数字信号的载波传输
2ASK抗噪声性能分析
2ASK抗噪声性能分析2ASK抗噪声性能分析⽅向：视听模式分析学号：83320081002034 姓名：徐丽丽摘要：2ASK（⼆进制幅度键控）是⼀种最简单的数字信号的载波传输，本⽂通过对数字信号的2ASK调制，解调在不同信噪⽐的情况下误码率分析，得出不同信噪⽐下的误码率。
通过对2ASK的仿真更好的理解了数字调制系统的组成以及各模块的功能。
关键词：⼆进制幅度键控（2ASK），调制，解调，信噪⽐，误码率Abstract:2ASK (2 Amplitude Shift Keying) is the simplest digital signal carrier transmission technique. This paper researches 2ASK, demodulates the BER analysis in with different noise ratioes and arrives at a BER under different noise.Through the simulation of 2ASK, a better understanding of the digital modulation system, as well as the function of each module are acquired.Key words:binary amplitude shift keying (2ASK), modulation, demodulation, SNR, bit error rate(BER)1引⾔：数字基带信号的功率谱从零频开始⽽且集中在低频段，因此只适合在低通型信道中传输。
但常见的实际信道是带通型的，不能直接传送基带信号，因此必须⽤数字基带信号对载波进⾏调制，使基带信号的功率谱搬移到较⾼的载波频率上。
从原理上来说，受调载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道传输就可以了。
数字通信系统的分类
数字通信系统的分类数字通信系统是指利用数字信号来传输信息的通信系统。
它可以分为两大类：1. 基带数字通信系统基带数字通信系统是指数字信号直接传输的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
基带数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 载波数字通信系统载波数字通信系统是指数字信号经过调制后，再通过载波进行传输的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为调制后的数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
载波数字通信系统的优点是传输距离远，抗噪声和干扰能力强。
其缺点是实现复杂，成本较高。
基带数字通信系统基带数字通信系统可以进一步分为两类：1. 不归零制数字通信系统不归零制数字通信系统是指数字信号在传输过程中，不改变其极性的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
不归零制数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 归零制数字通信系统归零制数字通信系统是指数字信号在传输过程中，在每个比特结束时都要归零的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
归零制数字通信系统的优点是传输距离远，抗噪声和干扰能力强。
其缺点是实现复杂，成本较高。
载波数字通信系统载波数字通信系统可以进一步分为两类：1. 调幅数字通信系统调幅数字通信系统是指数字信号调制载波的幅度后进行传输的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为调幅数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
调幅数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 调相数字通信系统调相数字通信系统是指数字信号调制载波的相位后进行传输的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为调相数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
数字信号数据的传输方式
数字信号数据的传输方式（1）基带传输。
基带传输是最基本的数据传输方式，即按数据波的原样，不包含任何调制，在数字通信的信道上直接传送数据。
基带传输不适于传输语言、图像等信息。
目前大部分微机局域网，包括控制局域网，都是采用基带传输方式的基带网。
