第七章 数字信号的载波传输PPT课件
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《数字信号》课件
音频处理
数字信号处理在音频处理领域的 应用包括音效处理、混响处理、 降噪处理、语音识别和音乐合成 等方面。
视频处理
虚拟现实
数字信号处理在视频处理领域的 应用包括视频压缩和编解码、图 像增强和恢复、运动检测和跟踪、 视频分析和内容识别等方面。
数字信号处理还在虚拟现实方面 的应用中发挥着重要作用，能够 让我们沉浸到另一个绚丽多彩的 数字世界之中。
3
滤波器实现
数字滤波器可通过软件和硬件两种方式实现，现代数字信号处理通常依赖于大量的数字 滤波器。
数字滤波器是数字信号处理中最基本的部分之一，其好坏直接影响到信号质量和数字信号处理的效果。
常见的数字信号处理算法
FFT算法
小波变换
卡尔曼滤波
傅里叶快速变换（FFT）是计算傅 里叶变换的快速算法，是数字信 号处理中应用最广泛的算法之一。
数字信号处理的未来发展趋势
1 异构计算架构
未来数字信号处理技术需要支持更为复杂和大规模的信号处理需求，因此需要将不同的 计算架构融合起来，形成高效的异构计算架构。
2 量子信号处理
量子计算技术发展可能会带来数字信号处理方面的一些根本性突破和创新，如针对大数 据、高速信号处理、不良措施监测等方面的应用。
数字信号处理在音频和视频领域的应用是数字信号处理领域中最为生动和专业的应用场景之一，涉及到声音、 图像和其它多媒体形式的处理和分析。
数字信号处理在图像处理领域的应用
图像处理技术
图像处理的主要技术包括滤波、 变换、分割、特征提取、识别 等方面，数字信号处理在这些 方面都有广泛应用。
数字图像处理的应用领域
小波变换是另一种常用的数字信 号处理算法，它能够将单一信号 分解为多个频带的组合，实现多 尺度分析。
数字信号调制传输PPT课件
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
13
第13页/共47页
2FSK信号的波形及分解如下图所示：
• 2FSK相当于两个不同载频的ASK信号之和
• 所以2FSK还可表示成：
s2FSK
•通过开关键控载波，通常称为键控法。
基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移
键控 1 0 1
101
101
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
2
2
第2页/共47页
4．模拟调制和数字调制方式对照
模拟调制 幅度调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
数字调制 幅度键控(ASK) 频移键控(FSK) 相移键控(PSK)
Bs 2BB
Bs
1
T
图7-3 升余弦滚降基带信号的2ASK信号功率谱 (a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
9
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3. 2ASK信号的调制方法
s (t) s(t)cos t
ASK
c
a g(t nT ) cos t
n
s
c
n
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
s(t)
模拟调制法（相乘器法）
s
s
R 1/T
s
s
双边带
图7-2 OOK信号的功率谱
(a)基带信号功率谱； (b) 已调信号功率谱
7
第7页/共47页
分析
通信原理-第7章-数字调制系统
CPM系统的频带利用率取决于权重和相位偏移的配置，通常高于单纯的调相信号和 调频信号。
05
数字调制系统的实现
数字信号的生成
01
数字信号的生成
通过将数字信号转换为模拟信号，实现数字信号的生成。常用的方法包
括脉码调制（PCM）和增量调制（ΔM）。
02 03
PCM编码
将数字信号转换为模拟信号的一种方法是通过脉码调制（PCM）。 PCM编码器将输入的数字信号转换为模拟信号，通常使用8位、12位或 16位量化器进行量化。
由离散的二进制比特流表示的信息。
数字调制系统的应用场景
01
02
无线通信
数字调制系统广泛应用于 无线通信系统，如移动电 话、无线局域网和卫星通 信。
有线通信
在有线通信中，数字调制 系统用于光纤、电缆和其 他传输介质。
数据传输
数字调制系统用于高速数 据传输，如数字电视、高 速互联网接入和数据中心 内部通信。
频率调制（FM）
总结词
频率调制是利用载波的频率变化来传递信息的一种调制方式。
详细描述
在频率调制中，载波的频率随着调制信号的幅度变化而变化，从而将信息编码 到载波信号中。解调时，通过检测载波的频率变化来恢复原始信息。
相位调制（PM）
总结词
相位调制是利用载波的相位变化来传递信息的一种调制方式 。
详细描述
数字调制系统的实验
实验是学习和研究数字调制系统的重要手段。通过搭建实验平台，可以观察和分 析数字调制系统的实际性能，验证理论的正确性。实验中常用的设备包括信号发 生器、频谱分析仪和误码测试仪等。
06
数字调制系统的应用与发 展
数字调制系统在通信领域的应用
数字电视广播
05
