编码、调制与解调
移动通信_第三章_移动通信中的信源编码和调制解调技术
第三章
移动通信中的信源编码和调制 解调技术
胡苏 通信抗干扰技术国家级重点实验室
主要内容
3.1概述
3.2信源编码
3.3最小频移键控
3.4高斯最小频移键控 3.5QPSK调制/3.6高阶调制
3.7正交频分复用
2
胡苏@通信抗干扰
3.1 概述
信 源
信 源 编 码 信 道 编 码 调 制 解 信道 调 信 道 解 码 信 源 解 码 信 宿
4
二者比例 趋于平衡
胡苏@通信抗干扰
3.1 概述
语音编码概念：把模拟语音信号变成数
字语音信号，以便在信道中传输 意义
提高通话质量(数字化＋纠错码) 提高频谱利用率(低码率编码) 提高系统容量(低码率＋话音激活技术)
移动通信对语音编码要求？
低功耗、低复杂度、低延时 低码率、高质量
29
k ( k ) ak k
2
k
k 0 +(a0 a1 )
2
(a1 a2 )
2 k (ak 1 ak ) 2 2
举例输入：-1,1,1,1，初相为0，h=0.5，求满足相位连 续条件的相位转移图 1 ，k 0, 0 0 (T ) a =-
ak h
Tb
kTb k
ak 1h
Tb
kTb k 1
k k 1 ak 1 ak kh
令h=0.5时，满足相位连续的条件如下
k ak 1 ak k / 2 k 1
k 1 , ak 1 ak k k k 1 , ak 1 ak
可选模式语音声码器：基于输入语音的特征（浊音、
信号调制的基本原理
信号调制的基本原理
信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术。
它的基本原理可以概括为以下几个步骤：
1. 信息编码：将要传输的信息转换为二进制数字序列，例如 ASCII 码或 Unicode 码。
2. 调制信号生成：使用二进制数字序列生成一个调制信号，该信号可以是模拟信号或数字信号。
3. 信号传输：将调制信号通过传输介质（如电缆、无线电波或光纤）发送到接收端。
4. 信号解调：在接收端，使用解调技术将调制信号转换回原始信息。
在调制过程中，调制信号的特性（如频率、相位或幅度）会根据二进制数字序列的变化而改变。
这种变化可以用来表示信息的不同状态，例如 0 和 1。
在解调过程中，接收端会使用相应的解调技术来识别这些状态，并将其转换回原始信息。
调制技术的选择取决于许多因素，例如传输介质的特性、所需的传输速率、误码率要求等。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）和数字调制（例如 QPSK、16-QAM 等）。
总之，信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术，它涉及信息编码、调制信号生成、信号传输和信号解调等步骤。
调制技术的选择取决于传输介质的特性和所需的传输速率等因素。
实验四 脉冲编码调制与解调实验(PCM)
实验四脉冲编码调制与解调实验（PCM）一、实验目的1、掌握抽样信号的量化原理。
2、掌握脉冲编码调制的基本原理。
3、了解PCM系统中噪声的影响。
二、实验内容1、对模拟信号脉冲编码调制，观测PCM编码。
2、将PCM编码解调还原。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、模拟信号数字化模块一块3、20M双踪示波器一台4、带话筒立体声耳机一副四、实验原理PCM原理框图如下图9-1所示。
编码部分译码部分图9-1 PCM原理框图上图中，信号源模块提供音频范围内模拟信号及时钟信号，包括工作时钟2048K、位同步时钟64K、帧同步时钟8K，送模拟信号数字化模块，经抽样保持、量化、编码过程，产生64K码速率的PCM编码信号。
译码部分同样将PCM编码与各时钟信号送入，经译码、低通滤波器，还原出模拟信号。
五、实验步骤1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、PCM编码（1）信号源模块“2K正弦基波”幅度调节至3V左右。
（2）实验连线如下：信号源模块模拟信号数字化模块（模块左下方PCM编解码）2K正弦基波—————S－IN2048K———————2048K－IN64 K————————CLK－IN8K————————FRAM－IN（3）以“FRAM-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“FRAM-IN”、“PCM-OUT”测试点波形,PCM编码能够稳定观测，且每四帧编码为一个周期。
说明：帧信号对应的4位PCM编码的第一位码，是上一帧8位PCM编码的第8位，可能出现半位为0，半位为1的情况，这是由使用的PCM编译码芯片的工作时序决定。
（4）以“S-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“S-IN”、“PCM-OUT”测试点波形，PCM编码能够稳定观测，每一周期正弦波对应4帧共32位PCM编码，且32位一循环，码速率为64K。
信道编码和调制之间有什么联系？
信道编码和调制之间有什么联系？一、信道编码和调制的定义和作用1. 信道编码：信道编码是指根据信源特点，对信息进行编码操作。
它将源码转换为信道码，增加冗余部分以提高传输可靠性。
2. 调制：调制是指将数字信号转换为模拟信号，在传输过程中经过媒介传播。
调制技术能够将数字信号转变为适合传输媒介的模拟信号，实现信号的传输和复原。
二、信道编码和调制的联系1. 传输方式相同：信道编码和调制都是为了将信息从发送端传输到接收端。
它们共同关注信号在传输过程中的可靠性和准确性。
2. 互相影响效果：信道编码的好坏会对调制的效果产生影响。
优秀的信道编码可以提高信号的抗干扰能力和纠错能力，有助于提高调制解调器的性能。