基带网的特点是：信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器，降低了价格；传输介质较宽带网便宜；可以达到较高的数据传输速率（目前一般为10～100Mb/s ），但其传输距离一般不超过25km ，传输距离越长，质量越低；基带网中线路工作方式只能为半双工方式或单工方式。
基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，数据编码常用3种方法：非归零码NRZ 、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码。
后两种编码不含直流分量，包含时钟脉冲，便于双方自同步，因此，得到了广泛的应用。
（2）频带传输。
频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。
在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；在接收端，通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。
常用的调制方法有：频率调制、振幅调制和相位调制。
具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem 。
频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配各Modem ，则传送距离可不受限制。
PLC 网一般范围有限，故PLC 网多采用基带传输。
（3）载波传输。
通信的最终目的是远距离传递信息。
虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。
如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有3种基本的调制方式：幅度键控、频移键控和相移键控。
它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。
第05讲-载波传输
M＝4，0=/4, Ik＝0,1,2,3 xk=(0.7,-0.7,-0.7,0.7) yk=(0.7,0.7,-0.7,-0.7)
八相移相键控
xk cos(I k
2 0) M 2 yk sin(I k 0) M
M＝8，0=/8, Ik＝0,1,2,3,4,5,6,7 xk=(0.9,0.4,-0.4,-0.9,-0.9,-0.4,0.4,0.9) yk=(0.4,0.9,0.9,0.4,-0.4,-0.9,-0.9,-0.4)
*
一个带通系统，等效 为它的等效基带信号 通过等效基带系统。
时域响应：
h(t ) 2 Re hB (t )e j 0t
多相移相键控
绝对移相
相对移相
相干解调
延时相干解调
非相干解调
正交展开
二相移相键控
jI k 2 M
u (t ) g (t kTS )e
k
e
无线通信工程
姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年11月24日
第五讲
载波传输
引言
复包络分析法 多相移相键控 正交移幅键控 连续相位移频键控
载波同步
时钟同步
引 言
引言（1）
模拟调制和数字调制 以正弦波为载波的调制（无论是模拟调
制还是数字调制）总是可以分成：调幅、 调相、调频三大类 数字信号的调幅、调相、调频一般称为： 移幅键控、移相键控、移频键控 数字信号的解调可以分成：相干解调和 非相干解调二大类
为什么需要差分编码？克服在接收端进行相干解调时存在
的参考载波相位含糊度。 2 接收端的参考载波： D M
发送码为 I k ，接收码为 I k I k D
通信原理第六章 数字信号的频带传输
通信原理ICommunication Theory安建伟北京科技大学通信工程系第六章 数字信号的频带传输6.1 引言 6.2 二进制数字信号正弦型载波调制 6.3 四相移相键控 6.4 M进制数字调制 6.5 恒包络连续相位调制第6章数字信号的频带传输6.1 引言1.数字信号的正弦型载波调制数字信号 d(t) 调制 频带信号 带通信道s ( t ) = A c o s ( 2 π ft + ϕ ) = F ( d ( t ))用数字基带信号去控制正弦型载波的某参量： ¾ 控制载波的幅度，称为振幅键控(ASK)； ¾ 控制载波的频率，称为频率键控(FSK)； ¾ 控制载波的相位，称为相位键控(PSK)。
3北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输2. 数字信号的分类 （1）二进制及M进制(M>2)； （2）按是否满足叠加原理分类： 线性调制及非线性调制； （3）按已调符号约束关系分类 无记忆调制及有记忆调制。
4北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输6.2 二进制数字信号的正弦载波调制1. 二进制通断键控（OOK或2ASK） 2. 二进制移频键控（2FSK） 3. 二进制移相键控（2PSK或BPSK） 4. 2PSK的载波同步 5. 差分移相键控（DPSK）5北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输 (OOK) 6.2.1 二进制通断键控二进制通断键控(OOK： On-Off Keying) 又名二进制振幅键(2ASK)，它是以单极性 不归零码序列来控制正弦载波的导通与关 闭。
