数字信号的传输
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。
数字信号的基带传输
B 2
H(ω)
0 -
ω0
0
B 2
ω
（a）低通滤波器
（b）带通滤波器
A H ( ) 0
0 B other
A H ( ) 0
B B 0 0 2 2 other
15
无失真系统是否为线性系统？
（1）是否具有齐次性？
幅度。
(4) 时隙（Slot）：一个时隙一个数据位逐个进行。 码元
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
振幅失真：
是信号各个频率分量的振幅值随频率发生了不同变化。
由传输设备和线路引起的衰损造成的
延迟失真：
是信号各频率分量的传播速度不一致所造成的失真。
12
基本概念
三、信号通过系统 3、无失真系统
如果信号通过系统后各个频率分量的振幅和延迟改变 都是相同的，则称信号不失真。能够使信号不失真的系 统称为不失真系统。
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
数字电视的信号传输方式
数字电视的信号传输方式数字电视是指通过数字技术传输和接收电视信号的一种电视方式。
与传统的模拟电视相比，数字电视具有更高的画面和声音质量，更多的电视频道选择以及更多的增值业务。
数字电视信号的传输方式主要有以下几种：1. 地面数字电视传输(DTT)地面数字电视传输是指通过地面传输网络传输信号的方式。
通常使用的传输技术是地面数字电视（DTT）和地面数字音频广播（DAB）技术。
在地面数字电视传输中，数字电视信号通过地面广播站点发射，用户通过数字电视接收器接收信号并解码播放。
2. 卫星数字电视传输卫星数字电视传输是指通过卫星发射器传输信号的方式。
数字电视信号经由地面站点通过卫星传输到用户的卫星接收器，用户通过接收器接收信号并解码播放。
卫星传输方式在信号覆盖范围广阔的地区特别受欢迎，如偏远地区或海洋等。
3. 有线数字电视传输有线数字电视传输是指通过有线电视网络传输信号的方式。
信号通过电缆网络传输到用户的有线数字电视接收器，用户通过接收器接收信号并解码播放。
有线数字电视传输方式提供更稳定的信号质量和更多的频道选择，常见于家庭和商业场所。
4. IP网络数字电视传输IP网络数字电视传输是指通过互联网协议（IP）网络传输信号的方式。
数字电视信号经由IP网络传输到用户的终端设备，如电视机、电脑、手机等。
用户通过终端设备接收信号并解码播放。
IP网络数字电视传输方式具有灵活性和可扩展性，用户可以随时随地收看数字电视节目。
总结起来，数字电视的信号传输方式包括地面数字电视传输、卫星数字电视传输、有线数字电视传输和IP网络数字电视传输。
不同的传输方式有不同的优点和适用范围，可以根据用户的需求和地理位置选择合适的传输方式。
随着技术的不断发展，数字电视的信号传输方式也在不断创新和改进，为用户提供更好的观看体验。
数字信号传输与模拟信号传输的比较
数字信号传输与模拟信号传输的比较随着科技的进步与发展，无线通信以及数据传输方式也得到了极大的改善。
在通信领域中，数字信号传输与模拟信号传输是两种常见的方式。
本文将比较数字信号传输与模拟信号传输的优缺点，并分析其应用范围。
（一）数字信号传输与模拟信号传输的基本概念和原理1. 数字信号传输：数字信号是离散信号，它的状态是由一系列离散值组成的。
在传输过程中，数字信号可以通过编码和译码的方式将信号转换为二进制数字，再通过通信介质传输。
2. 模拟信号传输：模拟信号是连续信号，它的状态可以在一个连续范围内取值。
模拟信号的传输是通过传感器将信号转换为电压或电流的变化，并通过通信介质传输。
（二）1. 噪音抗干扰能力：- 数字信号传输的优点在于它具有较高的噪音抗干扰能力。
由于数字信号是离散的，因此在传输过程中能够更好地抵抗噪音的干扰。
而模拟信号由于其连续性，对于噪音和干扰更加敏感。
2. 信号传输的准确性：- 数字信号的传输准确性较高，由于其离散性，数字信号的传输不容易发生失真。
而模拟信号的传输容易受到干扰，可能会发生失真现象。
3. 传输距离：- 数字信号的传输距离相对较远，通过使用中继设备和调制解调器等方式可以将信号传输到更远的地方。
