数字信号的调制传输.ppt
合集下载
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
多进制数字调制系统PPT课件(通信原理)
若各信号状态出现的概率相等,则调制信 号的平均发送功率
13
8PSK信号点
14
在L=8 的5种信号星座图可以看 出,(4) 是最佳的一种方案
在同样的性能下,即在保证信 号状态点之间的最小距离为2 的情况下,(4)方案所用的平 均信号功率最小.
15
1
6.4.1 MASK
L电平的调制信号
可看成由时间上不重叠的L个不同振幅值 的OOK信号的叠加,因而,其功率谱密度便是这L 个信号的功率谱密度之和,尽管叠加后的谱结构 很复杂,但就带宽而言,L电平调制信号的带宽与 二电平的相同.
2
A(t)
×
x(t)
A(t)
BPF
× LPF 抽样判决
… 门限电平
每个四进制码元又被称为双比特码元
ab
(A方式) (B方式)
00 10 11 01
0° 90° 180° 270°
225° 315° 45° 135°
8
10
01
11
11
00
参考相位
参考相位
00
10
01
QPSK信号的矢量图
9
a
×
输入
串/并变换
-π/2
b
×
输出
+
调制
×
LPF
抽样判决
a
-π/2
并/串
×
多进制数字调制系统
特点 1. 在相同的码元传输速率下，信息传输速
率比二进制系统高。 Rb=RBN㏒2N b/s 2. 在相同的信息传输速率下，多进制码元
传输速率比二进制低。增大码元宽度， 会增加码元的能量，并能减少由于信道 特性引起的码间干扰的影响。 3. 在相同的噪声下，多进制数字调制系统 的抗噪声性能低于二进制数字调制系统。
13
8PSK信号点
14
在L=8 的5种信号星座图可以看 出,(4) 是最佳的一种方案
在同样的性能下,即在保证信 号状态点之间的最小距离为2 的情况下,(4)方案所用的平 均信号功率最小.
15
1
6.4.1 MASK
L电平的调制信号
可看成由时间上不重叠的L个不同振幅值 的OOK信号的叠加,因而,其功率谱密度便是这L 个信号的功率谱密度之和,尽管叠加后的谱结构 很复杂,但就带宽而言,L电平调制信号的带宽与 二电平的相同.
2
A(t)
×
x(t)
A(t)
BPF
× LPF 抽样判决
… 门限电平
每个四进制码元又被称为双比特码元
ab
(A方式) (B方式)
00 10 11 01
0° 90° 180° 270°
225° 315° 45° 135°
8
10
01
11
11
00
参考相位
参考相位
00
10
01
QPSK信号的矢量图
9
a
×
输入
串/并变换
-π/2
b
×
输出
+
调制
×
LPF
抽样判决
a
-π/2
并/串
×
多进制数字调制系统
特点 1. 在相同的码元传输速率下，信息传输速
率比二进制系统高。 Rb=RBN㏒2N b/s 2. 在相同的信息传输速率下，多进制码元
传输速率比二进制低。增大码元宽度， 会增加码元的能量，并能减少由于信道 特性引起的码间干扰的影响。 3. 在相同的噪声下，多进制数字调制系统 的抗噪声性能低于二进制数字调制系统。
数字信号调制.ppt
注：在信号检测一章要利用基函数概念。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.3 FSK信号的频率参数描述
一、时---频模型
M个相距 f 随时间间隔T 跳变，构成 MFSK信号
二、数学表达式
Smf (t) Re
2 e j2m T
ft
e
j0t
2 T
cos0t
2 m
ft
低频包络
Slmf (t)
图：
方型16QAM , Pav
d2 16
(4 2
8 10
4 18)
10d 2
园形16QAM
,
Pav
d2 16
[8
(2.61)2
8
(4.61)2 ]
14.03d
2
上述两结构相比，方形较好。
例8.1.2
采用256QAM正交幅度信号,载波频率为2.4GHz,信号带宽为800kHz(如
1 图),选用
如取 1 的升余弦信号，有 B 1 ，
Ts 这时有 ：
2bit / s / Hz
调整码元波形，可改变16QAM的频带利用率，有：
2bit / s / Hz 4bit / s / Hz
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 三、16QAM信号的星座图
有园形、方形两类，见图：
d
以在码距相同条件下，信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上
n log2 L log2 16 4
支路比特率为: Rb 4Rp 4 400vkBaud / s 1.6Mb / s
传送的比特总速率: rb 2Rb 3.2Mb / s
(2)频带利用率:
rb
/
F
