System通信基础原理 5

第8章基础通信系统的SystemView仿真123模拟通信系统仿真数字基带通信系统仿真数字频带通信系统仿真128.1模拟通信系统仿真常规调幅（AM）常规调幅系统原理图常规的双边带幅度调制系统，其时域表达式为：由上面的时域表达式可以知道，常规调幅可以通过下图所示的方式来实现38.1模拟通信系统仿真常规调幅（AM）常规调幅的SystemView模型根据上面的原理图，可以在SystemView平台上建立AM调制系统模型48.1模拟通信系统仿真常规调幅（AM）载波波形调制信号波形58.1模拟通信系统仿真常规调幅（AM）已调信号波形已调信号的功率谱68.1模拟通信系统仿真双边带调幅（DSB）抑制载波双边带调制模型抑制载波的双边带调制，其时域表达式为：由上面的时域表达式可以知道，要实现该调制，只需要将调制信号和载波信号相乘即可。78.1模拟通信系统仿真双边带调幅（DSB）载波波形调制信号波形88.1模拟通信系统仿真双边带调幅（DSB）已调信号波形已调信号的功率谱98.1模拟通信系统仿真单边带调幅（SSB）相移法原理图在双边带调制的基础上，去除上（下）边带，可得到单边带调幅信号，其时域表达式为：单边带调制可由相移法实现108.1模拟通信系统仿真单边带调幅（SSB）单边带调制的SystemView模型根据上面的原理图，可以在SystemView平台上建立单边带调制系统模型118.1模拟通信系统仿真单边带调幅（SSB）单边带调制的各模块波形128.1模拟通信系统仿真单边带调幅（SSB）已调信号的功率谱138.1模拟通信系统仿真模拟调频（FM）调频信号的SystemView模型调频信号，其时域表达式为：调频信号可以由相位调制器来产生148.1模拟通信系统仿真模拟调频（FM）调制信号波形调频信号波形158.1模拟通信系统仿真模拟调频（FM）已调信号波形已调信号的功率谱利用接收计算器计算调频信号的真实频谱168.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱NRZ、RZ码的产生模型1、NRZ、RZ码的产生及其功率谱根据NRZ和RZ码的产生原理，可以在SystemView系统平台中建立NRZ、RZ码的产生模型178.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱双极性NRZ码波形双极性NRZ码的功率谱188.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱双极性RZ码波形双极性RZ码的功率谱198.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱单极性RZ码波形单极性RZ码的功率谱208.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱AMI码的产生模型2、AMI码的产生及其功率谱根据AMI码的产生原理，可以在SystemView系统平台中建立AMI码的产生模型218.2数字基带通信系统仿真数字基带信号功率谱AMI码波形AMI码的功率谱228.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输数字基带传输系统仿真模型1、噪声环境下眼图观察在SystemView系统平台中构建一个数字基带传输系统仿真模型238.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输原始二进制信号叠加噪声后的基带信号248.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输滤波器整形后的信号判决输出信号258.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输矩形脉冲基带信号滤波器整形后的信号眼图268.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输无失真数字基带信号波形增加噪声影响的信号眼图（方差=1）278.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输有失真数字基带信号波形288.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输数字基带信号无失真传输仿真模型2、验证奈奎斯特第一准则在SystemView系统平台中构建数字基带传输系统仿真模型298.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输原始二进制信号发送滤波器输出基带信号波形308.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输接收滤波器输出基带信号波形判决输出二进制信号318.2数字基带通信系统仿真数字基带信号传输若将二进制码元传输速率提高到150Baud，则不满足奈奎斯特第一准则，会出现严重码间串扰，如图8-50所示，原始二进制信号（上）与判决输出二进制信号（下）不一致。不满足奈奎斯特第一准则的原始二进制信号与判决输出信号328.3数字频带通信系统仿真抽样定理将模拟信号源与脉冲序列相乘即可得到抽样信号序列，要恢复原来的信号，让抽样信号序列通过低通滤波器即可。模拟信号的抽样与恢复Token子系统338.3数字频带通信系统仿真抽样定理模拟信号源波形图抽样序列348.3数字频带通信系统仿真抽样定理采样率符合抽样定理时恢复的信号波形采样率不符合抽样定理时恢复的信号波形358.3数字频带通信系统仿真模拟信号的数字传输PCM传输先将信号进行预滤波，然后进行抽样和量化编码，经数字信道传输后在接收端用相反的步骤恢复信号。