通信原理期末考试重要知识点2（精编版）.docx

多进制数字调制系统多进制数字调制具有以下两个特点：（1）在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率比二进制高Rb=RB2 bit/ s35BRb= RNlogN bit/s(2) 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率比二进制低，N2RB RB, BN ＜B 2可增加码元的能量 ,减小干扰的影响1.多进制数字振幅调制 (MASK )(1) 多进制数字振幅调制的原理——多进制数字振幅调制又称多电平调制 MASK 表示式 : (波形 )eASK=n01bn g(tnTs ) cos ctP1 P2bn=...............M 1 PMP1+P2+ ..PM =12(2) 系统的带宽 : BASK =Ts(3) 单位频带内有超过 2bit/s.Hz 的信息传输速率2. 进制数字频率调制 (MFSK )(1) 多进制数字频率调制的原理—— MFSK 调制简称多频制 ,是二进制数字频率键控方式的直接推广2) 一个多频制系统的组成方框如图 :※带通滤波器的中心频率就是多个载频的频率※抽样判决器 在给定时刻上比较各包络3) MFSK 系统带宽 :BFSK =|fM-fl|+ΔfΔ f 单个码元宽度。

3. 多进制数字相位调制 (MPSK )(1) 多进制数字相位调制的原理—— 多进制数字相位调制又称多相制 利用载波的多种不同相位 ( 或相位差 )表征数字信息的调制方式也可分为绝对移相(MPSK )和相对 (差分 )移相 (MDPSK ) 两种 多进制相位调制 : M=2k K 位码元一个相位表示 K 位二进码元 .* 以四相制为例(2) QPSK(QDPSK )信号调制的原理(A) QPSK:定义 :用载波的四种不同相位来表征数列中的信息两个信息比特与载波相位 关系如下 ,分为 A 方式 , B 方式B) QDSK:定义 :利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息以前一码元相位作为参考 ,并令 Δ 为本码元与前一码元的初相差 信息比特与载波相位变化 Δ 的关系如上所示 ,分为 A 方式 , B 方式C) 波形 :(D) 表达式 :ePSK =n=g(tan g(tnTs )cos( ctnTs ) cos ctn )bn g(tnTs ) sin ctn n式中： n ——受调相位M 进制用 M 种不同相位来表征an=cos nbn=sin n(3) QPSK(QDPSK )信号的产生与解调(a) QPSK (QDPSK)信号的产生调相法：相位选择法：(b) QDSK （QDPSK ）信号的解调QPSK——相干解调：QDPSK——相干解调差分相干解调：（ 4）功谱密度及系统的带宽：QPSK （QDPSK ）调制可以看作两个正交的 2PSK 调制的合成， 故两者的功谱密度分布规律相同。

系统的带宽： B4 PSK=1B2PSK2QPSK（ 4PSK）APK 是目前研究和应用较多的一种调制方式1. 幅相键控信号的一般表示式为：eAPK (t)==An g(tnX n g(tnTs ) cos( ctnTs ) cos ctn )Yn g (tnTs ) sin ctn n式中： n ——受调相位 .An——受调幅度 .Xn=Ancos nYn=-Ansin n* APK 信号可看作两个正交调制信号之和 APK 也称作为星座调制 研究较多 ,并被建议用于数字通信中的一种 APK 信号,是正交振幅调制 (QAM)信号2. 正交振幅调制 (QAM)(1) 定义 :用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制, 利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输 . (2)正交振幅调制表示式为 :eQAM (t)=m1(t)cos ct+mQ(t)sin c( t)QAM 解调——与 QPSK 信号形相同，可采用相干检测法解调系统误码率——与 QPSK 信号相干解调时系统误码率性能相同载波同步技术直接法（自同步法） 、插入导频法（外同步法）1．插入导频法在抑制载波系统中，无法从接收信号中直接法提取载波，如 DSB 信号、 2PSK 信号、VSB 信号、 SSB 信号等。

