北大數字通信課件：3-- 6 有記憶調制方式

1、1有記憶線性調制有記憶線性調制無記憶調制無記憶調制: 不重疊的符號間隔發(fā)送的信號之間不不重疊的符號間隔發(fā)送的信號之間不存在相關性存在相關性 有記憶調制有記憶調制: 連續(xù)符號間隔發(fā)送的信號之間有相關連續(xù)符號間隔發(fā)送的信號之間有相關性性差分編碼調制差分編碼調制部分響應信號調制部分響應信號調制連續(xù)相位調制連續(xù)相位調制2例例: 差分編碼差分編碼1kkkbab+akbk-1bkbk-1=0bk-1=1ak=0bk=0bk=1ak=1bk=1bk=01kkkdcdckdk-1dka, b 為二進制數，起始的為二進制數，起始的 可以是可以是0或者或者1c, d 為模值為為模值為1的復數的復數0b3S0S10

2、/01/01/10/1in/outS0=0S1=11/10/10/01/00/00/01/11/11/01/00/10/1S0=0S1=11/10/10/01/0ak/bkbk-1討論 BPSK信號差分編碼后的信號形式： 二進制表示 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 BPSK表示 -1 1 1-1-1 1-1-1 1-1 -1 1 1 1-1 1 1-1 1 1-14 4PSK信號差分編碼的符號形式 QPSK信號差分編碼的符號形式5-2-1012-2-1012ReIm差分編碼-2-1012-2-1012ReIm-2-1012-2-1012ReI

3、m差分編碼-2-1012-2-1012ReImPSK信號的差分編碼特性 信號編碼后符號變化，但是符號的統(tǒng)計特性不變 符號的頻譜特性不變 每一個傳輸符號與前后兩個符號有關討論題： 16QAM符號可否進行差分編碼？符號形式如何變化？67部分響應信號部分響應信號設設In為為BPSK信號，發(fā)射信號為：信號，發(fā)射信號為：1nnnIIBInIn-1Bn111-1-1-1-11200-20-22p=1/4p=1/2p=1/4In: Random process (1,-1) with zero mean0,1,nmmnE I Imn如果如果In序列直接傳輸，由于序列直接傳輸，由于In的自相關函數為的自相關函

4、數為 函數，函數，則信號的功率譜只由則信號的功率譜只由g(t)的功率譜決定的功率譜決定( )n8線性調制信號的功率譜線性調制信號的功率譜 nnnTtgItv自相關函數自相關函數 nmnmnvvmTtgnTtgIIEtvtvEtt*2121;對于線性調制信號對于線性調制信號aaa9對于平穩(wěn)隨機過程對于平穩(wěn)隨機過程, 自相關函數為自相關函數為 mggiiTTvvvvmTmTdtttT1;122功率譜功率譜 ffGTfiivv2110otherwisemmIIIIIIIIEIIIIEBBEnmnnmnnmnnmnnnmnmnnmnBB01102111111對于部分響應信號，發(fā)射序列之間引入了相關對于

5、部分響應信號，發(fā)射序列之間引入了相關性，序列自相關系數為：性，序列自相關系數為：11功率譜密度為自相關函數的傅立葉變換：功率譜密度為自相關函數的傅立葉變換： fTfTfTjfTjfmTjmfmBBBB2cos42cos122exp2exp22exp關于部分響應信號頻譜特性的討論關于部分響應信號頻譜特性的討論信號的頻譜特性有兩部分決定： 成型濾波器響應函數g(t)，可以是sinc函數、升余弦函數等 信號序列的自相關特性，部分響應信號具有相關性12關于部分響應信號頻譜特性的討論關于部分響應信號頻譜特性的討論 信號的頻域響應為兩者的乘積信號的頻域響應為兩者的乘積131/T1/T1/Tsinc2cos

