通信原理学习指导

news/2024/11/16 9:57:49/

目录

连续波调制系统  (模拟信号)

线性调制系统

线性调制系统数学模型 

 线性调制系统信号分析 

线性调制信号的解调与性能分析

 非线性调制

脉冲调制系统(模拟信号) 

脉冲调制和时分复用 

脉冲调制系统  (数字信号)  

 基带均衡

连续波调制系统(数字信号) 

二元幅移键控 

二元频移键控 

 二元相移键控系统分析

 多元数字调制系统

常用的现代调制技术

正交调幅(QAM) 

数字信号的最佳接收

最佳接收准则 

最大输出信噪比准则 

最小均方误差准则 

 最大后验概率和最大似然准则

匹配滤波器最佳接收 

相关接收 


通信系统按调制类型来分——由提供的载波不同,分为连续波调制系统和以脉冲序列作载波的脉冲调制系统,又各包括模拟和数字的信号类型。由于二者所占的传输频段不同,通常将前者称为频带调制系统或带通传输系统,后者称为基带传输系统。

 

调制是信号的一种变换过程。通常是将不便于信道直接传输的基带模拟信号或编码序列符号,或其波形序列作为调制信号去控制一个适于信道传输性能的“载波”,使其一、二参量受控于调制信号。

线性调制:各种调幅方式。频域特征:信号(基带)频谱在频率轴上的线性位移。针对已调信号的不同要求和带宽不同,线性调制分为AM、DSB、SSB、VSB

非线性调制:由调制信号(波形)控制正弦波的角度变化、并包括频率和相位两种调制方式的调制。由于调角前后的信号频谱呈非线性关系,所以称为非线性模拟调制

  • 连续波调制:载波为正弦信号时的调制方式。
  1. 若调制信号为模拟信号,可提供模拟(线性)调幅和模拟调角
  2. 若调制信号为数字代码,相应的调制方式分为数字调幅、调频、调相,均称为数字信号的载波传输或频带传输。
  • 脉冲编码调制:基带数字信号作调制信号时,宜以脉冲序列作为载波。通常称为脉冲编码调制。如PCM数字电话

模拟信号是指呈现信息的参量是连续的、具有无限个可能值,如声音与图像信号。即便将这些时间连续信号变成离散样本序列,依然为模拟信号;只有将含有信息的样本序列的参量转换为有限个可能值,才看做数字信号,并通过有限码长编码序列表示。 

连续波调制系统  (模拟信号)

调制:通过受控于信息信号的“载波”,可在基带或带通信道中传输模拟或数字信号。

线性调制:各种调幅方式。频域特征:信号基带频谱在频率轴上的线性位移。针对已调信号的不同要求和带宽的不同,线性调制又分为普通调幅(AM),双边带调幅(DSB-AM),单边带调幅(SSB-AM)与残留边带调幅(VSB-AM)几种不同方式。

非线性调制:指由调制信号(波形)控制正弦波的角度变化、并包括频率和相位两种调制方式的调制。由于调角后的信号频谱呈非线性关系,所以称为非线性模拟调制。 

线性调制系统

线性调制系统数学模型 

 

 线性调制系统信号分析 

1.常规调幅(AM)

用于 民用广播的调幅系统。将待发送信号f(t)加入一个直流分量A_{0},则已调AM波形为

S_{AM}(t)=[A_{0}+f(t)]cos(W_{0}t+\theta _{0})=A_{0}cos(W_{0}t+\theta _{0})+f(t)cos(W_{0}t+\theta _{0})

 

 

 幅度调制:将已调波AM信号与调制信号相比,AM信号的包络是随调制信号m(t)线性变化

频率未变:将已调波AM信号与载波相比,AM信号的频率与载波相同,也就是说,载波仅仅是幅度受到了调制,频率没有发生变化。

线性调幅的条件:

 2.双边带(DSB)

去掉AM信号中的载波,则调幅信号为S_{DSB}(t)=f(t)cos(w_{0}t+\theta _{0})

 

 3.(理想)单边带(SSB)——相移法产生单边带

 

 4.残留边带(VSB)

目标:以折中方式解决理想的相移法SSB不可实现的技术问题,且可无失真恢复原信号。

方法:对DSB频谱采用具有“互补对称滚降”特性的边带滤波器。

 