3.2Mb / s 800kHz
《数字调制解调电路》课件
通过改变信号的频率来实现调制。
数字解调的分类
同步解调
接收端和发送端的时钟同步，解调的过程中需要使 用发送端的时钟信号。
异步解调
接收端和发送端的时钟没有同步，解调的过程中不 需要使用发送端的时钟信号。
数字调制解调电路的设计要点
1
抗噪声性能
降低输入信号与噪声的干扰。
2
频率响应
保证信号的带宽和频率范围。
《数字调制解调电路》 PPT课件
数字调制解调电路的定义，基本原理和分类，涵盖幅度调制（ASK），频率调 制（FSK），相位调制（PSK）以及数字解调的分类，包括同步解调和异步解 调。同时还介绍了数字调制解调电路的设计要点和应用领域。最后，总结了 课件的主要内容。
数字调制解调电路的定义
数字调制解调电路是一种用来将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的电路。它是数字通信 系统中的率和能量利用率。
数字调制解调电路的应用领域
数字通信
应用于现代通信系统，如手机、互联网等。
无线传输
用于卫星通信、无线电和电视广播等领域。
医疗设备
用于数字医疗设备，如心脏监护仪、血压仪等。
物联网
用于智能家居、智能城市、智能交通等。
课件结论和总结
数字调制解调电路是数字通信系统中不可或缺的部分。通过了解数字调制解 调电路的基本原理、分类、设计要点和应用领域，可以更好地理解和应用于 实际工程中，推动通信技术的发展。
数字调制解调电路的基本原理
1 调制（Modulation）
将低频信号（信息信号）嵌入到高频载波中，以便传输。
2 解调（Demodulation）
从调制信号中恢复原始的低频信号。
数字调制的分类
幅度调制（ASK）
数字解调的分类
同步解调
接收端和发送端的时钟同步，解调的过程中需要使 用发送端的时钟信号。
异步解调
接收端和发送端的时钟没有同步，解调的过程中不 需要使用发送端的时钟信号。
数字调制解调电路的设计要点
1
抗噪声性能
降低输入信号与噪声的干扰。
2
频率响应
保证信号的带宽和频率范围。
《数字调制解调电路》 PPT课件
数字调制解调电路的定义，基本原理和分类，涵盖幅度调制（ASK），频率调 制（FSK），相位调制（PSK）以及数字解调的分类，包括同步解调和异步解 调。同时还介绍了数字调制解调电路的设计要点和应用领域。最后，总结了 课件的主要内容。
数字调制解调电路的定义
数字调制解调电路是一种用来将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的电路。它是数字通信 系统中的率和能量利用率。
数字调制解调电路的应用领域
数字通信
应用于现代通信系统，如手机、互联网等。
无线传输
用于卫星通信、无线电和电视广播等领域。
医疗设备
用于数字医疗设备，如心脏监护仪、血压仪等。
物联网
用于智能家居、智能城市、智能交通等。
课件结论和总结
数字调制解调电路是数字通信系统中不可或缺的部分。通过了解数字调制解 调电路的基本原理、分类、设计要点和应用领域，可以更好地理解和应用于 实际工程中，推动通信技术的发展。
数字调制解调电路的基本原理
1 调制（Modulation）
将低频信号（信息信号）嵌入到高频载波中，以便传输。
2 解调（Demodulation）
从调制信号中恢复原始的低频信号。
数字调制的分类
幅度调制（ASK）
《调制技术》PPT课件_OK
相位连续的2fsk信号cpfsk的带宽要比一般的2fsk带宽窄频带效率更高但带宽随着调制指数h的增大而加宽hfh太小两频点隔太近又不利于解调最小频移键控minimumshiftkeyingmsk是一种特殊的连续相位的频移键控continuouphasefrequencyshiftkeyingcpfsk是调制指数h05时的cpfsk53最小移频键控msk是一种特殊的cpfsk调制指数为05h05时满足在码元交替点相位连续的条件h05是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调制指数h05时波形相关系数为0信号是正交msk也是一类特殊形式的oqpsk用半正弦脉冲取代oqpsk的基带矩形脉冲54532最小频移键控msk信号的功率谱密度与qpsk信号oqpsk信号相比较msk信号比一般的2fsk信号具有更高的带宽效率但旁瓣的辐射功率仍很大90的功率带宽075r299功率带宽12r2且带外辐射为1相当于20db故msk的频谱仍然不能满足要求旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带外辐射外辐射55非相干解调不需复杂的载波提取电路但性能稍差
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”
信号调制的基本原理ppt课件
