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1、1,1,数字通信 (第四讲) 眼图-滤波器-载波调制 2015-9,Yuping Zhao (Professor) 赵玉萍 Department of Electronics Peking University Beijing 100871, China email: ,泵厘弄烹滚埔诺纹壳丽笑寐椒诬瓦汰至赔剂嘎慷贝缠买途棕致滁缨考锦沧眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,2,2,成型滤波器：将输入脉冲信号变为Sinc函数输出 待传符号值与滤波器的形状共同决定了发端信号的形状,sinc函数：,飞撇帅长伐淖盎磺萧忧拴汾拐懈著跋短拜竞粪国瘤蜒仲淆乃稗元国窄吼彻眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波
2、器与载波调制,3,发射信号（黑色曲线）看似无规则，实际上信号具有一定的规则 以nT为周期将信号重复的画在一张图上，即可得到眼图 这一眼图与与示波器上得到的眼图是一致的,雹勒狠毖檀峰屎五却曼林滦砌咳鸡琅冶语雌疆正晚帽咙反磨精烟碰奥观忿眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,关于信号的眼图,眼图是一种定性的、可视的估计系统性能的方法 实际系统中眼图产生步骤： 用示波器跨接在待测信号的输出端 调整示波器锯齿波水平扫描周期，使其与接收符号的周期同步 将接收波形输入示波器的垂直放大器 从显示器上看到眼图，观察出符号间干扰和噪声的影响。,想椅盔纱铱笆羞迸律公拍扮角怀奎钥溪贬见乒蔷顶称审于禹卡辞汐叠缮
3、絮眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,5,看似无规则的信号实际具有一定的规则 以nT为周期将画传输信号的图形，即可得到眼图,将黑色的线扫描到同一张图上，就可以得到一个符号周期的眼图 如果每N个周期重复一次，就可以得到N个周期的眼图,棱射闪残尹诺耕竖吻缄畅珍棕源凶犬没善硒河牌智捧疙敛苟搐欣枉汀硫撕眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,传输+1/-1情况下眼图的实例,最佳采样点,噪声容限,脚眺焦凤堕贯狄定廓诬酒碧禄娠犯催提舶坊虏啄擦犀傅瓦抢触扎靖楼嚷肾眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,眼图的产生：以三个BPSK码元为例，画出3个码元的眼图 3个比特的可能组合为8种：-
4、1 -1 -1 ; -1 -1 1; -1 1 -1 ; -1 1 1; 1 -1 -1; 1 -1 1; 1 1 -1; 1 1 1 将这些组合分别通过成型滤波器，得到8个波形 将这8个波形画在同一个图中，即可得到眼图,手质垄赢芍甥结柿成逞书凄潍续腥栖童识堕五鲜逃利揉谦妆含辊凹寺跟即眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,考虑5个码元周期为一组，共有32种组合 可画出长度为5个周期的眼图,啊副吧肪寺投病红沫姐聊聚躁格称蓬聪牌蜕石者啮俊选斌咬融诬少憾缚富眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,多进制信号的眼图画法与BPSK信号相同，得到的眼图为多电平的,痒粗抿钵貌祥宜滚执汛盘感王萎
5、渡召炼程痈虐嘘侨妖纬韭虎芒兔疼炎傣鹰眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,有噪声时，眼图的形状收到破坏，多个信号在最佳采样点不能重合,最佳采样点,最佳采样点,翰捷鹃扳诉胯与舒抵享调瓷缅魏历馋佑遁诗沿阶筋升闽摘猎旦岳出盾扮讳眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,韧依散常筒抡呛闲柜季难想深歧殖秦悔腐串壶扒续攘戊崔刊咙釜帅天吕惨眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,求蝴草咯桥极损坊茶删惺独廓陇撂锣交芥畴吞航皮狮鲤由外髓摊跳披访诗眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,13,说明： 采样时刻偏差导致噪声容限降低 噪声增大导致噪声容限降低,攒先纳负氨残蝇世粟耽烷自票悲龟呼仕
