第七章 数字信号的载波传输要点
第7章- 数字信号传输
编码器直接编成这种最原始的码型输 出。单极性不归零码（全占空τ＝ T）的 B 码型及其功率谱如图7-13所示。
单极性NRZ码不符合要求，它不适合 在电缆信道中传输。
2.单极性归零码（即RZ码）
单极性归零码（τ= 率谱如图7-14所示。
TB /2）的码型及功
RZ码与NRZ码相比，f B 成份不为零， 其他缺点仍然存在。所以单极性归零码也 不适合在电缆信道中传输。
自愈网的实现手段多种多样，目前主 要采用的有线路保护倒换、环形网保护、 DXC保护及混合保护等。下面分别加以介 绍。
1.线路保护倒换
线路保护倒换方式有： ①1＋1方式。l＋1方式采用并发优收， 即工作段和保护段在发送端永久地连在一 起（桥接），信号同时发往工作段（主用） 和保护段（备用），在接收端择优选择接 收性能良好的信号。
图7-26四纤双向复用段倒换环
（5）二纤双向复用段倒换环
二纤双向复用段倒换环采用时隙交换 （TSI）技术，使S1光纤和P2光纤上的信 号都置于一根光纤（称S1／P2光纤），利 用S1/P2光纤的一半时隙（例如时隙1到M） 传S1光纤的业务信号，另一半时隙（时隙 M＋1到N，其中M≤N/2）传P2光纤的保护 信号。
7.2.4 传输码型特性的分析比较
以上介绍了几种传输码型，下面主要 将AMI码、HDB3码和CMI码的性能作一 分析比较。
1.最大连“0”数及定时钟提取
最大连“0”数及定时钟提取见表7-5。
2.检测误码能力
AMI码、HDB3码和CMI码均具有一 定的检测误码能力。
3.误码增殖
由前面分析可见：AMI码和CMI码无 误码增殖，而HDB3码有误码增殖。
4.电路实现
数字信号的载波传输
软件定义无线电技术
总结词
软件定义无线电技术是数字信号载波传输的另一个重要发展趋势，它能够实现无线通信 系统的灵活性和可扩展性。
详细描述
软件定义无线电技术通过将无线通信系统的功能模块化，并将各模块集成在一个通用硬 件平台上，利用软件编程实现不同的通信协议和功能。这种技术可以使得无线通信系统 更加灵活和可扩展，适应不同的应用场景和需求。同时，软件定义无线电技术还可以降
多天线与智能天线技术
总结词
多天线与智能天线技术是数字信号载波传输 的另一个重要发展趋势，它能够改善信号传 输的质量和可靠性。
详细描述
多天线技术通过在发射端和接收端使用多个 天线，实现了信号的并行传输，从而提高了 传输速率和抗干扰能力。智能天线技术则通 过实时调整天线的指向和增益，实现了对信 号的定向跟踪和波束成形，进一步提高了信
数字信号的载波传输
目录
CONTENTS
• 数字信号载波传输概述 • 数字信号载波传输原理 • 数字信号载波传输系统 • 数字信号载波传输的应用 • 数字信号载波传输的挑战与解决方案 • 数字信号载波传输的发展趋势
01 数字信号载波传输概述
定义与特点
定义
数字信号载波传输是指将数字信号调 制到一个高频载波上，通过传输介质 将信号传输到目的地，并在目的地解 调还原出原始数字信号的过程。
02
数据传输网络具有高速、大容 量和可靠性的优点，能够满足 各种不同类型的数据传输需求 。
03
数据传输网络还支持多种数据 协议和标准，如TCP/IP、FTP 和SMTP等，方便用户进行数 据交换和共享。
05 数字信号载波传输的挑战 与解决方案
噪声与干扰
噪声与干扰是数字信号载波传输中常 见的问题，它们会影响信号的接收质 量，导致误码率的增加。
第七章-数字信号的载波传输
v1
抽样
s(t)
判决器
v2
定时脉冲
发送“1”符号
y1 (t) [a n1c (t)]cos1t n1s (t) sin 1t
[a n1c (t)]2 n12s (t) cos[1t 1 (t)] v1(t) cos[1t 1(t)]
y2 (t) n2c (t) cos 2t n2s (t)sin 2t
r
A2
/(
2
2 n
)
表示信噪比。
16
2. 相干解调时2ASK系统的误码率
其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t
)
A
cos
nc (t)
ct nc (t)
cos ct
cos ct ns (t) ns (t) sin ct，
sin
c
t，发“1” 发“0”
取本地载波，则乘法器输出，在抽样判
决器输入端得到：
1 0 01 0 01 1 1 01 0
bn2
01 1 01 1 0 0 01 01
bn
1 01 1 01 0 01 1 1
43
关于做好2011年大中 专院校毕业生初次专 业技术资格考核认定 工作的通知
图7.4.6 2DPSK相干解调器及各点波形
1 erfc 2
r 2
32
同理可得，发送“0”符
号而错判为“1”符号的概率
为
P(1/
0)
P( x1
x2 )
1 2
erfc
r 2
1 2 z
P(z 0)
f (z)
0a
z
图5-15 z的一维概率密度函数