应用于中、短波无线电广播系统中，因为普通AM
制式的解调电路简单。
整理版课件
22
• 4.2.2 双边带调幅信号（DSB） • 双边带调幅信号数学表达式为
uD SB(t)K uc(t)u (t)
• •即
K U cm co sctU m co s t
（4-14）
• （4-15） u D S B ( t) 1 2 K m a U c m c o s (c ) t 1 2 K m a U c m c o s (c ) t
了解三种数字调制信号的基本原理和实现方法ppt学习交流第四章信号调制的基本原理ppt学习交流第四章信号调制的基本原理ppt学习交流41概述411信号调制与变换调制信号特点是频率较低频带较宽且相互重叠所谓调制就是将待传输的基带信号加载到高频振荡信号上的过程信号调制实质是将基带信号搬移到高频载波上去也就是频谱搬移的过程412信号调制方式与分类所谓调制就是将调制信号加载在三个参数中的某一个参数上或幅值或频率或相位随调制信号大小成线性变化的过程coscosppt学习交流412信号调制方式与分类一种是把调制信号加载在载波信号的幅值上称为幅度调制简称amamplitudemodulation第二种是把调制信号装载在载波的频率上称为频率调制简称fmfrequencymodulation第三种是把调制信号装载在载波的相位上称为相位调制简称pmphasemodulationppt学习交流412信号调制方式与分类数字量对载波进行调制时根据被调制的参数不同也有三种调制方式被装载的参数为幅度时称为幅移键控调制简称ask调制amplitudeshiftkeying被装载的参数为频率时称为频移键控调制简称为fsk调制frequencyshiftkeying被装载的参数为相位时称为相移键控调制简称为psk调制phaseshiftkeyingppt学习交流412信号调制方式与分类调制方式模拟调制数字调制幅度调制am频率调制fm相位调制pmask频移键控调制fsk相移键控调制psk图43调制方式分类ppt学习交流42幅度调制原理及特性421普通调幅am首先讨论调制信号为单频余弦波时的情况设调制信号为coscos2coscos210ppt学习交流421普通调幅am由幅度调制定义可知幅度调制是用基带信号控制载波的振幅使载波的振幅随基带信号的规律变化因此调制后形成的已调波可表示为cmam11ppt学习交流421普通调幅am由上式可以看出普通调幅信号的电路模型可以由一个乘法器和一个加法器组成
《数字通信原理》课件
信道编码
为了提高数字信号传输的可靠性和稳定性，通过增加冗余信息对数字信号进行 编码。
常见信道编码技术
线性分组码、循环码、卷积码等。
差错控制编码
差错控制编码
通过在数字信号中添加额外的信息，以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
常见差错控制编码技术
奇偶校验码、海明码、循环冗余校验（CRC）等。
加密与解密技术
THANKS
抗干扰能力
抗噪声干扰能力
数字通信系统在存在噪声干扰的情况 下仍能正常工作的能力。
抗多径干扰能力
数字通信系统抵抗多径效应干扰的能 力。
误码率与信噪比
误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系
随着信噪比的增加，误码率逐渐降低，通信质量提高。
信噪比优化
通过合理配置信号功率和噪声抑制措施，降低误码率，提高通信性能。
数字信号在传输过程中可能会受到噪声 、干扰和衰减的影响，需要进行相应的 处理和补偿。
数字信号的同步技术
01
载波同步
通过提取载波频率和相位信息 ，使接收端与发射端保持一致
的载波频率和相位。
02
位同步
使接收端的抽样时钟与发送端 的时钟保持一致，以便正确地
进行抽样判决。
03
帧同步
使接收端正确地识别出数字信 号中的帧结构，以便正确地提
物联网与智能家居系统的组成
物联网与智能家居系统由传感器、控制器、智能家电等组成，实现家庭设施的远程控制和 智能化管理。
物联网与智能家居系统的特点
物联网与智能家居系统具有便捷性、智能化、节能环保等特点，能够提高家庭生活的舒适 度和便利性。
未来数字通信技术的发展趋势
01
未来数字通信技术的发展趋势概述
为了提高数字信号传输的可靠性和稳定性，通过增加冗余信息对数字信号进行 编码。
常见信道编码技术
线性分组码、循环码、卷积码等。
差错控制编码
差错控制编码
通过在数字信号中添加额外的信息，以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
常见差错控制编码技术
奇偶校验码、海明码、循环冗余校验（CRC）等。
加密与解密技术
THANKS
抗干扰能力
抗噪声干扰能力
数字通信系统在存在噪声干扰的情况 下仍能正常工作的能力。
抗多径干扰能力
数字通信系统抵抗多径效应干扰的能 力。