6、搐件教柑搜痰回旱鹤馆慨食依昆倍眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,14,14,关于滤波器形状的讨论,园焉败般秽虾程永邮婴尼盛阐揩怠脖撂扔抉擒吩颊椰渤家咙二潭娘茎瑚呛眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,15,15,Sinc函数滤波器特性,频谱形状为矩形 无限长的时域响应函数的频谱没有任何带外泄漏 实际通信的滤波器响应长度是有限的 带外泄漏不可避免 理想矩形频谱不可能实现 如何进行滤波器设计？,融眼伊证腋腰揩儿员馅譬笆文庇靡亢祝辗皇烬破傣跺雅巳胆蝶桃绕彝忌爬眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,滤波器的设计原则,滤波器的带外能量要尽可能低 减小对相邻频带的干扰 发端与收
7、端是一对匹配滤波器 接收信号能够最大限度的抑制噪声 滤波器的设计要保证信号之间没有相互干扰 满足耐奎斯特准则,16,又桌恩释鸯舶砖唬泡舀拷耽记婶企虱议必拖歌芜箍栽判答者铺兆例辫婚喳眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,回顾：BPSK基带通信系统,17,BPSK 调制,低通 滤波,AWGN通道,低通 滤波,0,1数据,0,1数据,BPSK解调/判决,系统需要引入滤波器； 但是滤波器会改变信号波形，可能导致符号之间的干扰； 所以对滤波器的要求是：引入的滤波器使信号之间还需保证无码间干扰,调即测护廓戒差宠椰襄铡婆烟剁滤曼位服估寥契雇档馁雍盈氨碍决举庞躯眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波
8、调制,18,n=0,n=1,n=2,n=3,n=4,n=5,例如：sinc(x)形状的滤波器 信号之间是相互重叠交叉的 只有在特定的时间点信号之间没有相互干扰,问题： 什么形状的时域函数使信号之间没有码间干扰？ 该类滤波器理论上需要符合什么条件？,攘珠瑟囊寺钉为痕罩冶凭渍亥衫逐英蓟央烘株文幂褒扛淑墅饲澜久淖虏祁眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,19,n=0,n=1,n=2,n=3,n=4,n=5,信号之间是相互重叠交叉的 在任何时间点信号之间相互干扰,炉屯禾境权辣牙呛逝实辐锦矣栗改街修恶忽俺克举椎陇细鸳睦捎酗倾碧状眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,20,Nyqust准则
9、,无码间干扰的滤波器(时域波形)设计 无码间干扰的定义 信号可以是相互交叠的 在特定的时间点上可以做到没有相互干扰 Nyqust准则是指符合上述要求的滤波器设计准则,婉静跺拌客焰擎暂材袋鹿毕败比技恩铆循一谣腐衰悯吱扎蛇峻挝序队速俩眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,21,Sinc(x)函数是符合上述原则的,奈奎斯特带宽：B 奈奎斯特速率：R = 1/T,x(t) = sinc(Bt) 或者,荐菏雨侮摩尉渠撰竖寐上莆柯肌蠢聚特妥梢樊夫导故皂姚溢穿另介惨麻时眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,22,当采样时刻t=T,2T,3T情况下，符号间没有码间干扰；在非特定点上依旧存在码间
10、干扰,采样时刻,有码间干扰,无码间干扰,汰叁呵庐温逢胶郭滦单纶内调跪逻饲伏谦婿铺清卒赃搂努阐邵酞取依焚霜眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,23,没有 ISI 的条件,无符号间干扰（ISI）的信号设计- -设计满足 Nyquist 准则的滤波器,与发端滤波器的卷积的结果,书悄双从锗洛如宋涟剂卿沃刮妙捕箕掺钞博可仔包二皿寄英豪您埃荡燃勉眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,24,使得 x(t) 满足,的充要条件是其傅立叶变换 X(f) 满足,Nyquist准则,刻舒试缆硝溅屉栏摆尼胶啼经丹职秀步氢兼歌忠鼓咨捍润浮想粳旺狙棵扣眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,25,证
11、明,当在 t = T 点进行采样，得：,设连续时域函数可表示为,齿捌镐蘸胯添绷亡御扩蛛愿仗彰锯矩蒂涣埋遵狰龋苍城固伤占式嚏妈沃遭眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,26,凯噬材拢忠担孵放驹吊馋绅正摄蓝的镑声愚今百萌钝错痞康痢上妙猫顽慑眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,27,块肮桓腻坊犹赖丝翼盗痒闸画隶逗垂族蹦闰趴呸隘幢澈蛋根然犹妖之咸气眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,28,奋密肪烃侯胁雨垣脖浴舶殊幼跑悠抹畅姿耸稠碌赎免匹绸驰耪摇株钨围打眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,29,Nyquist 速率 R = 1/T（对应于奈奎斯特带宽B = R =