线性调制信号的解调与性能分析

1.AM信号的非相干解调 

 

 2.相干解调

 相干载波:接收端提供与其输入的已调载波严格同频、同相的本地载波

 非线性调制

以调制信号控制正弦载波频率或相位变化的模拟调制方式。已调波无论是从时域还是频域都与调制信号没有显性的线性关系。可以说调制信号“正比例”控制载波角度变化。

脉冲调制系统(模拟信号) 

脉冲编码调制(PCM):脉冲调制属于基带调制

脉冲调制和时分复用 

 量化:将抽样样本的模拟量转换为近似的数字量,变成可数、有限可能的样本值序列

非均匀量化:根据信号样值得概率分布,改变量化台阶的大小,使总的量化信噪比较小。

PCM编码是基于每个抽样样本的量化值,各样本独立编码,需分配较多的比特数。

DPCM称为差分PCM,它利用了相邻样本间,或者连续多个样本间的相关性,来产生当前编码样本的预测值,而将两者的差值进行编码。因此可节省平均每样本的编码比特。

脉冲调制系统  (数字信号)  

致使信号脉冲产生时域弥散的信道特性,包括构造码型、波形的发送滤波器特性H_{T}(w),以AWGN为主要干扰和限制带宽的信道媒体特性 H_{C}(w)和接收滤波器“检测”或“识别”信号能力的特性H_{R}(w)——三者构成“广义信道”特性,其冲激响应为

 基带均衡

均衡可在时域或频域进行,因此,分别称为时域均衡与频域均衡。

时域均衡又可分为线性均衡,判决反馈均衡等,前者如抽头-延迟线、自适应均衡等

均衡涉及不同的算法,如迫零算法、最小均方误差算法。 

连续波调制系统(数字信号) 

二元幅移键控 

 

 

二元频移键控 

 

 二元相移键控系统分析

 

 多元数字调制系统

多元调制是以M个信源符号或M个电平的基带数字波形去控制载波的某种参量而构成M个状态的已调波序列。因此,有多元数字基带信号——多电平数字信号、多元调幅(MASK)、多元调频(MFSK)和多元调相(MPSK)以及多元幅-相(MQAM)等多元调制方式 。

常用的现代调制技术

正交调幅(QAM) 

QAM有正交和调幅两重含义。它是在双极性MASK基础上扩展而来——将其双极性L个电平基带调制序列波形,以奇偶分成并列的两个序列,提供同频正交载波分别进行多电平调幅,构成两支正交的L电平ASK信号之和,便为MQAM信号。

 

 

数字信号的最佳接收

最佳接收准则 

最大输出信噪比准则 

对于一定传输方式的模拟信号和数字信号,主要由其信噪比决定接收质量。传输是在带宽有限、功率受限条件下,考虑主要干扰是AWGN。

最小均方误差准则 

 

 最大后验概率和最大似然准则

后验概率——收到混合信号x(t)后,接收机为判断接收的是(M个信号中的)哪一个状态Si,利用后验概率P(Si|x)或后验概率密度P(Si|x),择其大作为判决条件,判决风险最小。

似然函数——后验检测是根据收到的混合信号去估测发送信号;而从信道转移特性来看,发送信息为Si时,接收x与之相似程度表示为P(x|Si)。择其大为判决条件,风险较小。

匹配滤波器最佳接收 

  

 匹配滤波器的设计完全在于提供符合最大输出信噪比这一目标的传递特性。

冲激响应h_{M}(t)是接收无失真信号s(t)的镜像且位移t_{0}

H_{M}(w)是接收信号s(t)的共轭频谱S^{*}(w)且附线性相位移wt_{0},且H_{M}(w)=S^{*}(w)e^{-jwt_{0}}

 s(t)无论什么时候进入接收机,h_{M}(t)总是在0到T时间位置,因此,h_{M}(t)=s(t_{0}-t)t_{0}总是接收信号的结束时刻。

相关接收 

相关接收与匹配滤波接收不一样,要对输入信号进行相关运算:相关接收机提供发送信号的本地样本波形,与接收混合波形进行互相关运算

相关接收的实质是寻找近似自相关最大值作为判决依据。

 

 

  • 时域卷积对应频域的点乘
  • 时域相关对应频域的共轭点乘 

 

 


http://www.ppmy.cn/news/363965.html

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