误码率与信噪比
误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系
随着信噪比的增加，误码率逐渐降低，通信质量提高。
信噪比优化
通过合理配置信号功率和噪声抑制措施，降低误码率，提高通信性能。
数字信号在传输过程中可能会受到噪声 、干扰和衰减的影响，需要进行相应的 处理和补偿。
数字信号的同步技术
01
载波同步
通过提取载波频率和相位信息 ，使接收端与发射端保持一致
的载波频率和相位。
02
位同步
使接收端的抽样时钟与发送端 的时钟保持一致，以便正确地
进行抽样判决。
03
帧同步
使接收端正确地识别出数字信 号中的帧结构，以便正确地提
物联网与智能家居系统的组成
物联网与智能家居系统由传感器、控制器、智能家电等组成，实现家庭设施的远程控制和 智能化管理。
物联网与智能家居系统的特点
物联网与智能家居系统具有便捷性、智能化、节能环保等特点，能够提高家庭生活的舒适 度和便利性。
未来数字通信技术的发展趋势
01
未来数字通信技术的发展趋势概述
数字调制传输(第二部分)
逆调制环（a）
x(t ) U1s(t ) cosc t 1
延迟
U1 cosct 1
逆调制 鉴相
Ud
环路 滤波器 移相
VCO
s (t )
判决
U 2 sin c t 2
90 o
U 2 cos c t 2
U p(t)
相位解调
对载波同步的要求
最小差错概率准则：
在噪声背景下接收的数字信号 的差错概率最小。
条件概率密度函数示意图
r1
r2
f s1 ( y)
f s2 ( y )
Q2
a1 VT
Q1
a2
最小差错准则下最佳接收机结构I
t Ts
比较器
相乘器
积分器
相加器
y(t)
s1 t
相乘器 积分器
1 E1 A1 2
相加器
t Ts
DPSK信号
带通 延迟 Ts
相乘器
c 低通 d
抽样 判决 位定时
二进制信息
e
差分相干解调
FSK的调制I
f0 f1
K 已调信号 控制 数字信息序列{ n} a
. . f M 1 .
键控法
FSK的调制II
数字信息序列 已调信号 模拟的 频率调制
载波
模拟调频法
第四章
数字调制传输
第三讲
FSK的调制I
( k 1)Ts
抽样
判决
输出信息
kTs
位同步提取
2PSK的解调
二进信息 差分 DPSK信号 相乘器 （绝对码） 编码 （相对码） 载波发 生器
2DPSK的调制
现代数字通信技术-第三章-数字调制ppt课件
MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主 要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而 展开的。随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这 就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中 非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带 滤波器对减小带外衰减所做的贡献。
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
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7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算
第3章调制和解调ppt课件
3. 角度调制
调频信号带宽公式（卡森公式）
BFM=2(mf+1)fm=2(△f+fm) △f=mffm fm是基带信号的调制频率，△f是最大频偏，mf是调频指数
。Mf<<1，窄带调频（NBFM）BFM≈2fm；宽带调频（WBFM ）非线性
与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高 的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制更宽的带宽 。
2. DSB信号带宽与AM相同BDSB=BAM=2fH 3. 调制效率高 4. 应用场合少，调频立体声广播中的差信号调制，彩色电
视系统色差信号调制。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2. 幅度调制
单边带调制（SSB）
滤波法（理想高通，滤掉下边带，输出上边带；理想低通 ，滤掉上连带，输出下边带）；相移法
特点与应用：
1. 对频谱资源有效利用 2. 节省功率
BSSB12BDSB，fH短波通信，频分复用系统
3. 带宽节省以增加复杂性为代价
4. 不能采用包络检波，采用相干解调。
传输。
设备的复杂度
