滤波器-眼图-载波调制

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1、11数字通信(第四讲)滤波器-眼图-载波调制YupingZhao(Professor)赵玉萍DepartmentofElectronicsPekingUniversityBeijing100871,Chinaemail:yuping.zhao@pku.edu.cn22成型滤波器：将输入脉冲信号变为Sinc函数输出sinc函数：3看似无规则的信号实际具有一定的规则以T为周期将画传输信号的图形，即可得到眼图注：把黑色曲线以T为周期画出来即得到眼图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

2、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。4传输+1/-1情况下眼图的实例5眼图的产生：以三个BPSK码元为例可能组合：[-1-1-1;-1-11;-11-1;-111;1-1-1;1-11;11-1;111]6五个码元周期7多进制信号的眼图8有噪声时的眼图910111212关于滤波器形状的讨论1313Sinc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低通滤波器的带外频谱泄漏14注意：此图纵坐标取了对数，用dB来表示衰落边瓣长度影响带外特性1516SincF

3、ilter的时域与频域特性1717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1818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1919低通滤波：（成型滤波）矩形窗20202121SincFilter与Sqrt_Cosine_Filter对比2222SincFilter与Sqrt_Cosine_Filter对比2323ImpulseresponseofSincandSqrt_CosinefilterSincFilterSqrt_Cosine_Filter2424升余

4、弦滤波器，考虑收发为一个整体，两端分别为根升余弦25252626三种成型滤波器的频谱特性比较2727三种成型滤波器的频谱特性比较2828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2929不同边瓣长度时带外特性的比较：sinc函数：5；升余弦函数：3。升余弦函数与sinc函数相似3030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。3131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3232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

5、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3333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3434关于载波调制的讨论35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36为什么要进行载波调制？必要性：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

6、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3637带有载波的一般信号表示形式0fcBfc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fPAM信号完整表达式为脉冲幅度调制:PAM信号只有cos()载波3839这里PSK信号带有载波的完整的定义将上式变形，得到上式的物理意义为：信息由cos函数为载波的信号的起始相位携带40将上式变形，得到这里的物理意义为：信号由I路和Q路的和（差）构成I路信号由基带信号实部构成，Q路信号由基带信号的虚部构成传输的信号为实数信号I路Q路41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

7、什么限制条件讨论题：关于下式的讨论42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。43X(t)---I路实际系统的发射机的信号模型发射信号可以写为XX-+s(t)Y(t)---Q路为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4344通常情况下Am为复数，其等效低频表达式为在对通信系统的研究中，主要研究Z