即正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化。
6北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输1. OOK信号的产生a) 模拟法n = −∞∑+∞a nδ ( t − nTb )b (t ) =a n = 0 或1脉冲成形 滤波器 冲激响应 g T ( t )n = −∞∑+∞a n g T ( t − nTb )sO O K (t ) A cos(2π f c t )b) 键控法载波 cosωct开关电路1 0KSOOK(t)b(t)7北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输¾时域表示b( t ) =n = −∞∑a∞ngT ( t − nTb )其中b(t)为单极性矩形不归零脉冲序列。
主载波和副载波
主载波和副载波
主载波和副载波是在数字通信系统中使用的信号调制技术。
数字通信
系统通常使用正交幅度调制（QAM）技术将数字信号转换为模拟信号。
该过程涉及使用主载波和副载波来传输数字信号，这些信号以不同的
频率和相位进行调制。
主载波通常是指最高频率的载波，它包含原始数字信号的大部分信息
并与信道相互作用。
主载波的频率和幅度被调制为与输入数字信号相关。
为了保证信道传输的稳定性，主载波通常采用高频率，并且可以
通过信道的线性响应来传输。
副载波是指低于主载波频率的额外载波，通常与主载波正交。
副载波
频率的选择通常取决于特定的数字通信系统。
副载波可以用于在频率
上多路复用，因此在数字通信系统中非常有用。
此外，副载波还可以
被用于传输错误校验数据或处理其他错误纠错功能。
在数字通信系统中，主载波和副载波通常与其他数字信号一起传输，
如同步和控制信息。
这些数据在接收端解调，将它们还原回对应的原
始数据。
在数字通信系统的各个阶段中，主载波和副载波都扮演了至
关重要的角色，从而实现了高效的数字信号传输。
总之，主载波和副载波是数字信号传输过程中使用的重要信号调制技术。
通过使用这些技术，数字通信系统可以有效地传输数字信号，同时充分利用频带资源。
在今天日益发展的数字通信系统中，主载波和副载波的重要性将继续增长，为人们创造出更快、更安全和更可靠的数字通信体验。
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
载波和调制波
载波和调制波
载波和调制波是信号传输领域最常用的一种高效率表达方式。
在
这种表达方式下，一个功率较小的高频调制波载波上传输的，再经过
作用使其变得更加复杂，可以在信道中传输大量的数据，实现超高速率、超高容量的数据传输。
首先说一下载波，它是一种高频正弦波，一般表示为
Amcos(2πmf)，其中A为正弦波的幅值，m为正弦波的频率，f为正弦
波的频率。
载波媒介上传输信号，常用于电视广播和传真通信等领域。
载波具有条件可传输性、传输距离长、信号可靠性高等优点，在国家
通信管理部门对某一电波频段的专有占用的情况下，具备了安全高效
的传输能力。
再来说一下调制波，它是依靠载波而建立成的一种调制信号，是
将被传输的信号调制到载波上，以提高单位带宽内的信息传输率。
调
制波的时域波形由拖尾波、闭合尾波和调制深度等参数综合来决定；
调制波的频域波形由调制频率、调制端频率和调制带宽等参数来决定。
调制波是当今数字信号传输领域最常用的一种表达形式，可以大大提
高信息效率，实现超高速率、超高容量的数据传输。
载波和调制波是传输信号技术中相当重要的技术，也是建立电子
信号通信系统前提的基本元素。
近年来，随着信号处理技术的飞速发展，它在数据传输中得到越来越广泛的应用，为满足当前多媒体通信、网络通信和宽带通信等多种应用场合提供了技术支持，助力信息社会
的发展。
第四章 数字信号的频带传输
1 单极性不归零码 0
1
1 0
已调载波s(t)
1 双极性不归零码 0
1
1
0
已调载波s(t)
3） 2ASK调制波功率谱
p (f) E单
A2 (f-fc) 8
pEQ(f)
fc-2fs fc-fs
fc fc+fs fc+2fs
fc-2fs fc-fs
fc fc+fs fc+2fs
3） 2ASK调制波功率谱
1000HZ及2000HZ。试求二进制数字信息为 1100101时，画出其对应 2FSK信号波形。 解：设2FSK的调制规则为：“1”对应载波频率为f1=2000HZ，“0”对应载 波频率为f2=1000HZ，则2FSK信号的时间波形为
4.2.3 二进制相移键控(2PSK）
1)概念：以基带数字信号控制载波的相位，使载波的相位随基带信号的 变化而变化。 2）相移键控信号的分类：绝对相移（2PSK）和相对相移（DPSK） 3）绝对相移（2PSK）的产生：