于是可得2FSK信号采用同步检测法解调时系
数字信号的频带传输详解
Amplitude Shift Keying
一、数字幅度调制
二进制幅移键控(2ASK) OOK
基本思想：利用数字基带信号键控载波幅度的变化，即传
送“1;φc)，传送“0”信号 无载波输出。
以概率 P 发送“ 1”时 Acos(c t c ), 2 ASK信号波形：eOOK (t ) 0， 以概率1 P 发送“0”时
t
(c) s2 t cos 2t
1
t
2FSK实现方法（一）
相位连续的2FSK信号
压控振 荡器
21
2FSK实现方法（二）
22
相位连续性
23
三、数字调相
概念 —— 以基带数据信号控制载波的相位，称为数
字调相，又称相移键控，简写为PSK。
Phase Shift Keying
基本思想：
利用基带数字信号控制载波相位的变化来传输数字信息“1”和“0”
数字基带调制信号 以2ωc为载波频率 的高频信号
将此信号通过低通滤波器就可以滤除第二项，只输出第一项，从 而得到原调制信号。
二、数字调频
概念 —— 以基带数据信号控制载波的频率，称为数
字调频，又称频移键控，简写为FSK。 Frequency Shift Keying
二进制频移键控(2FSK)
基本原理
数字信号的频带传输
1
基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
噪声
数字基带传输模型
数字基带 信号 调 制 器 信道 接收 滤波器 解 调 器 抽 样 判 决 器
噪声
频带传输模型
2
基本概念
数字信号的传送
数字信号的传送我们知道，数字信号在时域上是呈离散性的且都只有两种状态1和0，在短距离传送时（100米以下）可采用基带传输，当要进行远距离传输时就要采取载波传输方式了。
载波传输系统是把数字信号调制到载波上再送入传输信道中，它同基带传送心痛仅是在数字信号的输出端增加一个调制器，在数字输入口前增加一个解调器而其它部分则完全相同。
一、基带传输系统在数字通信系统中，信道编码器输出的代码还需经过码型变换，变为适于传输的码型。
常用的基带传输码主要有以下几种：1、双极性不归零码；2、单极性不归零码；3、双极性归零码；4、单极性归零码；5、曼彻撕特码。
这里的所谓双极性是指用正脉冲和负脉冲分别代表数字信号1和0；所谓单极性是指用正脉冲和零分别代表数字信号1和0；所谓不归零是代表第一个码元的脉冲过后紧接着是代表第二个码元的脉冲，两者之间没有时间间隔，即所谓归零。
曼彻撕特码是以半个符号宽的先正后负（1、0）的脉冲代表数字信号1，而以半个符号的先负后正的脉冲（0、1）代表数字信号0，如图D-1所示。
双极性不归零码中，如果0和1出现的概率相同，正负电压正好抵消无直流分量，因而对传输有利且有较强的抗干扰能力。
在基带传送系统中，通常采用多路复用技术，多路复用是将来自不同信息源的各路信息按某种方式合并为一路，通过同一信道传送给接收端，接收端再按相应方式分离出各路信号送给不同的用户。
多路复用的方式有：1、频分复用；2、时分复用；3、码分复用；4、波分复用；5、时间压缩复用等。
在数字通信中则更多地使用时分复用技术，所谓时分复用是将各路信号利用同一信道的不同时隙来进行通信，因为时分复用传输时各路信号不在同一时间上传送，不容易产生交调和互调失真，所以时分复用系统的非线性失真指标要求不高。
在时分复用系统中要使用两个主要器件：一是复接器，它的功能是把几路信号按时分复用的原理合成为一个合路数字信号。
另一个是分接器，它与复接器功能相反，是把合路信号还原为几个支路的数字信号。
第7章数字信号传输
2 4
传输码型
–
HDB3码
例：
传输的HDB3码： -1000-1+1-1+100+1 -1000-1+1 0 0+10-1
恢复的二进码序列： 1000 0 1 1 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 1
《数字通信原理》 传输码型特性的分析比较
2 6
传输码型特性的分析比较
常见的传输码型：
●不归零码——连续谱第一个零点为 fB
1
归零码——连续谱第一个零点为 2 fB
不归零码：
fB
1 TB
1
归零码：
2 fB
2 TB
2
2
1
9
《数字通信原理》 传输码型–单极性码
1 1
主要内容
1 对基带传输码型的要求
2 单极性不归零码
3
单极性归零码
11
1 2
传输码型
–
单极性码
1、对基带传输码型的要求
➢传输码型的功率谱中应不含直流分量， 同时低频分量要尽量少； ➢传输码型的功率谱中高频分量应尽量少； ➢便于定时时钟的提取； ➢传输码型应具有一定的检测误码能力； ➢对信源统计依赖性最小； ➢要求码型变换设备简单、易于实现。
《数字通信原理》 传输码型–HDB3码
1 9
传输码型
–
HDB3码
常见的传输码型：
➢单极性不归零码（即NRZ码）
➢单极性归零码（即RZ码）
➢AMI码
➢HDB3码
➢CMI码
不适合基 带传输
2 0
传输码型
–