数字调制系统的实现
数字信号的生成
01
数字信号的生成
通过将数字信号转换为模拟信号，实现数字信号的生成。常用的方法包
括脉码调制（PCM）和增量调制（ΔM）。
02 03
PCM编码
将数字信号转换为模拟信号的一种方法是通过脉码调制（PCM）。 PCM编码器将输入的数字信号转换为模拟信号，通常使用8位、12位或 16位量化器进行量化。
由离散的二进制比特流表示的信息。
数字调制系统的应用场景
01
02
无线通信
数字调制系统广泛应用于 无线通信系统，如移动电 话、无线局域网和卫星通 信。
有线通信
在有线通信中，数字调制 系统用于光纤、电缆和其 他传输介质。
数据传输
数字调制系统用于高速数 据传输，如数字电视、高 速互联网接入和数据中心 内部通信。
频率调制（FM）
总结词
频率调制是利用载波的频率变化来传递信息的一种调制方式。
详细描述
在频率调制中，载波的频率随着调制信号的幅度变化而变化，从而将信息编码 到载波信号中。解调时，通过检测载波的频率变化来恢复原始信息。
相位调制（PM）
总结词
相位调制是利用载波的相位变化来传递信息的一种调制方式 。
详细描述
数字调制系统的实验
实验是学习和研究数字调制系统的重要手段。通过搭建实验平台，可以观察和分 析数字调制系统的实际性能，验证理论的正确性。实验中常用的设备包括信号发 生器、频谱分析仪和误码测试仪等。
06
数字调制系统的应用与发 展
数字调制系统在通信领域的应用
数字电视广播
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
通信原理第7章
1 0 0
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1
和f2两个频率点间变化。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1
和f2两个频率点间变化。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
能传输监控、公务和区间信号; 能实现比特序列独立性，即不论传输的信息
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
(完整版)通信原理——第七章
获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
(a) 振幅键控 （ASK）
(b) 频移键控
(FSK) 正弦载波的三种键控波形
(c) 相移键控
(PSK)
绝对相移键控PSK 相对相移键控DPSK
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
1
0
0
1
s(t)
课件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版） 樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第7章 数字调制
7.1 二进制数字调制原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
7.4 多进制数字调制原理（了解）
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能（×）
➢ 数字调制：用数字信号控制载波某个参数的过程 ➢ 用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号 。 ➢ 数字带通传输系统（或 数字频带传输系统）：包括调制和解调过程的数
字传输系统 ➢ 调制的作用：
将信号频谱搬移至最佳频段 多路复用，高效利用信道 提高传输质量
数字调制方式：用数字基带信号改变 正弦型载波 的 幅度、频率 或 相
1. 2ASK基本原理
Ts
t
振幅键控是利用载波的幅度变化来
载波
t
传递数字信息，而其频率和初始相
位保持不变。
2ASK
t
2ASK信号的一般表达式可以写为
e2ASK (t) s(t) cosct 单极性
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
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
数字信号的载波传输
4电平MASK己调信号波形
单纯从波形上观察，2DPSK与2PSK是无法分辨的。 一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的， 才能正确解调原信息 另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列 ( 绝对码)变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移 相而形成。
2PSK和2DPSK调制的仿真电路图
多进制数字调制系统特点:
第四节 数字信号的载波传输
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。 三种基本的调制方式:振幅键控、频移键控和相移键控
２FSK 信号的功率谱
