数字频带传输系统
数字频带传输系统实验报告(通信原理)
电子信息与自动化学院《通信原理》实验报告学号： 姓名：实验五：数字频带传输系统实验 一、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。
数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。
1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号t f A c π2cos ，则2ASK ：()()cos 2T n s c n s t a g t nT A f t π⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 0 1st g 。
可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=nsnnT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。
其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当0=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。
上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。
2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他0T t 0 1s t g ，12f f h -=为频偏。
《数字频带传输系统》课件
数字频带传输系统的软件实现技术
数字信号处理算法
包括调制解调、信道编码解码、同步算法等，这些算法通过编程实 现，是数字频带传输系统的软件基础。
实时操作系统
为了实现软件的实时性，需要采用实时操作系统（RTOS），它能 够提供多任务管理和任务调度等功能，保证软件的实时性和稳定性 。
软件测试与验证
为了保证软件的正确性和可靠性，需要进行软件测试和验证，包括单 元测试、集成测试和系统测试等。
降低误码率的方法
采用信道编码、差错控制编码等技术来降低误码率， 提高传输的可靠性。
数字频带传输系统的频谱效率分析
01
频谱效率定义
频谱效率是指在一定的带宽内传 输一定速率的数据所需的调制样 值数目。
02
频谱效率与调制方 式的关系
不同的调制方式具有不同的频谱 效率，例如QPSK的频谱效率较 低，而16QAM的频谱效率较高 。
信号的编码与解码
编码
将原始信息转换为二进制代码，以便在数字频带传输系统中传输。常见的编码方 式包括曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
解码
将经过编码的二进制代码还原为原始信息，以便在接收端显示或处理。解码过程 与编码过程相反。
信号的同步与去同步
同步
使发送端和接收端的时钟频率保持一致，以确保信号在传输 过程中不会出现失真或错位。同步通常通过提取时钟信号或 使用同步协议实现。
云计算与大数据
数字频带传输系统将为云计算和大数据提供稳定 、高效的数据传输服务，支持大规模数据处理和 分析。
数字频带传输系统的标准化与互通性
01
02
03
国际标准组织
数字频带传输系统将积极 参与国际标准组织的工作 ，推动数字频带传输技术 的标准化和互通性。
二进制数字频带传输系统设计
目录1技术规定.................................................. 错误!未定义书签。
2基本原理.................................................. 错误!未定义书签。
2.1 2ASK定义............................................ 错误!未定义书签。
2.2 2ASK旳调制.......................................... 错误!未定义书签。
2.3 2ASK旳解调.......................................... 错误!未定义书签。
2.4 2ASK功率谱密度...................................... 错误!未定义书签。
2.5 眼图................................................ 错误!未定义书签。
3 建立模型描述.............................................. 错误!未定义书签。
3.1 SystemView方案...................................... 错误!未定义书签。
3.2 Simulink方案........................................ 错误!未定义书签。