而模拟信号的传输距离相对较短，传输距离受到信号衰减和干扰的影响。
4. 带宽利用：- 数字信号传输可以更有效地利用带宽资源，通过压缩和编码技术，数字信号传输可以在相同的带宽下传输更多的信息。
而模拟信号传输由于其连续性，需要使用较宽的频带来传输相同数量的信息。
（三）数字信号传输与模拟信号传输的应用范围1. 数字信号传输的应用范围：- 数字信号传输主要应用于各种数字通信领域，包括移动通信、互联网、数字电视、数字广播以及以太网等。
数字信号传输对于数据的精确传输非常重要，可以更好地抵抗干扰。
2. 模拟信号传输的应用范围：- 模拟信号传输广泛应用于音频和视频领域，如模拟音频传输、视频传输、无线电广播等。
数字信号频带传输
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第5章 数字信号频带传输
5.3.4 相对相移键控2DPSK 的解调
由2DPSK信号的产生过程可以看出，2DPSK信号也可采用相干解调的方法恢复基带 信号。这时判决输出的是相对码，必须再经过差分解码把相对码序列变为绝对码序 列。如图5-16所示。
2DPSK信号还可采用相位比较法， 也叫差分相干解调法。这种方法不需 要恢复相干载波，通过比较前后码元 的载波相位来完成解调，其原理框图 及各点波形如图5-17所示。
数字信号的载波调制也有三种方式： 1）数字信号对载波振幅的调制即幅移键控(ASK)； 2）数字信号对载波频率的调制即频移键控(FSK)； 3）数字信号对载波相位的调制即相移键控(PSK)。
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第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
幅移键控是研究数字调制的基础，记作ASK(Amplitude Shift Keying)。幅移键控是 数字信号幅度调制中的一种典型调制方式，就是用数字基带信号去控制载波的幅度 变化。
图5-16 2DPSK信号的相干解调
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第5章 数字信号频带传输
a
b
c
d
0 01
01
01
01
e
图5-17 2DPSK信号的相位比较法解调
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第5章 数字信号频带传输
5.4 多进制数字调制系统
通常把状态数大于2的信号称为多进制信号。将多进制数字信号(也可由基带二进 制信号变换而成)对载波进行调制，在接收端进行相反的变换，这种过程就叫多进 制数字调制与解调，或简称为多进制数字调制。
在实际通信系统中，为克服相位模糊对相干 解调的影响，最常用的办法是对调制器输入端 的数字基带信号进行差分编码后再进行绝对调 相，我们把这种调相称为相对调相。
数字通信原理第5章 数字信号传输
这一信号传输速率与理想低通截止 频率的关系就是数字信号传输的一个重 要准则——奈奎斯特第一准则，简称奈 氏第一准则。
3.滚降低通传输网络
具有奇对称滚降特性的低通滤波器作 为图5-7所示的传输网络。 图5-12定性画出滚降低通的幅频特性。
图5-12 滚降低通的幅频特性
1 / 2) 只要滚降低通的幅频特性以 C( f c， 点呈奇对称滚降，则可满足无码间干扰的 条件（此时仍需满足符号速率= 2 f c ）。
图5-1 二进制数字信号信号序列的基本波形
图5-3是几种随机二进制数字信号序 列的功率谱曲线（设“0”码和“1”码 出现的概率均为1/2）。
图5-3 二进制数字信号序列的功率谱
经分析得出，随机二进制数字信号 序列的功率谱包括连续谱和离散谱两个 部分（图中箭头表示离散谱分量，连续 曲线表示连续谱分量）。
图5-15
AMI码及功率谱
例如： 二进码序列：1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 AMI码序列：+l-10 +1 0 0-1 0 0 0+1-1 AMI码符合要求，是CCITT建议采 用的传输码型之一。