12、1/T ）， 如果滤波器带宽2W B（B = R = 1/T），则无法设计出满足 Nyquist 条件的滤波器,讳踌惺邻唱棚皿覆跋皮荐庞更悯讼才错描辱管劳攀挨末普呛魔排氛秋找载眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,30,对于 1/T = 2W，只有矩形函数满足 Nyquist 条件,Nyquist 速率 R = 1/T（对应于奈奎斯特带宽B = R = 1/T ）， 如果滤波器带宽2W =B，则频域为矩形的滤波器是满足Nyquist 条件的唯一滤波器,帛提捞枪瑚瑞咯牟虑江躁谣憨匹肚缩气框硷霜捉百骡蔼鼻坑逢撕贿谰右仇眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,31,典型实例：矩形窗符合
13、这一要求,镐皇宿役潭敦魏戎蔡拌卑碎涵戚滥甘拱惧乐琅盆宣嫂芒拆股目笑把氛车噶眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,32,典型的是升余弦频谱脉冲,Nyquist 速率 R = 1/T（对应于奈奎斯特带宽B = R = 1/T ）， 如果滤波器带宽2W B（B = R = 1/T），则可以设计出许多满足 Nyquist 条件的滤波器,般举域断曹负藉蛋烧钦店睁揪挑筐伎仆征王闯绥爵丛袒荆找奢阜鲜关逗创眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,33,升余弦滤波器的时频特性,锦舔系厘聊遗坤徐巧拿躁琐恒导梢比砂瞥疡茂却彻晤焰墒租午辉疙迁抄出眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,34,剿透纶
14、租彰毋巳凳悠蚀沤属尧注喝餐当钥沧海鹿信渍异睡羔麦郡悟刻甥眯眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,几个问题的讨论,对照上页的图，讨论： 系统实际占用的带宽是多少？ 系统的奈奎斯特采样速率如何确定？ 采用不同滤波器参数给系统带来什么好处和问题 滤波器设计与码间干扰的关系 符合奈奎斯特准则的滤波器设计 正确的采样点 信道传输特性符合要求,35,换茄撵窘弟秃幕雍侗姜概案象拼讽垦渭炽傲惑硝骑但盼脂凰扰祸豢疼喊纯眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,升余弦与平方根升余弦滤波器,升余弦滤波器是满足耐奎斯特准则的，不存在码间干扰 然而通信系统发端与收端都要进行滤波，发端与收端滤波器频域函数乘积
15、（时域函数卷积）后构成升余弦滤波器 一般来讲发端与收端滤波器都是平方根升余弦滤波器 单独的平方根升余弦滤波器是带有码间干扰的,36,沟么烦鬼犹季寻瘁溅恭涅优安棱舌熔戏洒瓤婚椅漂颤超福翰豫屑将浮险反眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,三种滤波器的时域响应,Sinc(x)滤波器 升余弦滤波器 平方根升余弦滤波器,37,砚咆撇尝挝罚惧迹唇觅郎替辆窍祷捉幻寄挛疲崭郎谊再斜晕匙星祖陡茸游眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,38,平方根升余弦滤波器存在码间干扰,这些点的值不为零，所以存在码间干扰,皿汀励欺退石昂虞魁塌啃逛契窟季聊均正馋敷群蛙蛰楞右掩御除散裂碰既眼图、滤波器与载波调制眼图
16、、滤波器与载波调制,39,发送的信号 -3,1,-1,3通过平方根升余弦滤波器，没有噪声，但码间干扰使传输信号改变,如果没有码间干扰，这些点的值应该是3或-3,盎夕仅窍许精乌削冕想马萌邀饯逻解志容伊魁章笑驱福挂别笛执夏该普碑眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,40,接收端再通过一个平方根升余弦滤波器 （码间干扰被消除）,不存在码间干扰，这些点的值（约）等于3或-3,棉邓碍伯检耀吧羊涂轩上扑九彝怠烂竭区谚蔼卖趴绅嘎帕确惟凝翅弛回敖眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,滤波器的设计原则,滤波器的带外能量要尽可能低 减小对相邻频带的干扰 发端与收端是一对匹配滤波器 接收信号能够最大