3. 适用场景不同：信道编码主要应用于数字通信系统中，而调制主要应用于模拟通信系统中。
但在现代通信系统中，数字信号经过信道编码后，再进行调制传输，以提高抗噪声和容错性能。
4. 理论基础相同：信道编码和调制都依赖于信息论的研究。
信息论是研究信息传输和数据压缩的数学理论，为信道编码和调制提供理论支持和指导。
三、信道编码对调制的影响1. 信号完整性：信道编码能够增加冗余信息，提高信号完整性。
通过冗余信息的添加，当信号在传输过程中发生部分损坏时，仍然可以恢复原始信息。
2. 抗干扰能力：信道编码可以增加信号的抗干扰能力，提高系统的可靠性。
在噪声环境中，信道编码可以利用冗余信息进行均衡，减小噪声的影响。
3. 纠错能力：优秀的信道编码可以实现纠错传输。
通过引入差错检测和纠正技术，即使在信号发生错误的情况下，也可以恢复出原始信息。
四、调制对信道编码的要求1. 低误码率：调制技术需要保证传输过程中的低误码率，以确保信号能够被准确恢复。
选择合适的调制方式和参数对于提高系统的传输质量至关重要。
2. 带宽利用率：调制技术需要充分利用有限的带宽资源。
通过合理选择调制方式和调制参数，可以提高带宽利用率，实现高速率的数据传输。
3. 抗干扰能力：调制技术需要具备一定的抗干扰能力，以应对复杂的通信环境。
调制 编码 解调 译码过程
调制、编码、解调、译码的过程大致如下：
编码：在发送端，原始数据通常以二进制形式存在。
为了在传输过程中保持数据的完整性，通常会对这些数据进行编码。
编码过程可能包括添加校验位、对数据进行加密等。
调制：在发送端，编码后的数据需要通过某种方式转换成适合在信道上传输的信号。
这个过程称为调制。
调制的方式有很多，如QAM（Quadrature Amplitude Modulation，四相位幅度调制）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相位偏移键控）等。
传输：经过调制后的信号通过信道进行传输。
在这个过程中，可能会受到各种噪声和干扰的影响。
解调：在接收端，首先需要对接收到的信号进行解调，将其从信道上解调下来，还原成原始的信号。
译码：解调后的信号还需要进行译码，将编码后的数据还原成原始的二进制数据。
以上就是调制、编码、解调、译码的基本过程。
这个过程通常用于数字通信系统中，如无线通信、卫星通信等。
什么是脉冲调制与解调
什么是脉冲调制与解调脉冲调制与解调是一种将模拟信号转换为数字信号的基本技术，在通信系统、数字信号处理等领域中得到广泛应用。
本文将介绍脉冲调制与解调的概念、基本原理以及常见的调制与解调方法。
一、脉冲调制（Pulse Modulation）脉冲调制是一种将连续模拟信号转换为离散数字信号的技术。
其基本原理是通过对模拟信号进行采样和量化，然后对量化值进行编码，最后形成离散的脉冲序列。
1. 采样（Sampling）在脉冲调制中，模拟信号需要以一定的频率进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的信号样本。
采样频率通常要满足奈奎斯特采样定理，即采样频率要大于信号最高频率的两倍。
2. 量化（Quantization）采样后得到的信号样本是连续的模拟量，为了将其转换为离散的数字量，需要进行量化处理。
量化过程将连续的模拟量映射为离散的取值，通常采用均匀量化或非均匀量化方式。
3. 编码（Encoding）经过量化后，信号样本被映射为一系列离散的数值，接下来需要对这些数值进行编码。
常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、脉冲位置调制（PPM）等。
二、脉冲解调（Pulse Demodulation）脉冲解调是将脉冲调制过程中得到的离散数字信号，恢复为原始的模拟信号的技术。
在数字信号接收端，需要进行脉冲解调操作将数字信号转换为模拟信号，以便进行后续处理或输出。
常见的脉冲解调方法有：1. 脉冲幅度调制（PAM）脉冲幅度调制是指根据脉冲的幅度来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的幅度变化，并还原为数字信号的幅度，从而恢复原始模拟信号。
2. 脉冲宽度调制（PWM）脉冲宽度调制是指根据脉冲的宽度来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的宽度变化，并还原为数字信号的宽度，实现对原始模拟信号的解调。
3. 脉冲位置调制（PPM）脉冲位置调制是指根据脉冲的位置来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的位置变化，并还原为数字信号的位置，从而恢复原始模拟信号。
计算机通信基础：理解通信信号的转换
计算机通信基础：理解通信信号的转换计算机通信是现代社会中至关重要的一部分。
无论是通过电线、光纤、无线传输还是卫星通信，所有的这些方式都依赖于信号的转换。
在计算机通信中，信号的转换是将信息从一种形式转换为另一种形式的过程。
通信信号是指在传输过程中传递的电流、电压或者是电磁波的变化。
在计算机通信中，信号可以是数字信号或者是模拟信号。
数字信号是一种离散的信号，它可以表示为一系列的二进制码。
二进制码只有两种状态，即0和1。
这种离散的形式使得数字信号更容易被计算机处理和传输。
数字信号的转换是将模拟信号转换为离散的二进制码。
模拟信号是一种连续的信号，它可以表示为连续的波形。
例如，声音、图像、视频或者其他类型的数据都可以用模拟信号来表示。
模拟信号的转换是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
在数字信号的转换中，有两个关键的过程：采样和量化。
采样是将连续的信号按照一定的时间间隔取样，将每一个时间点上的信号转换为一个离散的样本。
量化是将每一个样本转换为一个离散的数值，通常是将连续的幅度值映射为离散的数字值。