但AMI码的缺点是二进码序列中的“0” 码变换后仍然是“0”码，如果原二进码序列 中连“0”码过多，AMI码中便会出现长连 “0”，这就不利于定时钟信息的提取。 为了克服这一缺点，引出了HDB3码。
信道是各种电缆，其传递函数是L（）， n（t）为噪声干扰。
接收滤波器的传递函数为E（ ）, 其作用是限制带外噪声进入接收系统以 提高判决点的信噪比，另外还参与信号 的波形形成（形成判决点的波形）。
接收滤波器的输出端（称为抽样判决 点或简称判决点）波形用R（t）表示，其 频谱为R（ ）。
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。
简述数字基带信号的传输过程。
简述数字基带信号的传输过程。
数字基带信号是指在通信系统中用来表示数字信息的信号，它是一种低频信号，通常用来传输语音、图像和数据等信息。
数字基带信号的传输过程可以分为三个主要步骤：数字信号的产生、数字信号的调制和数字信号的传输。
数字信号的产生是指将原始的语音、图像或数据信息转换成数字形式。
这一步骤通常包括采样、量化和编码三个过程。
采样是指将连续的模拟信号在时间上进行离散化，将其转换为一系列离散时间点上的采样值。
量化是指对每个采样点的幅度进行离散化，将其转换为一系列离散的幅度值。
编码是指将每个幅度值用二进制数表示，以便于数字信号的处理和传输。
接下来，数字信号的调制是指将数字信号转换为模拟信号，以便在传输介质上进行传输。
调制的主要目的是将数字信号的频率范围限制在传输介质所能承载的频率范围内。
调制技术常用的有脉冲编码调制（PCM）、频移键控（FSK）、相位键控（PSK）和正交振幅调制（QAM）等。
其中，脉冲编码调制是最常用的一种调制技术，它将数字信号转换为一系列脉冲，并通过改变脉冲的幅度、宽度和位置来表示数字信号的不同取值。
数字信号的传输是指将调制后的信号通过传输介质传输到接收端。
传输介质可以是导线、光纤、空气等。
在传输过程中，数字信号可能会受到各种噪声和干扰的影响，如信号衰减、失真、干扰等。
为了保证传输质量，通常会采用差错检测和纠正技术，如循环冗余检验（CRC）和前向纠错（FEC）等。
总结起来，数字基带信号的传输过程包括数字信号的产生、数字信号的调制和数字信号的传输三个主要步骤。
通过这些步骤，可以将原始的语音、图像或数据信息转换为数字形式，并通过调制技术将其转换为模拟信号进行传输。
在传输过程中，还需要考虑信号的传输质量，采取相应的差错检测和纠正技术。
数字基带信号的传输过程在现代通信系统中起着重要的作用，它使得数字信息可以方便地在不同的设备之间传输和交换，极大地推动了信息通信技术的发展。
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)
数字信号的信道传输
1 N 2 1 N 2 2 2 ( I Q ( I Q ) j j) j j 其定义式为： N j 1 N j 1 MERdB 10log 20log N N 1 2 2 1 2 2 (I j Q j ) ( I Q j j) N j 1 N j 1
MER是一个统计测量，其主要局限是不能捕捉到周期性的瞬间的 测量。在周期性的干扰下测得的MER可能很好，但BER值却很差。 但总的来说MER还是一个很好的反映QAM信号的指针，同时也是 一个相当有用的故障排除辅助工具，MER是一个很多传送码的平 均值，所以它不像BER是一个判断数据错误的好工具。
2.信道中在噪声衰
落和干扰
a.平坦衰落 如果汽车无线信道在一定 带宽Bc内有恒定的增益和
线性相位响应，而且这个 带宽要大于送信号的带宽 Bs，即Bc > Bs.么接收的 信号会承受平坦衰落。如 果信道增益随时间而变， 接收到的信号的幅度就会 改变，即接收到的信号r(t) 的幅度随时间变化。但它 的谱R(f)与当初发射信号 的谱S(f)一样，即所有S(f ) 中的频率成分方承受同样 的衰减和相移。
Q
载波幅度 座点位置 载波相位
Q
I
I
64 QA M 星 座 图
1.数字信号几个表征量