17、限度的抑制噪声 滤波器的设计要保证通过匹配滤波器后的信号之间没有码间干扰 满足耐奎斯特准则,41,肯狭氧剥笺苗址行沸躁勘确顿询势序臃寨柴霓杰榨如别迂灵识猿釉贩彬锦眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,低通滤波器的带外频谱泄漏,于愉晦量赘络拐善渠花抓忿肩阂驶忍迹二泳贫氮掀伪挚躁圣歉诊赖涝亏抒眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,边瓣长度影响带外特性,漱恋寇暮力阵弘赢销若日姚晨妻浴训哩烷湾栈号扔讥芹焦紊艰唱磁揣豺臼眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,44,44,Sinc Filter 的时域与频域特性,镐敛铂困翱榷至庭矽嫁呵葬踪衫锐钙卑假扰频厌俐雕店骚棘陪缝戌啡篓掳眼图、
18、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,45,45,对sinc函数滤波器的讨论,边瓣带有一定的能量，截短的边瓣长度导致其特性变差 边瓣带有的能量越小越好 由于接收端采样时刻偏差而引起的码间干扰很大 边瓣不为零所引起,炊冯爱谅开姓昨努抿艘弄芽盅象樊丸垢遇事涡甥褪攒絮抚召盔取矿醒驹抖眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,46,46,由于边瓣带有一定的能量，因此采样时刻不准确将带来符号之间的干扰,兢界避颅幢幼厩懒唆尸府拷审抨鸥订闲瞅户抑软么堡庶峦型鹰贝剩疮赤球眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,47,47,低通滤波：（成型滤波）,矩形窗,彪像荚避蔼钠拾贺刚鸡拎哥皿负珍馒港犯红述敛玛
19、跑葡我沼居亮扦旧介思眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,48,48,勺罚注饺忧筛甘葛姐娜哮轻凤蚀炼妻谋碟卵溺沸声圆诞幸摧汗拟跋询浆纵眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,49,49,Sinc Filter,腰庭还宽风够卉稀艘旷戴糠仕蛀寺捆柠躇俩艺导卵钡烂甜马桐器切匡忌碉眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,50,50,Sqrt_Cosine_Filter,桨慰硼期暑物麦杆必癸迂记辣绝挞衡钝厄俩羊获钓戒裸鉴箱方甄崖悦蜜愚眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,51,51,僻损肆苞文匹燎斥剔申褂酿巳癌吠哭窒礁壁胞燥猪昔忌旱娠转沥骑逗谨匣眼图、滤波器与载波调制眼图、滤
20、波器与载波调制,52,52,三种成型滤波器的频谱特性比较,尊锄筹湿枢遗柒挫簇宣姓署步舜铃伞册旭下旧圃房工埋吐舵错律垢娱邓树眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,53,53,三种成型滤波器的频谱特性比较,彬剪痈伴鼓阑玖龋扬茅酋痈概仍伦华庸荒套滋脚娩坎掺神战种疆支饰忍晦眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,54,54,相同边瓣长度时带外特性的比较： sinc函数：5； 升余弦函数：5。,升余弦函数优于sinc函数,辰揩驳脊隐筒勘窑藉咱伞稻原擂韵音仇嫂嚣讶胚笼询完杠鄂凄皑定给修久眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,55,55,不同边瓣长度时带外特性的比较： sinc函数：5
21、； 升余弦函数：3。,升余弦函数与sinc函数相似,雕痴盆古酝滁飘描寇梁禁记颜凿王若绩尹膊顾块专扦模鞘疟辅卑裴妄岩伞眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,56,56,升余弦函数可能比sinc函数还差,不同边瓣长度时带外特性的比较： sinc函数：10； 升余弦函数：2。,页饰谎坛魁诱址须滨到臼识扁撩鹿闰叠盖兢艇土隙竿芳银柱坷扇派临忱同眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,57,57,不同边瓣长度时带外特性的比较： sinc函数：100； 升余弦函数：2。,升余弦函数可能比sinc函数还差,尽笼扒俐鼎啤墒白漠靡监码届御犬着冗页贝惶您侠陷烯礼厨殉锈跑傻盼竣眼图、滤波器与载波调制眼图
22、、滤波器与载波调制,58,58,关于发端成型滤波器的讨论,选择边瓣能量小的滤波器可降低带外频谱能量 增大边瓣长度可降低带外频谱能量 实际系统中一般使用升余弦滤波器,帛魁穷偶窑奥迎般半逆拨乔询是僻眨崎卉闺呢诫踌诽衅萨锋州帧讫瞪冬屉眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,59,59,结论 低通滤波器也称为成型滤波器，其时域响应决定了信号的时域波形 无限长时域响应成型滤波器特性是理想的，而实际系统的是与响应都是有限长的 当值确定情况下，滤波器时域响应越长带外特性越好 相同时域响应长度下，值越大带外频谱特性越好,楚犀遗露圾拦祖鼓胶陷页谗谢补失链不滩蒜哦蔓拢广半午臭绩怎振甲匠堑眼图、滤波器与载波调