出s(t)/2 信号。 低通滤波器的截止频率取得与基带
数字信号的最高频率相等。 由于噪声影响及传输特
性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判
决、 整形后再生数字基带脉冲。
4） 2ASK信号的解调
相干解调与非相干解调的比较：
相干解调的缺点是接收端要产生一个与发射端同频同相
的载波，使接收设备复杂。包络检波无此要求，设备简单。
器取出含基带数字信息的低频信号，滤掉二倍频信号，抽样
判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号进行比较判决，即 可还原出基带数字信号。 与2ASK系统相仿，相干解调能提供较好的接收性能， 但是要求接收机提供具有准确频率和相应的相干参考电压， 这样增加了设备的复杂性。
ofdm载波传输原理
ofdm载波传输原理OFDM（正交频分复用）是一种用于无线通信的调制技术，它将高速数据流分成多个低速子流进行传输。
OFDM的基本原理是将原始数据流分成多个小数据流，并将这些小数据流分配到不同的子载波上进行传输。
每个子载波都具有不同的频率和相位，使得它们之间互相正交，从而避免了频率干扰和串扰。
OFDM的载波传输原理可以通过以下几个步骤来描述。
首先，原始数据流被分成多个小数据流。
这个过程称为并行-串行转换（P/S转换）。
然后，每个小数据流被调制到一个子载波上。
这个过程称为调制。
调制将数字数据转换成模拟信号，以便能够在无线信道上传输。
接下来，将所有的子载波合并成一个OFDM信号。
这个过程称为并行-串行转换（S/P转换）。
最后，OFDM信号通过天线传输到接收端。
在接收端，OFDM信号经过串行-并行转换（S/P转换）后，可以将子载波分离出来。
然后，每个子载波上的数据被解调，将模拟信号转换回数字信号。
这个过程称为解调。
解调后的数据通过并行-串行转换（P/S转换）后，恢复成原始数据流。
OFDM的载波传输原理的关键在于子载波之间的正交性。
子载波之间的正交性使得它们之间的干扰最小化，从而提高了系统的传输效率和抗干扰能力。
此外，OFDM还具有频谱利用率高、抗多径衰落和抗频率选择性衰落等优点，使其成为现代无线通信系统中广泛采用的调制技术之一。
OFDM的载波传输原理在实际应用中有广泛的应用。
例如，OFDM 被用于Wi-Fi、LTE和5G等无线通信系统中。
在Wi-Fi系统中，OFDM被用于将数据传输到无线设备，以提供高速的互联网接入。
在LTE和5G系统中，OFDM被用于将数据传输到移动设备，以提供高速的移动通信服务。
总的来说，OFDM的载波传输原理是一种高效的无线通信调制技术，通过将原始数据流分成多个子载波进行传输，提高了系统的传输效率和抗干扰能力。
OFDM在现代无线通信系统中有广泛的应用，成为实现高速无线通信的重要技术之一。
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【摘要】本文对数字电视中常用的技术指标，如信息速率、符号率和带宽的概念以及它们之间的关系做了简要说明，给出了相应的计算公式。
通过这些公式和DVB-C、DVB-S的系统框图，列举了在这些系统中信息速率、符号率和带宽数据之间的换算。
【关键词】信息速率 符号率 滚降系数 带宽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。
（图一）基带数字信号的基本波形在图（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。
图（二）二进制和多进制码元波形在图（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。
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
现代通信概论：数字传输技术
数字信号载波传输
载波S(t)
S(t)=Asin(ω t+Φ) S(t)的参量包括：
A:振幅 ω:角频率 Φ:相位 数字调制就是使上述三个参量随数字基带 信号的变化而变化。
最基本的数字数据→模拟信号调制方式有 以下三种（如图2-5所示）。
π代表“0”码（或相反）。 相移键控又称数字调相。 应用：
中速和中高速(1200bit/s----4800bit/s)的 数据传输系统中
数字信号载波传输
数字信号载波传输总结
数字信号载波传输
2ASK信号的产生 2FSK信号的产生 2PSK信号的产生 2FSK的解调—过零检测法
Thank you for your cooperation
比如在无线信道和光信道中，基带信号则必须 经过调制，以载波传输的方式在信道中传输。
3.4数字传输技术
1、数字基带传输
数字信号基带传输，是将数字基带信号直 接送往某些信道中传输的传输方式；
简单说来，就是将数字信号1或0直接用两种不 同的电压来表示，然后送到线路上去传输。
如短距离的脉冲编码调制（PCM）局间中继、 局域网计算机间的数据传送常采用基带传输方 式。