HDB3码
HDB3码 二进码序列：0000
V V+ (+1)
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续（不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、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；按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号）；基带信号⇔已调制信号（带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对（差分）相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强，且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量)(log )(1log x P x P I a a-== P （x ）表示信息发生的概率，I 表信息中所含的信息量 上式中对数的底：若a = 2，信息量的单位称为比特(bit) ，可简记为b 若a = e ，信息量的单位称为奈特(nat)，若a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
论数字电视信号的载波传输
个 卫星转 发器可 以满足 多套数字 电视压 缩信号 。
通 常 有 两 种 方 式 将 多套 电视 节 目送 上 卫 星 ：Ｃ Ｃ ｆ 路 多 Ｓ Ｐ 单
载波方式） Ｐ （ ， Ｃ 多路 单载波方式） Ｃ Ｃ方式适用于一 ＭＣ 。Ｓ Ｐ
套 电视 节 目用 一 个 卫 星 电视 上 行 站 ，多 套 电 视 节 目共 用
比 特之 剑 的 映射 关 系 。星 座 图 中规 定 了 星座 点 与传 输 比
已调信号矢量图平 均分 布在正交载波信号的平 面内。 虽然 Ｑ Ｍ 调制的传输速率较 高。 Ａ 但它降低系统的信
噪 比余 量 ， 牲 了系 统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的 可 靠 性 。 据 香农 噪声 理 论 可 以 牺 根
特 之 间 的对 应 关 系 ， 种 关 系 称 为 “ 这 映射 ” 一 种 调 制 技 术 。 的 特性 可 由信 号 分 布 和 映射 完 全定 义 。即 可 由星 座 图 来
不规则 的幅度噪声 ， Ｑ Ｓ 而 Ｐ Ｋ采用 调相 技术 ， 以降低 系 所
收 稿 日期 ：０ １０ — ０ ２ １ － ９ １ 作 者 简 介 ： 晓 康 （９２ ） 男 ， 西 南 昌人 ， 师 ； 要 研 究方 向 ： 黄 １６一 ， 江 讲 主 电子 技 术 。
１４ ７ 统 对 信 噪 比的要 求 ，／ ＞ ２ Ｂ即 可 正 常 工 作 。 ＣＮ Ｉｄ
０ 前 言
调 制 的 频 带 利 用 率 高 。 一 个 ８ＭＨ 的 射 频 带 通 信 道 中 ． 在 ｚ 采 用 数 字 调 制 技 术 一 般 情 况 下 可 传 输 ６ ８套 节 目 。采 用
在 以数 字 化 为 中 心 的 信 息 时 代 发 展 浪 潮 的 推 动 下 擞
第七章数字信号的载波传输
10
0
8-PSK载波调制信号在AWGN信道下的性能 误比特率 误符号率 理论误符号率 理论误比特率
10
-1
误比特率和误符号率
10
-2
10
-3
10
-4
0
5 Es/N0
10
15
7.4正交幅度调制（QAM）
2
谢谢观赏
17
误比特率和误符号率
10
-2
10
-3
10
-4
0
5 Es/N0
10
15
Hale Waihona Puke 7.3载波PSK信号的产生
7.3.1载波PSK信号的产生
7.3.2 载波PSK信号的解调
7.3.3载波PSK信号的仿真
例7.3 仿真8-PSK载波调制信号在AWGN信道下的误 码率和误比特率性能，并与理论值相比较。假设符 号周期为1s，载波频率为10Hz，每个符号周期内采 样100个点。
graycode=[0 1 2 3 6 7 4 5]; EsN0=0:15; snr1=10.^(EsN0/10);
%Gray编码规则 %信噪比，Es/N0 %信噪比转换为线性值
msg=randint(1,nsymbol,M); %消息数据 msg1=graycode(msg+1); %Gray映射 msgmod=pskmod(msg1,M).'; %基带8-PSK调制 tx=real(msgmod*c); %载波调制 tx1=reshape(tx.',1,length(msgmod)*length(c)); spow=norm(tx1).^2/nsymbol; %求每个符号的平均功率
10
0
4-PAM载波调制信号在AWGN信道下的性能 误比特率 误符号率 理论误符号率
数字信号的基带传输第一节.