4 功能模块分析或源程序代码.................................. 错误!未定义书签。
4.1 SystemView功能模块分析.............................. 错误!未定义书签。
4.2 Simulink功能模块分析................................ 错误!未定义书签。
通信原理第5章数字基带传输系统
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
数字信号频带传输
第17页/共47页
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)。
第3页/共47页
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
第19页/共47页
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。
数字基带传输系统的频带利用率
数字基带传输系统的频带利用率随着信息技术的发展，数字基带传输系统在通信领域得到了广泛应用。
数字基带传输系统是一种将数字信号直接传输到信道的系统，它具有高带宽、低误码率和强抗干扰能力的特点。
而频带利用率是衡量数字基带传输系统性能的重要指标之一。
频带利用率是指数字基带传输系统在给定的频带宽度内能够传输的信息量的比例。
在实际应用中，为了提高频带利用率，我们需要采取一系列的技术手段和策略。
调制技术是提高频带利用率的关键。
调制技术可以将数字信号转换为适合传输的模拟信号，从而实现信号的传输和复用。
常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
通过合理选择调制方式和参数，可以有效地提高频带利用率。
多路复用技术也是提高频带利用率的重要手段。
多路复用技术可以将多个信号合并在一个信道中传输，从而实现信道的共享。
常见的多路复用技术包括时分复用(TDM)、频分复用(FDM)和码分复用(CDM)等。
通过合理地分配时隙、频带和码片，可以充分利用信道资源，提高频带利用率。
调制解调器的设计和优化也对频带利用率起着重要的影响。
调制解调器是数字基带传输系统中的关键设备，它负责将数字信号转换为模拟信号进行传输，并将接收到的模拟信号转换回数字信号。
通过优化调制解调器的设计和算法，可以提高信号的传输效率和抗干扰能力，进而提高频带利用率。
误码率控制和信号处理技术也是提高频带利用率的重要手段。
误码率控制技术可以有效地降低信号传输过程中的误码率，提高传输质量。
信号处理技术可以对信号进行增强和优化，提高信号的抗干扰能力和可靠性。
通过采用这些技术手段，可以进一步提高频带利用率。
数字基带传输系统的频带利用率是衡量其性能的重要指标之一。
通过采用合适的调制技术、多路复用技术、调制解调器设计和优化、误码率控制和信号处理技术等手段，可以有效地提高频带利用率，充分利用信道资源，实现高效的数据传输。
随着技术的不断进步，相信数字基带传输系统的频带利用率将继续得到提高，为信息通信领域的发展做出更大的贡献。
第9章数字频带传输系统
2ASK解调方法有相干解调和非相干解调两种。
第9章数字频带传输系统
图9.3 2ASK信号产生方框图
s(t)
s2ASK(t) cosct
cosct
开关 s2ASK(t)
s(t)
(a)直接法
(b)键控法
第9章数字频带传输系统
9.3 二进制频移键控(2FSK)
9.3.1 2FSK信号及其功率谱 9.3.2 2FSK调制和解调
第9章 数字频带传输系统
9.1 概 述
9.2 二进制幅移键控(2ASK)
9.3 二进制频移键控(2FSK)
9.4 二进制相移键控(2PSK和2DPSK)
9.5 多进制数字调制系统 9.6 数字频带传输系统比较
第9章数字频带传输系统
9.1 概 述
数字频带传输系统是发端含有调制，收端 含有解调的数字通信系统。数字调制是用数字 基带信号改变高频载波的参数，实现基带信号 变换为频带信号的过程，此过程中信号频谱由 原来的低频信号搬移到高频段。数字解调是把 数字频带信号恢复成原来数字基带信号的过程， 此信号中的频谱由高频段恢复到原来的基带信 号的低频段。
第9章数字频带传输系统
9.3.1 2FSK信号及其功率谱
2FSK信号是用二进制数字基带信号控制高 频载波频率产生已调信号，具体地说，当 2FSK信号频率为f1时，代表基带信号“1”码， 2FSK信号频率为f2时，代表基带信号“0”码。 其波形如 图9.5所示。
第9章数字频带传输系统
图9.5 2FSK信号波形图
9.2.2 2ASK调制系统
1. 2ASK调制
2ASK调制方法有两种，如 图9.3 所示。一种
是通过乘法器让s(t)与载波cos相乘，这种方法是
数字频带传输系统
依然适用于对数字信号的处理。用数字基带信号对载波进
行调制，把数字基带信号的频谱搬移到较高的载波频率上，
这种信号处理方式称为数字调制，相应的传输方式称为数
字信号的频带传输。
•