四、2FSK键控信号的解调方法 二进制FSK信号的常用解调方法可采用非相干 检测法和相干检测法 此外，2FSK信号还有其他解调方法，比如鉴 频法、过零检测法及差分检波法等。 这里对相干解调法举例
相干解调法
相干解调
二进制移相键控 (2PSK)
二进制移相键控(2PSK)方式是载波相位按基带 脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式， 就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)，使 载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相 位调制方法。 当两个载波相位相差180度时，此时称为反向键 控(PSK)，也称为绝对相移方式。
实现方法:
直接调频法利用一个矩形脉冲序列对一个载波 进行调频而获得。这正是频率键控通信方式早 期采用的实现方法，也是利用模拟调频法实现 数字调频的万法。
键控法利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对 两个不同的独立频率源进行选通。
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。
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2
一般来说，数字调制技术可以分为两种类型：
- 利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟 信号的特殊情况处理；
- 利用数字信号的离散取值特点键控载波（键控法）。
键控法一般由数字电路实现：调制变换速率快、 调整测试方便、体积小、设备可靠性高。
3
7.2 二进制振幅键控(ASK)
ASK也称为通断键控OOK； 二进制数字振幅键控通常记做2ASK；
二是发送的码元为“0”时，错判为“l”，其概
率记为 P(1/ 0)。
P (1/0)P (xU d)U df0(x)d xS0
P(0/1)P(xU d)U 0df1xd xS1
15
则系统的总误码率为 ：
P e P ( 1 ) P ( 0 /1 ) P ( 0 ) P ( 1 /0 )
不难看出，当阈值为A/2时，该阴影面积
之和最小，即误码率最低。称此使误码率获
最小值的门限为最佳门限，其值Ud UdA/2 。
系统的误码率近似为：Pe
1 2
r
e4
其中 rA2/(2n2) 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 c n c(o t )c cts o n c ct(s t )c ns(to )s cts i n n c st(， t)si n ct发 ， 发 0 ” 1 “ ” “
图7.2.1数字振幅调制原理方框图
6
图7.2.2 2ASK信号的产生及波形模型
7
• 2ASK信号的功率谱及带宽
P 2AS (fK )1 4P s(ffc)P s(ffc)
G(f)表示二进制序 宽列 度T中 s、 为一 高个 度 1的为 门函g(数 t)所对应的频谱函数； Ps(f)为二进制序列 密的 度 . 功率谱
Bg 1 Ts ，则2ASK信号的带宽为：
B2 ASK
2Bg
2 Ts
2Rs
系统的传码率 Rs 1 Ts (B)
2ASK系统的频带利用率为：
1/ Ts 2 / Ts
Rs 2Rs
1 2
(
B
/
H
Z
)
用2ASK方式传送码元速率为RS的数字信号时，要 求该系统的带宽至少为2RS（Hz）。
10
• 2ASK信号的解调
1. 包络检测时2ASK系统的误码率
其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t)stnit Ac nc(o t )c cst o nc cst(t )c ns(o t )scst i n ncst(， t)si nct发 ， 发 0” “ 1” “
13
经包络检波器检测，输出包络信号：
x(t) Anc(t)2ns2(t)，发1” “
nc2(t)ns2(t)，发0” “
发“1”时，BPF输出包络的抽样值的一 维概率密度函数服从莱斯分布；
而发“0”时，BPF输出包络的抽样值的 一维概率密度函数服从瑞利分布。
14
f(x) f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
存在两种错判的可能性：一是发送的码元
为“1”时，错判为“0”，其概率记为 P(0/1)；
_ 1, 概率(1为 P)
an 0,
概率P为
22
•频率键控法（相位不连续2FSK信号的产生）
图7.3.3相位不连续2FSK信号的产生和各点波形
23
•2FSK信号的功率谱和带宽（相位不连续2FSK信号）
图7.3.4相位不连续2FSK信号的功率谱
B2FSK f2 f1 2Rs (2h)Rs
Rs fs h f2 f1 /R（ s 偏移率）
4
2ASK的原理
e0(t) ang(tnST)cocst
n
2ASK信号可以表示成为一个单极性矩形脉冲序 列与一个正弦型载波相乘。
g(t)是持续时Ts间 的为 矩形脉an冲 为； 二进制数字 1, 出现概率 P 为
an 0, 出现概(率 1P为 )