（二）双极性不归零码
+E
1
0
1
0
1
1
0
t
0
优点：-E
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
5Ts 6Ts
（1）从统计平均观点看，“0”和“1”各占一半， 因此，无直流分量。
（2）抗噪声性能好。 缺点：
（1）不能直接从双极性码中提取同步信号。
（2） “0”和“1”不等概出现时，仍有直流分量。
（四）双极性归零码波形
+E 1
0
1
0
1
1
0
Ts
3Ts
6Ts
t
0
-E
2Ts
4Ts
5Ts
双极性归零码的构成原理与单极性归零码一 样。可以通过简单的变换电路（即全波整流电路 ），变换为单极性归零码，从而可以提取同步信 号。因此，双极性归零码得到比较广泛的应用。
（五）差分码 利用前后码元电平的相对极性来传送信息。
位）信息。
(3)对收信端而言，从接收到的这种基带信号
中无法判断是否包含有错码。
以上3个问题足以说明经过自然编码的数字信 号不适合直接在信道中传输。因此，人们需要 寻求能够解决上述问题及其它问题的基带信号 码型。
由于不同的码型具有不同的特性，因此在设计 或选择适合于给定信道传输特性的码型时，通 常要考虑以下的因素，或者说要遵循以下原则：
（1）对于传输频带低端受限的信道，线路传 输码型的频谱中应不含有直流分量。
（2）信号的抗噪声能力要强。产生误码时，在译 码中产生误码扩散的影响越小越好。
（3）便于从信号中提取位定时信息。 （4）尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节
浅析数字信号的载波传输
数字信号传递， 在此情况下， 数字信号多以脉冲的形式出现，
2.数字信号的载波传输调制
移频键控以及有幅度键控，除此之外，还可以划分为多进制 调制与二进制调制两种，由于，多进制调制方式具有较好的 信号传输码率，应用较为广泛，因此，主要以多进制调制方 式为主，进行数字信号信息的传输调制介绍。多进制数字调 控主要分为以下几种，分别是扩频调制、QAM 调制、QPSK 76 | 电子制作 2017 年 3 月
2017/3/14 22:14:02
网络通信
地的节目独自将信号发送至上行站，在上行站进行汇接，汇 接完成之后，利用多种载波方式发往卫星的发送方式，单路 多载波方式的优势是各种数字信号间的干扰较小，传输效果 较好，但同样存在转发器功率运用低的问题，无法实现资源 的优化配置。第二种，多路单载波方式，多路单载波方式是 指将多个节目送到一个上行站进行汇接，汇接完成之后，在 统一调制在一个载频上发往卫星的发送方式，多路单载波传 输方式具有显著优势，能够充分利用转发器功率，实现资源 的合理配置，解决单路多载波方式存在的问题。 ■■3.3 DVB-C 技术原理 通过研究 DVB-C 技术原理，能够了解数字信号的传播
3.高压控保部件的研制与调试
4.结束语
的外部机械定位尺寸和电气输入输出关系应与原备件相同， 与系统兼容，实现原备件的全部功能，电气性能不低于原备 件；其次，尽量选用标准化、通用化、高可靠性的元器件， 保证器材来源渠道；再次，充分运用优化设计和可维修性设 计，尽量采用成熟技术；最后，要按相关规定逐步进行充分 的测试与试验。 机工作原理，结合日常积累的经验和数据，深入理解备件的 工作原理、所完成的功能和输入输出、信号关系，细化任务 书。然后，开始测绘备件的机械尺寸，校对电路结构，分析 元器件，绘制电原理图和 PCB 图等各种工程图纸。 纸进行机械加工，电路板制作，备件装配。在完成备件组装 之后，开始落实器件来源，进行器件采购和定做。按图 研制工作开始后，首先认真研究设备图纸资料，熟悉整
浅析数字信号的载波传输
浅析数字信号的载波传输摘要：本论文旨在对数字信号的载波传输进行浅析。
数字信号的载波传输是一种用于在信道中传输数字信息的技术。
本文首先介绍了数字信号和载波的概念，然后探讨了数字信号的模拟和数字化的过程以及数字信号的传输方式。
接着，本文详细分析了数字信号的载波传输的原理和技术，包括基带传输、曼彻斯特编码、频移键控等技术，同时对数字信号的调制方式进行介绍。
最后，本文对数字信号的载波传输技术在实际应用中所存在的优缺点进行了讨论。
通过本文的论述，读者能够深入了解数字信号的载波传输技术的基本原理和应用场合，并了解其在实际应用中的优缺点。
关键词：数字信号、载波传输、调制、基带传输、曼彻斯特编码、频移键控正文：一、数字信号与载波的概念数字信号是一种通过数字方式表达的信号。
数字信号通常由一系列的数字信号点构成，而这些数字信号点由一系列的比特序列来表示。