通常基带信号（包括模拟基带信号和数字 基带信号）的传输方法有基带传输和频带 传输（又称载波传输、调制传输）两种。
基带传输:将基带信号直接送往信道中传输 的传输方式；
如在某些有线信道中，特别是传输距离不太远 的情况下，可以让基带信号直接进行传输。
频带传输:将基带信号对载波进行调制后， 以载波传输的传输方式。
2、 数字信号调制传输（数字载波传输）
第五章 数字信号的频带传输
4、数字信号的载波调制的分类
（1）幅度键控（ASK） （Amplitude-Shift Keying） 用正弦波的幅度来传递信号。 （2）频移键控（FSK） （ Frequency-Shift Keying ）
用正弦波的频率来传递信号。 （3）相移键控（PSK） （ Phase-Shift Keying ） 用正弦波的相位来传递信号。 也可分为： (1)线性调制（如ASK） (2)非线性调制（如FSK，PSK）
1
0
1
1
0
y(t )
1
0
1
1
0
cos （ ct ）
cos ct
载波
z(t ) x(t )
cp
输出
正常工作波形图
反向工作波形图
29
结论：在2PSK中存在“倒π”现象或“反相工作”现 象 ，所谓“倒π”现象是指当本地载波相位不确定 性造成解调后的数字信号可能极性完全相反，形成 “1”和“0”的倒置的现象。
开关电路 K
s2 FSK (t )
载波
~f2
s(t)
17
三、解调方法
2FSK信号常用的解调方法有包络检波 法和相干检测法、过零点检测法等。 1、包络检波法
输入 带通滤 波器(f1) 包络 检波器 抽样 判决器 带通滤 波器(f2) 包络 检波器 输出
18
1
0
0
1
1
0
s2 FSK (t )
f1
带通滤波器f1
低通 滤波器
抽样 判决器
数据输出
非相干（差分）解调器框图
37
a
b
c
d
e
0
1
1
1
第五章数字信号的载波调制
第五章数字信号的载波调制1数字信号载波调制的目的信源编码的目的是提高信源的效率，去除冗余度。
信道编码的目的主要有两点:(1)要求码列的频谱特性适应通道频谱特性，从而使传输过程中能量损失最小，提高信号 能量与噪声能量的比例，减小发生差错的可能性，提高传输效率。
⑵ 增加纠错能力，使得即便岀现差错，也能得到纠正。
一般传输通道的频率特性总是有限的，即有上、下限频率，超过此界限就不能进行有效的传 输。
如果数字信号流的频率特性与传输通道的频率特性很不相同，那么信号中的很多能量就会失去，信噪比就会降低，使误码增加，而且还会给邻近信道带来很强的干扰。
因此，在传输前要 对数字信号进行某种处理，减少数字信号中的低频分量和高频分量，使能量向中频集中， 或者通过某种调制过程进行频谱的搬移。
这两种处理都可以被看作是使信号的频谱特性与信道的频谱特 性相匹配。
数字信号的载波调制是信道编码的一部份。
有线电视宽带综合网是基于模拟环境下的数字 信号的传输，图象数字信号不是基带传输方式而是在射频通带中传输。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制。
传输数字信号时也有三 种基本调制方式：幅度键控，频移键控和相移键控，它们分别对应于 用正弦波的幅度、频率和 相位来传递数字基带信号。
本章将主要介绍得到广泛应用的几种数字调制方法。
(00, 01，10，11)对应于正弦波的四个相位:Ej （f ： = CM 他f +Q ）其中 i=1 , 2，3，4; -T /2< t <T / 2;oc上o把相继两个码元的四种组合二可以是0、士 n/ 2、n 或 士 n/4、士 3n/ 4,这就是四相 PSK(即QPSK)。
上式也可写成：坷（；）=a icos w/ +勺 sin-T /2< t < T / 2 ;相应的 是 0, 士 n/ 2, n 的情况，这时(口』i )=(1 , 0) , (0 , 1) , ( — 1 , 0) , (0，- 1)而当 2 是 士 n/ 4, 士 3n/ 4 时 °氐甌円，“ ,(—1 , “ ,( — 1 , — 1) , (1 ,—1)用◎伙二维平面上的点来表示，如图 5 — 1所示。
通信原理第8章数字信号的频带传输
分布的。发“1”、发“0”码时x(t)
f1(x) f0(x)
1
2π n
exp[
( x A)2
2
2 n
]
1
2π n
exp
x2
2
2 n
２ASK信号相干解调时概率分布曲线
当P(0)=P(1)=1/2 时，判决门限电平为A/2, 相干检测时
2ASK系统的误码率为
Pe P(1)P(0 /1) P(0)P(1/ 0)
Po ( f
)
1 16
[
(
f
fc) (
f
fc )]
1 16
Tb
[Sinc2Tb
(
f
fc ) Sinc2Tb ( f
fc )]
由此画出2ASK信号功率谱示意图。
2ASK信号的功率谱
由图