非相干方式比相干方式简单 目前常用的是2DPSK方式和2FSK方式
相干2DPSK主要用于中速数据传输 非相干2FSK主要用于中、低速数据传输，尤其适用于随参信道。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1 克服了DSB信号占用频带宽的问题，以解决了SSB信号实现上的 难题。
2 fH<BVSB<2fH，调制效率100% 3 VSB比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现
调频信号带宽公式（卡森公式）
BFM=2(mf+1)fm=2(△f+fm) △f=mffm fm是基带信号的调制频率，△f是最大频偏，mf是调频指数
。Mf<<1，窄带调频（NBFM）BFM≈2fm；宽带调频（WBFM ）非线性
与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高 的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制更宽的带宽 。
2. DSB信号带宽与AM相同BDSB=BAM=2fH 3. 调制效率高 4. 应用场合少，调频立体声广播中的差信号调制，彩色电
视系统色差信号调制。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2. 幅度调制
单边带调制（SSB）
滤波法（理想高通，滤掉下边带，输出上边带；理想低通 ，滤掉上连带，输出下边带）；相移法
特点与应用：
1. 对频谱资源有效利用 2. 节省功率
BSSB12BDSB，fH短波通信，频分复用系统
3. 带宽节省以增加复杂性为代价
4. 不能采用包络检波，采用相干解调。
传输。
设备的复杂度
非相干方式比相干方式简单 目前常用的是2DPSK方式和2FSK方式
相干2DPSK主要用于中速数据传输 非相干2FSK主要用于中、低速数据传输，尤其适用于随参信道。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1 克服了DSB信号占用频带宽的问题，以解决了SSB信号实现上的 难题。
2 fH<BVSB<2fH，调制效率100% 3 VSB比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现
《数字传输系统》课件
提高数字传输系统安全性的措施
加密技术
采用对称加密或非对称加密算法对数据进 行加密，保护数据的安全性。
防火墙技术
设置防火墙以隔离内外网，控制网络访问 ，防止非法入侵。
入侵检测技术
实时监测网络流量，发现异常行为并及时 报警和处理。
安全审计技术
对网络进行安全审计，记录和分析网络活 动，发现潜在的安全隐患。
数字信号的传输实验
实验步骤 1. 使用数字信号发生器生成数字信号。 2. 将数字信号输入传输线进行传输。
数字信号的传输实验
3. 使用接收器接收传输后的信号。
4. 比较发送和接收的信号，观察传输过程中的失真和噪声。
数字信号的解调与解码实验
• 总结词：通过实验了解数字信号 的解调与解码原理，掌握数字信 号的解调与解码方法。
常见数字调制技术介绍
QPSK（四相相移键控）
01
通过改变载波信号的相位来传输2个比特的信息，具有较高的频
谱利用率。
QAM（正交幅度调制）
02
在振幅和相位两个方面同时进行调制，能够传输更多的信息，
但解调难度较大。
OFDM（正交频分复用）
03
将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个子载波上同时
进行传输，具有抗多径干扰和频谱利用率高的优点。
详细描述
数字传输系统是一种利用数字信号进行信息传输的技术，它通过将信息转换为二进制数字形式进行传输，具有抗 干扰能力强、传输质量高、可实现加密传输等优点。与模拟传输系统相比，数字传输系统能够提供更好的传输性 能和更高的可靠性。
数字传输系统的基本组成
总结词
介绍数字传输系统的基本组成和各部分的功能。
详细描述
谢谢您的聆听
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
基准 ——2PSK 前一 ——2DPSK
/2
参考相位
/ 2 B方式
课件制作：曹丽娜
示例: 波形: 差分编码规则：
西安电子科技大学 通信工程学院
⊕为模2加
bn-1为 bn的前一码元 最初bn-1可任意设定
课件制作：曹丽娜
2DPSK 产生
构思 模型
2DPSK 解调
西安电子科技大学 通信工程学院
Power Spectral Density
分析目的：B 和 fc
分析方法：借助于基带信号的功率谱
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
