数字信号的频带传输详解
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第5章-数字信号的频带传输系统说课讲解
第波5形章 数字信号频带传输系统
相对码与绝对码的关系：
an表示绝对码、 bn表示相对码
bn anbn1
第5章 数字信号频带传输系统
cos ct
开关电路
0° e2DPSK (t)
180°移 相
码 变 换 s(t)
bn anbn1
2DPSK信号产生原理图
第5章 数字信号频带传输系统
e2D PS K (t)
在二进制情况下，1对应于载波频率f1， 0对应于载波频率f2。
第5章 数字信号频带传输系统
2FSK信号在形式上如同两个不同频率交替发送的
2ASK信号相叠加，因此已调信号的时域表达式为：
e 2 F S K ( t) [ a n g ( t n T s ) ] c o s1 t [ a n g ( t n T s ) ] c o s2 t
(2) 2ASK信号的解调 方法有两种： 相干解调（同步检测法） 非相干解调（包络检波法）
第5章 数字信号频带传输系统
e2Ask(t)
sAM (t)
2ASK信号的非相干解
调
线性包络检波器
BPF
LED
LPF m0 (t)
AM信号的非相干解调
第5章 数字信号频带传输系统
a
b
e2Ask(t)
c
d
1
1
0
在2ASK中，载波幅度随着调制信号1和0的 取值而在两个状态之间变化。
第5章 数字信号频带传输系统
令二进制数字基带信号为：
s(t)
ang(tnT s),an1 0
概率为P 概率为1-P
n
则 e2ASK(t)s(t)cosct
为双边带调幅信号的时域表达式
频带传输技术
频带传输技术
频带传输的定义
频带传输，有时也称宽带传输，是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。
我们将这种利用模拟信道传输数字信号的方法称为频带传输技术。
是利用模拟信号进行数据传输是一种比较普遍的通信方式。
频带传输将代表二进制数据的“1”和“0”信号，通过调制解调器变成具有一定频带范围的模拟信号进行传输。
典型的例子就是电话电路，其特性是带通型，一般频率范围为300～3400Hz，基带信号不能通过，所以要采取措施把基带信号调制解调到电话电路的频带范围内传输，频带传输可实现远距离的数据通信。
在实现远距离通信时，经常借助于电话线路，此时就需要利用频带传输方式。
采用频带传输时，调制解调器 Modem）是最典型的通信设备，要求在发送和接收端都要安装调制解调器。
《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。
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）。
（1）幅移键控方式（ASK，Amplitude-Shift Keying） （2）频移键控方式（FSK，Frequency-Shift Keying） （3）相移键控方式（PSK，Phase-Shift Keying）
．宽带传输
宽带是指比音频带宽更宽的频带，它包括大部 分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传 输，这样的系统称为宽带传输系统。宽带传输系 统属于模拟信号传输系统，它能够在同一信道上 进行数字信息或模拟信息服务，宽带传输系统可 以容纳全部广播信号，并可进行高速数据传输。
局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们 的区别在于：基带传输的信号主要是数字信号， 宽带传输的是模拟信号；基带传输的数据传输速 率范围为0～10Mb/s，其典型的数据传输速率范 围为1～2.5Mb/s；宽带传输的数据传输速率范围 为0～400Mb/s，通常使用的传输速率是5～ 10Mb/s。一个宽带信道还可以被划分为多个逻辑 基带信道。宽带传输能把声音、图像和数据等信 息综合到一个物理信道上进行传输。宽带传输采 用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带 传输。
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。
数字信号载波传输
数字信号的频带传输
2、2ASK调制与解调
(a)
开关
载波 发生器
S
e(t)
s(t)
(b()a)
1 图 40-4 AS1K波形1产生器0 框图0
（1） 产生 二进制振幅键控信号的产生方
法(调制方法)有两种，如图4-4所示。 其中，图（a）采用模拟调制方式的 ASK调制方法。相乘器将数字基带信 号（单极性NRZ码）和高频载波相 乘，得到ASK信号；图（b）采用数 字键控方法，由数字基带信号去控制 一个开关电路。当出现1码时开关S闭 合，有高频载波输出；出现0码时开 关S断开，无高频载波输出。
相乘。我们知道二进制NRZ波形的频谱如书上P58图4-6（a）所 示，乘法器可以使信号的频谱搬移到载波的两边，因此可得到 ASK信号的频谱如图4-6(b)所示，从中可以得到一个重要的结 论：ASK信号的频带宽度是基带信号的2倍。
2020/1/4
常州信息职业技术学院 电子系 张立中
12
4.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
力较差，它的功率利用率和频带利用率都不高，故在数字通信
中应用得不多，一般都是与具他种调制方式合用。
2020/1/4
常州信息职业技术学院 电子系 张立中
14
4.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
书上P58例4-1：假设电话信道具有理想的带通特性，频率范 围为300-3400Hz，试问该信道在单向传输ASK信号时最大的传输 码率为多少？
2020/1/4
常州信息职业技术学院 电子系 张立中