PCM基本原理Token0子系统为了使传输语音信号时能够有尽量小的量化失真，现代语音通信系统一般对信号进行非均匀量化，现有A率和μ率两种标准。368.3数字频带通信系统仿真模拟信号的数字传输信号源波形压扩后波形图378.3数字频带通信系统仿真模拟信号的数字传输接收端恢复的波形信号源波形经过压扩后，其波形已经发生了明显的变化，但是这并没有影响接收端正常的解调出原始信号388.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输模拟调幅法实现2ASK调制模型振幅键控是利用正弦载波的幅度变化来传递数字信息，其时域表达式为：由上面的时域表达式可以知道，2ASK可有两种调制方法：“模拟调幅法”和“键控法”1、二进制振幅键控（2ASK）398.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输对于不包含0电平的二进制信号，上述方法显然是行不通的，这时候要用到2ASK的另一个基本实现方法——键控法模拟调幅法产生的2ASK信波形408.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输键控法实现2ASK调制模型调制信号注意调制信号的两个状态的电平是1和-1，没有0电平。418.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输OOK已调信号调制信号和已调信号的频谱428.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输2ASK的解调和DSB解调一样，有包络检波和相干解调两种。不同的是，数字信号只有两种状态，只需依次在每个信号间隔内做出依次判决即可，这一功能由判决电路完成。2ASK两种解调方案原理图438.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输由于大信噪比下，相干解调性能与包络检波性能相同，而相干解调需要在接收端产生一个本地载波，系统复杂度增加，因此在实际的2ASK系统中多采用包络检波。包络检波法解调模型448.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输整流前（上）后（下）的信号波形图时钟、待抽样信号和抽样保持信号滤除高频分量后的信号和该信号经抽样保持电路处理后的抽样保持信号458.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输发送端的二进制调制信号和接收端解调出的信号的对照，上面为调制信号，下面为解调信号。调制信号和解调信号468.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输频移键控，是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式，即0对应一个频率，1对应另一个频率。一般用键控法实现。2、二进制频移键控（2FSK）2FSK键控法理论框图键控法实现2FSK调制模型478.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输调制信号和已调信号调制信号与已调信号功率谱488.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输相干解调和非相干解调法是2FSK常用的解调方法。2FSK解调原理图498.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输以非相干解调为例，构建2FSK非相干解调SystemView模型2FSK非相干解调的SystemView模型508.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输两路抽样保持信号调制信号和解调信号518.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输2PSK是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式，通常用0°和180°来分别代表0和1。其时域表达式为3、二进制相移键控（2PSK）2PSK的调制可以通过模拟调相法或健控法来实现。2PSK调制原理图528.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输2PSK信号的幅度是恒定的，必须进行相干解调。2PSK相关解调原理图2PSK系统的SystemView模型538.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输调制信号与解调信号由于本地载波的相位模糊，因而解调出来的信号与调制信号极性完全相反，即1和0倒置。这对于数字传输是不允许的。解决相位模糊对相干解调影响的最常用而有效的办法就是在调制器输入的数字基带信号中采用差分编码。548.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输二进制差分相移键控不是用载波相位的绝对值来传递信息，而是用前后码元的相对相位变化来传递数字信息。实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，使之由绝对码表示变化为称为相对码（差分码）表示，然后对变换出的差分码按2PSK的方法实现。4、二进制差分相移键控（2DPSK）DPSK调制原理图DPSK调制模型558.3数字频带通信系统仿真数字信号的频带传输DPSK调制各信号间关系由于在DPSK中，数字信息是用前后码元已调信号的相位变化来表示的，而用有相位模糊的载波进行相干解调是并不影响相对关系。