《数字通信 Digital Communications》课程教学课件（讲稿）第3章 数字调制方法 3.2 无记忆调制方法

第3章数字调制方法

第3章 数字调制方法

数字调制信号为什么要调制？信号传输时，信道的自然属性会带来各种损伤（噪声，衰减，失真，干扰....）传输的二进制流必须经过变换，适应在给定的信道上传输。但要求变换后的信号满足：应能表示二进制数据，即能方便地从中恢复出数据流。应当匹配信道的特征（带宽适配，抗损伤.....）数字调制将数字序列映射成一组相应的信号波形波形空间信息空间一组二进制比特数字序列a波形信号(s.t)映射为其中一个波形共有M-2k个波形数字调制后的输出是一个带通信号

2 为什么要调制？ ⚫信号传输时，信道的自然属性会带来各种损伤（噪声，衰减， 失真，干扰.） ⚫传输的二进制流必须经过变换，适应在给定的信道上传输。 但要求变换后的信号满足： ◆应能表示二进制数据，即能方便地从中恢复出数据流。 ◆应当匹配信道的特征（带宽适配，抗损伤.） 将数字序列映射成一组相应的信号波形 —— 数字调制 数字序列{an } 波形信号{sm(t)} 信息空间 一组二进制比特 波形空间 映射为其中一个波形 数字调制信号 数字调制后的输出是一个带通信号 共有 M=2k 个波形

数字调制信号调制的分类：无记忆调制有记忆调制回顾有记忆、无记忆的含义是什么？

数字调制信号 调制的分类： 无记忆调制 有记忆调制 有记忆、无记忆的含义是什么？ 回顾

数字调制信号调制的分类：无记忆调制线性调制二进制调制有记忆调制多进制调制非线性调制调制器将k比特数据符号映射成相应的波形Sm(t)1<m<Msa(t)10--100.--101--0调制器（M个波形中的一个，M=2k）波形下面先介绍一些常用概念的含义：K比特s.(t)假设每T秒发送映射的波形s（t）（信号，符号）T一信号传输间隔1符号速率（信号传输速率）R,T

4 数字调制信号 调制的分类： 无记忆调制 有记忆调制 二进制调制 多进制调制 线性调制 非线性调制 调制器将k比特数据符号映射成相应的波形Sm(t) 1≤m≤M 假设每Ts秒发送映射的波形 sm( t )（信号，符号） Ts —— 信号传输间隔 下面先介绍一些常用概念的含义： 1 s s R T 符号速率（信号传输速率） = k比特 波形 sm( t ) （M个波形中的一个，M=2k）

数字调制信号M=2kk=log2M每一个波形携带k个比特信息，比特间隔：T =T /k比特率R,=kR=Rlog,M已调信号sm(t)，能量8mMZ平均信号能量8-Pm：第m个信号sm(t)的概率Pmmavgm=lM1芝Cm消息等概时GagPmMm=lCungEbavg平均比特能量：kbavgDR,bavg发送机在T，秒内发送该平均比特能量，则平均发送功率：avgT,P=R,eb等能量信号的情况下：

5 数字调制信号 每一个波形携带k个比特信息，比特间隔： 已调信号sm(t)，能量 m / T T k b s = 比特率 2 log R kR R M b s s = = 平均信号能量 1 m p M = 1 M avg m m m   p = =  pm：第m个信号sm(t)的概率 平均比特能量： bavg avg b bavg b P R T  = =  avg bavg k   = 发送机在Tb秒内发送该平均比特能量，则平均发送功率： 2 k M = log 1 1 M avg m M m   = 消息等概时 =  等能量信号的情况下： P Rb b =  M=2k

3.2无记忆调制方法

6 3.2 无记忆调制方法

无记忆调制无记忆调制脉冲幅度调制PAM幅移键控ASK回顾你对幅度调制（调幅）的印象有哪些？

无记忆调制 无记忆调制 ⚫脉冲幅度调制PAM 幅移键控ASK 你对幅度调制（调幅）的印象有哪些？ 回顾

无记忆调制无记忆调制脉冲幅度调制PAM幅移键控ASK特点：用不同的载波幅度来承载信号，（共有M=2k个）分为如下几种情况讨论：（假定调制器输入端的二进制数字序列的速率为Rbit/s）1.基带PAM1<m≤Msm(t) = Amp(t)信号波形p(t)：持续时间为T的脉冲；Am：脉冲幅度A.=2m-1-MEm= Ap(0)dt =A"8能量m=1,2,KM2,[° +3' +K +(M-1)]TAGavgMM(M?-1)E(M-1)epEbavg3log,M3

8 无记忆调制 ( ) ( ) 1 m m s t A p t m M =   无记忆调制 ⚫脉冲幅度调制PAM 幅移键控ASK 信号波形 （假定调制器输入端的二进制数字序列的速率为R bit/s） 特点： 用不同的载波幅度来承载信号，（共有M=2k个） 1.基带PAM p(t)：持续时间为T的脉冲；Am：脉冲幅度 2 1 A m M m = − − 能量 2 2 2 ( )   m m m p A p t dt A  − = =  2 2 2 2 1 2 2 [1 3 ( 1) ] ( 1) 3 = = = + + + − − =  K M p p avg m m p A M M M M     2 2 ( 1) 3log p bavg M M   − = m M =1,2,K 分为如下几种情况讨论：

无记忆调制2.带通PAM（基带PAM信号被载波调制成带通信号）信号辑度M=4sm (t) = Amg(t)等效低通信号：Am=2m-1-MA和g(t)是实信号00数据1110011100(a）基带PAM信号信号波形Sm (t)=Re(Amg(t)ej2x/))=Amg(t)cos2元ftm=1,2,K M（6）带通PAM信号注意：Sm(t)= Amp(t)与基带PAM相比：p(t)=g(t)cos(2元ft)在带通PAM中：

9 无记忆调制 2. 带通PAM（基带PAM信号被载波调制成带通信号） ( ) ( ) ml m 等效低通信号： s t A g t = Am和g(t)是实信号   2 ( ) Re ( ) ( ) cos 2 c j f t m m m c s t A g t e A g t f t   = = 信号波形 2 1 A m M m = − − m M =1, 2,K ( ) ( ) cos(2 ) c p t g t f t =  ( ) ( ) m m 与基带PAM相比： s t A p t = 注意： 在带通PAM中： M=4

无记忆调制2.带通PAM（基带PAM信号被载波调制成带通信号）（假定调制器输入端的二进制数字序列的速率为Rbit/s）符号速率：R/k·比特间隔：T,=1/R；符号间隔：T=k/R=kTEm=Js()d=-4]g(dt=4e·能量(M?-1)8(M2-1)6EbuavgC6logzMavg6

无记忆调制 ⚫符号速率：R/k ⚫比特间隔：Tb=1/R； ⚫符号间隔：Ts =k/R=kTb ⚫能量 m g T T  m s m t dt Am g t dt A  2 0 0 2 2 2 2 1 ( ) 2 1 ( )   = = = 2 ( 1) 6 g avg M   − = 2 2 ( 1) 6log g bavg M M   − = （假定调制器输入端的二进制数字序列的速率为R bit/s） 2. 带通PAM（基带PAM信号被载波调制成带通信号）