采样和量化的精度越高，转换后的数字信号就越接近原始模拟信号。
除了数字信号和模拟信号之间的转换，不同的传输媒介之间也需要信号的转换。
在有线传输中，常见的转换包括模拟信号到数字信号的转换和数字信号到模拟信号的转换。
在模拟信号到数字信号的转换中，模拟信号首先经过调制的过程，将模拟信号转换为数字信号，然后通过传输介质进行传输。
在数字信号到模拟信号的转换中，数字信号首先经过解调的过程，将数字信号转换为模拟信号，然后输出到接收端。
无线传输相较于有线传输更加复杂。
在无线传输中，信号需要经过调制和解调的过程，将数字信号转换为无线电波进行传输。
调制是将数字信号转换为调制信号的过程，调制信号通过改变无线电波的某个特性（如频率、幅度或相位）来携带数字信号。
解调是将调制信号转换为数字信号的过程，通过解调过程将无线电波的特性恢复到原始的数字信号。
简述数字通信系统的组成
简述数字通信系统的组成
数字通信系统通常由以下几个部分组成:
1. 数据编码和调制:数字通信系统中,数据被编码和调制到信号中,以便在传输过程中进行传输和处理。
编码和调制的主要目的是产生传输数据的压缩和优化。
2. 信道:信道是数字通信系统中的一个重要组成部分。
在信道中,数据传输过程中产生的噪声、干扰、失真等都会对数据的准确性和完整性产生影响。
因此,数字通信系统需要对信道进行适当的控制和滤波,以保证数据传输的质量和可靠性。
3. 数字信号处理:数字通信系统需要对数字信号进行适当的处
理和变换,以使其适合传输和处理。
数字信号处理包括信号编码、调制、解调、滤波、采样和量化等。
4. 数字通信协议:数字通信系统中的协议是指一组标准和方法,用于控制数据传输的格式、数据结构、错误检测和纠正等内容。
常见的数字通信协议包括TCP/IP、HTTP、HTTPS、FTP、SMTP等。
5. 数字通信设备:数字通信系统需要配备相应的数字通信设备,如路由器、交换机、防火墙、调制解调器、数字信号处理器等。
这些
设备的作用是支持数字通信系统的运行和实现数据传输和处理。
数字通信系统需要数据编码、调制、信道控制、数字信号处理、数字通信协议和数字通信设备等多个组成部分相互协作,以实现数据的高效、可靠、安全传输。
物联网：射频识别(RFID)原理及应用 第5章 RFID中的编码与调制技术(53页)
图5-4 简单异或的缺陷来自5-5 编码器电路图5-6 曼彻斯特码编码器时序波形图示例
（3）软件实现方法 ① 编码。
通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图5-7 所 示 ， 起 始 位 采 用 1码 ， 结 束 位 采 用 无 跳 变 低 电 平 。
图5-7 数据传输的信息块格式
当 输 出 数 据 1的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 10；当 输 出 数 据 0的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 01；结束位的 对 应 NRZ码 为 00。 对 应 的 编 码 示 意 图 如 图 5 - 8所 示 。
1．基带信号和宽带信号
传输数字信号最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来 表示二进制数字1和0。这样形成的数字信号的频率成分从 0开始 一直扩展到很高，这个频带是数字电信号本身具有的，这种信号 称为基带信号。直接将基带信号送入信道传输的方式称为基带传 输方式。
2．数字基带信号的波形
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变 换。以下以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。 图 5 - 1为 4种 数 字 矩 形 码 的 脉 冲 波 形 。
（ 3 ） 单 边 带 调 幅 （SSBSC）
DSBSC信 号 的 两 个 边 带 是 完 全 对 称 的 ， 每 个 边 带 都 携 带 了 相 同的调制信号信息。从节省频带的角度出发，只需要发射一个边 带（上边带或下边带），因此得到单边带调幅。单边带信号的带 宽 与 AM信 号 、 DSBSC信 号 相 比 ， 其 缩 减 了 50%，且功率利用率提 高了一倍。
通信系统中的信号调理与处理
通信系统中的信号调理与处理通信系统的发展与进步，离不开对信号的调理与处理。
信号调理与处理是指对信号进行增强、修正、解调、滤波等操作，以使其在传输过程中更稳定、更适合传递信息。
本文将介绍通信系统中常见的信号调理与处理方法。
一、信号调理1.增强信号强度在通信中，有时由于信号强度的不足，导致传输质量不佳。
为了增强信号强度，通信系统可以采用放大器进行信号放大。
放大器可以将信号的电压或者功率进行放大，以提高信号的传输距离和质量。
2.修正信号误差在信号传输过程中，可能会出现误差，导致信号质量下降。
为了修正信号误差，通信系统采用纠错码技术。
纠错码可以通过增加冗余信息，使得在一定范围内可以纠正一定数量的错误，从而提高传输的可靠性。
3.解调信号在接收端，信号需要经过解调过程，将模拟信号转换为数字信号。
解调的方法有多种，常用的方法包括调幅解调、调频解调和调相解调等。
解调过程能够将信号恢复到原始的模拟或数字形式，以便后续处理和分析。
二、信号处理1.滤波为了去除信号中的噪声和干扰，通信系统常使用滤波器进行滤波处理。
滤波器可以通过选择性地传递某一特定频率范围内的信号，来滤除其他频率范围内的干扰信号。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
2.编码与解码在通信中，为了提高信号传输的效率和可靠性，通信系统采用编码与解码技术。