6
4.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
4.1.1 二进制振幅键控（2ASK）
4 1、信.号波形
图 4-3 所示是一个ASK
信号波形的例子。正弦载
通信原理第5章数字基带传输系统
s(t)的短截。即
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
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
数字频带传输的功率谱和带宽总结
（1）当基带信号为矩形波时：
2 PSk f
传输带宽：
B2 PSK 2B基带 2 Bnull 2 RB
（2）当对基带信号作无 ISI 滤波时 :
Hf
f
0 fN
2 PSK f
B f N 1
f
0
fc B
fc
fc B
传输带宽： B2 PSK 2B基带 2 f N 1 RB 1
1. OOK信号的功率谱和带宽
sOOK t s t cos 2 fct
－ s t 为单极性信号
（1）当基带信号为矩形波时：
ook f
0
传输带宽： BOOK 2B基带 2 Bnull 2 RB
（2）当对基带信号作无 ISI 滤波时 :
Hf
f
0 fN
QPSK f
f N 1
f
0
ff c f N 1
传输带宽： BQPSK 2 f N 1 RB 1
4. DQPSK、OQPSK、 DQPSK 信号的功率谱和带宽 4
与QPSK的完全一样。 5. MPSK、MDPSK信号的功率谱和带宽
f
0 fN
OOK f
B f N 1
f
0
fc B
fc
fc B
传输带宽： BOOK 2B基带 2 f N 1 RB 1
2. BPSK信号的功率谱和带宽
s2 PSK t s t cos 2 fct
－ s t 为双极性信号
与BPSK的完全一样。
总结： OOK、MPSK 、MDPSK的功率谱和带宽完全一样。
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
第18页/共47页
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。
高级通信原理第5章 数字信号频带传输(于秀兰)
交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号
在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
sQAM t mI t cos ωct mQ t sin ωct
mI t
相乘器
相乘器
相加器 信道
cosωct
cosωct
相乘器
mQ t
相乘器
sin ωct
2
1 2 b 1 Q N 2 0
4PSK
参见北邮教材200页
结论：4PSK的误比特率和2PSK相同。
例题
数字调制系统的最佳接收机的误码分析
M进制PAM的错误概率
M进制PSK的错误概率
M进制QAM的错误概率
M进制FSK的错误概率
( －3,1)
(3,1)
( －4.61,0)
( －2.61,0)
(2.61,0)
(4.61,0)
( －1,－1) ( －1,1) ( －3,－3) (3,－3) (0,－2.61)
(0,－4.61)
(a )
(b )
QAM的星座图
在矢量图中可以看出各信号点之间的距离，相邻
点的最小距离直接代表噪声容限的大小。比如，随着
r 2r s m s m , m 1,2,...M
D' r, s m 2r s m s m
相关度量： C r, sm 2r s m s m 可见， 距离 Dr, sm
N
2
2
2
2
2 r t sm t dt m
T 0
R R s log2 M ,
R 1 log2 M W 1
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
频带传输基本概念
频带传输基本概念
1.频带传输的概念
所谓数字信号的频带传输是对基带数字信号进行调制，将其频带搬移到光波频段或微波频段上，利用光纤、微波、卫星等信道传输数字信号。
2.数字调制的概念和分类
对基带数字信号进行调制称为数字调制。
通过调制把基带数字信号进行了频率搬移，而且数字信号转换成了模拟信号，所以频带传输实际传输的是模拟信号。
数字调制的具体实现是利用基带数字信号控制载波（正弦波）的幅度、相位、频率变化，因此，有三种基本数字调制方法：数字调幅（ASK，也称幅移键控）、数字调相（PSK，也称相移键控）、数字调频（FSK，也称频移键控）。
第五章 数字信号的频带传输
2
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
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
《数字频带传输技术》课件
数字频带传输技术通过将数字信号转化为模拟信号并传输，相比于模拟信号传输具有更广泛的传 输范围和更娱乐和工业领域具有广泛的应用，为人们的 生活和工作带来了便利和效率的提升。
数字频带传输技术的优势
抗干扰能力
数字频带传输技术能够 有效抵御来自外界的干 扰信号，确保传输的稳 定性和可靠性。
网络建设成本高
数字频带传输技术的应用可能需要进行网络基础设施的升级和建设，造成一定的成本投入。
传输延迟较大
由于数字信号的处理和传输过程，数字频带传输技术可能存在一定的传输延迟。
数字频带传输技术的发展趋势
1
多信道传输
将多个信道同时用于传输，实现更高效的数据传递和处理。
2
自适应调制技术
根据传输环境的变化，自动调整传输参数，提供更稳定和可靠的传输质量。
3
更高的传输速率
随着技术的不断进步，数字频带传输技术将能够实现更快速的数据传输，满足人 们对高速数据的需求。
结论
通过本课件，我们了解了数字频带传输技术的特点和应用，并展望了它未来的发展。数字频带传 输技术将继续推动数字化时代的发展和进步。
《数字频带传输技术》 PPT课件