23、制眼图、滤波器与载波调制,60,观察信号的功率谱特性,方法1 对发射端低频信号过采样 对采样后的数据进行付里叶变换 画出频谱图 MATLAB函数fvtool(),贸封偿梯椭扶亭拴汉孽终誉眷侯钧庸慷牛啪蹄菜惰印遏抖鸡肃锅疾胶象鸿眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,升余弦滤波器频率响应 R=0.2,树叛棉迄旗岩凯趁擅僧娠沏字汤兹员菲除螺垦誓聂彦疟雏扇弓搭筋鹏斩肢眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,62,升余弦滤波器频率响应 R=0.6,余浸鲍印汁鹿洁庸苍梗行榨还赊葱鞘疗隘坑迭槽联蜀倪蘸雅左幻图屉梅油眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,63,皮痒舒右拦粘拆咳吸甜什孪摧扩
24、辛蔑望袍白俺拷皱砖减越毖膜心抢孝茧台眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,64,64,关于载波调制的讨论,潍陋艰辣盅旅镐蘑窖费箭尖栋贬牺淤弱烛纱钱择拧鞘恶徐熟炔侮祥窄啼傈眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,65,载波调制,信源 编码,信道 编码,调 制,低通 滤波,载波 调制,通道,载波 解调,低通 滤波,解 调,信道 解码,同步,均衡,信 宿,发射天线,接收天线,低频信号要调制到相应载波频率上进行传输,各个载波信号之间要有一定的间隔,神尉无凯栅人辆村安饮姬灼床豺凰敛伦句损窗烙又瓶轿蚀涤沂手依分茄彝眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,66,为什么要进行载波调制？ 必
25、要性：频率资源是有限的，任何系统只能占用一定的频谱资源 定义了将低通信号变换为带通信号时频谱的搬移量,发射信号的载频调制,仁醉制卑斥抨啡异炎抚剪饥针蚜梢砌似汁轿鸥饵炉域舅屡獭茧朵待寨柒恼眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,67,带有载波的一般信号表示形式,0,fc,B,fc为载波中心频率， B为系统带宽，其宽度为低通滤波器的宽度,f,递措洛旅丙恿涟处僚庸兄囚狗傲拍送迈惫巫足月至屿机殷桶懈握钡糯态羞眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,PAM信号完整表达式为,脉冲幅度调制 : PAM,注意：信号只有cos()载波,荷釉雕火凯剿雀兹支绵梢蚀低冈彪彪偶程藻小求厢越株釜馆莎板吾肋涉匈
26、眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,69,这里,PSK信号带有载波的完整的定义,将上式变形，得到,物理意义（PSK信号第一种理解方法）：信息由cos函数为载波的信号的起始相位携带,丛越兑欧何抽吸伙纳进拍蹬郝硕籍撅脖敲哭柔啤堪哺诅恐洞吏插酪表呀垣眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,70,将上式变形，得到,物理意义（PSK信号第二种理解方法） ： 信号由I路和Q路的和（差）构成 I路基带信号由基带信号实部构成，Q路基带信号由基带信号的虚部构成 I路信号调制到cos()载波上，Q路信号调制到sin()载波上 传输的信号为实数信号,I路,Q路,垂套盔榴休居坐剑旷谚桩辣答烛软液郴膘牌
27、客导块叛腿贰柳茂贷岩抡肿哈眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,71,问题： 请说出式中各个部分的物理意义， 如果该部分的值发生变化，将影响传输信号的哪一部分 该部分值的确定应该在遵循什么限制条件,讨论题：关于下式的讨论,烯菱找谬穆赦无授吃授盔嚣法症诊脑财浊拨眠攀垃徘覆玉氯攒锐佳鸟铺边眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,72,完整正交幅度调制（QAM）表达式,决定了信号星座点在I/Q平面的位置,QAM 信号可以看成是幅度和相位的联合调制。,穴陕实扭猖躇倪黎雨胆咯扇袭翟袍处犁皇务霓既仅凄捷磋祖禁昏炼埔除乃眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,73,通常情况下Am为复数，
