3.3有记忆信号的传输方式
1 3.3 有记忆信号的传输方式
数字调制信号回顾无记忆、有记忆调制的概念调制的分类：无记忆调制有记忆调制调制器将k比特数据符号映射成相应的波形sm(t)1<≤m<M（M个波形中的一个，M-2k）Si(t), S2(t), , Sm(t)Sm(n)调制器10...100
数字调制信号 调制的分类： 无记忆调制 有记忆调制 调制器将k比特数据符号映射成相应的波形sm(t) 1≤m≤M （M个波形中的一个，M=2k） 回顾 无记忆、有记忆调制的概念 s1 (t), s2 (t), , sM(t)
有记忆调制有记忆调制的概念有记忆一连续发送的信号之间具有相关性。引入相关性的目的：为了发送信号频谱的形成，以便与信道的频谱特性相适应。有记忆调制的分类有记忆线性调制有记忆非线性调制有记忆线性调制如何引入相关性？编码（调制码）对调制器输入端的数据序列进行编码
有记忆调制 有记忆调制的概念 有记忆——连续发送的信号之间具有相关性。 如何引入相关性？ 编码（调制码） 有记忆调制的分类 ⚫有记忆线性调制 ⚫有记忆非线性调制 引入相关性的目的： 为了发送信号频谱的形成，以便与信道的频谱特性相适应。 ◆有记忆线性调制 对调制器输入端的数据序列进行编码
有记忆线性调制例：三种基带信号NRZONRZ信号NRZI回顾Delay什么是NRZ信号？modulation(Millercode)Data
⚫NRZ信号 例：三种基带信号 有记忆线性调制 什么是NRZ 信号？ 回顾
有记忆线性调制例：三种基带信号NRZONRZ信号数据1一一A电平NRZI数据0——-A电平无记忆，二进制PAM，PSKDelaymodulation(Millercode)●NRZI信号（差分编码）Data发送数据1幅度电平发生转换发送数据0幅度电平不发生转换NRZI信号传输方式：差分编码器后跟随一个NRZ信号传输方式(a：输入的二进制信息；编码运算关系：be=axbk-1编码器的输出序列。(bl:差分编码运算在信号中引入了记忆！
5 ⚫NRZ信号 数据1 —— A电平 数据0 —— -A电平 无记忆，二进制PAM，PSK ⚫NRZI信号（差分编码） 发送数据1 —— 幅度电平发生转换 发送数据0 —— 幅度电平不发生转换 编码运算关系： bk = ak bk−1 {ak }：输入的二进制信息； {bk }：编码器的输出序列。 差分编码运算在信号中引入了记忆！ 例：三种基带信号 有记忆线性调制 0 1 1 0 1 1 1 1 0 NRZI信号传输方式：差分编码器后跟随一个NRZ信号传输方式
有记忆线性调制信号相关性的描述方法（以NRZI信号为例）状态图转移矩阵网格图福1/s()0/~s(0)0/s(t)状态图（马尔可夫链）StateStates,Sp说明了由比特到相应波形的映射So=0S, = 1S = -So = s(t)发送1时状态发生改变1/s(0)转移矩阵发送0时状态保持不变001a=1时=0时T2 =T.100编码器停留在同一状态编码器发生状态转移0/s(0)0/5(0)0/5(0)0/s(t)网格图So-0fe1/s(tfsi不仅提供了与状态图完全一样的信号1/s(t)相关性信息，而且还描述了状态转移的1/-s(t)1/5(1/s(0)时间演进过程。S,=1-0 0/s() T,0/s() T,0/s() -T,0/s() -T4
6 = 0 1 1 0 T1 信号相关性的描述方法 （以NRZI信号为例） ●状态图 ●转移矩阵 ●网格图 ◆状态图 （马尔可夫链） ◆转移矩阵 = 1 0 0 1 T2 ak=0时 ak=1时 编码器停留在同一状态 编码器发生状态转移 ◆网格图 不仅提供了与状态图完全一样的信号 相关性信息，而且还描述了状态转移的 时间演进过程。 有记忆线性调制 说明了由比特到相应波形的映射 1 0 s s s t = − = ( ) t=0 t=T1 t=T2 t=T3 t=T4 发送1时状态发生改变， 发送0时状态保持不变
有记忆线性调制S:(0)s2(t)延迟调制（Miller码）特点：O四个状态: s,(t); s2(t); ss(t)=-S2(t); s4(t)=-S,(t)33(0)m82(0)0<KT0<I<Ts4(0)-5:(0)由两个基本波形及其负波形构成(b)状态图NRZ1/s2(0)1/s:(0)1/83(0)0/s:(0)NRZI0/sa(0)0/s:(t)Delay0/s()1/s:(0)modulation(Miller code)(a)状态转移矩阵Data00010000000T =a=0时a,=1时T, =00000000表征了Miller编码的状态图
7 = 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 T1 ⚫延迟调制（ Miller 码） 特点： ◆四个状态：s1 (t); s2 (t); s3 (t)=-s2 (t); s4 (t)=-s1 (t) ◆状态转移矩阵 = 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 a T2 k=0时 ak=1时 ◆状态图 有记忆线性调制 由两个基本波形及其负波形构成 表征了Miller编码的状态图
有记忆线性调制有记忆线性调制技术的表征由稳态概率{P，i=1,...K}和转移概率{Piij=1,2,.K)的k状态马尔科夫链来表征；与每一个转移相关联的是一个信号波形s（t）（j-1,2，….k）转移概率P表示当先前发送信号波形s（t)之后，发送当前波形s(t)的概率转移概率矩阵P2KPllPikP2KP21P2kP=MMPk1Pk2Pak转移概率矩阵在确定有记忆数字调制的频谱特性时很有用
8 有记忆线性调制技术的表征 ⚫由稳态概率{ Pi , i =1, .K }和转移概率 { Pij, i, j =1, 2, .K } 的k状态马尔科夫链来表征； ⚫与每一个转移相关联的是一个信号波形sj ( t ) ( j=1, 2, .k ) ⚫转移概率Pij表示当先前发送信号波形si ( t )之后，发送当前波 形sj ( t )的概率. ⚫转移概率矩阵 11 12 1 21 22 2 1 2 k k k k kk p p p p p p P p p p = K K M M L 有记忆线性调制 转移概率矩阵在确定有记忆数字调制的频谱特性时很有用
有记忆非线性调制有记忆非线性调制连续相位FSK（CPFSK）和CPM
有记忆非线性调制 连续相位FSK（CPFSK）和CPM 有记忆非线性调制
有记忆非线性调制有记忆非线性调制CPFSK和CPM连续相位FSK（CPFSK）回顾：无记忆FSK调制·用不同的频率携带要发送的数字信号，频移量：m△f（1<m≤M)各频率间相互独立（无记忆）依靠频率间的切换来传输信息。问题：存在频率突发式切换，需要较大的造成频谱旁瓣增加，传输带宽。使载波频率连续变化！解决措施（连续相位FSK一一CPFSK）由于载波相位限定是连续的，因此CPFSK是有记忆的10
10 有记忆非线性调制 ⚫连续相位FSK（CPFSK） m f m M (1 ) 问题： 回顾： 无记忆FSK调制 ⚫用不同的频率携带要发送的数字信号，频移量： ⚫各频率间相互独立（无记忆） ⚫依靠频率间的切换来传输信息。 存在频率突发式切换，造成频谱旁瓣增加，需要较大的 传输带宽。 解决措施 使载波频率连续变化！ （连续相位FSK——CPFSK） 有记忆非线性调制——CPFSK 和 CPM 由于载波相位限定是连续的，因此CPFSK是有记忆的