频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。数
字频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟
信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带
信号。调制是通过以改变高频载波的幅度、相位或频率，
使其随着基带信号的变化而变化来实现的；而解调则是将
基带信号从载波中提取出来的逆变换过程。
•
一般而言，数字调制技术可分为两种类型：一是利用
模拟方法去实现数字调制，也就是把数字基带信号当作模
拟信号的特殊情况来处理；二是利用数字信号的离散取值
Байду номын сангаас
特点键控载波，从而实现数字调制。第二种技术通常称为
频率或相位，形成数字调制信号，并送至信道。在信道中
传输的还有各种干扰。接收滤波器把叠加在干扰和噪声中
的有用信号提取出来，并经过相应的解调器，恢复出数字
基带信号s（t）或数字序列。
•
在第一代蜂窝移动通信系统中采用的是模拟调频
（FM）传输模拟语音，但其信令系统却是数字的，采用
2FSK数字调制技术。第二代数字蜂窝移动通信系统，传
信号参量可能有M（M＞2）种取值。一般而言，在码元速
率一定的情况下，M取值越大，则信息传输速率越高，但
其抗干扰性能也越差。
•
在实际应用中，根据已调信号的结构形式又可分为线
性调制和非线性调制两种。在线性调制中，已调信号表示
为基带信号与载波信号的乘积，已调信号的频谱结构和基
带信号的频谱结构相同，只不过搬移了一个频率位置。主
通信原理第6章数字频带传输系统-简
影响因素
误码率受到多种因素的影 响，包括信噪比、信号功 率、信道特性等。
降低方法
为了降低误码率，可以采 用差错控制编码、信道优 化、提高信号功率等方法。
频带利用率
频带利用率
是指数字频带传输系统在单位频 带内的数据传输速率，是衡量数 字频带传输系统性能的重要指标
之一。
影响因素
频带利用率受到多种因素的影响， 包括信号调制方式、信道带宽、数 据传输速率等。
提高信号的抗干扰能力，减少信号失真和畸变，提高通信系统的性 能。
频谱效率优化
频谱效率优化
01
通过提高频谱利用效率和降低频谱占用率，实现通信系统的节
能和高效运行。
频谱效率优化方法
02
采用高效调制技术、频谱压缩技术、频谱共享技术等，提高频
谱利用效率。
频谱效率优化的优势
03
降低通信系统的能耗和成本，提高通信系统的容量和覆盖范围，
有线电视网络
移动通信网络
利用数字频带传输系统，实现高质量的视 频传输和交互式电视服务。
利用数字频带传输系统，实现手机、平板 电脑等移动终端的高速数据传输和语音通 话。
02
数字频带传输系统的基本 原理
数字信号的调制和解调
数字信号的调制
将数字信号转换为适合在信道中 传输的信号形式，常用的调制方 式有振幅键控、频率键控和相位 键控等。
数字信号的频谱特性
数字信号的频谱
数字信号的频谱由离散谱和连续谱两部分组成，离散谱对应于信号的频率分量， 连续谱对应于信号的过渡频率分量。
数字信号的功率谱密度
描述数字信号能量在各频率分量上的分布情况，是评估数字信号频带利用率的 重要参数。
03
数字频带传输系统的性能 指标
数字频带传输系统
解调器
解调：在接收端把已搬到给定信道 通带内的频谱还原为基带信号的过程
调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求
01
02
03
04
容易辐射
实现频率分配
实现多路复用
05
减少噪声和干扰的影响，提高系统抗干扰能力
概述：调制在通信系统中的作用
概述：调制的基本特征和分类
调制器
m (t )
QAM（Quadrature-Amplitude Modulation）
4
M进制振幅键控
5
最小频移键控
1
MSK（Minimum Shift Keying）
2
正交振幅调制
3
MASK（M-ary Amplitude Shift Keying）
6
其他数字调制系统
5 多进制数字调制系统
4 二进制数字调制系统的抗噪声性能
2FSK信号的一般原理与调制方法
时域表示及波形 数字频率调制又称频率键控，记作FSK（ Frequency shift-keying ），二进制频率键控记作2FSK。
01
03
02
7.2 二进制数字频率键控
它相当于载波在两种不同频率之间进行切换，故称频移键控 (FSK ——Frequency Shift－Keying)。
用载波的两种相位（0和π）去对应基带信号的“0” 与 “1”两种码元。因此二元数字调相就是让载波在两种相位间切换，故称相移键控。
数字相位调制又称相移键控，记作PSK（ Phase shift-keying ），二进制相位键控记作2PSK。
一、2PSK信号一般原理与调制方法
7.3 二进制数字相位键控
数字带通传输系统的最高频带利用率
数字带通传输系统的最高频带利用率
数字带通传输系统的最高带宽利用率
1. 什么是数字带通传输系统？