6、fT1nnnBII頻域響應變得平滑頻域響應變得平滑時域響應？時域響應？14200.50.250.5-20.250.50.50.50.50.250.25-22關于部分響應信號頻譜特性的討論關于部分響應信號頻譜特性的討論 時域只有Bn=1+1=2, Bn=-1-1=-2或者Bn=1-1=0 合成的信號邊瓣幅度減小 2和-2從不相鄰15-5-4-3-2-1012345-0.4-0.200.20.40.60.811.21.4*pi部分響應信號的進一步討論 原式： 另一種表達式，用D表示一個單元時延，則有：P(D)=1+D 對于則有P(D)=1-D2=(1-D)(1+D)161nnnIIB2nnnBII

7、作業(yè) 設g(t)為sinc函數，信號帶寬為1/T，試推導p(D)=1-D及P(D)=1-D2的頻譜表達式，并畫出圖形； 比較(1+D)、(1-D)、(1-D2)信號的頻譜特性并加以討論； 對于P(D)=1-aD-bD2-cD3的部分相應形式，如何選取a，b，c的值，使信號帶外頻譜能量最小。1718非線性有記憶調制方式：非線性有記憶調制方式： 連續(xù)相位調制連續(xù)相位調制FSK(CPFSK) 信號信號一般的一般的FSK信號：信號：無記憶，有無記憶，有2k=M個震蕩器。根據傳輸信號的不同個震蕩器。根據傳輸信號的不同進行頻率切換。進行頻率切換。存在問題存在問題:頻率的瞬間跳變導致帶外頻譜能量增大。頻率的

8、瞬間跳變導致帶外頻譜能量增大。所以需要有相對寬的頻帶傳輸信號。所以需要有相對寬的頻帶傳輸信號。解決方法解決方法 :要使頻率調制信號的相位連續(xù)變化，調要使頻率調制信號的相位連續(xù)變化，調制信號需為有記憶的。制信號需為有記憶的。aaa19相位的跳變帶來高頻分量！相位的跳變帶來高頻分量！20QPSK信號的相位跳變信號的相位跳變00.511.522.533.544.55-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81傳輸信號為（0 0 1 0 1）1.51.61.71.81.922.12.22.3-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81局部放大圖CPFSK信號的表

9、示形式信號的表示形式23設設PAM信號可表示為信號可表示為 nnnTtgItdIn,n= 1, 2,. (M-1);g(t):幅值為幅值為 1/2T的矩形波的矩形波24用用d(t)對傳輸信號進行頻率調制。由于信號相位為頻對傳輸信號進行頻率調制。由于信號相位為頻率的積分，所以頻率調制導致相位變化。或者說由相率的積分，所以頻率調制導致相位變化?；蛘哒f由相位變化達到頻率調制的目的。這種調制可表示為（低位變化達到頻率調制的目的。這種調制可表示為（低通）通） 04exp2tdddTfjTtufd:最大頻偏最大頻偏; 0:初相位初相位CPFSK信號的表示形式信號的表示形式25其相應帶通信號為其相應帶通信號

10、為 0,2cos2IttfTtsc (t,I)為時間變化的相位函數為時間變化的相位函數 tnndtddnTgITfddTft44,Id(t)為時間不連續(xù)函數，但為時間不連續(xù)函數，但d(t)的積分為時間連續(xù)函數的積分為時間連續(xù)函數 26nTtqhIInTtfITfdnTgITfdnTgITfdnTgITftnnndnkkdtnTndnTnndtnnd222444,1ITfhd21nkknIh TtTtTtttq21020027aaa282906h4h-2h-4h-6h2h相位軌跡相位軌跡 (phase tree)(3,-1,1,-3,)3031實際系統(tǒng)相位為實際系統(tǒng)相位為0，2 或或- ， aaa32用狀態(tài)圖表示，用狀態(tài)圖表示，h=1/233最小相移鍵控最小相移鍵控 Minimum shift keying (MSK)MSK 調制為調制為CPM 的特列的特列(h=1/2) TnTtITntnTnTtgIItnnnknk21121,1I載頻調制信號為載頻調制信號為 nnncnncIntITfATnTtItfAts21412cos212cos34定義定義T