数字频带传输技术是一种用于数字信号传输的先进技术。本课件将介绍该技 术的定义、特点以及应用领域，以及它的优势、局限性和未来发展趋势。
什么是数字频带传输技术？
数字频带传输技术是一种用于传输数字信号的技术，它具有高效、稳定和抗 干扰能力强等特点。
数字频带传输技术的原理
传输距离
数字频带传输技术能够 实现远距离传输，使得 信息能够覆盖更广泛的 范围。
传输速度
相比于传统的模拟信号 传输技术，数字频带传 输技术具有更高的传输 速度，能够实现更快速 的数据传输。
数字频带传输技术的优势
抗干扰能力
数字频带传输技术能够 有效抵御来自外界的干 扰信号，确保传输的稳 定性和可靠性。
网络建设成本高
数字频带传输技术的应用可能需要进行网络基础设施的升级和建设，造成一定的成本投入。
传输延迟较大
由于数字信号的处理和传输过程，数字频带传输技术可能存在一定的传输延迟。
数字频带传输技术的发展趋势
1
多信道传输
将多个信道同时用于传输，实现更高效的数据传递和处理。
2
自适应调制技术
根据传输环境的变化，自动调整传输参数，提供更稳定和可靠的传输质量。
3
更高的传输速率
随着技术的不断进步，数字频带传输技术将能够实现更快速的数据传输，满足人 们对高速数据的需求。
结论
通过本课件，我们了解了数字频带传输技术的特点和应用，并展望了它未来的发展。数字频带传 输技术将继续推动数字化时代的发展和进步。
《数字频带传输技术》 PPT课件
数字频带传输技术是一种用于数字信号传输的先进技术。本课件将介绍该技 术的定义、特点以及应用领域，以及它的优势、局限性和未来发展趋势。
什么是数字频带传输技术？
数字频带传输技术是一种用于传输数字信号的技术，它具有高效、稳定和抗 干扰能力强等特点。
数字频带传输技术的原理
传输距离
数字频带传输技术能够 实现远距离传输，使得 信息能够覆盖更广泛的 范围。
传输速度
相比于传统的模拟信号 传输技术，数字频带传 输技术具有更高的传输 速度，能够实现更快速 的数据传输。
数字基带信号、基带传输以及频带传输及结构
称为半占空码。
码元间数隔字基带信号、基带传输以及频带
传输和结构
(4) 双极性归零码（BRZ）
它是双极性码的归零形式；每个码元内的脉冲都 回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的 间隔。
1010011 0
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
(5) 差分码
不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相 邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码；
E 1 1 00 11 00 0 0 1 1 11
E
由于差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码， 因此称它为相对码，而相应地称前面的单极性或双极性 码为绝对码。
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
(6) 多进制码
这种波形的一个脉冲可以代表多个二进制符号，在 码元速率一定时可以提高信息速率，故在高速数 字传输系统中得到广泛应用；
什么是数字基带传输？ －数字基带信号在信道中的直接传输,如在某些
具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不 太远的情况下； 什么是数字频带传输？
－数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输； 也称为调制或 载波传输；
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
数字基带通信系统模型
t
g1 t 2Tb 2
2 g1 t 2Tb
随机脉冲序列示意图
g1(t )－“0”码，出现概率为p g2(t )－“1”码 ，出现概率为1-p
Tb－码元间隔 f b－码元速率
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
二进制随机序列功率谱密度
g1(t )~G1(f )
g2(t) ~G2(f )
成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方 式； 2 数字基带传输中包含频带传输的许多基本问 题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是 频带传输系统必须考虑的问题； 3 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等 效为基带传输系统来研究；
码元间数隔字基带信号、基带传输以及频带
传输和结构
(4) 双极性归零码（BRZ）
它是双极性码的归零形式；每个码元内的脉冲都 回到零点平，即相邻脉冲之间必定留有零电位的 间隔。
1010011 0
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
(5) 差分码
不是用码元本身的电平表示消息代码，而是用相 邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码；
E 1 1 00 11 00 0 0 1 1 11
E
由于差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码， 因此称它为相对码，而相应地称前面的单极性或双极性 码为绝对码。
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
(6) 多进制码
这种波形的一个脉冲可以代表多个二进制符号，在 码元速率一定时可以提高信息速率，故在高速数 字传输系统中得到广泛应用；
