多元数字幅度调制
为了改进通信的有效性,提高系统的信息传输速率,提升频带利用率,我们下面学习多元数字频带通信系统。在这些系统里,M 元的符号被传输,因此,一个符号内,可以传输 \(log_2 M\) 的比特信息。
MASK
MASK 利用信号的幅度传递信息。理解了 MASK,有助于我们理解其他调制方式,所以,请一定要认真掌握它。
MASK 的调制相当于用一个多电平的基带信号,做幅度调制。因此,它用 DSB、SSB、VSB 其实都可以,只要在接收端能够把这个基带信号解调出来,就可以。
ASK 对应的基带信号电平,可以是 0,1,2,3,也可以是 -3,-1,1,3。你可能会说,-3,-1,1,3 不是像 PSK 信号那样,相移也发生了变化吗?是的。这里为了方便,我们还是把它作为 ASK 信号来看。
把二进制比特映射到 ASK 电平时,一般采用格雷码。这样的话,相邻两个电平的二进制比特,就只相差一位。因为误码的大多数情况下,都是从一个电平错到相邻的电平,所以,通过采取格雷码,此时我们就只有 1 个比特错误。这样就能够减少整体的误比特率,提高系统的可靠性。
MASK 的频带利用率这么计算:因为多电平基带信号的带宽是 \(R_B\),所以,如果采用 DSB 的话,MASK 的功率谱宽度就是 \(2 R_B\)。这里的 \(R_B\) 是 MASK 的符号速率。
MASK 的误码性能分析和 ASK 的分析类似,只是它有很多电平,因此每个电平受到高斯噪声影响后,都有对应的高斯分布。因此,它也有很多阈值电平。这些阈值电平形成的区间,就是各个电平的判决区间。基于这个模型,我们就可以求解它的误码性能。
下面是 Quiz:
- 写出MASK信号的时域表达式,解释其中每个符号的物理意义
- 画出MASK调制解调系统的框图,解释每一部分的作用
- 画出MASK信号的波形图
- 画出MASK信号的功率谱图形。其带宽是多少?频带利用率是多少?
- 如何修改MASK调制解调系统,降低其带宽,提高其频带利用率?画出这些方法的系统框图
- MASK解调方法有几种?分别画出它们的原理框图
- 如何分析MASK信号相干解调的误码性能?请画图说明
- 写出MASK信号相干解调的误码率公式,其中包括了M吗?当信噪比一定的情况下,M增长,信道利用率会如何变化,误码率会如何变化?为什么?
- MASK信号的平均功率是?写出其数学表达式
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