通信原理(陈启兴版)第6章课后习题答案

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1、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

2、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-OffKeying)。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

3、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

4、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（mainlobe）（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（

5、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

6、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(

7、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(6-12)此时(6-13)(3).二进制（绝对）相移键控（2PSK）a.2PSK信号的时域表达式在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”，而其幅度和频率保持不变，故其表达式为(6-14)由于表示两种码元的信号波形相同、极性相反，所以2PSK信号的时间表达式又可以写成(6-15)其中为双极性全占空（非归零）矩形脉冲序列；第个符合的电平取值为

8、(6-16)2PSK信号的时间波形如图6-7所示。b.2PSK信号的产生2PSK信号的产生方法与2ASK相同，有乘积法与键控法两种。调制原理框图分别如图6-8(a)和(b)所示，其中的码型变换输出的是双极性基带信号，单刀双掷开关有数字基带信号控制s(t)。C.2PSK信号的解调2PSK信号的解调方法是相干解调法，其相干接收机原理框图和各点时间波形分别如图6-9和6-10所