编码器可以将信号转换成特定的编码形式，以便在传输过程中更好地保持信号的稳定性；解码器则能够将编码后的信号恢复成原始信号，以便进行后续的处理和分析。
3.调制与解调调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，而解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。
调制与解调是实现数字与模拟信号之间互相转换的重要技术，常用的调制与解调技术有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交振幅调制（QAM）等。
总结：信号调理与处理是通信系统中必不可少的环节。
通过增强信号强度、修正信号误差、解调信号以及滤波、编码与解码、调制与解调等处理，可以使信号在传输过程中更稳定、更适合传递信息。
编码调制和解调
bit(i-1) × 0 1
密勒码编码规则
bit i
密勒码编码规则
1
bit i的起始位置不变化，中间位置跳变
0
bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变
0
bit i的起始位置不跳变，中间位置不跳变
3.3 密勒码
数据
1
0
1
1
0
0
1
0
数据时钟
NRZ
倒相的 曼彻斯特码
密勒码
10 0 00 1 10 0 0 11 1 00 0
3.1 概述
2. RFID系统的信息传输方向 通信信息的传输包括读写器到标签（前向链 路）以及标签到读写器（反向链路）两个通信方 向。 3. RFID中常用的编码方式
（1）曼彻斯特（Manchester）码 （2）密勒（Miller）码 （3）脉冲间隔编码（Pulse Interval Encoding，PIE） （4） FM0码
a 数据时钟
编码器
c 计数器
d 修正密勒码 输出
（a）修正密勒码编码器原理框图
13.56MHz
3.3 密勒码
TYPE A中定义了如下三种时序： （1）时序X：该时序将在64/fc处产生一个“pause”（凹槽）； （2）时序Y：该时序在整个位期间（128/fc）不发生调制； （3）时序Z：该时序在位期间的开始时，产生一个“pause”。
3. 编码、调制和解调
3.1 概述
1. 编码的分类：信源编码和信道编码
（1）信源编码：对信源信息进行加工处理， 模拟数据要经过采样、量化和编码变换为数字数 据。为降低所需要传输的数据量，在信源编码中 往往还采用数据压缩技术，以提高信息传输的有 效性。
（2）信道编码：将数字数据编码成适合于在 数字信道上传输的数字信号，并具有所需的抵抗 差错的能力，即通过相应的编码方法使接收端能 具有检错或纠错能力，增强其抗干扰能力。
通信系统中的调制与解调技术
通信系统中的调制与解调技术通信系统是现代社会中不可或缺的一部分，而调制与解调技术则是通信系统中至关重要的环节。
调制（Modulation）是将要传送的信号通过改变载波的某些特性来进行编码的过程，而解调（Demodulation）则是在接收端将调制后的信号还原为原始信号的过程。
本文将对通信系统中的调制与解调技术进行详细的探讨。
一、调制技术调制技术是将信息信号转换为与其调制的载波相适应的信号，以便在信道中传输。
常见的调制技术有以下几种：1.1. 幅度调制（AM）幅度调制是将信息信号的幅度变化与载波的幅度相对应的调制方式。
在幅度调制中，信号的幅度变化被编码到载波的振幅中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
幅度调制简单、成本较低，广泛应用在AM广播和语音通信等领域。
1.2. 频率调制（FM）频率调制是将信息信号的频率变化与载波的频率相对应的调制方式。
在频率调制中，信号的频率变化被编码到载波的频率中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
频率调制具有良好的抗干扰能力，广泛应用在调频广播和音频传输等领域。
1.3. 相位调制（PM）相位调制是将信息信号的相位变化与载波的相位相对应的调制方式。
在相位调制中，信号的相位变化被编码到载波的相位中，调制后的信号传输到接收端进行解调。
相位调制在数字通信和调制解调器等领域有着广泛的应用。
二、解调技术解调技术是在接收端将调制后的信号还原为原始信号的过程。
常见的解调技术有以下几种：2.1. 匹配滤波解调匹配滤波解调（Matched Filter Demodulation）是一种常见的解调技术，特点是在接收端使用滤波器来提取所需的信号。
该技术通过与已知信号进行相关，将输入信号与理想信号进行比较，从而识别和还原原始信息。
匹配滤波解调具有较好的信号还原能力和抗干扰能力。
2.2. 直接解调直接解调（Direct Demodulation）是一种简单直接的解调技术，适用于一些简单的调制方式。
通信系统的调制解调和信道编解码技术
通信系统的调制解调和信道编解码技术通信系统是现代社会中不可或缺的一部分，它负责将信息从发送者传输到接收者。
调制解调和信道编解码技术是通信系统中重要的部分，它们可以提高通信效率和可靠性。
本文将详细介绍调制解调和信道编解码技术的步骤和原理。
一、调制解调技术调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调则是将模拟信号转换回数字信号的过程。
调制解调技术一般分为两个步骤：调制和解调。
1. 调制：- 步骤一：信号源将数字信号转换为基带信号，即原始信号。
- 步骤二：调制器将基带信号转换为调制信号，即高频信号。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
2. 解调：- 步骤一：调制信号经过传输介质传输到接收端。
- 步骤二：解调器将接收到的调制信号转换回基带信号。
- 步骤三：信号接收者将解调后的基带信号转换为数字信号。