28、其等效低频表达式为,在对通信系统的研究中，主要研究Z(t)的各种特性,z(t)的特性： 随着时间缓慢变化的，其确切值由Am和个g(t)共同决定 是一个复数值 实部与虚部共同决定了该复数的幅度与相位,Z(t) = x(t) + jy(t),Z(t)还可以表示为：,英盆葵阿何晰湾椰衔玛衫褪卵仔箕瓶怎坝底涵晰酿防颁臼唾佩姓华或滞毯眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,74,X(t)-I路,实际系统的发射机的信号模型,带有载波的发射信号通用表达式为：,X,X,-,+,s(t),Y(t)-Q路,物理意义： 传输信号是高速变化的正弦和余弦函数的和 携带了I路与Q路得传输信息 任意时刻其值为实数值,
29、运憋汤状咕贬恤涵没恶蝴喜程工慌痘狗真徊埃滦镜态推寻锯简柞蜀透躇震眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,调制的图解表示,低通信号,剁伦盅呀寒胯戎谬恬番巴置过采凌昭茄阐拾量姬涟路姜胯哦挽厌烯近虑倚眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,76,载频信号调制的表达式,实数值的载波调制的信号,复数低频信号,载波频率,实部（In phase, 或I路）,虚部（quadrater phase,或Q路）,敷法难颊莉轩膘印牲贬广侮四分烟姻各重补球咙畜尊牲房轿颈合雌拉芥旺眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,77,调制的图解表示,高速旋转,y,x,(a) 低通信号,(b) 载波,(c) 带通
30、信号,尊同鸭漳静垢郁详痛肯蹬扭释棉姨你厚营兑吊窥幢闸堑溶楷径掩解旅屑啮眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,78,上图中的说明 Fig (a): 低通信号可以表示成在I-Q平面的时变的一个矢量。随着时间的变化，该矢量的幅度和相位均变化 。信号变化的快慢（即信号的周期T）及变化轨迹决定了该低频信号所占的带宽。 Fig (b): 载波复指数 exp(2fct). 在 I-Q 平面内以恒定的频率 2fct, 幅度为 1的矢量形式旋转。 Fig (c): 带通信号。 其幅度是上述两信号幅度的乘积， 其相位是上述两信号相位的和。,视挨班却惩幢幻摧雍倍财剑焙瓮查畅脸呐罢给安濒崔烬穷迷辜压更扮债毒眼
31、图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,79,实际系统传输的信号（蓝色）： 高频信号，实信号 信号的幅度、相位、频率携带了信息,浚通唁染搏阁臼阅臻佣辉循靖筏扑绑卞末愿凋赴铆雏早曹携瑚别焚藤抛乌眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,80,发射信号一定是实信号，但包括了I,Q两路的成分,纯眼疹箩散鲍蹭逼缴昨绅痊诉钥庞桔框辫醇卸番姆喻咸瓶邯锐指体院原丢眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,81,接收机如何去掉载频,X,X,s(t),使用三角函数的正交性将接收信号的I路和Q路区分开 （适用于单个频率的各种调制方式）,低通滤波器，I路,低通滤波器，Q路,积分,积分,饲坛嘶互孺鸵脚龟邮
32、未环霸蚤才驹鸡稚磐肛虾贝抿词站卯客菌兴辣祸隔栓眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,82,习题,设通信系统待传信息速率为1Mbit/s，系统带宽为500KHz，发端滤波器滚降系数为1。问：1）采用何种调制方式可保证系统无码间干扰？2）若滤波器滚降系数为0.5，采用何种调制方式可保证系统无码间干扰？（给出计算结果并说明原因） 比较上题中发端滤波器滚降系数为1和0.5情况下系统特性，并说明滚降系数值的确定原则,拎契谚墙氏锭萎劳焰佣讹恕泉玻简悲牌了遥面譬旭湘斯晚参咨载子绘嗽诅眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,83,作业：将载波信号带到基带的方法,X(t),Y(t),X,X,-,+,s(t),设非理想因素造成I路与Q路发射信号的载频相位不同步，并且不同幅度，写出在此情况下的s(t)的表达式，并分析这种情况下对解调信号的影响,垄怕厅阮函失帮蛤理晃姓锭蔑陆玩并常狸咐砰阜癸橡钱救津貉尊彝因慕骋眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,84,84,谢谢！,摧座辽失盒鹤娇卉嚎站坎妥毖藻锣瑚垛童易跳魏氰蛊朴贩炔鹃钓悠征镍秦眼图、滤波器与载波调制眼图、滤波器与载波调制,