数字带通传输系统是一种高效率的数字信号传输技术，它主要是将信
号从一个频率转换到另一个频率，以加强系统的带宽，同时提高信号
回收的效率。
通常，它会使用有损或无损的数字压缩技术，以节省带宽，在高速通信中使用。
2. 数字带通传输系统的最高带宽利用率是怎样的？
数字带通传输系统的最高带宽利用率取决于传输线路、传输器宽度和
信号传输质量。
通常，数字带通传输系统可以获得高达90％以上的带
宽利用率。
该技术可以实现有效的、容量丰富的信号传输，并最大限
度地实现稳定的带宽保证。
3. 提高数字带通传输系统的带宽利用率
（1）使用高级压缩技术：使用压缩技术，可以获得更高的带宽利用率，因为这种技术可以有效地压缩原始信号，从而节省传输带宽。
（2）采用较低频带：较低的频带可以提高系统的传输速度，从而提高带宽利用率。
（3）使用动态调制/解调器：使用这种技术可以根据特定信道中的信号情况进行有效的频率调节，以最大限度地提高带宽利用率。
（4）消除线路噪声：减少线路噪声可以改善信号传输的质量，因而增强带宽利用率。
（5）建立带宽调节计划：建立带宽调节系统可以根据网络的实际情况动态调整带宽，以获得最佳的带宽利用率。
总之，通过采用可提高带宽利用率的传输技术，可以帮助企业有效地利用带宽资源，从而实现快速、高效率的通信。
通信原理第七章数字带通传输系统课件
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。
数字带通传输系统频带利用率
数字带通传输系统频带利用率
数字带通传输系统是一种基于数字信号传输的通信技术，目前已广泛应用于数据传输、视频传输、音频传输等领域。
在数字带通传输系统中，频带利用率是一个非常重要的指标，它反映了数字信号在频带上的利用效率。
频带利用率是指在一定的频带宽度内，数字信号所占用的比例。
在数字带通传输系统中，数字信号通常采用调制的方式进行传输，不同的调制方式对频带利用率有不同的影响。
例如，QPSK调制方式下的频带利用率是50%，16QAM调制方式下的频带利用率是64%，64QAM调制方式下的频带利用率是76%。
除了调制方式外，数字带通传输系统的频带利用率还受到其他因素的影响，如信噪比、码率等。
当信噪比较低时，数字信号的误码率较高，频带利用率也会受到影响；当码率较高时，数字信号所占用的频带宽度也会增加，频带利用率也会相应地减少。
为了提高数字带通传输系统的频带利用率，可以采用多种技术手段，如信道编码、调制方式的选择、功率控制等。
通过这些手段，可以在不增加带宽的情况下提高数字信号的传输效率，从而提高数字带通传输系统的频带利用率。
- 1 -。
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
数字基带传输系统的频带利用率
数字基带传输系统的频带利用率数字基带传输是一种在通信系统中广泛应用的传输技术，它通过将模拟信号转换为数字信号进行传输。
在数字基带传输中，频带利用率是一个重要的指标，它衡量了系统在给定频率范围内能够传输的数据量。
频带利用率是指单位频谱带宽内可传输的最大数据量。
通信系统的频率范围是有限的，因此如何提高频带利用率，以实现更高的数据传输速率，一直是通信技术研究的焦点之一。
在数字基带传输系统中，频带利用率的提高可以通过以下几种方法实现：1. 调制技术：调制技术是一种将数字信号转换为模拟信号的过程。
常见的调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
通过选用适当的调制技术，可以在有限的频带范围内传输更多的数据，从而提高频带利用率。
2. 多址技术：多址技术是一种将多个用户的信号通过同一频带传输的技术。
常见的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。
通过多址技术，多个用户可以在同一频带范围内同时进行通信，从而提高频带利用率。
3. 谱形塑造技术：谱形塑造技术是一种通过信号处理技术改变信号的频谱形状的方法。
通过塑造信号的频谱形状，可以减小信号的带宽，从而实现更高的频带利用率。
常见的谱形塑造技术有滤波器、非线性变换和压缩变换等。
4. 增强信号编码技术：增强信号编码技术是一种将冗余数据从信号中剔除的方法，从而提高数据传输的效率。
通过有效地利用信号的统计特性和冗余性，可以减少传输中的数据量，从而提高频带利用率。
常见的增强信号编码技术有差分编码、霍夫曼编码和矢量量化等。
尽管上述方法可以提高数字基带传输系统的频带利用率，但是在实际应用中，也会面临一些挑战和限制。
首先，不同的调制技术、多址技术和谱形塑造技术会互相影响，需要综合考虑它们的特点和适用条件。
其次，频带利用率的提高往往会伴随着更高的要求和复杂性，需要在成本、功耗和系统性能等方面做出平衡。
总结起来，数字基带传输系统的频带利用率是指单位频谱带宽内可传输的最大数据量。
通信原理第7章数字频带传输系统
1 若P = 2 Ps ( f
Ps ( f )
)
Ts 1 2 Sa (π fTs ) + δ ( f 4 4