二、信道编解码技术信道编解码技术是保证信号在传输过程中不受干扰和失真的重要手段，它可以提高信道的可靠性和容错能力。
信道编解码技术一般分为两个步骤：编码和解码。
1. 编码：- 步骤一：信息源生成二进制码流。
- 步骤二：编码器对二进制码流进行编码，增加冗余信息用于纠错。
- 步骤三：编码后的信号经过信道传输。
2. 解码：- 步骤一：接收端接收到编码后的信号。
- 步骤二：解码器对接收到的信号进行解码，恢复原始信息。
- 步骤三：信息接收者获取解码后的信息。
三、通信系统的调制解调和信道编解码技术原理1. 调制解调技术原理：- 调制原理：调制器通过改变基带信号的某些特性，如振幅、频率或相位，将数字信号转换为模拟信号。
这样做可以方便信号的传输和处理。
- 解调原理：解调器通过检测模拟信号的特定特性，如振幅、频率或相位的变化，将模拟信号转换回数字信号。
这样做可以还原原始信号。
2. 信道编解码技术原理：- 编码原理：编码器通过引入冗余信息，如校验位或冗余位，将原始信息进行编码。
冗余信息可以提供错误检测和纠错能力，有效降低传输过程中的错误率。
调制解调器主要功能
调制解调器主要功能调制解调器是一种用于实现数字和模拟信号之间的相互转换的设备。
它主要由调制器和解调器两部分组成，具有多种功能。
调制器是将数字信号转换为模拟信号的部分。
它将数字信号通过一系列编码和调制技术转换为模拟信号，以便在传输媒介上进行传输。
调制器的主要功能有：1. 数字信号编码：通过各种编码技术，将数字信号表示成模拟信号的形式。
常见的编码技术有脉冲编码调制（PCM）、调幅（AM）和调频（FM）等。
2. 调制：将编码后的数字信号通过调制技术转换为模拟信号。
调制技术根据信号的特点选择适合的调制方式，常用的包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）等。
3. 频谱分配：在信号传输过程中，对于频谱资源的有效利用非常重要。
调制器可以通过频谱分配技术将不同的信号分配到不同的频带中，实现多信号同时传输。
解调器是将模拟信号转换为数字信号的部分。
它将模拟信号通过一系列解调和解码技术转换为数字信号，以便进行后续的数字信号处理。
解调器的主要功能有：1. 解调：从模拟信号中还原出调制信号。
解调技术根据调制方式的不同选择相应的解调器，常用的有包络检波解调器、频率判决解调器和相位判决解调器等。
2. 解码：将解调后的模拟信号转换为数字信号。
解码技术可以还原出原始的数字信号，以便进行后续的处理和分析。
3. 信号处理：解调器可以对数字信号进行一系列处理，如滤波、放大、降噪等。
这些处理可以提高信号的质量和可靠性，保证信号的传输和解码的准确性。
除了上述主要功能外，调制解调器还具有其他辅助功能，如误码率监测、错误纠正和自动速率适应等。
这些功能可以提高信号传输的可靠性和性能，在不同的应用场景中发挥重要作用。
综上所述，调制解调器是一种实现数字和模拟信号转换的设备，其主要功能包括数字信号编码、调制、频谱分配、解调、解码和信号处理等。
通过这些功能，调制解调器可以实现数字信号的可靠、高效传输，并在不同的应用领域中得到广泛应用。
数字通信原理
数字通信原理
数字通信原理是一种将信息通过数字信号进行传输的通信
方式。
它包括了数字信号的产生、编码、调制、传输、解
调和解码等过程。
在数字通信中，信息经过模拟到数字转换的过程，被转换
为数字信号，然后通过编码和调制等处理，转换为适合传
输的信号。
传输过程中，为了提高传输效率和抵抗噪声干扰，通常会采用调制技术，将数字信号转换为模拟信号进
行传输。
接收端根据接收到的模拟信号进行解调和解码，
将数字信号恢复为原始信息。
数字通信原理的关键技术包括：
1. 数字信号的产生：通过采样和量化将模拟信号转换为数
字信号。
2. 编码：将数字信号表示为二进制码，提高可靠性和效率。
3. 调制：将数字信号转换为模拟信号，适应信道传输特性，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
4. 传输：通过传输介质将调制后的信号从发送端传输到接
收端，包括有线传输和无线传输。
5. 解调：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
6. 解码：将数字信号转换为原始信息。
数字通信原理可以应用于很多领域，例如电视广播、移动
通信、计算机网络等。
它能够提供更高的传输速率、更好
的抗干扰能力和更高的可靠性，成为现代通信领域的主要
通信方式。
通信底层原理最详细讲解
通信底层原理最详细讲解通信底层原理涉及多个领域，包括信号传输、编解码、调制解调、物理介质等。
以下是对通信底层原理的详细讲解：1.信号传输：•通信系统的基础是信息的传输。
在数字通信中，信息通常被表示为二进制序列（0和1），称为比特流。
•信号可以通过导线、光纤、无线电波等介质进行传输。
在有线通信中，电信号沿着导线传输；在无线通信中，电信号被转换成电磁波并通过空气传播。
•信号传输时可能会受到噪声、衰减和失真等干扰，因此需要采取措施对信号进行增强、修复和保护。
2.编解码：•信息在传输前需要经过编码和解码的过程。
编码将原始数据转换为适合传输的形式，而解码则将接收到的数据还原成原始信息。
•编解码技术有很多种，常见的包括奇偶校验、CRC校验、汉明码等。
这些技术可以检测和纠正传输过程中产生的错误，提高通信的可靠性。
3.调制解调：•调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换回数字信号的过程。
调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。
•调制技术可以使信号适应不同的传输介质和通信环境，提高信号的传输效率和质量。
4.物理介质：•物理介质是信号传输的载体，可以是有线介质（如电缆、光纤）或无线介质（如电磁波、红外线）。
