3.3有记忆信号的传输方式 1
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() 1≤sM (M个波形中的一个，M=2) S1(t),S2(t),,S(t) 10…100…101…0 调制器 年Sm(）
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 NRZ ●NRZ信号 NRZI 回顾 Delay 什么是NRZ信号？ modulation (Miller code) 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 NRZ ●NRZ信号 数据1一A电平 NRZI 数据0一A电平 无记忆，二进制PAM,PSK Delay modulation (Miller code) ●NRZ信号（差分编码） 发送数据1一 幅度电平发生转换 Data 发送数据0—一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 编码运算关系： =akbk- {a:输入的二进制信息； {b}:编码器的输出序列。 差分编码运算在信号中引入了记忆」 5
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 0-s0 1s0 0s(0 ◆状态图（马尔可夫链） State State 说明了由比特到相应波形的映射 S S1=-S0=s(t) S6=0 ◆转移矩阵 1-s0 发送1时状态发生改变， 发送0时状态保持不变 a=0时 a1时 1 编码器停留在同一状态 编码器发生状态转移 ◆网格图 0/-s() 01-s0 01-s(0 So-0 0/-s(0 l/s(t) 1/s0 不仅提供了与状态图完全一样的信号 1/(0 相关性信息，而且还描述了状态转移的 1/-s(0 1/-s() 1/-s(0 时间演进过程。 S=1 6 00/s0仁T0/s0t=T20/s0eT30Ms0仁T
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 51(0 s2(t) ●延迟调制(Miller码) 特点： ◆四个状态：S1(0;S2();53()F-S2()；S4()=-S1() s()-5(00<1K1 由两个基本波形及其负波形构成 b】 ◆状态图 1s(0 1/s0 NRZ 1/s(0 0/51(0 S3 NRZI 0/s4(0 0s:(t) 0/s() 1/s(0 Delay modulation (Miller code】 ◆状态转移矩阵 (a) Data 001] 「0100 0 001 0010 ak=0时 T= 1 00 0 aw=1时 T3= 0100 000 0010 7 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{Pj=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)(户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 Bu P2 K Pik P= P2 P2 大 Pak M M P」 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
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 有记忆非线性调制一 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，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