)
0
1 Ts
2 Ts
3 Ts
f
7.1 二进制调制与解调原理
西安电子科技大学 通信工程学院
西安电子科技大学 通信工程学院
（2）相干解调法
BPF
e2 FSK ( t ) a
ω1
b
× ×
c
LPF
d
抽判
BPF
ω2
e
cos ω1t cos ω2t
h
f
LPF
g
注：频差要足够大
7.1 二进制调制与解调原理
西安电子科技大学 通信工程学院
一、二进制振幅键控（2ASK）
1.信号表示及波形
e2 ASK ( t ) = s ( t ) cos ωc t
原理框图和波形 误码性能
传输带宽 频带利用率
相干和非相干
7.1 二进制调制与解调原理
西安电子科技大学 通信工程学院
一、二进制振幅键控（2ASK）
1.信号表示及波形
= s (t )
∑ a g ( t − nT )
n s n
单极性不归零
1
Ts
P 0, an = 1, 1 − P
1, 0 ≤ t ≤ Ts g (t ) = 其它 0,
t t t t
= s1 ( t )
a n g ( t − nTs ) ∑ 相位不一定连续 n
0, = n1t s ( t ) cosa ω 1,
数字频带传输系统研究
石家庄铁道大学四方学院毕业设计数字频带传输系统研究Research of Digital Frequency TransmissionSystem毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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an
1
s( t )
A 0t T s g(t) 0 t为其它
1
0
0
s( t )
eo ( t ) f1 f2 f2 f1 6
2FSK的非相干解调器
1
带通 滤波器 输入 包络 检波器 抽样脉冲 抽样 判决器 输出
2
带通 滤波器 包络 检波器
7
2FSK的相干解调器
1
带通 滤波器 输入 低通 滤波器 输出
发送“ 1 ”时 发送“ 0 ”时
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。 可以计算 出，当大信噪比时，误码率为：
1 r / 4 P e e 2
25
例1、设某2ASK信号的码元速率RB＝ 4.8106B，采用包络检波法或同步检测法 解调。已知接收端输入信号的幅度a＝ 1mV，信道中加性高斯白噪声的单边功 率谱密度no＝ 210-15W/Hz。 试求： 1) 包络检波法解调时系统的误码率； 2) 同步检测法解调时系统的误码率。
h
发“0”错判为“1”的概率等于：
h 1 P p ( x ) dx 1 erf e 0 0 h 2 2 n 2
p0(x) Pe1
h* Pe0
p1(x)
h
A
当P(1) = P(0) 时，相干解调的总误码率为：
1 h 1 1 1 h A P P P 1 erf 1 erf e e 1 e 0 2 2 4 4 n n 2 2
2
带通 滤波器
cos1t
抽样脉冲 低通 滤波器
抽样 判决器
cos2t
8
2FSK信号功率谱
1、有载频成分
f f 2 f 2、B 2 1 s
f2 f1 fs 为单峰
f2 f1 fs
f1=fo+0.4fs f2=fo-0.4fs f1=fo+fs f2=fo-fs f1=fo+0.5fs f2=fo-0.5fs f 0 fo 9
e ( t ) s ( t ) cos t o c
an绝对码 s( t ) 载波 2PSK信号
1
0
0 1
0
1
1
0
10
2PSK的相干解调器
输入 带通 滤波器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出
cosct
定时脉冲
11
2PSK解调器
输入
鉴相器
带通 滤波器 低通 滤波器 抽样 判决器 输出
cosct 1、2PSK调制也称绝对调相。
当h值等于最佳门限值h*时， 当信噪比r>>1时，
P e 1 er / 4
p ( h *) p ( h *) 1 0
1 P r/2 e erfc 2
24
r
（2）包络检波法 的误码率 ∵ 输出是其输入电压y(t)的包络，故有
2 2 A n ( t ) n t ) c s( V ( t ) 2 2 n ( t ) n t ) s( c
f (V )
V
2 n
e
V2 2 2 n
19
复习3——正弦波+窄带高斯过程 A cos( t ) n ( t ) c
z ( t ) cos t z ( t ) sin t c c s c
z ( t ) cos[ t ( t )] c
合成信号的包络
2 2
[ A cos n ( t )] cos t [ A sin n ( t )] sin t c c s c
z ( t) z t) z t) c ( s ( 服从广义瑞利分布。 -- 小信噪比时，服从瑞利分布 -- 大信噪比时，服从高斯分布
