声广播 3 5模拟调制系统的应用 问 为何要对L R信号作DSB SC调制 上述复用信号作为基带信号 进行窄带FM 带宽仍为180KHz 9 3 5模拟调制系统的应用 3 5 3调频立体声广播 地面调频广播系统频段划分 10 90 1MHz 湖南经济频道 91 8MHz 湖南交通频道 11 90 1MHz 湖南经济频道 12 电视图像信号频带宽 低频分量丰富 需采用VSB调制技术 并插入强载波 使信号可采用色彩检波方法解调 从而大大简化电视接收机 3 5 4电视广播 3 5模拟调制系统的应用 13 3 5 4电视广播 1 黑白电视广播 3 5模拟调制系统的应用 总带宽8MHz 其中复用的伴音信号采用FM调制 fm 15KHzf 25KHzB 80KHz 14 VSB滤波特性在接收机的中频放大器中形成 3 5模拟调制系统的应用 3 5 4电视广播 1 黑白电视广播 15 3 5 4电视广播 2 彩色广播电视彩色电视信号由R G B三色构成 可等效变换成Y 亮度 R Y 红色差 B Y 蓝色差 三种信号 其中R Y B Y带宽较Y信号窄得多 3 5模拟调制系统的应用 16 2 彩色广播电视 其中 Y信号与黑白体制相同 采用VSB调制 R Y B Y信号采用两路正交DSB SC调制方法调在彩色副载波上 伴音采用立体声调频 3 5 4电视广播 3 5模拟调制系统的应用 17 两路正交DSB SC调制原理 3 5模拟调制系统的应用 18 3 5模拟调制系统的应用 3 5 5频分多址 FDMA 卫星通信 19 3 5 5频分多址 FDMA 卫星通信 此种多址方式常记作FDM FM FDMA 3 5模拟调制系统的应用 20 第三章模拟调制系统 小结 线性调制原理及实现方法线性调制一般模型线性调制相干解调与包络检波线性调制抗噪声性能角度调制原理调频信号分析频率调制及解调模拟调制系统性能及应用 21 年 月 日 第四章数字基带传输系统 22 第4章数字基带传输系统 数字通信的主要优点 传输误差不积累 抗干扰能力强 可用编码控制传输差错 易于处理和存储 易于加密 易于集成数字信号来源 模拟信号数字化 如话音 视频 数字方式存在的信号 如计算机数据 23 第4章数字基带传输系统 数字基带信号未经调制的数字信号 即基本状态的数字信号 研究基带传输的意义存在大量实际的基带传输系统线性调制的频带传输系统可等效为基带系统 24 第4章数字基带传输系统 4 1数字基带信号及其频谱特性4 2基带传输的常用码型 4 3数字基带信号传输与码间串扰4 4基带传输系统的抗噪声性能4 5无码间串扰的基带传输特性 4 6部分响应系统4 7时域均衡 25 第4章数字基带传输系统 4 1数字基带信号及其频谱特性4 2基带传输的常用码型 4 3数字基带信号传输与码间串扰4 4基带传输系统的抗噪声性能4 5无码间串扰的基带传输特性 4 6部分响应系统4 7时域均衡 26 4 1 1数字基带信号 4 1数字基带信号及其频谱特性 b 双极性不归零码 NRZ a 单极性不归零码 NRZ 27 4 1 1数字基带信号 4 1数字基带信号及其频谱特性 e 差分码以电平跳变表示 1 否则为 0 28 4 1 1数字基带信号 数字基带信号的一般表示式 4 1数字基带信号及其频谱特性 通过频谱分析 可获得基带信号的频带宽度 位定时分量 直流分量 频谱滚降衰减速度等信息 29 4 1 2基带信号的频谱特性 将s t 分解为稳态波v t 与交变波u t 之和 4 1数字基带信号及其频谱特性 30 4 1数字基带信号及其频谱特性 则稳态波v t 是以Ts为周期的确定性周期信号 显然交变波u t 为一随机脉冲序列 31 4 1 2基带信号的频谱特性 1 计算稳态波v t 的功率谱密度Pv f 4 1数字基带信号及其频谱特性 32 4 1 2基带信号的频谱特性 取u t 的截断函数 T 2N 1 Ts 2 计算交变波u t 的功率谱密度Pu f 4 1数字基带信号及其频谱特性 33 4 1数字基带信号及其频谱特性 34 4 1 2基带信号的频谱特性 结论 Ps f 可能包含连续谱和离散谱 连续谱总是存在的 因为G1 f G2 f 离散谱是否存在取决于g1 f 和g2 f 的波形及出现概率 3 计算s t 的功率谱密度Ps f 4 1数字基带信号及其频谱特性 35 4 1数字基带信号及其频谱特性 例 求双极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱 解 由g1 t g2 t P 1 2 4 1 2基带信号的频谱特性 36 4 1数字基带信号及其频谱特性 例 求双极性NRZ和RZ矩形脉冲序列的功率谱 若g t 是幅度为1的NRZ矩形脉冲 有 若g t 是幅度为1的半占空RZ矩形脉冲 有 解 由g1 t g2 t P 1 2 4 1 2基带信号的频谱特性 37 双极性信号的功率谱密度分别如下图所示 4 1 2基带信号的频谱特性 4 1数字基带信号及其频谱特性 38 4 1数字基带信号及其频谱特性 同理 对单极性NRZ码 有 对单极性RZ码 有 4 1 2基带信号的频谱特性 39 单极性信号的功率谱密度分别如下图所示 4 1 2基带信号的频谱特性 4 1数字基带信号及其频谱特性 40 4 1 2基带信号的频谱特性 4 1数字基带信号及其频谱特性 分析 频带宽度 对NRZ码 Bs fs 对RZ码 Bs 2fs 离散谱线 双极性码等概分布时不存在单极性RZ码必存在 NRZ码不存在 