•不同的物理介质具有不同的传输特性，如带宽、传输距离、抗干扰能力等。
选择合适的物理介质可以提高通信系统的性能和稳定性。
5.协议与协议栈：•通信协议规定了通信设备之间的通信规则和数据格式。
常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、FTP等。
•协议栈是一组按照层次结构组织的通信协议，分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每一层负责不同的功能，协议栈的设计使得通信系统更加模块化和可扩展。
综上所述，通信底层原理涵盖了信号传输、编解码、调制解调、物理介质和协议等多个方面。
了解这些原理可以帮助我们理解通信系统的工作原理，从而设计和优化通信系统。
实验七 脉冲编码调制与解调实验
实验七脉冲编码调制与解调实验一、实验目的1．掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2．掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3．了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
4．了解大规模集成电路TP3067的使用方法。
二、实验内容1．观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。
2．改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3．改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4．观察脉冲编码调制信号的频谱。
三、实验器材1.信号源模块2.模拟信号数字化模块3.终端模块（可选）4.频谱分析模块5.20M双踪示波器一台6.音频信号发生器（可选）一台7.立体声单放机（可选）一台8.立体声耳机一副9.连接线若干四、实验原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图7-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
44下面对PCM 编译码专用集成电路TP3067芯片做一些简单的介绍。
信道编解码与调制解调
DVB 信道编解码与调制解调经过信源编码和系统复接后生成的节目传送码流通常需要通过某种传输媒介才能到达用户接收机。
传输媒介可以是广播电视系统如地面电视广播系统、卫星电视广播系统或有线电视广播系统也可以是电信网络系统或存储媒介如磁盘、光盘等这些传输媒介统称为传输信道。
通常情况下编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的必须经过某种处理使之变成适合在规定信道中传输的形式。
在通信原理上这种处理称为信道编码ChannelCoding与信源编码相对应实现信道编码的系统称为传输系统Tran在工程应用中信道编码过程一般被分为两环节负责传输误码的检测和校正的环节称为信道编解码负责信号变换和频带搬移的环节称为调制解调。
一个实际的数字传输系统至少要包括上述两个环节中的一个环节一般DVB的系统都是由上述两个环节构成的因此DVB系统常被称为DVB信道编解码器与调制解调器。
- 我们知道MPEG-2的TS码流是经过了高倍压后的数字电视信号压缩编码大大节省了传输频道提高了频道利用率但同时也付出了一个代价―就是对传输干扰变得十分敏感。
例如传输过程中的噪声干扰在模拟电视中一般仅造成雪花干扰但在数字电视中则可能在恢复图像中造成大块的失真严重时甚至使整个系统无法工作。
定性而论压缩倍数越高数字电视对传输干扰的抵抗能力越弱即同样的传输干扰在解码恢复图像或声音中造成的损伤就越严重对传输可靠性的要求也就越高。
美国“大联盟GAGrandAlliance”系统中规定传输系统必须将传输误码纠正到10-6以下解码器才能正常工作而欧洲DVB-S标准中则要求传输系统将传输误码纠正到10-10-10-11的水平。
可以看出上述指标对数字电视的传输系统的要求是相当高的不仅远高于模拟电视系统甚至高于一般的数字通信系统如数字电话传输系统中误码率通常仅要求为10-3-10-6。
为满足这种指标要求近年来各国在DVB的传输系统方面进行了大量的研究很多数字通信领域里的前沿新技术被应用于DVB传输系统中。
编码的概念
编码的概念编码是用于传输信息和表达思想的重要方式之一。
它在数据通讯、信息存储、信息处理和应用系统中得以广泛应用。
它可以以大量的方式提供技术支持，从而决定着信息的绝对和相对安全性以及有效的存储和传输。
编码有着多种形式和用途。
它可以分为数据编码、信息编码和映射编码。
数据编码是将数据按照一定的规则和格式来进行编码，从而让数据易于传输和存储。
而信息编码则是将信息按照某种规则进行编码，从而使信息传递、存储、处理成为可能。
映射编码是通过映射算法将不同编码形式的数据转换成另一种编码形式，从而使数据在不同的计算机系统和网络上可以互操作。
编码的技术也有不同的种类，如静态编码、动态编码、脉冲调制解调编码、调制解调编码和无线数据编码。
静态编码是将数据固定在特定的编码形式中，从而使数据不会随着时间的改变而发生变化。
动态编码则是将数据编码成一个动态序列，以便随时改变编码形式。
脉冲调制解调编码是在编码数据时以脉冲序列的形式来做变换。
调制解调编码则是在编码数据时以调制序列的形式来变换。
无线数据编码则是将数据编码为适用于无线环境的编码形式，从而使数据能够加密传输。
编码的主要作用是实现信息的有效传输和存储，保护信息的安全性和私密性，简化数据处理和应用流程，以及提高信息存储和计算效率。
编码技术的发展也极大地改变了信息技术领域，其中，数字编码技术是将数字信息以编码的形式传输和存储的重要技术，它对消息传输、信息处理、数据库管理、网络建设和应用服务都具有重要意义。