3）比特误码率BER (Bit Error Ratio) BER 是符号被推挤进入相邻 符号范围从而导致那些符号 被误解的概率。可用误比特 率 Pb 或误符号率 Ps 来表示。 通常以10的n次方来表示，例 如测量得 3E-5 表示在十万次 传送码有 3 个误码，误码数目 在阈值内，可以通过信道编 码来纠错，达到E-11以上。
式中，n为路径损耗指数，它表明路径损耗是以怎样的速率随距离 的增加而增加的；d0为距离基准，由距发射机不远处的测量值选 定；d为发射机和接收机相隔的距离。在自由空间中，路径损耗指 数为2；对于典型的室外环境，其值为3~5。在有密集的建筑物或 树木的环境中，路径损耗指数可超过8。
《数字信号基带传输》课件
采样
将连续时间信号转换为离散时间序列。
编码
将量化信号编码为数字产生
基带信号可通过数学函数、数字信号处理等方法生 成。
描述
基带信号可以使用时域波形、频谱图、功率谱密度 等方式进行描述。
传输中的基带噪声和失真
1 噪声
传输过程中的噪声会引起信号的质量下降和误码率的增加。
《数字信号基带传输》 PPT课件
数字信号基带传输是将数字信号直接传输至接收端的一种通信方式。本课程 将探讨其原理、应用场景、噪声和失真、调制技术等内容。
什么是数字信号基带传输？
数字信号基带传输是将数字信号的原始形式直接传输至接收端，不进行模拟 信号的调制过程，具有高带宽利用率和抗干扰能力强的特点。
调相（PM）
将数字信息调制至载波的相位。
链路预算和误码率分析
链路预算
计算信号在传输中所能承受的衰减、噪声等因素。
误码率分析
评估信号在传输中的错误概率，确定合适的编码和 调制方案。
2 失真
信号在传输过程中可能遭受幅度、相位、频率等方面的失真。
信道编码技术
前向纠错编码
通过添加冗余来提高抗噪声和纠错能力，如海明码、RS码。
调制编码
将数字信息直接映射到模拟载波上，如PSK、QAM。
调制技术和调制方法
调幅（AM）
将数字信息调制至载波的振幅。
调频（FM）
将数字信息调制至载波的频率。
数字信号基带传输的应用场景
LAN网络
基带传输常用于局域网 （LAN）中，例如以太网。
数字音视频
基带传输可用于将数字音视 频信号传输至显示屏、音响 设备等。
计算机数据传输
基带传输可用于计算机之间 的数据传输，如USB、HDMI 接口。
通信电子中的数字信号传输技术
通信电子中的数字信号传输技术随着科技的发展，数字信号传输技术已经成为了现代通信电子中的一项重要技术。
从传统的模拟信号到现在的数字信号传输，我们可以感受到数字信号传输技术的重要性和不可忽视的作用。
本文将从数字信号传输技术的定义、原理、种类和应用几个方面来探讨数字信号传输技术。
一、数字信号传输技术的定义数字信号传输技术，顾名思义，指的是将信息通过数字形式进行传输的技术。
它利用二进制位来表示信息的状态，每个二进制位只有两种状态：0和1。
这样就可以将传输信号的每一个时刻的状态，通过把它们转换成0和1的方式来表示。
二、数字信号传输技术的原理数字信号传输的原理是将其他信号转换成数字信号，例如将模拟信号转换为数字信号，就需要进行采样和量化两个步骤。
采样是指将每个信号周期取样，然后将其转换为数字信号。
采样率通常为两倍或者两倍以上信号的最高频率。
采样的结果是一个由数字信号序列组成的串。
量化是指将采样的结果转化为有限个数字。
通常会将采样结果按照一定的规则分成若干个级别，每一个级别只能够用一个数字表示。
这时就形成了有限位的数字信号。
直接在系统中传输数字信号是不实际的，因为数字信号的频带非常宽，需要更高的传输速率和带宽。
因此，需要进行编码和解码，使数字信号能够被传输。
编码是指将数字信号通过某种方法转换为经过调制的数字信号，以便能够被传输。
一般情况下，数字信号会先进行调制，然后再传输。
其中调制的方式有许多种，例如正交振幅调制、频移键控调制、相位键控调制等。
解调是指将调制的数字信号重新还原成数字信号，以重新还原传输的信息。
三、数字信号的种类数字信号的种类主要分为三类：离散时间信号、连续时间信号和离散频率信号。
离散时间信号是在离散时间点处取样的信号。
这种信号可以使用数字信号进行传输。
连续时间信号是在连续时间上的信号，数字信号只能通过ADC （模数转换器）的方式进行采样和转换为数字信号进行传输。
离散频率信号是处理的最终结果，数字信号可以转换为离散频率信号。
