现代通信原理_数字信号的载波传输

现优通信原理 第十章数字信号的载波传输 20212/19

2021/2/19 现代通信原理 第十章 数字信号的载波传输

第十章数字信号的载波传输 ●§106各种数字调制的比较 §10.7带通传输系统的复函数 1.带通的复函数表示 2.带通传输系统的复函数表示 3.窄带噪声的复包络与功率谱密度 第十一章差错控制编码

第十章 数字信号的载波传输 ⚫ §10.6 各种数字调制的比较 ⚫ §10.7 带通传输系统的复函数表示和计算 • 1. 带通的复函数表示 • 2. 带通传输系统的复函数表示 • 3. 窄带噪声的复包络与功率谱密度 – 第十一章 差错控制编码

§10.6各种数字调制的比较 ●在考虑通信系统时,要从频带利用效率、误码 性能以及抗干扰性能、信噪比和设备的复杂性 之间综合考虑。 ●香农公式 C=Olog( 1+ bit/s ●提高信号与噪声功率之比,可以增加容量,如 果N一>0,那么信道容量C→>无穷大

§10.6 各种数字调制的比较 ⚫ 在考虑通信系统时，要从频带利用效率、误码 性能以及抗干扰性能、信噪比和设备的复杂性 之间综合考虑。 ⚫ 香农公式 ⚫ 提高信号与噪声功率之比，可以增加容量，如 果N－>0，那么信道容量C－>无穷大。 log(1 ) bit/s N S C =  +

数字调制的比较 ●增加信道带宽,并不能无限制的增加信道容量。 O增加,N=n0也增加。 0 In 2 相当于竺=1.6dB,这是实现无误码传输 E 所需要的最低。,称为香农容量极限。 目前,实际数字调制方式不能达到香农极限

数字调制的比较 ⚫ 增加信道带宽，并不能无限制的增加信道容量。 增加， 也增加。 相当于 ，这是实现无误码传输 所需要的最低 ，称为香农容量极限。 – 目前，实际数字调制方式不能达到香农极限。  N = n0  ln 2 2 0 lim 0 0 → = = →     n C C E C C b 1.6dB 0 = n Eb 0 n Eb

调制方式的比较 误比特率公式,表10-2比较部分数字调制方式的 Eb/n值,在10-7表示了几种调制方式误比特曲线, 要达到相同的误比特,电平数增高,需要E/n增大 2.频谱利用率和占据的带宽,表10-3表示了几种调制 方式,在不同B的定义下(奈奎斯特带宽、第一个普 零点、半功率带宽和99%能量带宽)带宽,带宽决定 后,就可求出该种调制方式的频谱利用率 3.抗非线性,抗衰落,抗多径效应的影响。非线性一般 用信道的二阶交调来衡量 4.复杂性

调制方式的比较 1. 误比特率公式，表10－2比较部分数字调制方式的 值，在10－7表示了几种调制方式误比特曲线， 要达到相同的误比特，电平数增高，需要 增大。 2. 频谱利用率和占据的带宽，表10－3表示了几种调制 方式，在不同B的定义下（奈奎斯特带宽、第一个普 零点、半功率带宽和99％能量带宽）带宽，带宽决定 后，就可求出该种调制方式的频谱利用率。 3. 抗非线性，抗衰落，抗多径效应的影响。非线性一般 用信道的二阶交调来衡量。 4. 复杂性。 0 Eb / n 0 Eb / n

§107带通传输系统的复函数表示和计算 带通传输系统的复函数表示,也称为复包络法 等效基带法,这种方法是分析载波传输系统的 种非常有效的方法它可以大大简化带通信道 复杂的分析方法,尤其在载波频率很高时,可 以将带通系统等效乘一个基带传输系统,再进 行计算机模拟。(采用 MATLAB通信系统仿真, 蒙特卡罗)

§10.7 带通传输系统的复函数表示和计算 ⚫ 带通传输系统的复函数表示，也称为复包络法、 等效基带法，这种方法是分析载波传输系统的 一种非常有效的方法它可以大大简化带通信道 复杂的分析方法，尤其在载波频率很高时，可 以将带通系统等效乘一个基带传输系统，再进 行计算机模拟。（采用MATLAB通信系统仿真， 蒙特卡罗）

1.带通的复函数表示 ●带通的复函数表示 ()=RS()e 调制信息包含在S() s(t)=a(te=s(t)+jSo(t 把S(称为S()的复包络,或等效基带信号 指数形式 a(t)为模,Φ()为相角 代数式 S()为同相分量,S。()为正交分量

1. 带通的复函数表示 ⚫ 带通的复函数表示 调制信息包含在 把 称为 的复包络，或等效基带信号。 – 指数形式 为模， 为相角 – 代数式 为同相分量， 为正交分量   j t e c S t R S t e  ( ) ~ ( ) = ( ) ~ S t ( ) ( ) ( ) ( ) ~ ( ) S t a t e S t j S t I Q j t = = +  ( ) S(t) ~ S t S (t) I S (t) Q a(t) (t)

参数的物理意义 ●ASK,信息负荷在a(t)中。 ●MsK,信息分别负荷在S()和5Q中。 ●MPSK,信息负荷在Φ()中 如在MPSK中 c()e) ∑g(t-nn)l"Meo 1n=0,1,2,…,M g()可以是矩形,也可以是限带

参数的物理意义 ⚫ ASK，信息负荷在a(t)中。 ⚫ MSK，信息分别负荷在SI (t)和SQ(t)中。 ⚫ MPSK，信息负荷在 中。 – 如在MPSK中， g(t)可以是矩形，也可以是限带。 (t) 0,1,2, , 1 ( ) ( ) ( ) ~ 0 2 ( ) = − = − =    I M g t nT e e S t a t e n n M j j I s j t n  

参数的物理意义(续) ●如在MQAM中 )=S/(1)+jS(t) S()=∑Xng(t-nTx) ∑Yng(t-n7+T0) Xn和yn可以是二进制的,也可以是多进制的 速率可以相同,也可不同 可以在时间上对齐,也可不对齐

参数的物理意义 （续） ⚫ 如在MQAM中 – Xn和Yn可以是二进制的，也可以是多进制的 – 速率可以相同，也可不同 – 可以在时间上对齐，也可不对齐   = − + = − = + n Q n Y n I n X I Q S t Y g t nT T S t X g t nT S t S t j S t ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ~ 0

载波信号和等效基带信号s的关系 ●功率关系00 S(f s)2=1-)+(/+/ S(O)边=2S(-f 只=2载波键控信号,其功率等于它 的等效基带信号功率的一半

载波信号 和等效基带信号 的关系 ⚫ 功率关系 载波键控信号，其功率等于它 的等效基带信号功率的一半。 ( ) ~ S t S(t)    ( ) ~ 2 1 ( ) ( ) ~ ( ) ~ 4 1 ( ) C C C S t S f f S t S f f S f f = − = − + + 单边 双边 S S P P~ 2 1 = S(t) ( ) ~ S t S( f ) ( ) ~ S f