5
令： s(t) ang(tnTs)
n
则有e： 0(t)s(t)cosct
图7.2.3 2ASK信号的功率谱
8
2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散 谱两部分组成：连续谱取决于数字基带 信号基本脉冲的频谱；离散谱为位于正 负fc处的一对冲激函数；
（对应基带信号为单极性矩形脉冲序列）
2ASK信号的带宽是单极性数字基带信号 带宽的两倍。
9
当数字基带信号的基本 脉冲是矩形非归零脉冲 时，
取本地载波，则乘法器输出，在抽样判 决器输入端得到：
x(t) Ancn(tc)(， t)，发发 0“ ” 1“ ”
17
x(t)值的一维概率密度为：
f1x
1 ex p([xA)2]，发 1” “
2n
2n2
f0x
1 exp(x2 )，发 0” “
2n
2n2
f(x)
f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
18
不难看出，最佳判决门限为：Ud A/2
可以证明，这时系统的误码率为：
Pe
1 2
erf
c
r 2
当信噪比远大于1时，上式近似为：Pe
1
r
e4
r
在大信噪比情况下，2ASK信号相干解
调时的误码率总是低于包络检波时的误码率，
即相干解调2ASK系统的抗噪声性能优于非
相干解调系统。注意例题。
19
（第13讲）
20
7.3 二进制频移键控(2FSK)
2FSK频移键控的原理
使用载波的频率来传送数字消息，即用所传达的 数字消息控制载波的频率。
图7.3.1nTs)cos1(tn)
_
an
g(t
nTs)cos(2tn)
n
n
1, 概率P为 an 0, 概率(1为 P)
第七章 数字信号的载波传输
1
7.1 概述
为了能使某一数字信号在带限信道中传输，必须 用数字信号对载波进行调制；
数字调制：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；
数字解调：接收端通过解调器把频带数字信号还 原为数字基带信号；
一般把包括数字调制和解调过程的传输系统叫做 数字信号的载波（频带）传输系统。
图7.2.4 2ASK信号的包络解调
11
图7.2.5 2ASK信号的相干解调
z(t)y(t)cocsts(t)co2sct
s(t)1 21co2sct1 2s(t)1 2s(t)co2sct
12
• 2ASK系统的抗噪声性能
假定信道噪声为加性高斯白噪声，其均值为0、
方差为
2 n
；接收的信号为：
s(t)0Acosct， ，发发“ 1” 0“ ”
一般来说，数字调制技术可以分为两种类型：
- 利用模拟方法实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟 信号的特殊情况处理；
- 利用数字信号的离散取值特点键控载波（键控法）。
键控法一般由数字电路实现：调制变换速率快、 调整测试方便、体积小、设备可靠性高。
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7.2 二进制振幅键控(ASK)
ASK也称为通断键控OOK； 二进制数字振幅键控通常记做2ASK；
二是发送的码元为“0”时，错判为“l”，其概
率记为 P(1/ 0)。
P (1/0)P (xU d)U df0(x)d xS0
P(0/1)P(xU d)U 0df1xd xS1
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则系统的总误码率为 ：
P e P ( 1 ) P ( 0 /1 ) P ( 0 ) P ( 1 /0 )
不难看出，当阈值为A/2时，该阴影面积
之和最小，即误码率最低。称此使误码率获
最小值的门限为最佳门限，其值Ud UdA/2 。
系统的误码率近似为：Pe
1 2
r
e4
其中 rA2/(2n2) 表示信噪比。
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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 c n c(o t )c cts o n c ct(s t )c ns(to )s cts i n n c st(， t)si n ct发 ， 发 0 ” 1 “ ” “
图7.2.1数字振幅调制原理方框图
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图7.2.2 2ASK信号的产生及波形模型
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• 2ASK信号的功率谱及带宽
P 2AS (fK )1 4P s(ffc)P s(ffc)
G(f)表示二进制序 宽列 度T中 s、 为一 高个 度 1的为 门函g(数 t)所对应的频谱函数； Ps(f)为二进制序列 密的 度 . 功率谱
Bg 1 Ts ，则2ASK信号的带宽为：
B2 ASK
2Bg
2 Ts
2Rs
系统的传码率 Rs 1 Ts (B)
2ASK系统的频带利用率为：
1/ Ts 2 / Ts
Rs 2Rs
1 2
(
B
/
H
Z
)