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
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
数字信号的基本传输方式
数字信号的基本传输方式
数字信号的基本传输方式有三种：
1. 同步传输：传输的是同步的数据，通过在两端维护一致的时钟信号，逐位发送数据。
2. 异步传输：传输的是异步的数据，每个数据的开始和结束都有特定的标志，数据的发送不依赖于时钟，而是依靠特定的标记位，来代替时钟节拍，异步传输是现在网络中最常用的传输方式。
3. 扩频传输：又称散裂传输，是把数据按一定的比特数拆分，然后通过扩展波形的方法（即多色码）进行传输，传输的数据既可以是同步的也可以是异步的，最大的优点是可以达到很高的传输速率；最大的缺点是抗干扰能力较弱。
数字信号传输技术
数字信号传输技术数字信号传输技术是一种用于在电信网络中传输信息的技术，它通过将模拟信号转换为数字形式，并使用二进制编码进行传输。
该技术在现代通信系统中占据了重要地位，广泛应用于电话、互联网、无线通信等领域。
本文将介绍数字信号传输技术的原理、应用以及未来发展趋势。
一、数字信号传输技术的原理数字信号传输技术的基本原理是将模拟信号转换为数字形式，以便于进行编码和传输。
这一过程通常包括三个关键步骤：采样、量化和编码。
1. 采样：采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散化的过程。
一个周期的模拟信号会被分割成若干个等间隔的采样点，每个采样点对应一个数字表示。
采样率决定了信号在时间上的离散程度，通常采样率越高，还原信号的准确性就越高。
2. 量化：量化是将采样到的信号值进行离散化的过程。
通过将每个采样点与一组离散值进行匹配，信号的幅度值被近似到离散级别上。
量化级数的选择决定了信号的动态范围和分辨率，高位宽的量化能够提供更高的精度。
3. 编码：编码是将量化后的信号转换为二进制码的过程。
常用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）等。
编码后的数字信号更适合在数字通信线路上传输，它具有抗干扰性强、传输效率高等优点。
二、数字信号传输技术的应用1. 电话通信：数字信号传输技术在电话系统中得到了广泛应用。
通过将语音信号转换为数字形式，电话网络可以实现多方通话、语音传输的高保真度和丰富的功能，同时也能够通过数字编码进行压缩，提高网络资源的利用效率。
2. 数字广播和电视：数字信号传输技术在广播和电视系统中也被广泛采用。
通过使用数字信号传输，广播和电视节目可以实现高清晰度的传输和多信道选择，用户能够享受到更加丰富多样的音视频内容。
3. 数据传输：数字信号传输还被应用于互联网和计算机网络中。
通过使用数字信号传输技术，可以实现高速、高容量的数据传输。
数字信号传输不仅提供了更高的传输速率，还具有抗干扰性强、误码率低等优点，使得数据能够更加可靠地传输。
通信原理 数字信号的基带传输
2018年10月22日
20
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二进制信息
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
AMI码
B+
B-
0
B+
0
0
0
V+
0
0
0
B-
0
0
B+
B-
0
0
V-
0
0
B+
HDB3码
B+
B-
0
B+
0
V+
B-
0
V-
B+
0
B-
0
0
B+
0
V+
B-
0
V-
B+
B-
B6ZS码
三元码波形
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n
PG1 (nf s）＋（－ 1 P)G2 (nf s ) ( f nf s )
2
g (t )
是功率信号，将其截短成长度为 T (2N 1)T 的信号 g
s
T
(t )
gT (t )
扣除稳态分量后，剩余的交变分量为
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6.1.3三元码