(1) 因为2ASK信号的功率谱密度Po(f)是相应的单极性数字 基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的，所 以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。 它 的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的离散 谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号中存 在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
8.1 引 言
由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际的通信信 道又具有带通特性，因此，必须用数字信号来调制某一较高频 率的载波，使已调信号能通过带限信道传输。
用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数 字信号的过程称为数字调制。
已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带 数字信号还原成数字基带信号，这种数字信号的反变换称为数 字解调。
ct
通信原理考试复习大纲(10电子+通信)
通信原理考试复习大纲第一章绪论1．通信系统的一般模型框图。
2．评价一个通信系统优劣的主要性能指标。
（分别对应模拟和数字通信系统）3．码元速率、信息速率的概念及关系。
4．比特率、波特率、误码率和误信率的定义。
5．离散信源的统计特性。
6．信息量、熵（平均信息量）和信道容量的公式、定义及计算。
7．最大熵出现的条件及计算式。
8．由香农公式推出的结论（四条，还有一个具有指导意义的结论）。
第二章信道1．信道分类2．天波、地波、视线传播3．信道的数学模型：调制信道、编码信道第三章模拟信号的数字化1．脉冲编码调制（PCM）的基本原理及框图。
2．调制定理、低通和带通抽样定理及公式计算。
3．自然抽样、平顶抽样、理想抽样4．对数量化——A律和μ律压扩，重点是A律压缩特性各方面问题。
5．编码——码型选择（重点是折叠二进制码）、码位选择及安排、逐次比较编码器原理（参看课件）6．线性码与非线性码之间的对应关系（参看课件及例题）第四章时分复用和频分复用1．复用的目的和分类。
2．频分复用、时分复用原理及应用。
3．PCM基群——PCM30/32路(A律压扩特性)制式和PCM24路(μ律压扩特性)帧结构及参数求解。
第五章数字信号的基带传输1．基带传输系统的基本结构框图。
2．常见数字基带信号的码型（包括单极性非归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、差分码、数字双相码、密勒码、传号反转码（CMI码）、AMI码、HDB3码），会画图。
3．部分响应基带传输系统的定义、差错传播及克服方法。
4．眼图模型及各部分含义。
第六章m序列产生、性质及应用。
第七章数字信号的载波传输1．二进制幅度（振幅）键控（2ASK）原理、调制实现方法（模拟相乘和数字键控法）、解调原理框图。
2．二进制移频键控（2FSK）原理、调制实现方法（模拟调频和数字键控法）、解调（非相干解调和相干解调）原理框图、常用而且简便的解调方法是过零检测法原理框图。
3．二进制移相键控（2PSK）原理、调制实现方法（模拟相乘和数字键控法）、相干解调原理框图。
通信原理填空
通信原理填空1.数字通信系统包括信源、信源编码、信道编码，信道、解调、信道解码、信源解码和收信者。
2.数字信号的基带传输与载波传输的区别是：信道的条件不同：基带传输是在有线信道中传输，载波传输是在无线信道或光信道中传输。
3.脉冲编码调制主要包括：抽样、量化和编码三个部分。
4.一般情况下，在一个分组码码组内纠正t个误码，同时检测e （e>t）个误码，要求最小码距dmin≧e+t+1.；在一个分组码码组内检测e个误码，要求最小码距dmin≧e+1；；在一个分组码码组内检测t个误码，要求最小码距dmin≧2t+1.。
某一分组码中，码组间最小码距5，在一个码组内该分组码最多可以检测出4个误码，最多可以纠正2个误码。
5.香农信道容量公式为C=Wlog2（1+S/N），由此公式可知，当信道带宽无限增大时，信道容量仍然是有限的。
由定理可知：在码长及发送信息速率一定的情况下，为减小编码错误概率应增大信道容量。
6.设基带信号为m(t)，载波为coswct，则单边带上边带信号的一般表示式为s(t)=1/2m(t)coswct-1/2m(t)sinwct.7.设计最佳线性滤波器的两种准则是：最大输出信噪比准则、最小错误概率准则。
8.非线性调制是指已调信号的频谱中将出现与调制信号无对应线性关系的分量。
9.非均匀量化是指量化间隔是不相等的量化。
10.循环码的主要性质包括封闭性、循环性和线性。
11.若信息速率为Rb，码元速率为Rs，每个码元有N 种可能出现的符号，则它们之间的关系满足：Rb=Rslog2N(b/s)。
12.设输出信号s(t)，则匹配滤波器的时域冲激响应h(t)为：h(t)=kS(T-t).13.一个产生最长线性反馈移位寄存器序列（即m序列）的n级移位寄存器，其本原多项式F(x)必须满足的三个条件为：F(x)是既约的，既不能再分解因式；F(x)可整除xm+1,m=2n-1;;F(x)不能整除xq+1，q<m。