1 2ASK信号的功率谱密度
e2ASK (t) s(t) cosct
单极性
设
Ps (f) —— s(t) 的PSD
P2ASK (f) —— 2ASK信号的PSD
课件制作：曹丽娜
概述
数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。 数字带通传输系统：包括调制/解调过程的数字传输系统。
方法
模拟调制法
数字键控法
分类
二进制和多进制调制
基本调制和新型调制
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
Amplitude Shift Keying
FSK
Phase Shift Keying
课件制作：曹丽娜
2 2PSK/2DPSK信号的功率谱密度
e2PSK (t) s t cosct
双极性
➢ 2PSK信号的频谱与2ASK的十分相似； ➢ 带宽也是基带信号带宽的两倍：
➢ 区别仅在于当P=1/2时，谱中无离散谱（即载波分量）。
通信原理课件——数字调制系统
② 2DPSK信号的解调
——
极性比较—码变换法即是2PSK解调加差分译码，其方框图如（a） 原理：2DPSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码{bn}，再由差分译码器把 相对码转换成绝对码，输出{an}，从而恢复发送的信息。在次过程中，若相干
载波产生1800模糊，会发生“反向工作”现象。但是经过码反变换器后，输出的 绝对码不会发生任何倒置现象。
根据题中已知条件，码元传输速率为1000B，“1”码元的载 波频率为3000Hz，“0”码元的载波频率为2000Hz。因此， 在2FSK信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有3个 周期的载波，每个“0”码元时间内共有两个周期的载波。
数字基带信号s(t)和2FSK信号的时间波形如图：
（2）2FSK信号是一种非线性调制信号，其功率谱结构可以近似看成是两 个2ASK信号频谱的叠加。
n
n
n1
（2） 2PSK和2DPSK信号的调制
模拟调相法：原理框图如图所示，码变换器（即差分编码器）是用来完成绝
对码波形到相对码波形变换的，去掉码变换器，则可进行2PSK信号的调制。
（3） 2PSK和2DPSK信号的解调 ① 2PSK信号的解调
——
2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法，其方框图及波形如图所示。
2. 二进制频移键控（2FSK）
数字频率调制又称频移键控，记作FSK（Frequency Shift Keying）， 二进制频移键控记作2FSK。
（1） 2FSK信号的调制方法：
前面已提到，2FSK信号可以采用模拟调频法和数字键控法来产生。
模拟调频法：用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数（例如电
3. 二进制相移键控及二进制差分相位键控
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、2PSK调制的时域波形 二进制数字信号:
1 0 1 10 0 1
基带信号波形
调制相位: 0 π 0 0 π π 0 调制波形：
三、相位表示——星座图
π
0
四、 2FSK相干解调器
输入 带通
相乘器
cos c t
本地载 波恢复
低通
抽样 输 判决器 出
位定时 恢复
2PSK存在的问题:
• 由于PSK信号的功率谱中无载波分量(直流分 量)，所以必须采用相干解调方式
二进制信息 电平 二进制信息 已信号 （单极NRZ） 转换 （双极NRZ）
Acos2 fct
载波发生器
一、2PSK调制器模型
• 调制信号
Acos(wct+0)=Acoswct
S（t）=
ak=1
Acos(wct+π)=-Acoswct
可见：
ak=0
* s(t)的幅度随输入信号的变化而线性变化
* PSK是不连续相位
f(t) 100
1
F (W)
t
F (W)
W
f(t)
t
F (W)
W
f(t)
t W
三、2ASK的频谱图和功率谱图
F (W)
基带信号 频谱图
P (W)
基带信号 功率谱图
W
F (W) 已调信号 频谱图
P (W)
W
W
已调信号 功率谱图
W
四、2ASK信号接收 2PSK解调
1、2ASK信号的非相干解调法（包络检波）
f(t) 1 1
f(t) f(t)
00 10
f(t)
10
f(t)
t 绝对码
相位 0: 相移键控(PSK: Phase_Shift Keying)
6.2 二进制数字调制
6.2.1 二进制幅度键控 （2ASK: Amplitude_shift Keying）
一、ASK调制器模型： f(t) 1 0 0 1