合成信号的相位 zs (t) (t) arctg zc(t) 较复杂。 -- 小信噪比时，服从均匀分布 -- 大信噪比时，f () 集中在
A 10 r 2 26 1 8 2 2 1 . 92 10 n
∴（1）包络检波法时的误码率为：
1 1 6 . 5 4 4 P e e 1 . 66 10 e r 3 . 1416 26
r
（2）相干解调法时的误码率为：
1 1 6 . 5 4 4 P e e 7 . 5 10 e 2 2
e ( t ) s ( t ) cos t o c
2ASK的非相干解调器
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
输出
定时脉冲
3
2ASK的相干解调器
输入
带通 滤波器
低通 滤波器
抽样 判决器
输出
cosct
定时脉冲
4
2ASK信号功率谱
1、有载频成分
2、B=2fs
Sx()
r
27
例2 采用二进制频移键控方式在有效带宽为 2400Hz的信道上传送二进制数字信息。已 知2FSK信号的两个频率：f1＝2025Hz，f2＝ 2225Hz，码元速率RB＝300B，信道输出端 的信噪比为6dB。 试求： 1) 2FSK信号的带宽； 2) 采用包络检波法解调时系统的误码率； 3) 采用同步检测法解调时系统的误码率。
复习1——窄带随机过程
( t ) a ( t ) cos[ t ( t )] c
2
a ( t ) cos ( t ) cos t a ( t ) sin ( t ) si t c c
( t ) cos t ( t ) sin t c c s c
信号相位附近
20
复习4——正弦波+窄带高斯噪声
A cos t n ( t ) c [ A n ( t )] cos t n ( t ) sin t c c s c V ( t ) cos[ t ( t )] c
2
包络V(t)是广义瑞利分布
V ( t ) [ A n ( t )] n ( t ) c
1 B /Hz m ax 3、
0 Sy()
-c 0
c
5
§1.2、 2FSK调制器及其波形
载波
f1
s( t ) 模拟 调频器 eo ( t )载波开关电路来自Keo ( t )
f2
e ( t ) a g ( t nT ) cos t a g ( t nT ) cos t o n s 1 n s 2
26
解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该 是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带 宽应为: B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz 2 8 n B 1 . 92 10 W 故带通滤波器输出噪声平均功率等于: n 0 因此其输出信噪比等于： 2 6
这是滤波后的接收电压，下面用它来计算误码率。
22
（1）相干解调法的误码率： 抽样判决处的电压x(t) 为 A n ( t ) c x ( t ) n ( t ) c
式中，nc(t)——高斯过程。
当发送“1”时，x(t)的概率密度等于：
当发送“ 1 ”时
当发送“ 0 ”时
p ( x ) 1
18
复习2——窄带高斯噪声
c>> m
-c- m -c -c+ m
0
SNi ()
n0 2
c- m
c
c+ m
2 2 V ( t ) n ( t ) n t) n ( t ) n ( t ) cos t n ( t ) sin t c s( c c s c
的窄带平稳高斯过程 t 均值为0、方差为
) 1、其同相分量 s (t和反相分 t) 量 c (仍是平稳高斯过程， 且均值为0、方差相等； ) s (t ) 同一时刻上 、 c (t 互不相 关或统计独立。
t) 2、其包络a (的一维分布是 瑞利分布，相位 的一 (t ) 维分布是均匀分布；就一 维分布而言， 、 (t ) a 统计独立。 (t )
第
7章
数字频带传输系统
§1、二进制数字调制、解调原理
§1.1、二进制振幅键控（2ASK） §1.2、二进制频移键控（2FSK） §1.3、二进制相移键控（2PSK） §1.4、二进制差分相移键控（2DPSK）
§2、二进制数字调制系统的抗噪声性能 §3、二进制数字调制系统的性能比较 §4、多进制数字调制系统
nc(t)——同相分量； ns(t)——正交分量 包络V(t)是瑞利分布
n(t)、nc(t)、ns(t)均为零均值、高 斯、遍历的
2 2 2 2 n ( t ) n ( t ) n ( t ) c s n
2 1 ( x a ) f( n ) exp[ ] 2 2 2
2 n
1
exp ( x A )/ 2
2 2 n
p0(x)
h*
Pe0 Pe1 h A
p1(x)
当发送“0”时，x(t)的概率密度等于：
p ( x ) 0
1
2 n
2 2 exp x / 2 n
令h为判决门限
23
则发“1”错判为“0”的概率等于：
h 1 A P p ( x ) dx 1 1 erf e 1 1 2 2 n 2