41 第4章数字基带传输系统 4 1数字基带信号及其频谱特性4 2基带传输的常用码型 4 3数字基带信号传输与码间串扰4 4基带传输系统的抗噪声性能4 5无码间串扰的基带传输特性 4 6部分响应系统4 7时域均衡 42 2 1传输码的码型选择原则 不含直流 且低频分量尽量少 应含有丰富的定时信息 功率谱主瓣宽度窄 能适应于信息源的变化 码型应具有一定规律性 易于检错 编译码简单 2基带传输的常用码型 43 2 2几种常用的传输码型 传号交替反转码 AlternativeMarkInversion 1 AMI码 2基带传输的常用码型 三电平码 将1交替地变换为 1 和 1 0保持不变 消息码 011000001101 1 AMI码 0 1 100000 1 10 1 1 问题 出现长连 0 串时不利于定时 改进方法 遇连 0 时 4个一组 对最后一个 0 强制变为 1 脉冲极性取与前一个 1 相同 破坏脉冲V 44 2基带传输的常用码型 四连0组 最后一个0强制变1 脉冲极性与前一1脉冲相同 消息码 1000010000110000000011AMI码 10000 10000 1 100000000 1 1 改进码 1000 1 1000 1 1 1000 1000 1 1 1V1V2V3V4 仍有问题 长连 0 时V脉冲有连续 1或 1 V3 V4 直流分量 改进方法 使V脉冲组成的序列极性交替 需加入调节脉冲B 一旦V3错误传输成 1 则V3 V4将误判为正常 1 码 HDB3码 45 2 2几种常用的传输码型 3阶高密度双极性码3rdOrderHighDensityBipolar 2基带传输的常用码型 2 HDB3码 46 2 2几种常用的传输码型 2基带传输的常用码型 HDB3编码规则 1 当连 0 数目小于等于3时 1 码极性交替 2 当信码流中连 0 码超过3个时 每4个连 0 码组成一个破坏节B00V 其中B称为调节脉冲 V称为破坏脉冲 B可取0 1 1 V可取 1 1 3 最初的V脉冲取与前面最近的 1 脉冲同极性 以后的V脉冲之间极性相继交替 4 B脉冲取值 若B前面的脉冲与V极性相同 则B取0 若B前面的脉冲与V极性相反 则B取与V同极性脉冲 5 V码后的 1 码极性也要交替 47 2 2几种常用的传输码型 3阶高密度双极性码3rdOrderHighDensityBipolar 2基带传输的常用码型 2 HDB3码 HDB3码 100 V 100 V 1 100 V00 V 1 1 0 0 B B 48 HDB3码的译码 2基带传输的常用码型 2 2几种常用的传输码型 2 HDB3码 1 先找到破坏点V 2 将V符号连同前3个符号强制置 0 3 1 1脉冲恢复 1 码 49 HDB3码的功率谱密度 HDB3 问 HDB3码相对于原始码流码元位数并未增加 但却具有了很强的检错能力和控制能力 原因何在 ITU推荐HDB3码为PCM一 二 三次群传输码型之一 E1采用该码型作为基带传输码型 2基带传输的常用码型 2 2几种常用的传输码型 2 HDB3码 50 又称曼彻斯特 Manchester 码 2 2几种常用的传输码型 2基带传输的常用码型 双相码 消息码 1100101双相码 10100101100110 51 双相码的一种变形 2 2几种常用的传输码型 2基带传输的常用码型 密勒码 Miller 编码规则 1 码 用码元中心点出现跃变 上跳 10 或下跳 01 0 码 单个 0 电平不变 连 0 时 相邻 0 码的边界处出现电平跃变 52 传号反转码 CodedMarkInversion 1 码 交替用11 00 0 码 固定用01 2 2几种常用的传输码型 2基带传输的常用码型 5 CMI码 53 将n个码元编成m个码元组 以获得码型的同步和检错能力 实际为一种检错编码 2 2几种常用的传输码型 2基带传输的常用码型 6 块编码 AMI码 HDB3码可看作1B1T码双相码 密勒码和CMI码可看作1B2B码 一般输入为二进制 输出可取二进制 B 三进制 T 四进制 Q 如nBmB码 nBmT码等 今日作业 6 1 6 3 6 7 54 第4章数字基带传输系统 4 1数字基带信号及其频谱特性4 2基带传输的常用码型 4 3数字基带信号传输与码间串扰4 4基带传输系统的抗噪声性能4 5无码间串扰的基带传输特性 4 6部分响应系统4 7时域均衡 55 4 3数字基带信号传输与码间串扰 4 3 1数字基带信号传输系统的组成 56 4 3数字基带信号传输与码间串扰 基带系统的各点波形示意图 输入信号 码型变换后 传输的波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲 恢复的信息 错误码元 57 4 3数字基带信号传输与码间串扰 第7个码元发生了误码 由接收端抽样判决器的错误判决造成 原因有二 码间串扰 传输特性不理想造成波形的畸变 影响相邻码元的正确判决 信道噪声 一般为加性高斯噪声 4 3 1数字基带信号传输系统的组成 基带信号传输质量的优劣可用眼图来大致表示 58 眼图 接收滤波器输出信号波形在示波器上的同步叠加显示 4 3 2眼图 4 3数字基带信号传输与码间串扰 59 好的眼图 眼睛 张开要大 码间串扰小 扫描线迹要细 噪声影响小 4 3数字基带信号传输与码间串扰 4 3 2眼图 60 眼图模型 4 3 2眼图 4 3数字基带信号传输与码间串扰 61 4 3 2眼图