比特序列通常由一系列的0和1组成，这些数字通常被称为“位”。
数字信号可以用于在不同的媒介间传输、处理和存储信息。
载波是指一种能够通过信道传播信息的信号。
在无线通讯中，载波是一种在无线电或微波频率范围内传输信息的信号。
载波在通讯系统中的作用是承载调制信息，将这些信息传递到接收端。
二、数字信号的模拟与数字化数字信号的模拟与数字化过程是将连续时间和连续幅度的模拟信号转化为离散时间和离散数字的数字信号的过程。
数字信号的模拟和数字化是数字信号的基础，是实现数字信号的传输和处理的前提条件。
数字信号的模拟过程中，模拟信号被采样，并将采样值离散化为一系列的数字信号点。
数字化过程中，采样值经过量化，并用二进制表示。
数字化的过程中，采样信号的精度越高，数字信号的表示越准确。
三、数字信号的传输方式数字信号的传输方式一般有两种，分别是基带传输和带通传输。
基带传输是指在信道中直接传输数字信号的方式，带通传输是指将数字信号在调制信号的作用下转化为带通信号进行传输的方式。
基带传输方式直接将数字信号传输到接收端，但由于信道噪声、频响等问题，基带传输通常不适用于远距离传输。
第七章--数字信号调制传输1wfy
OOK信号的表达式为：
调制信号 为：
sOOK (t) an Acosct
an
1, an 0,
出现概率为 P 出现概率为1 P
6
OOK信号波形：
一般地，调制信号具有一定波形，可表示为：
B(t) ang(t nTs )
所以，2ASK信n 号为：sASK
(t
)
an g(t nTs )cosct
载波频率随0和1有两种取值，分别为f1和f2。
1. 2FSK的时域表达式：
s (t) 2FSK
a gt n
nT cos t
s
1
a gt nT cos t
n
s
2
n
n
s (t)cos t s (t)cos t
1
1
2
2
0, 概率为 P an 1, 概率为1 P
1, 概率为 P an 0, 概率为1 P
分析
2ASK功率谱是基带信号功率谱的线性搬移
频带宽度是基带信号的两倍
2ASK信号的带宽 ？基带信号带宽？基带信号的形式
① 基带信号为矩形波
基带信号的理论带宽无限宽
NRZ码，基带信号的近似带宽 ：
功率谱的第一个过零点带宽，谱零点带宽，主瓣带 宽
BB=fs=Rs （fs：位定时的频率） OOK信号的理论带宽无限宽
B | f f | 2 f | f f | 2R
2 FSK
2
1
s
2
1
B
2FSK
RB B2FSK
|
RB f 2 f1 | 2RB
1 ( Baud) 2 Hz
19
2. 2FSK信号的功率谱：
以fc为中心成对称分布(单边)
数字通信中信息速率、符号率和带宽的换算
数字通信中信息速率、符号率和带宽的换算数字通信原理是数字电视技术的基础。
在全台数字化、有线电视数字化、数字电视等等这些数字概念的应用中，需要了解、掌握数字通信技术与电视技术。
下面，就数字电视技术应用中常用的基本知识点做一归纳和小结。
一、基带数字信号的基本概念1、基带数字信号的主要指标和基本波形在数字通信中衡量系统传输能力的重要指标，常用比特率和波特率表示。
对于任何形式的数字传输，接收机必须知道发射机发送的信息速率。
在基带传输系统中用比特率表示传输的信息速率。
信息速率Rb 是指单位时间内传输的二进制比特数。
单位是比特率，用bit/s表示。
例如计算机串口的传输码率最高到 115200bit/s。
基带数字信号的基本波形如（图一）所示。
在图（一）中，二进制信号波形有；(a)单极性波形，（b）双极性波形，（c）单极性归零波形，（e）差分波形。
（d）双极性归零波形为三元码。
符号率Rs 是指单位时间内传输的调制符号数，即指三元及三元以上的多元数字码流的信息传输速率，单位是波特率，用baud/s表示。
码元的概念：数字信号一个取值的波形称为一个码元。
在数字基带信号中，二进制和多进制信号码元波形示意如图（二）所示。
在图（二）中；(a) 二进制单极性信号，(b)基带多电平单极性不归零信号，(c)基带多电平双极性不归零信号。
在数字信号的载波调制中，码元速率就是符号率，单位也是baud/s。
在调制器映射之后到解调器反映射之前，信息以多元符号形式存在，这时采用波特率更为方便。
信息速率和符号率的单位不同，但在二进制中它们的数值相同。
在M 进制调制中，信息速率Rb 和符号率Rs 之间关系为：（1）码元或符号周期用Ts表示，符号率用Rs表示，则有Rs=1/Ts 。
2、基带数字信号的传输码形对模拟信号抽样、量化、编码可以得到具有上述波形的基带数字信号。