此外，编码技术还可以用于改进系统的可衡量性、安全性和可靠性，并可以有效地传输和处理复杂的数据信息。
例如，编码技术可以帮助提高系统的工作效率，使双方可以更好地共同实现系统的目标。
因此，编码技术对于数字信息传输、数据处理、存储和应用服务等领域都具有重要意义。
它的主要作用是提高数据的可衡量性、安全性和可靠性，从而实现有效的数据传输和处理。
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图4 模拟通信系统模型
• 可见，在模拟通信系统中，发送设备简化为调制器，接收 设备简化为解调器，主要是强调在模拟通信系统中调制的 重要作用。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
• 下面对这些编码方式进行简单地介绍，假设这些码型是以 矩形脉冲为基础的，且消息代码由二进制符号0、1组成。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（1）反向不归零编码（NRZ，Non Return Zero）
• 反向不归零编码用高电平表示二进制“1”，低电平表示 二进制“0”，如下图所示：
图7 反向不归零编码
• 曼彻斯特编码也被称为分相编码（Split-Phase Coding）。 • 某比特位的值是由该比特长度内半个比特周期时电平的变
化（上升或下降）来表示的，在半个比特周期时的负跳变 表示二进制“1”，半个比特周期时的正跳变表示二进制 “0”，如下图所示：
图8 曼彻斯特编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
• 此码型不宜传输，有以下原因 a) 有直流，一般信道难于传输零频附近的频率分量； b) 接收端判决门限与信号功率有关，不方便使用； c) 不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有位同步
信号频率成分； d) 要求传输线有一根接地。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（2）曼彻斯特编码（Manchester）
• 调制和解调过程对通信系统是至关重要的，因为调制解调 方式在很大程度上决定了系统可能达到的性能。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.3、模拟调制与解调
• 调制的基本作用是频率搬移。概括起来，调制主要有如下几个 目的：
① 频率搬移。调制把基带信号频谱搬移到一定的频率范围，以适 应信道传输要求。
① 幅度调制是指载波信号的振幅参数随调制信号的大小而 变化；
② 频率调制是指载波信号的频率参数随调制信号的大小而 变化；
③ 相位调制是指载波信号的相位参数随调制信号的大小而 变化。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.3、模拟调制与解调
• 常见的模拟调制有幅度调制和角度调制； • 根据频谱特性的不同，通常可以把幅度调制分为标准调幅
• 通信系统是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介， 一般可概括为如下图所示的模型：
图1 通信系统模型
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如 麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
• 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 • 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。
② 实现信道复用。一般每个被传输信号占用的带宽小于信道带宽 ，因此，一个信道同时只传一个信号是很浪费的，此时信道工 作在远小于其传输信息容量的情况下。然而通过调制，使各个 信号的频谱搬移到指定的位置，从而实现在一个信道里同时传 输许多信号。
③ 改善系统性能。根据信息论一般原理可知，宽带通信系统一般 表现出较好的抗干扰性能。将信号变换，使它占据较大的带宽 ，它将具有较强的抗干扰性。
（4）差动双相编码（DBP）
• 差动双相编码在半个比特周期中的任意的边沿表示二进制 “0”，而没有边沿就是二进制“1”，如下图所示。此外 在每个比特周期开始时，电平都要反相。因此，对于接收 器来说，位节拍比较容易重建。
图10 差动双相编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（5）米勒编码（Miller）
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.3、模拟调制与解调
• 调制信号有模拟信号和数字信号之分，因此根据输入调制 信号的不同，调制可以分为模拟调制和数字调制。
① 模拟调制是指输入调制信号为幅度连续变化的模拟量； ② 数字调制是指输入调制信号为幅度离散的数字量。
• 载波的参数有幅度、频率和相位，因此根据载波的参数变 化不同，调制可以分为幅度调制、频率调制和相位调制。
0
t
0
t
(a) 话音信号
(b) 抽样信号
图2 模拟信号
• 数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、 计算机输入输出信号：
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
图3 数字信号
