通信原理(陈启兴)第6章课后习题答案.doc

第6章 正弦载波数字调制系统 6.1 学习指导 6.1.1 要点 本章的要点有数字调制的基本类型；二进制数字调制解调原理；二进制调制信号的频谱特性和传输带宽；二进制调制系统的抗噪声性能及其性能比较；最佳判决门限的概念、物理意义和计算方法；多进制数字调制的基本概念；4PSK、4DPSK信号的调制解调原理。 1. 数字调制的基本类型 (1 ) 二进制调制：载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态；相应的调制方式有振幅键控2ASK、频移键控2FSK、相移键控2PSK/2DPSK。 (2) 多进制调制：载波的幅度、频率或相位有M种变化状态；相应的调制方式有MASK、MFSK、MPSK/MDPSK。 2. 二进制数字调制解调原理 (1) 二进制振幅键控（2ASK） a. 2ASK信号的时域表达式 2ASK是利用载波的振幅变化传递数字信息的，而频率和相位保持不变。也就是说，用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断，所以又称通—断键控信号OOK(On-Off Keying)。其时域表达式为 (6-1) 其中s(t)为单极性非归零信号，其表达式为 (6-2) 这里，Ts为码元持续时间；g(t)是高度为1，宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第个符号的电平均值， .2ASK信号的时间波形如图6-1所示。 b. 2ASK信号的产生 2ASK信号的产生方法有两种：模拟调制法和键控法，如图6-2所示。 c. 2ASK信号的解调 2ASK信号有两种解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），其相应的接收机组成框图如图6-3所示。 d. 2ASK信号的功率谱与带宽 设二进制单极性基带信号s(t)的功率谱密度为Ps(f)，则2ASK信号的功率谱密度为 (6-3) 由此可见，2ASK信号大的功率谱P2ASK(f) 是基带信号s(t)的功率谱Ps(f)的线性搬移。也就是说，2ASK信号属线性调制。 对于单极性全占空矩形脉冲序列，其功率谱密度表达式为 (6-4) 因此 (6-5) 当概率时，并考虑到，则2ASK信号的功率谱密度为 (6-6) 2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍，若只计谱的主瓣（main lobe）（第一个谱零点位置），则有 (6-7) 即2ASK信号的传输带宽是码元速率的2倍。 特别：式(6-7)是在数字基带信号s(t)用单极性矩形脉冲波形表示的前提下得到的结论。当数字基带信号用滚降系数为α的升余弦滚降脉冲波形表示时，和数字基带系统一样，数字调制系统也应该无码间串扰，则 此时 对应数字调制系统的频带利用率为 B/Hz (2) 二进制移频键控（2FSK） a. 2FSK信号的时域表达式 在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2 两个频率点间变化。故其表达式为 (6-8) 2FSK信号的时间波形如图6-4所示。有图可见，2FSK信号可分解为两个不同的频率的2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号的时间表达式又可写成 (6-9) 式(6-9)中，是的反码，即若=1，则=0。 b. 2FSK信号的产生 图6-5给出了键控法产生2FSK信号的原理图 c. 2FSK信号的解调 2FSK信号的常用解调方法有非相干解调（包络检波）、相干解调和过零检测法等。图6-6给出了包络检波和相干解调的原理框图。 注意：在图6-6中，其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调。其中的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规则应与调制规则相呼应。例如，若调制时规定“1”载频f1，则接收时应规定：上支路样值下支路样值判为“1”；反之则为“0”。 d. 2FSK信号的功率谱与带宽 2FSK信号的功率谱可以看作是两个2ASK信号的功率谱的叠加，即 (6-10) 2FSK信号的带宽定义为：两个频峰外侧的第一个零点间的距离，因此 (6-11) 特别：式(6-11)是在数字基带信号s(t)用单极性矩形脉冲波形表示的前提下得到的结论。当数字基带信号用滚降系数为α的升余弦滚降脉冲波形表示时，和数字基带系统一样，数字调制系统也应该无码间串扰，则