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《通信原理课件》
（6.8）
关于2ASK的带宽：
B2 ASK 2 f s
由平稳随机过程通过乘法器的性质得出；
B2 ASK 2 f s 2RB
是在基带波形为非归零矩形波的第一过零点带宽得到；
f s RB
1 B RB Ts
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2、2FSK信号的产生 通常2FSK信号可以由两种电路实现。
（a）模拟调频法
（b）键控法
图6-7 2FSK信号的产生 《通信原理课件》
3、2FSK信号的功率谱及带宽
由式（6.9）可知，一个 2FSK 信号可看作两个 不同频率 2ASK 信号的合成。
根据 2ASK 信号功率谱密度的表达式， 可以得到 2FSK 信号功率谱密度的表达式为
图6-13 2PSK的实现方式
《通信原理课件》
特别提醒： 绘制已调波形时，每一个码元起始时刻的相位取决于载波的相 位，而与上一个码元的末相无关。即，使用 0 和 相位来分别 表示“0” “1”二进制码元时，每一个码元的起始相位未必就是 0 和 相位。 可以分别绘制 0 相位和 相位的载波信号波形来辅助绘制。 例：考虑码元速率为 1000Baud，载波频率为 1500Hz 的 2PSK 波 形。
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2、二进制相对移相键控（2DPSK）
在绝对调相方式中，发送端是以未调载波相位作基准，然 后用已调载波相位相对于基准相位的绝对值（0 或 ）来表示 数字信号， 因而在接收端也必须有这样一个固定的基准相位作 参考。如果这个参考相位发生变化（ 0 或 0 ） ，则恢 复的数字信号也就会发生错误（ “1”“0”或“0”“1 ” ） 。 这种现象通常称为 2PSK 方式的“倒 现象”或“反向工作现 象” 。 考虑，如何克服这种现象？
例：考虑码元速率为 1000Baud，载波频率为 1500Hz 时，2ASK 的已调波形。 解调时，判决器的判决标准 高电平，判给接通载波的二进制符号（通常约定为“1 ” ） 低电平，判给断开载波的二进制符号（通常约定为“0” ）
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6.2.2 二进制频移键控（2FSK）
1、2FSK 信号的时域表达 二进制频移键控（2FSK）是指载波的频率受调制 信号的控制，而幅度和相位保持不变。
s1 t an g t nTs n s2 t an g t nTs n
设
则，2FSK 信号可以表示为：
S2 FSK t s1 (t )cos(1t n ) s2 (t )cos(2t n )
《通信原理课件》
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2、2ASK信号的产生 2ASK信号的产生方法有两种
（a）模拟调制法
（b）键控法
图6-2 2ASK信号的产生 《通信原理课件》
2ASK信号的功率谱如图6-3所示，图6-3（a）是调制 信号的功率谱，图6-3（b）是已调信号的功率谱。
图6-3 2ASK信号的功率谱 《通信原理课件》
2PSK信号的典型时间波形如图6-12所示，图中所有 数字信号“1”码对应载波信号的相位，而“0”码对应载 波信号的0相位（也可以反之）。
图6-12 2PSK波形
《通信原理课件》
2PSK信号可以采用两种方法实现。一种是如图6-13（a） 所示的模拟调制法，二进制数字序列经码型变换，由单极性 码形成幅度为 1 的双极性不归零码，与载波相乘而产生 2PSK信号。另一种是如图6-13（b）所示的键控法。
《通信原理课件》
相对移相键控（2DPSK）是利用前后相邻码元载波相位 的相对变化来表示数字信号。相对调相值 是指本码元的 初相与前一码元的初相之差. 并设
1” 数字信息“ 0 数字信息“0”
2DPSK 的典型时间波形如图 6-15 所示。
（6. 29）
2FSK 信号的功率谱如图 6-8 所示。图中 f0 f1 f2 / 2 。
图6-8 2FSK信号的功率谱 《通信原理课件》
以上几种不同的谱形有什么区别和特征？ 第一： 2FSK 信号的功率谱与 2ASK 信号的功率谱相似，同样包含连 续谱和离散谱。其中，连续谱由两个双边谱叠加而成，而离散谱出现 在两个载频位置 f1 和 f 2 上； 第二：连续谱的形状随着 f 2 f1 的大小而异。当 f 2 f1 f s 出现双 峰， f 2 f1 f s 出现单峰，只有 f 2 f1 2 f s 时双峰完全分离。通信 中，常见的是 f 2 f1 2 f s 的情况。 第三：由图 6-8 我们可以定义 2FSK 的频谱宽度为
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。
《通信原理课件》
6.2二进制数字调制原理