三元码 －用信号幅度的三种取值表示二进制码 －三元码被广泛地用作PCM的线路传输码型
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19
6.1.3三元码（1）
传号交替反转码 ——常记作AMI码 ——二进制码0用0电平表示，二进制码1交替地用＋1 和－1的半占空归零码表示 ——AMI码中无直流分量，低频分量较小，能量集中 在 1/2码速处 ——利用传号交替反转规则可用作宏观检测
数据通信了解数字和模拟信号的传输
数据通信了解数字和模拟信号的传输数字和模拟信号是数据通信中常见的两种信号类型。
了解数字和模拟信号的传输原理对于数据通信的设计和优化至关重要。
本文将探讨数字和模拟信号的基本原理以及它们在数据通信中的应用。
一、数字信号的传输数字信号是一种离散的信号，它由一系列离散的数值表示。
在数据通信中，数字信号通过离散的信号传输介质进行传输。
以下将介绍数字信号的传输原理和相关技术。
1. 数字信号的传输原理数字信号传输的核心原理是将信息转换成二进制码，通过不同电平表示不同的数字。
常见的二进制码有非归零码和归零码。
非归零码通过有电压和无电压两个状态表示二进制码，而归零码则通过每个二进制位发送一个电平变化来表示。
2. 数字信号的调制技术数字信号在传输中需要经过调制过程，将其转换为模拟信号。
常见的数字信号调制技术有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
这些调制技术能够在不同的频率、相位和幅度上表示二进制码，从而实现数字信号的传输。
3. 数字信号的传输介质数字信号可以通过不同的传输介质进行传输，包括导线、光纤和无线等。
不同的传输介质有不同的特点和适用范围。
导线传输速度较快且稳定，光纤传输具有高带宽和免受干扰的特点，无线传输具有灵活性和便捷性。
二、模拟信号的传输模拟信号是连续的信号，它的值可以在一定范围内连续变化。
在数据通信中，模拟信号通过连续的信号传输介质进行传输。
以下将介绍模拟信号的传输原理和相关技术。
1. 模拟信号的传输原理模拟信号传输的核心原理是通过连续的波形变化表示信息。
模拟信号可以是连续的正弦波、方波或其他周期性波形。
在传输过程中，模拟信号的幅度、相位和频率都可能发生变化，从而携带了信息。
2. 模拟信号的调制技术模拟信号的调制技术包括调幅、调频和调相等。
调幅是通过改变信号的幅度对信号进行调制，即改变了信号的能量；调频是通过改变信号的频率对信号进行调制，即改变了信号的频率；调相则是通过改变信号的相位对信号进行调制。
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传输码型功率谱中应含有定时钟 信息，以便再生中继器或接收端能提 取必需的定时钟信息。
4. 传输码型应具有一
定的检测误码能力
数字信号在信道中传输时， 由于各种因素的影响，有可能产 生误码：若传输码型有一定的规 律性，那么就可根据这一规律性 来检测是否有误码，即做到自动 监测，以保证传输质量。
中继段的误码率Ｐei的关系。
三、 误码信噪比
具有误码的码字被解码后 将产生幅值失真，这种失真引 起的噪声称误码噪声。
图6.40 A律13折线误码信噪比
四、
PCM信号脉冲流经过信道 传输，各中继站和终端站接收的 脉冲信号在时间上不再是等间隔 的，而是随时间变动的，这种现 象称为相位抖动，如图6.41所示。
5. 对信源统计依赖性最小
信道上传输的基带传输码型应具有对信源 统计依赖最小的特性，即对信源经信源编码后， 直接转换的数字信号的类型不应有任何限制（例 如“1”和“0”出现的概率及连“0”多少等）。
6. 要求码型变换设备简单、易
于实现
由信息源直接转换的数字信号不适合于直接 在电缆信道中传输（原因见后），需经码型变换 设备转换成适合于传输的码型，要求码型变换设 备要简单、易于实现。
图6.10 单位冲激脉冲序列
.
图 6 11
最 大 值 点 处 抽 样 判 决 示 意 图
对于等效成截止频率
为 fc 的 理 想 低 通 网 络 来 说 ， 若数字信号以2fc的符号速 率传输，则在各码元的间
隔 处 （ 即 TB=1/2fc 的 整 数 倍处）进行抽样判决，不
产生码间干扰，可正确识
1.