这些信号可以本身不含有载波或虽然含有载波但不易取出， 对于这些信号可以用插入导频法发端导频应采用正交插入2 直接法（自同步法）可分为：非线性变换——滤波法、特殊锁相环法 1）平方变换法平方变换法提取同步载波此法适合于抑制载波的双边带信号设输入是 2PSK 信号，经过平双律部件后，通过窄带滤波器取出 2f c 频率成分，经二分频率成分——同步载波如果二分频电路处理不当， “相位模糊” ，即“反向工作” 对2DPSK 则不存在相位模糊的问题 2）平方环法为了改善平方变换的性能， 使恢复的相干载波更为纯净， 常常在非线性处理之后加入锁相环平方环法提取载波得到了广泛的应用 3）同相一正交环法（科斯塔斯环） 科斯塔斯（ Costas）环的原理图这种环路中， 压控振荡器提供两路相互正交的载波， 与输入信号分别在同相和正交两个 鉴别相器中进行鉴相得 v3、 v4 中的数字信号，经低通滤波器后得到 v5、v6，再送到一个乘法器相乘，去掉 v5、v6 中的数字信号，得到反映 VCO 与输入载波相位之差的误差控制信号 v7输入信号为： x(t)cos ct同相与正交两鉴相器的本地参考信号分别为：v1=cos(wct+θ) v2=sin( wct+θ )输入信号与 v1、v2 相乘后得：经低通滤波器后得：11v3=x(t)cosctcos(ct+θ )=v4=x(t)cosctsin(ct+θ )=x(t )[cosθ +cos(2 ct+θ )]21x( t)[sin θ +sin(2 ct+θ )]2v5=v 6=x(t) cos21x(t ) sin2将 v5、v6,送乘法器相乘后得：v7 =v5v6 =1 x24(t) sincos1 x28(t) sin 2≈ 1 x28(t) 21 x24(t )这个电压环路滤波器以后控制 VC0 使它与 c 同频，相位只差一个很小的 θ 。

v1=cos( ct1) —— 同步载波1v5=2x(t ) cosx(t) ——解调器的输出2科斯塔斯环的优点有两个 :1. 科斯塔斯环工作在 c 频率上 ,比平方环工作频率低 ,且不用平方器件和分频器 ,当载波频率很高时 ,工作频率较低的同相正交环路易于实现 ;2. 当环路正常锁定后 ,同相鉴相器的输出就是所需要解调的原数字序列这种电路具有提取载波和相干解调的双重功能3. 科斯塔斯环的缺点是电路较复杂以及存在着相位模糊的问题对于 2PSK 或 DSB 信号可采用上述科斯塔斯环来恢复载波对于多相 PSK 可采用相应的多相科斯塔斯环来提取载波 8 最佳接收要点：通信系统的统计模型、 最佳接收机的原理和结构最佳接收机的性能分析 最佳基带系统 8.1 通信系统的统计模型图 8.1 数字通信的统计模型数字通信系统的统计模型如图 8.1 所示发送的消息对应于信源 ,(消息是信息的载体 ),消息的集合 U 就构成所谓的 消息空间例如,由 26 个字母组成的英语消息空间 )消息要通信 , 必须转化成适合于信道传输的信号 (即通常意义下的编码与调制 ),并且它是一一对应的 ,那么消息空间中的消息就一一映射到 信号空间 X 中的信号。

在信号空间中 ,信号被设计成适合于信道传输的形式 ,对于带通型的信道 ,则信号应该是带通型的信号； 对于基带型信道 ,信号应该是基带型信号在某一个码元传输时间内 ,消息空间中发送的消息是随机产生的 ,因此对应于消息空间的 传输信号也是随机的 ,但是由于信号空间中对应各消息的信号是确定的 (如二进制 2PSK 信号空间中 ,两个信号分别是 Acos2π fct) ,经过信道后由于信道白噪声的加入 , 使接收信号在接收端变成了随机的信号例如 ,对于二进制调制信号的接收信号为 : Acos2π fct+n( t)假设接收时载波和时间是同步的， 则在某个码元时间内， 从接收机的角度看 , 接收机收到信号空间中某个经过噪声污染的信号，但是它并不知道当前码元时间内传送的是什么消息接收机的主要任务是确定一种判断方法，以接收到的信号为基础判断当前的发送信息是什么？确定判决方法是容易也是多样的， 但是什么样的判决方法是最佳的呢？这就是数字信号的最佳接收机试图解决的问题此处最佳的含义一般指通信误码率最小接收机根据接收信号 Y, 判断 X它的工作一般可以分为 ( 或者可以等效成 ) 两部分， 一部分把接收的波形 y( t ) 处理后得到一个判决依据 R，叫“判决量 ”，另一部分进行判决。

如图 8- 2 所示1. AWGN信道下接收信号的统计特性图 8.2AWGN 信道下的接收机理想 AWGN信道下，假设发送端前后码元的发送是统计独立的，且接收端载波与定时同步，则在任意码元时间间隔内，接收信号可以表示为 y( t ) =x( t ) +n( t ) ，其中 n( t ) 是均值为 0，双边功率谱密度为n0 的高斯白噪声， x( t ) 是发送信号经过信道后在接收端收到的信号分量，2x(t)s1(t ), s2 (t )， sM (t), 这里将集合 X=s1 (t ), s2 (t )sM (t)称为信号空间，设信号映射将信源符号 U=X 1 , X 2X M 一一映射至信号空间 X=s1(t ), s2 (t ).. SM (t ) 图 8.3 理想 AWGN 信道下数字接收分析的模型y( t 1) =x( t i ) +n( t i )。