通信原理论文-通信原理

北京科技大学《通信原理》论文学院：班级：组员：实验成绩：2016年1月二进制数字调制系统的应用二进制数字调制是将每个二进制符号映射为相应的信号波形之一，如：将二进制符号“1”映射为信号波形s1(t)，将二进制符号“0”映射为信号波形s2(t)，这两个信号波形或以正弦波的振幅不同，称为二进制通断键控（2ASK或OOK）：或以载波频率不同称为而进制移频键控（2FSK）；或以载波相位不同，称为二进制移相键控（2PSK或BPSK）。某些信道不适合于基带传输、只能传输调制信号数字调制的载波为正弦信号，调制信号是数字，对于二进制信号，称为键控。三种二进制调制2ASK（振幅键控），2FSK（频率键控），2PSK（相位键控）数字调制也分为线性调制与非线性调制。数字调制系统的两种分析思路使用数字信息调制载波，形成数字调制信号选择某种波形代替数字信号，改变其频域特性，形成数字“调制”信号。以下先介绍一下三种二进制调制：1、BPSK振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号变化而变化的数字调制时域表达式：ttstnTtgateCcnSnASKcos)(cos])([)(2nSnnTtgats)()(g(t)是宽为TS的矩形脉冲。an为取值p-11p,0概率为，概率为na2ASK信号的解调相干解调非相干解调（包络检波）窄带滤波半波或全波整流低通滤波抽样判决2ASK信号非相干解调输入输出窄带滤波2ASK信号相干解调输入低通滤波抽样判决输出tCcos定时脉冲定时脉冲11100000101abcd2、2FSK频率键控是正弦载波的频率随数字基带信号变化而变化的数字调制时域表达式：tnTtgatnTtgateSnnnSnFSK212cos)(cos)()(p-101p1,0nn概率为，概率为aaan2FSK的产生：模拟调频法移频键控法s(t)e2FSK(t)e2FSK(t)s(t)2FSK信号产生模拟调频器载波t1cos载波t1cos1001s(t)2FSK111000001012FSK信号2FSK的解调：过零检测输出限幅微分整流宽脉冲产生宽脉冲产生低通滤波器输入abcdef过零检测fedcba3、2PSK相位调制是正弦载波的相位随数字基带信号变化而变化的数字调制时域表达式：tnTtgatecnSnPSKcos])([)(2与ASK不同，2PSK的an取值为+1，-1表示相位为0，或πp-11p,1概率为，概率为na2PSK信号的产生s(t)码型变换双极性不归零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0°开关电路e2PSK(t)180°移相s(t)(b)A－ATstO2PSK信号的解调带通滤波器e2PSK(t)a相乘器c低通滤波器dbe抽样判决器输出cosct定时脉冲10a110100bcde由于二进制数字调制是多进制数字调制的基础，多进制数字调制系统的应用也就相当于二进制数字调制系统的应用了。接下来就介绍一些在数字调制新技术的应用1、QAM调制主要用在有线数字视频广播和宽带接入等通信系统方面。QAM调制方式的多媒体高速宽带数据广播系统采用DVB-C有线数字视频广播标准,代表着数字化发展方向,有16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM之分,数字越大,频带利用率越高,但同时抗干扰能力也随之降低。采用64QAM调制方式,可在传统的8MHz模拟频道带宽上传输约40Mbps数据流,可在一个标准PAL通道上传输4~8套数字电视节目,它的末端用户可以是计算机,也可以是带数字机顶盒的电视机。QAM在安全授权方面比QPSK调制方式更可靠,完全能满足海量信息传输的需要,其传输速率更高,通道还可优化。QAM目前还被广泛用于ADSL调制技术,在QAM调制中,发送数据在比特/符号编码器内被分成速率各为原来1/2的两路信号,分别与一对正交调制分量相乘,求和后输出。接收端完成相反过程,正交解调出两个相反码流,均衡器补偿由信道引起的失真,判决器识别复数信号并映射回二进制信号。采用QAM调制技术,信道带宽至少要等于码元速率,为了定时恢复,还需要另外的带宽,一般要增加15%左右。