什么是数字基带传输？ －数字基带信号在信道中的直接传输,如在某些
具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不 太远的情况下； 什么是数字频带传输？
－数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到 高载波处在带通型信道中的传输； 也称为调制或 载波传输；
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
数字基带通信系统模型
t
g1 t 2Tb 2
2 g1 t 2Tb
随机脉冲序列示意图
g1(t )－“0”码，出现概率为p g2(t )－“1”码 ，出现概率为1-p
Tb－码元间隔 f b－码元速率
数字基带信号、基带传输以及频带 传输和结构
二进制随机序列功率谱密度
g1(t )~G1(f )
g2(t) ~G2(f )
成的近程数据通信系统广泛采用了这种传输方 式； 2 数字基带传输中包含频带传输的许多基本问 题，也就是说，基带传输系统的许多问题也是 频带传输系统必须考虑的问题； 3 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等 效为基带传输系统来研究；
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为数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。
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
调制-- 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
调制信号---- 指来自信源的基带信号 用基带信号对载波波形的某些参数进行控制， 载波调制 -- 用调制信号去控制载波的参数的过程。 使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即 载波---- 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波， 所谓调制。 也可以是非正弦波。
故其表达式为：
Acosc t e2PSK (t ) - Acosc t
传输带宽： B2ASK=2B
单极性NRZ码功率谱 B2ASK
2ASK已调信号功率谱
13
双极性NRZ码功率谱
DSB-SC
抑制载频的2ASK已调信号功率谱
ASK信号波形形成
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法)
已调信号-- 载波受调制后称为已调信号。 解调-- 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号 （检波） 恢复出来。
3
调制的基本特征和分类
模拟调制 连续变化的模拟量：
m (t )
离散的数字量： 二进制数字脉冲
调制器
sm (t )
脉冲波形 脉冲载波调制
C (t )
连续波形
数字调制
矩形周期脉冲 单频正弦波 连续载波调制
基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调幅
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，通常假设是高度为1，
宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
是利用包络检波器或波形整流器对幅度键控信号进行检 波以恢复基带信号的方法
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
地 载 波 （ 称 为 相 干 载 波 ） 同 步 （ 同 频 同 相 ） 的 本
与 接 收 的 已 调 载 波 严 格
sm ( t ) cosct s( t ) cos2 ct s( t ) / 2 (cos2ct ) / 2
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“ 1 ”时 发送“ 0”时
2FSK典型波形
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
4
调制的基本特征和分类
sm (f ) m (f )
频谱之间呈线性搬移关系： AM、ASK 频谱之间没有线性对应关系： FM、PM、FSK
线性调制
sm (f )
非线性调制
m (t )
sm (t )
调制器
C (t )
m(t)改变载波信号C(t)的不同参数
幅度调制：AM、PAM、ASK 频率调制：FM、FSK 相位调制：PPM、PSK
an 1, 0, 概率为 P 概率为1 P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
10
2ASK实现方法
-- 模拟调制法（相乘器法） -- 键控法
二进制 不归零信号
e2 ASK (t )
乘法器
s (t )
cos ct
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
s (t )
2ASK实现原理
基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调相
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
1、二进制绝对相移键控 2PSK 2、二进制差分相移键控 2DPSK
利用两种相位来传输二元符号。
1、2PSK
在2PSK中，通常用初始相位 0 和π分别表示二进制”1”和”0”,
5
数字调制基本方法
ASK、PSK、FSK
1 0 0 1
m (t )
数字基带 信号
sm (t )
