电子科技大学：《数字通信 Digital Communications》课程教学资源（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..) 将数字序列映射成一组相应的信号波形 一数字调制 信息空间 一组二进制比特 波形空间 数字序列{a.d 波形信号{sm()} 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

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 非线性调制 多进制调制 调制器将k比特数据符号映射成相应的波形Sm() 1≤sM 10100…1010 调制器 sa(t) (M个波形中的一个，M=24) 下面先介绍一些常用概念的含义： k比特 波形 sm(t) 假设每T秒发送映射的波形sm(t)(信号，符号) T、—信号传输间隔 符号速率（信号传输速率)

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-=2k 每一个波形携带k个比特信息，比特间隔：T,=T、/k k=l0g2 M 比特率 R =kR,=R,log2 M 已调信号sm(),能量6m 平均信号能量 pm:第m个信号sm()的概率 m=1 1 消息等概时Pm= M avg avg 平均比特能量： 发送机在T,秒内发送该平均比特能量，则平均发送功率： Ebag二R,Ebag L 等能量信号的情况下： P=R,8 5

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

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=2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R bit/s) 1.基带PAM 信号波形 s(t)=Ap(t) 1≤m≤M p(④)：持续时间为T的脉冲；Am:脉冲幅度 An=2m-1-M 能量 cm=∫Ap()dt=Acp m=1,2,KM 影2E-++K+(M- M点 (M2-1)sp (M2-1)Ep E bavg 310g2 M 3 8

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) 信号幅度 M=4 等效低通信号：Sm(t)=Anm8(t) A=2m-1-M Am和g()是实信号 10 00 01 11 (a)基带PAM信号 信号波形 s.(t)=Re(4g(t)e =Ang(t)cos2πft m=1,2,KM (b)带通PAM信号 注意： 与基带PAM相比： s(t)=Ap(t) 在带通PAM中： p(t)=g(t)cos(2πft) 9

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Rbt/s) ●符号速率：Rk ●比特间隔：Tb=1R; ●符号间隔：T=k/R=kT6 ●能量 (d-(d- (M2-1)eg (M2-1)e. Eavg 6 610g2 M

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）