为了适合信道传输，这些基带数字信号还要进行码形变换，其作用是；减少信号中的直流和低频分量，使码元含有定时信息，提高传输效率，具有一定的检错能力等。
数字信号的载波传输
第6章 数字信号的载波传输（备注：在实际授课中将第8章“现代数字调制技术”纳入第6章中进行）6.1本章知识点数字信号的载波传输是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测。
数字信号的载波传输信号也称为键控信号。
根据已调信号参数改变类型的不同，数字调制可以分为幅移键控（ASK ）、频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。
其中幅移键控属于线性调制，而频移键控属于非线性调制。
6.1.1二进制数字调制原理1、二进制幅移键控（2ASK ）二进制幅移键控（2ASK ）是指高频载波的幅度受调制信号的控制，而频率和相位保持不变。
也就是说，用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断，所以又称通—断键控OOK （On —Off Keying ）。
（1）、2ASK 信号的时域表达()2()()c o s c o s ASK c n s c nS t s t t a g tn T t ωω⎡⎤==-⎢⎥⎣⎦∑ （6-1） 一个典型的2ASK 信号时间波形如图6-1所示（图中载波频率在数值上是码元速率的3倍）。
图6-1 2ASK 信号时间波形（2）、2ASK 信号的产生2ASK 信号的产生方法有两种：模拟调制法和键控法。
（3）、2ASK 信号的功率谱及带宽当()s t 为0、1等概率出现的单极性矩形随机脉冲序列（码元间隔为s T ）时，2ASK 信号的功率谱密度为[][]{}222()()()161[()()]16sASK c s c s c c T P f Sa ff T Saff T f f f f ππδδ=++-+++- （6-2）2ASK 信号的频带宽度2A SK B 为数字基带信号带宽s B 的两倍。
222ASK s B B B R == （6-3）上式中，1/B s R T =为码元传输速率。
特别：式（6-3）是在数字基带信号()s t 用单极性矩形脉冲波形表示的前提条件下得到的结论。
数字信号的载波传输
数字信号的载波传输马运聪 PB07210249 凌彬 PB07210039实验一：二进制幅度键控（ASK ）1.ASK 调制通-断键控表达式为t A a t S c n ook ωcos )(⋅=，其中n a 表示输入二进制数字。
调制信号如下：二进制幅度键控表达式为t nT t g a t S c n s n ASK ωcos )()(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅=∑，实验结果如下：信号的频谱中心在c f ，与基带传输不同，其抗干扰的能力更强。
2.ASK解调ASK解调分为包络检波和相干解调，其过程如下：（1）包络检波（2）相干解调实验中用BS作为相乘器的频率计，其结果如下：解调信号与原信号相比有半个周期的延时，这是由于抽样判决器需要一定时间来判断输入的信号是否稳定在某个电平范围，从而保证了判决的正确率。
输入带通滤波器半波或全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出输入相乘器半波或全波整流器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出tccos实验二：二进制频移键控（FSK ）1.FSK 调制二进制频移键控调制信号表达式为：t nT t ga t nTt g a t S n s n n s n FSK 21cos )(cos )()(ωω⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅=∑∑，原理如下：调制信号如下：二进制信号 NRZ 倒相门振荡器 门振荡器相加输出2.FSK 解调除了可以采用类似于ASK 解调的非相干解调和相干解调外，还可以采用常用而简便的过零检测法，其原理分别如下：（1）非相干解调（2）相干解调（3）过零检测法输入 1ω带通 滤波器 包络 检波器抽样 判决器 输出 抽样 脉冲 2ω带通 滤波器 包络 检波器 输入 1ω带通 滤波器 低通滤 波器 抽样 判决器 输出 抽样脉冲2ω带通 滤波器低通滤 波器相乘器 相乘器 t 1cos ω t 2cos ω 输入 限幅 微分 整流 宽脉冲发生低通实验结果如下：通过调节判决电压使输出波形正确，其效果与ASK 一致。