与其他调制技术相比,QAM调制技术具有充分利用带宽、抗噪声强等特点2、离散小波多音调制(DWMT)DWMT是一个基于小波传输的多载波调制技术,它将传输频带分成几百个频谱相互独立的信道,将数据调制在各子信道上,经过小波变换处理,取得时频域的分离,以减少码间干扰和信道间干扰。多载波系统能灵活地、最大限度地利用信道,例如:对信噪比较高的子信道可采用传输效率高的调制技术(64QAM),信噪比较低的子信道采用抗干扰能力强的调制技术(QPSK),而对信噪比低于门限的子信道则不用,这样可避免窄带干扰。DWMT针对不同的子信道质量(如按SNR)来选择调制方式,从而使它比单载波调制技术(QPSK、QAM或VSB)有更高的传输效率。DWMT无需保护时间,也使频带利用率得以提高,频带管理灵活。由于整个频带被分成许多子信道,使得DWMT能支持各种速率业务和多种访问协议,这对HFC网络是特别重要的。DWMT抗干扰能力强,能采用关闭子信道方式来避开窄带干扰的子信道。23、同步离散多音调制(SDMT)SDMT技术一般由两项技术组成:DMT(离散多音调制)和TDD(时分双工)。(1)DMT传输DMT采用大量(典型值为256)正交幅度调制(QAM)信号,因此DMT信道由256个子信道组成,每一个被调制在不同的中心频率上,每一个具有同样的带宽,称之为多音调制。DMT接收机对每个音接收的信号质量进行监测,如果发现某一个或几个音的质量(信噪比)下降,接收机就计算出一个修改后的比特分配方案,使接收的误差性能有所改进。接收机把这种比特分配向发射机报告,以便由发射机实现改进后的比特分配。这种由接收机反馈给发射机的信息是通过一个可靠的周期性的低速控制信道进行的,频率越高,衰减越大,则子信道就分配较少比特,传送较少的信息,哪个子信道的信噪比(S/N)越高,则分配越多的比特,反之则越少,甚至被关闭。(2)SDMTSDMT是由DMT和TDD(也称乒乓传输)组成。在使用VDSL宽带接入技术时,电缆中的线路均被锁定于同一个网络时钟上(即同一电缆中的所有线路在同一时间上/乒0和/乓0),SDMT系统支持在不同时间周期的用同一频段的上行和下行传输。SDMT为VDSL提供了许多好处:首先,下行和上行码率之比可以灵活;其次,减少了数字信号处理的复杂性。3S-OFDM调制目前,数字电视地面广播(DTTB)已达到可实现阶段,世界上已经公布的DTTB传输标准主要有3种:ATSC,DVB-T,ISDB-T,基于对这3个地面数字电视系统的深入研究,借鉴并吸收了这些年来国际国内数字电视技术方面的经验和教训,清华大学提出了一个基于TDS-OFDM调制技术的地面数字电视广播传输协议)))地面数字多媒体电视广播(TerrestrialDigitalMult-imediaTelevisionBroadcasting,DMB-T)传输协议。该系统的核心就是采用了时域同步正交频分复用(TimeDomainSynchronousOrthogonalFrequency-D-ivision-Multiplex,IDS-OFDM)调制技术,其频谱利用率可高达4bit/s/Hz。因此,每个频道有效净荷的信息传输码率在8MHz的带宽下可高达33MB/s。帧结构是分级的,一个基本帧结构称为一个信号帧一个信号帧由两部分组成:帧同步和帧体。帧同步和帧体的基带符号率相同,规定为7.56MB/s。帧同步信号采用沃尔什编码的随机序列,以实现多基站识别。帧同步包含前同步、帧同步序列和后同步。对于一个信号帧群中的不同的信号帧,有不同的帧同步信号,所以,帧同步能作为一个特殊信号帧的帧同步特征而用于识别。帧同步采用BP-SK调制以得到稳定的同步。由于采用了IDS-OFDM调制技术,DMB-T协议不仅适用于传统的电视节目(视频码流)广播,也适用于提供其他多媒体信息传输服务,特点是:与现有电视广播的传输频率兼容,满足HDTV广播要求的高数据码率,邻近的电视台可以使用相同的频率广播相同的内容(支持蜂窝单频网),卓越的移动接收能力使人们在乘坐汽车和火车时能得到可靠及时的多媒体信息服务,在各种条件和环境下纠错接收能力强,建网成本和运营成本低等。另外,DMB-T技术支持/移动接收0使它成为理想的无线解决方案;支持/突发数据0使它能够处理短数据或消息;支持/蜂窝网0使它能够扩展,满足未来更大的容量需求。