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应 地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带调幅（ SSB）等。 （1）标准调幅（AM）
• 假设载波信号为vc( t ) Vcm cos ct ， • 调制信号为 v( t ) Vm cos t ， • 并且 c ? ,( c 2fc , 2F ),Vcm Vm
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
• 米勒编码在半个比特周期内的任意边沿表示二进制“1” ，而经过下一个比特周期中不变的电平表示二进制“0” 。一连串的比特周期开始时产生电平交变，如下图所示， 因此，对于接收器来说，位节拍也比较容易重建。
图11 米勒编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（6）变形米勒编码
• 变形米勒编码相对于米勒编码来说，将其每个边沿都用负 脉冲代替，如下图所示。由于负脉冲的时间很短，可以保 证在数据传输的过程中从高频场中连续给电子标签提供能 量。变形米勒编码在电感耦合的射频识别系统中用于从读 写器到电子标签的数据传输。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.3、模拟调m制t 与解调
（1）标准调幅(AM)
t
• 标准调幅A的0 m频t谱图如右图所示: • 由频谱图可以看出，AM信号的
频谱由载频分量、上边带、下边带
t
三部分组成载。波 • 上边带的频谱结构与原调制 t
图6 射频识别系统的基本通信结构框图
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 信号编码系统是对要传输的信息进行编码，以便传输信号 能够尽可能最佳的与信道相匹配，防止信息干扰或发生碰 撞。
• 调制器用于改变高频载波信号，即使得载波信号的振幅、 频率或相位与调制的基带信号相关。
• 射频识别系统信道的传输介质为磁场（电感耦合）和电磁 波（微波）。
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
码
解 密
信 源 译
码
受 信 者
噪声源
图5 数字通信系统模型
① 信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性以及完成模/数 转换 ；
② 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力； ③ 加密与解密目的：保证所传信息的安全； ④ 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 ；
• 通常基带信号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传 输。因此，在通信系统的发送端需要由一个载波来运载基 带信号，也就是使载波的某个参量随基带信号的规律而变 化，这一过程称为（载波）调制。
• 载波受调制以后称为已调信号，它含有基带信号的全部特 征。
• 在通信系统的接收端则需要有解调过程，其作用是将已调 信号中的原始基带信号恢复出来。
（7）差动编码
• 在差动编码中，每个要传输的二进制“1”都会引起信号 电平的变化，而对于二进制“0”，信号电平保持不变。
图12 差动编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（8）脉冲—间歇编码
• 对于脉冲—间歇编码来说，在下一脉冲前的暂停持续时间t 表示二进制“1”，而下一脉冲前的暂停持续时间2t则表 示二进制“0”，如下图所示。
⑤ 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致 。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.1、通信与通信系统
• 射频识别系统的结构与通信系统的基本模型相类似，满足 了通信功能的基本要求。
• 读写器和电子标签之间的数据传输构成了与该基本通信模 型相类似的结构。
• 按照从读写器到电子标签的数据传输方向，呈现出以下基 本结构（从电子标签到读写器的数据传输与此类似），
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
（3）单极性归零编码（Unipolar RZ）
• 单极性归零编码在第一个半比特周期中的高电平表示二进 制“1”，而持续整个比特周期内的低电平信号表示二进 制“0”，如下图所示，单极性归零编码可用来提取位同 步信号。
图9 单极性归零编码
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
• 上式表明，它含有三条高频谱线，一条位于ωc处，幅度为 Vcm；另外两条位于载频ωc两边，称为上下旁频，频谱分 别是ωc+Ω和ωc-Ω，幅度均为0.5maVcm。
• 由此可以看出调制的过程是频谱的线性搬移过程，载频仍 保持调制前的频率和幅度，因此它没有反映调制信号的信 息，在AM调制中只有两个旁频携带了调制信号的信息。
• 解调器用于解调获取信号，以便再生基带信号。 • 信号译码系统是对从解调器传来的基带信号进行译码，恢
复成原来的信息，并识别和纠正传输错误。
第5章 RFID系统的编码、调制与解调
5.2、基带中的编码
• 常用的数据编码方式有反向不归零编码（NRZ，Non Return Zero）、曼彻斯特编码（Manchester）、单极性归 零编码（Unipolar RZ）、差动双相编码（DBP）、米勒编 码（Miller）、变形米勒编码、差动编码、脉冲--间歇编码 、脉冲位置编码（PPM，Pulse Position Modulation）等方 式。
图13 脉冲—间歇编码