调制器
s (t )
C (t )
正弦载波
2 PSK
t
2 FSK
t
2 ASK
t
主要内容
一、数字调幅ASK
2ASK 2FSK 2PSK
二、数字调频FSK 三、数字调相PSK
7
一、数字幅度调制
概念 —— 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称
e2ASK (t ) st cos c t
设： Ps (f ) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f ) － 2ASK信号的功率谱密度 则已调信号的功率谱可表示为：
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱 Ps (f )的线性搬移（属线性调制）。
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
调制-- 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
调制信号---- 指来自信源的基带信号 用基带信号对载波波形的某些参数进行控制， 载波调制 -- 用调制信号去控制载波的参数的过程。 使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即 载波---- 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波， 所谓调制。 也可以是非正弦波。
故其表达式为：
Acosc t e2PSK (t ) - Acosc t
传输带宽： B2ASK=2B
单极性NRZ码功率谱 B2ASK
2ASK已调信号功率谱
13
双极性NRZ码功率谱
DSB-SC
抑制载频的2ASK已调信号功率谱
ASK信号波形形成
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法)
已调信号-- 载波受调制后称为已调信号。 解调-- 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号 （检波） 恢复出来。
3
调制的基本特征和分类
模拟调制 连续变化的模拟量：
m (t )
离散的数字量： 二进制数字脉冲
调制器
sm (t )
脉冲波形 脉冲载波调制
C (t )
连续波形
数字调制
矩形周期脉冲 单频正弦波 连续载波调制
基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调幅
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，通常假设是高度为1，
宽度等于Ts的矩形脉冲；
an － 第N个符号的电平取值，若取
是利用包络检波器或波形整流器对幅度键控信号进行检 波以恢复基带信号的方法
2ASK信号解调方法
-- 非相干解调(包络检波法) -- 相干解调(同步检测法)
地 载 波 （ 称 为 相 干 载 波 ） 同 步 （ 同 频 同 相 ） 的 本
与 接 收 的 已 调 载 波 严 格
sm ( t ) cosct s( t ) cos2 ct s( t ) / 2 (cos2ct ) / 2
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“ 1 ”时 发送“ 0”时
2FSK典型波形
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
4
调制的基本特征和分类
sm (f ) m (f )
频谱之间呈线性搬移关系： AM、ASK 频谱之间没有线性对应关系： FM、PM、FSK
线性调制
sm (f )
非线性调制
m (t )
sm (t )
调制器
C (t )
m(t)改变载波信号C(t)的不同参数
幅度调制：AM、PAM、ASK 频率调制：FM、FSK 相位调制：PPM、PSK
an 1, 0, 概率为 P 概率为1 P
则相应的2ASK信号就是OOK信号。
10
2ASK实现方法
-- 模拟调制法（相乘器法） -- 键控法
二进制 不归零信号
e2 ASK (t )
乘法器
s (t )
cos ct
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
s (t )
2ASK实现原理
基带信号
0
1
0
0
1
1
1
0
0
调相
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
1、二进制绝对相移键控 2PSK 2、二进制差分相移键控 2DPSK
利用两种相位来传输二元符号。
1、2PSK
在2PSK中，通常用初始相位 0 和π分别表示二进制”1”和”0”,
5
数字调制基本方法
ASK、PSK、FSK
1 0 0 1
m (t )
数字基带 信号
sm (t )
调制器
s (t )
C (t )
正弦载波
2 PSK
t
2 FSK
t
2 ASK
t
主要内容
一、数字调幅ASK
2ASK 2FSK 2PSK
二、数字调频FSK 三、数字调相PSK
7
一、数字幅度调制
概念 —— 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称
e2ASK (t ) st cos c t
设： Ps (f ) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f ) － 2ASK信号的功率谱密度 则已调信号的功率谱可表示为：
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
由上式可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱 Ps (f )的线性搬移（属线性调制）。