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f0 － fs
f0
f0 ＋ fs
f0 +2 fs
35
f
2ASK信号的功率谱密度示意图
结论：
二进制振幅键控信号的功率谱密度由离
散谱和连续谱两部分组成。离散谱由载 波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t) 确定。
二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带
信号波形带宽的两倍, 即B2ASK=2fs。
单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的
相对相移本质上就是对差分码信号的绝对相移。 2DPSK信号的表达式与2PSK的形式应完全相同，所不同 的只是此时式中的f(t)表示的是差分码。即:
s2 DPSK (t ) s(t ) A cos 0t
s(t ) bn g (t nTB )
非相干解调法（包络检波法）
两个BPF带宽皆为相应的2ASK信号带宽（中心频率不同，分别为 f1、 f2 ），起分路作用，用以分开两路2ASK信号；
抽样判决器起比较器作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进
行比较，从而判决输出基带数字信号。
24
FSK 非相干解调的时域波形
25
相干解调
x1 (t )
FSK (t )
BPF1 w1
LPF
cos w1t
定时抽样 BPF2 w2
抽样判决
LPF
cos w2t
x2 ( t )
还有鉴频法、过零检测法等其它解调方法
26
3、PSK和DPSK信号解调
PSK 信号包络恒定,所以不能采用包络解调，只能采用 相干解调
2PSK
y(t )
z (t )
BPF
×
x(t )
37
可以得到2FSK功率谱：
1 1 P2FSK (f ) P (f f ) P (f f ) P (f f ) P (f f ) _ _ s 1 s 1 2 2 4 s s 4
s(t) an g(t nTs )
n
2
0, an 1,
0, an 1, 发送概率为P 发送概率为 1 P
7
且相互独立。数字基带信号f(t)可表示为：
f (t ) an g (t nTs )
n
其中
1, g (t ) 0,
0 t Ts 其它
则2ASK信号可表示为 :
2ASK (t) f (t)A cos 0 t
BPF
A cos w0t
ASK (t )
2、FSK信号（频率键控） 利用数字基带信号控制载波的频率来传输消息的一种调制 方式。
例如：“1”码用频率为f1 的载波来传输 “0”码用频率为f2 的载波来传输
10
一种产生方法： 产生的FSK信号相位一般不连续
振荡器 f1
K1
f (t )
倒相器
FSK (t)
发送概率为P 发送概率为 1 P
Ps (f ) fS P(1 P) G(f ) (1 P)2 (f )
同理
P__ (f ) fS P(1 P) G(f )
S 2
P 2 (f )
38
令0、1 等概，概率P=1/2，则有
Ts 2 FSK ( f ) {Sa2 [ ( f f1 )Ts ] Sa2 [ ( f f1 )Ts ] 16 Sa2 [ ( f f 2 )Ts ] Sa2 [ ( f f 2 )Ts ]} 1 [ ( f f1 ) ( f f1 ) ( f f 2 ) ( f f 2 )] 16
其中 , an 与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK 调制中，an 应选择 双极性 P 1, an 1, 1 P 相对调相（差分调相）：利用相邻码元载波相位的相对 变化(相位差)表示数字信号 如： “1”码用载波相位变化 来表示 “0”码用载波相位不变来表示
16
PSK产生 原理： 极性变换
4
数字调制分类
(1) 根据控制载波波形参量不同，分为：
振幅键控（ASK） 用数字信号控制载波的振幅。 频率键控（FSK） 用数字信号控制载波的频率。 相位键控（PSK）
用数字信号控制载波的相位。
5
(2) 根据已调信号频谱结构特点不同，分为： 线性调制(如ASK)
线性调制中已调信号的频谱结构与基带信号的频谱 结构相同，只不过搬移了一个频率位置，无新的频 率成分出现。 非线性调制（如FSK，PSK）
第七章 数字信号的载波传输
1
● —— 主要内容
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6 §7.7