用2ASK方式传送码元速率为RS的数字信号时，要 求该系统的带宽至少为2RS（Hz）。
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• 2ASK信号的解调
1. 包络检测时2ASK系统的误码率
其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t)stnit Ac nc(o t )c cst o nc cst(t )c ns(o t )scst i n ncst(， t)si nct发 ， 发 0” “ 1” “
13
经包络检波器检测，输出包络信号：
x(t) Anc(t)2ns2(t)，发1” “
nc2(t)ns2(t)，发0” “
发“1”时，BPF输出包络的抽样值的一 维概率密度函数服从莱斯分布；
而发“0”时，BPF输出包络的抽样值的 一维概率密度函数服从瑞利分布。
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f(x) f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
存在两种错判的可能性：一是发送的码元
为“1”时，错判为“0”，其概率记为 P(0/1)；
_ 1, 概率(1为 P)
an 0,
概率P为
22
•频率键控法（相位不连续2FSK信号的产生）
图7.3.3相位不连续2FSK信号的产生和各点波形
23
•2FSK信号的功率谱和带宽（相位不连续2FSK信号）
图7.3.4相位不连续2FSK信号的功率谱
B2FSK f2 f1 2Rs (2h)Rs
Rs fs h f2 f1 /R（ s 偏移率）
4
2ASK的原理
e0(t) ang(tnST)cocst
n
2ASK信号可以表示成为一个单极性矩形脉冲序 列与一个正弦型载波相乘。
g(t)是持续时Ts间 的为 矩形脉an冲 为； 二进制数字 1, 出现概率 P 为
an 0, 出现概(率 1P为 )
5
令： s(t) ang(tnTs)
n
则有e： 0(t)s(t)cosct
图7.2.3 2ASK信号的功率谱
8
2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散 谱两部分组成：连续谱取决于数字基带 信号基本脉冲的频谱；离散谱为位于正 负fc处的一对冲激函数；
（对应基带信号为单极性矩形脉冲序列）
2ASK信号的带宽是单极性数字基带信号 带宽的两倍。
9
当数字基带信号的基本 脉冲是矩形非归零脉冲 时，
取本地载波，则乘法器输出，在抽样判 决器输入端得到：
x(t) Ancn(tc)(， t)，发发 0“ ” 1“ ”
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x(t)值的一维概率密度为：
f1x
1 ex p([xA)2]，发 1” “
2n
2n2
f0x
1 exp(x2 )，发 0” “
2n
2n2
f(x)
f0(x)
A/2
f1(x)
0
Ud A
x
p(0/1) p(1/0)
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不难看出，最佳判决门限为：Ud A/2
可以证明，这时系统的误码率为：
Pe
1 2
erf
c
r 2
当信噪比远大于1时，上式近似为：Pe
1
r
e4
r
在大信噪比情况下，2ASK信号相干解
调时的误码率总是低于包络检波时的误码率，
即相干解调2ASK系统的抗噪声性能优于非
相干解调系统。注意例题。
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（第13讲）
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7.3 二进制频移键控(2FSK)
2FSK频移键控的原理
使用载波的频率来传送数字消息，即用所传达的 数字消息控制载波的频率。
图7.3.1nTs)cos1(tn)
_
an
g(t
nTs)cos(2tn)
n
n
1, 概率P为 an 0, 概率(1为 P)
第七章 数字信号的载波传输
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7.1 概述
为了能使某一数字信号在带限信道中传输，必须 用数字信号对载波进行调制；
数字调制：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；
数字解调：接收端通过解调器把频带数字信号还 原为数字基带信号；
一般把包括数字调制和解调过程的传输系统叫做 数字信号的载波（频带）传输系统。
图7.2.4 2ASK信号的包络解调
11
图7.2.5 2ASK信号的相干解调
z(t)y(t)cocsts(t)co2sct
s(t)1 21co2sct1 2s(t)1 2s(t)co2sct
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• 2ASK系统的抗噪声性能
假定信道噪声为加性高斯白噪声，其均值为0、
方差为
2 n
；接收的信号为：
s(t)0Acosct， ，发发“ 1” 0“ ”