（1） 均（称为接收波形）直接进 行判决再生，而是先将其均放成均 衡波形R(t)，再对R(t)进行判决再生。
(2)
适合再生判决的波形应满足以 下的要求。
① 波形幅度大且波峰附近变 化要平坦。
② 相邻码间干扰尽量小。
.
图 6 23
定 时 抖 动 对 抽 样 判 决 的 影 响
二、
1.
再生中继系统的方框图如图6.21 所示。再生中继的目的是：当信噪比 不太大的时候，对失真的波形及时识 别判决（识别出是“1”码还是“0” 码），只要不误判，经过再生中继后 的输出脉冲会完全恢复为原数字信号 序列。
图6.21基带传输的再生中继系统
2. 再生中继系统的特点
再生中继系统中，由于每隔一 定的距离加一再生中继器，所以它
第一节 数字信号基带传输的基本理论
一、 数字信号波形与功率谱
数字信号波形的种类很多，其中较 典型的是二进制矩形脉冲信号，它可以 构成多种形式的信号序列，如图6.1所示。
.
图 6 1
二 进 制 数 字 信 号 序 列 的 基 本 波 形
图6.2 单元矩形脉冲及频谱
该频谱图表明，矩形脉冲信号的频谱 函数分布于整个频率轴上，而其主要能量 集中在直流和低频段。
别出每一个码元。
2. 理想基带传输系统
理想基带传输系统有以下三个主要特
(1) （识别点）
R(t)在抽样判决点
(2) 达到最高传输效率。
(3) 在给定发送信号能量和信道噪声 条件下，在抽样判决点上能给出最大信噪 比（此处只给出结论，公式推导从略）。
3. 滚降低通传输网络
图6.12 滚降低通的幅频特性
4. 三阶高密度双极性码
（HDB3码）
HDB3 （1） 进码序列中的“0”码在 HDB 3码中原则上仍编为“0”码， 但当出现4个连“0”码时，用取代 节000V或B00V代替。
（2） 取代节的安排顺序是：先用 000V，当它不能用时，再用B00V。
① 各取代节之间的V码要极性交替出 现。
② V码要与前一个传号码的极性相同。
（2） 高频成份少。这不仅可节省 传输频带、提高信道利用率，同时也可 以减少电磁感应引起的串话。
（3） 码型功率谱中虽无fB 定时钟频率成份，但经全波整 流 ， 可 将 AMI 码 变 换 成 单 极 性 半占空码，就会含有定时钟fB成 份（见图6.14），便可从中提取 定时钟成份。
（4） AM1码具有一定的 检错能力。
第六章 数字信号的传输
数字信号的传输方式可分为基 带传输和频带传输。所谓基带传输 就是编码处理后的数字信号（此信 号叫基带信号）直接在电缆信道中 传输；而频带传输则是将基带信号 的频带搬到适合于光纤、无线信道 传输的频带上再进行传输。
第一节 数字信号基带传输的基本理论 第二节 基带传输的线路码型 第三节 基带数字信号的再生中继传输 第四节 再生中继传输性能的分析 第五节 数字信号的频带传输
图6.31 定时信号的插入
（2）
从发送的PCM信号序列中提取定时信 号（简称定时钟提取），这种办法经济方 便，目前采用较多。
3. 抽样判决与码形成
——判决再生
判决再生又称识别再生，识别是指从 已经均衡好的均衡波形中识别出是“1”码 还是“0”码。
4. 再生中继器方框图
图6.32 再生中继器方框图
2. 引脚功能说明
. CD
图 6 33
22 30 1 引 脚 排 列 图
. CD
3. CD22301
图 6 34
22 30 1 的 电 路 组 成
. CD
4. CD22301再生中继电路的应用
图 6 35
22 30 1 再 生 中 继 电 路 原 理 图
第四节 再生中继传输性能的分析
一、 信道噪声及干扰
图6.41 相位抖动
相位抖动不仅使再生判决时刻 的时钟信号偏离被判决信号的最大 值而产生误码，同时使解码后的 PAM脉冲流发生相位抖动，使重建 的波形产生失真，如图6.42所示。
电缆信道中的传输噪声和干 扰主要有两个方面：一是信道噪 声；二是串音干扰。
1. 信道噪声 2. 串音干扰
图6.36 噪声特性
图6.37 电缆线对间串音干扰示意图
二、 误码率及误码率的累积 1.