t
基带信号 已调信号 f(t)
t f(t)
载波Acoswct
t
• 二、2ASK的波形图和频谱图
输入 带通 a
滤波器
全波或 b
半波整流
包络 c
检波器
抽样 输出
判决器
d
抽样脉冲
1 a
0
1
b
c
d
2、2ASK信号的相干解调法
输入 BPF1 a
相乘器
c
LPF1
d
抽样 判决器
输 出
cosct b
定时抽样脉冲
1
0
1
a
b
c d
6.2.2 移频键控调制 (2FSK : Frequency_Shift Keying)
一、FSK调制器模型
f1 振荡器
二进制
倒相
信息（NRZ）
f2 振荡器
载波f1
振荡器
载波 f2
振荡器
门
2FSK信号
相加 门
开关
2FSK信号 二进制信息（NRZ）
二、 2FSK的时域波形
载波频率随着基带信号0或1而变化 “0”——频率为f1的正弦波 “1”——频率为f2的正弦波
基带信号
Tb
0
1
0
1
FSK波形 f1 f2 f1 f2
出
输入 a1 b1 c1 d1 a2
b2 c2 d2 e
3、2FSK信号的过零检测法（最常用）
a
限幅
b
微分
c
整流
d 宽脉冲 e 发生
低通
f
a
b
c
d e
f
6.2.3 相移键控调制 (2PSK:Phase_Shift Keying)
• 载波相位随着基带信号1或0而变化
输入“1”：输出为相位为0的正弦波 输入“0”：输出为相位为π(180o)的正弦 波
NRZ
差分
电平
编码
转换
相乘器
2DPSK
载波 发生器
二、2DPSK调制的时域波形图 (传号差分)
f(t) 1 0 0 1 0 1 1 0
f(t)
t 绝对码
传号差分码(单极性)
f(t)
t
传号差分码(双极性) t f(t)
载波信号
t f(t)
t 2DPSK信号
二、2DPSK调制的时域波形图 (空号差分)
6.1 概述
高频载波的一般形式：
数字调制，载波的参数改 变只能取有限个取值，称
键值
u(t) U c cos(wct 0 )
• 改变三参数对应三种不同的调制：
幅度 Uc : 振幅键控(ASK: Amplitude_Shift Keying) 频率 Wc：频移键控(FSK: Frequency_Shift Keying)
h=1.5
f1－fs f1 f0 f2 f2＋fs
结论：
▪ FSK信号带宽越窄，峰值越高，则 效率越高，频谱利用率也就越高。
思考一下： 要想提高2FSK的频谱利用率， 怎样调整 f1和 f2 的关系呢？
答：缩小f1与f2之间的频率差
六、2FSK信号接收
1、2FSK信号的非相干解调法（包络检波）
输入
三、 FSK信号的功率谱：
B2FSK=2BB+|f2-f1|
BB=fs
Ps( f )
B 2 fs | f2 f1 |
f2－f1
f0 =（f1+f2） 2
基带信
号带宽
o
f1－fs f1
f0
f2
f2＋fs
四、2FSK信号的功率谱：
定义调制指数h：
h
f2 fb
f1
,
fb
1 Tb
数据速率，Tb输入数据流的比特宽度
• 在相干解调中如何得到同频同相的本地载 波是关键问题
• 经锁相环恢复出的本地载波可能与调制载 波同相也可能反相,这种相位关系的不确定
性称为0, 相位模糊
——为了克服相位模糊度对相干解调的影响， 通常要采用差分相移键控的方法
6.2.4二进制差分相移键控2DPSK 一、2DPSK模型
单极NRZ
双极
（绝对码） (相对码)
6 数字信号的调制传输
本章内容
• 掌握二进制数字调制信号的概念，能画出典 型的2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK时域波形图
• 理解多进制数字调制（MASK、MPSK）的时域 波形图
• 能够对几种二进制数字调制进行性能的比较
为什么采用数字信号的调制传输
• 数字基带信号是低频信号，只适宜在低 通信道中传输，但常见的实际信道都是 带通型的，所以必须对基带数字信号进 行调制，将它搬移到高频段，称为数字 调制，相应调制信号的传输称为数字信 号调制传输
1
BPF1
2
BPF2
包络 检波器1
抽样脉冲
包络 检波器2
抽样比较 输出 判决器
R1
AC sAM（t）
C R sd（t）
包络检波
2、2FSK信号的相干解调法
1 ac1os1t b1 c1
d1
BPF1
相乘器
LPF1
输入
2 cos2t b2 抽样脉冲
e
抽样比较
判决器 输
BPF2
a2 相乘器
LPF2
c2
d2
B2FSK=2BB+|f2-f1|
BB=fs
h=1.5
f1－fs f1 f1+ fs f0 f2- fs f2
f2＋fs
五、2FSK信号的功率谱：
定义调制指数h：
h
f2 fb
f1
,
fb
1 Tb
数据速率，Tb输入数据流的比特宽度
B2FSK=2BB+|f2-f1|
h=0.5
BB=fs= fb
h=0.5