调制信号为二进制数字信号时的调制方 式统称为二进制数字调制。在这类调制中， 载波的某个参数（例如幅度、频率或相位） 只有两种变化状态。二进制调制常分为幅 移键控（2ASK）、频移键控（2FSK）和相 移键控（2PSK和2DPSK）三种。
《通信原理课件》
2PSK 信号的功率谱与 2ASK 信号功率谱中的连续谱部分的形状 相同。因此这两种信号的带宽相同。
B2 PSK 2 f s 2RB
另一方面， 当双极性基带信号以相等的概率出现时， 2PSK 信号 的功率谱中无离散谱分量，而此离散分量就是 2ASK 信号的载 波分量。 所以， 2PSK 信号可以看成是抑制载波的双边带幅移键 控信号。
n
《通信原理课件》
由 2ASK 的定义可得其表达式为
S2 ASK (t ) s(t ) cos ct an g t nTs cos ct n
（6.4）
可见，2ASK 信号可以表示为一个单极性矩形脉冲 序列与一个正弦型载波相乘。
图6-1 2ASK信号时间波形
《通信原理课件》
2PSK信号的解调一般采用相干解调。2PSK相干解调 原理框图和各点波形分别如图6-14（a）和（b）所示。
6-14（a）原理框图
《通信原理课件》
图6-14 （b）各点波形
《通信原理课件》
提醒： 2PSK 解调端判决器的判决标准： 正电平，判给使用 0 相位载波的二进制符号； 负电平，判给使用 相位载波的二进制符号。
你能从上图中看出什么特征？ 第一： 2ASK 信号的功率谱包含连续谱和离散谱。 其中连续谱 是数字基带信号 s (t ) 经线性调制后的双边带谱，而离散谱为 载波分量， 出现在 f c 。 第二： 2ASK 信号的频带宽度 B2 ASK 为基带调制信号带宽 f s 的两倍。
B2 ASK 2 f s 2RB
S2 FSK t [ an g (t nTs )]cos(1t n ) [ a n g (t nTs )]cos(2t n )
n n
n n
（6.9）
n
这里， a 是 和 分别表示第 n 个信号码元的初始相位， a 的反码
n
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6.2.2 二进制频移键控（2FSK）
《通信原理课件》
6.2.3 二进制相移键控（2PSK） 和二进制差分移相键控（2DPSK）
相移键控是利用载波相位的变化来传递数字信息，通 常可以分为绝对相移键控（2PSK）和相对相移键控 （2DPSK）两种方式。
《通信原理课件》
1、二进制绝对相移键控（2PSK）
一般地如果二进制序列的数字信号“1 ”和“0” ，分别用载波的相位
《通信原理课件》
2PSK 信号的频谱特性。 2PSK 信号是否可以看成特殊的 2ASK 信号？
Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) P2 PSK ( f )＝ 4
（6.26）
上式中 P s ( f ) 是调制信号 s (t ) 的功率谱密度，s (t ) 为双极性矩形脉 冲序列。
第六章 数字信号的载波传输
6.1 引言 6.2 二进制数字调制原理 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 6.4 多进制数字调制系统 现代数字调制技术（第8章内容）
《通信原理课件》
6.1 引言
• 实际传输系统大多数都采用载波传输。主要原因是： • 数信道的带通传输特性； • 通信系统可传输的信息容量与载波工作频率范围相关；
《通信原理课件》
1
4、2ASK信号的解调 2ASK信号的解调可以采用非相干解调（包络检波）和 相干解调两种方式来实现。
图6-4 （a）原理框图
《通信原理课件》
图6-4 （b）各点波形图
《通信原理课件》
6-5（a）原理框图
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图6-5 （b）各点波形图
《通信原理课件》
特别提醒： 绘制已调波形时，要考虑到载波是连续输出的，因此每一个码 元起始时刻的相位取决于载波在当时的相位，而与上一个码元 的末相无关。
P2 FSK ( f ) 1 Ps1 ( f f1 ) Ps1 ( f f1 ) Ps 2 ( f f 2 ) Ps 2 ( f f 2 ) 4
s1 s2
上式中，P ( f ) 和 P 谱。
( f ) 分别是基带信号 s1 (t ) 和 s2 (t ) 的功率
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图6-11 2FSK信号的过零检测法
《通信原理课件》
特别提醒： 当绘制数字键控法的已调波形时，要考虑相邻码元可能出现相 位不连续的情况。 绘制已调波形时，每一个码元起始时刻的相位取决于某一个载 波震荡器输在当时的相位，而与上一个码元的末相无关。
例： 考虑码元速率为 1000Baud， 载波频率分别为 1000Hz， 1250Hz 时，2FSK 的已调波形。 相干、包络解调判决器判决标准： 比较两路输出，选择输出的大的一路。 过零检测法判决标准： 高电平，判给使用较高频率载波的二进制符号； 低电平，判给使用较低频率载波的二进制符号。