前面己说过，产生误码的原因是多 方面的，现仅考虑由热噪声形成的误码， 以便求出信道误码率的理论极限值。
1. 无码间干扰的时域条件（不
考虑噪声干扰）
图6.8 理想低通特性
图6.9 理想低通网络的输出响应
（ 1 ） t=0 时 有 输 出 最 大 值 ， 且波形出现拖尾，其拖尾的幅 度是随时间而逐渐衰减的；
(2) 其响应值在时间轴上具 有很多零点。第一个零点是 ±1/2fc，以后各相邻零点的间 隔都是1/2fc（fc是理想低通的截 止频率）。
（1） 单极性码的误码率
图6.38 单极性码误码情况
（2） 双极性码的误码率
这里双极性码实际上是指伪三进码 （+1，0，-1），其中传号码“1”码的 峰值是交替采用A和-A值，“0”码则取 零值。
.
图 6 39 理 想 再 生 中 继 系 统 的
与
的 关 系
Pe A/σ
2.
在实际PCM系统中包含着 很多个再生中继段，而上述的 误码率是指一个再生中继段的 误码率。PCM通信系统要求总 误码率在10-6以下，因此要分析 一下总误码率PE与每一个再生
第二节 基带传输的线路码型
一、 对基带传输码型的要求
1. 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
满足这种要求的原因是PCM端机、再 生中继器与电缆线路相互连接时，需要安 装变量器，以便实现远端供电（因设置无 人站）以及平衡电路与不平衡电路的连接。
2. 传输码型的功率谱中高
这是因为一条电缆中包含有许多线对， 线对间由于电磁感应会引起串话，且 这种串话随频率的升高而加剧。
图6.3 二 进制数字信号序列的功率谱曲线
二、 基带传输系统的构成
基带数字信号所占的频带都是从直流 或零频开始的某一段频带。
图6.4 数字基带传输系统的基本构成
图6.5 单位冲激脉冲函数及所对应的频谱
图6.6 孔径均衡特性
图6.7 基带传输系统简化模型
三、 数字信号传输的基本
准则（无码间干扰的条件）
(3) 升余弦特性（时域）
① 升余弦特性 ② 均放特性的实现
.
图 6 24
升 余 弦 均 衡 波 形
图6.25总衰减aT与线路衰减情况
（4）
① 有理函数均衡时的传递函数T(ω)
图6.26 基本节的电路模型与频率响应
② 有理函数均衡波形R(t)
根据推导，定性地画出有理函数 均衡波形如图6.27所示。
二、
1. 单极性不归零码
（即NRZ码）
图6.13 单极性不归零码及其功率谱
由图可见，单极性不归零码有如
（1） 有直流成分，且信号能量 大部分集中在低频（占空比越大，信 号能量越集中在低频部分）。
（2） 提取时钟fB困难。 （3） 无检测误码能力，因传输 码型无规律。
2. 单极性归零码（即RZ码）
图6.17 信道等效模型
图6.18 三种电缆的衰减特性
图6.19 经电缆传输后的脉冲波形示意图
由图可见，这种矩形脉冲信号经信道 传输后，波形产生失真，其失真主要反映
（1） 接收到的信号波形幅度变小。 （2） 波峰延后。 （3） 脉冲宽度大大增加。
图6.20 双极性半占空码序列及经信道传输后失真波形
（5） 码间干扰的衡量
——眼图
均衡波形的码间干扰情况，可用 眼图来衡量。所谓眼图，是一种利用 示波器来显示均衡波形的方法。
图6.29 无码间干扰时的理想眼图
图6.30 眼图的恶化
2. 定时钟提取
（1
它有两种方式。一种是和 PCM信码共占用一条电缆信道。 利用伪三进码功率谱的特点来传 送主时钟，伪三进码功率谱中在 主时钟fB处能量为0，利用这一特 点把主时钟信号插在这个缝隙处， 如图6.31所示。
四、 大规模集成电路再生