引言 二进制数字调制原理 二进制数字调制信号的频率特性 二进制数字调制系统的噪声性能 二进制数字信号的最佳接收 多进制数字调制系统 小结
2
§7.1引言
数字基带传输系统,•是将信源发出的信息码 经码型变换及波形形成后直接传送至接收端。
A cos 0 t, "1" 2PSK (t) A cos(0 t n ) A cos 0 t "0"
若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有
1800 , n 0 0 , 发送符号“0” 发送符号“1”
15
2PSK信号的时域表达式：
2PSK (t) f (t)Acos 0 t an g(t nTs ) Acos 0 t n
1 ASK ( f ) [ s f ( f f 0 ) s f ( f f 0 )] 4
sf(f)是二进制基带信号f(t)的功率谱，由下式可求得：
S f ( f ) f s P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f ) f s2
2 2
m
PG (m f ) (1 P)G
A / 2， n 0时, "1" A x(t ) cos n 2 A / 2， n 时, "0"
抽样判决准则为： x>0 , 判为1 x<0 , 判为0
28
DPSK解调：
（1）对于DPSK信号，可以先将其看作PSK信号进行解调， 得到{bn}。然后再进行差分译码，得到{an}
DPSK (t )
BPF
a
b
LPF
c
{bn }
抽样判决 定时抽样
差分译码
{an }
cos w0t
PSK解调器 bn＝ an b n-1 或 an＝ bn b n-1
29
（2）另外还可采用差分相干解调法，其原理框图如下。 这种方法是通过比较前后码元的初相位来完成解 调的。
DPSK (t )
BPF
双极性 不归零
PSK (t )
A cos w0t
DPSK产生原理：
an
差分编码
bn
极性变换
A cos w0t
DPSK (t )
BPF
17
bn＝ an
b n-1 或 an＝ bn
b n-1
18
与2PSK信号不同，2DPSK波形的同一相位并不对
应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯 一确定信息符号
0, an 1,
发送概率为P 发送概率为 1 P
1, an 0,
发送概率为P 发送概率为1 P
14
3、PSK和DPSK信号(相位键控)
利用数字基带信号控制载波相位来传递信息
绝对调相：利用载波初始相位的绝对值直接表示数字信号 相位表示 如： “1”码用0相位表示；“0”码用
21
相干解调(同步检测法)
要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号
y(t)
e2ASK (t) 带通 滤波器
相乘器 cos t
0
低通 滤波器
输出 抽样 判决器 定时 脉冲
2ASK相干解调器原理框图
22
e ASK (t)
cos c t
y(t)
23
2、FSK信号解调 一路2FSK视为2路2ASK信号的合成
—>
f1
“0” —>
f2
则2FSK的时域表达式为：
2FSK (t) y 1 (t) y 2 (t) s(t)A cos （1t n ) s(t)A cos( 2 t n ) an g(t nTs ) A cos 1t an g(t nTs ) A cos 2t n n A cos w1 t, "1" A cos w 2 t, "0"
振荡器 f 2
K2
11
2FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加
12
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1
t t t
A cos 1t A cos 2 t
s(t)A cos 1t
d
t
e
t
f
s(t)Acos 2 基带信号
“1 ”
36
二、FSK信号的功率谱
2FSK可以看成由两个不同载波的2ASK信号的叠加， 其中一个频率为f1，另一个频率为f2。因此，相位不连 续的2FSK信号的功率谱密度可以近似表示成两个不同载 波的2ASK信号功率谱密度的叠加 2FSK时域表达式：
2FSK (t) s(t)cos （1t) s(t)cos( 2 t) an g(t nTs ) cos 1t an g(t nTs ) cos 2 t n n
LPF 抽判
s(t )
} {an