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现代通信原理第九章数字频带传输系统
信道的特性，主要指非线性失真和衰落等 会对调制系统有影响，选择调制方案时，应予 以考虑。 信道特性变化，会对2ASK的判决门限值有 影响。 FSK 和PSK 是等幅信号，门限判决电平 与接收信号电平无关。而ASK方案中门限电平 要随输入信号电平的变化而调整，也就是说， ASK信号对衰落很敏感。
9.6.4 设备复杂性与成本
表9.1 数字频带传输系统误码率公式
调制方式 相干 2ASK 非相干 相干 2FSK 2PSK 2DPSK 非相干 相干 相位比较 极性比较 误码率公式
1 r erfc 2 4 1 r Pe exp( ) 2 4 P e
1 r Pe erfc 2 2
备 注
r a 2
2 2 n
a2 其中 2
第9章 数字频带传输系统
9.1 9.3 9.4 9.5 概 述 9.2 二进制幅移键控(2ASK) 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK和2DPSK) 多进制数字调制系统 9.6 数字频带传输系统比较
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。
一般来说，设备越复杂，成本越高。PSK、 FSK和 ASK的发送设备复杂程度大体差不多， 接收设备取决于采用相干解调还是非相干解调 方式。总的来说，相干方式比非相干复杂，而 在非相干解调中，复杂程度最高的是DPSK， 其次是FSK和ASK。
(b)矢量图
9.4.2 二进制相对相移键控(2DPSK)
9.6.4 设备复杂性与成本
表9.1 数字频带传输系统误码率公式
调制方式 相干 2ASK 非相干 相干 2FSK 2PSK 2DPSK 非相干 相干 相位比较 极性比较 误码率公式
1 r erfc 2 4 1 r Pe exp( ) 2 4 P e
1 r Pe erfc 2 2
备 注
r a 2
2 2 n
a2 其中 2
第9章 数字频带传输系统
9.1 9.3 9.4 9.5 概 述 9.2 二进制幅移键控(2ASK) 二进制频移键控(2FSK) 二进制相移键控(2PSK和2DPSK) 多进制数字调制系统 9.6 数字频带传输系统比较
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。
一般来说，设备越复杂，成本越高。PSK、 FSK和 ASK的发送设备复杂程度大体差不多， 接收设备取决于采用相干解调还是非相干解调 方式。总的来说，相干方式比非相干复杂，而 在非相干解调中，复杂程度最高的是DPSK， 其次是FSK和ASK。
(b)矢量图
9.4.2 二进制相对相移键控(2DPSK)
《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。
精选现代通信原理091资料
2019/7/4
23
基带传输编码介绍
（2）三阶高密度双极性码（HDB3码）
可以认为是AMI码的改进码型，输入码组中如 果出现4连“0”，就用特定码组（取代节）来替代。
HDB3有两种取代节：B00V与000V，其中B是 符合交替规律的传号，V是不符合交替规律的传号 （破坏节）。
取代法则：两个破坏节之间的B是奇数个。
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19
密勒码的波形
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20
密勒码和数字双相码的功率谱
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21
a.单极性不归零码 b.双极性不归零码
c.单极性归零码 d.差分码(传号)
e.差分码(空号)
f.数字双相码
20g19./7传/4 号反转码
22
9.1.3 三元码
三元码：信号幅度取值有三个电平 +1，0，-1
1、直流不便于传输，要选择码型使之为零。
2、离散线谱对于提取位定时信号非常重要，要 选择波形使之存在。
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39
例9-1 单极性二元码的功率谱计算。
假设单极性二元码中对应于输入信码0，1的 幅度取值为0，+A，输入信码为各态历经随机序列， 0，1的出现统计独立，则概率为1/2，即
0 an
现代通信原理
第九章 数字信号的基带传输(1)
2019/7/4
1
单元概述
数字信号可以直接在有线信道中传输，也可以 调制后在有线或无线信道中传输，前者称为基带传 输，后者称为载波传输。由于实际信道总是频带受 限的，因此基带信号的设计是一个重要的问题。数 字信号的码型直接影响到信号的频谱特性和位定时 信号的恢复。
（1）对于传输频率很低的信道来说，线路传 输码型的频谱中应不含直流分量。
《数字基带传输系统 》课件
无线基带传输技术
总结词
无线基带传输技术是数字基带传输系统的另一个重要发展方向，它能够实现灵 活的数据传输和便捷的网络接入，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解 决方案。
详细描述
无线基带传输技术利用无线电波进行数据传输，具有灵活、便捷的优点。通过 无线基带传输技术，可以实现移动设备、智能家居等领域的网络接入和数据传 输，为物联网和智能家居等领域提供了更好的解决方案。
信道
01
02
03
信道定义
信道是传输信号的媒介， 可以是无线或有线传输介 质。
信道分类
信道可以分为模拟信道和 数字信道。模拟信道传输 模拟信号，而数字信道传 输数字信号。
信道的作用
为信号提供传输媒介，是 连接信号源和接收端的桥 梁。
解调器
解调器定义
01
解调器是将传输的调制信号还原为基带信号的设备。
目的地的作用
接收并处理传输的信号，是整个传输系统的终点。
03
数字基带传输系统的性能 指标
频谱效率
频谱效率定义
频谱效率是指在单位频谱资源上所能传输的信息量，通常用 bps/Hz表示。
影响因素
数字基带传输系统的频谱效率受到多种因素的影响，包括信号处理 算法、调制方式、编码方式等。
优化方法
为了提高频谱效率，可以采用更先进的信号处理算法、调制方式和 编码方式，例如采用高阶调制和信道编码技术。
影响因素
信噪比受到多种因素的影响，包括传输介质、信号处理算 法等。
03
优化方法
为了提高信噪比，可以采用更先进的信号处理算法和传输 介质，例如采用低噪声放大器、光纤传输等。同时，也可 以采用信噪比增强技术，例如采用频域或时域滤波技术、 自适应均衡技术等。
现代通信原理课件_曹志刚钱亚生_清华大学出版社_第九章资料
基带传输 频带传输
不经过调制直接进行数字信号 的传输的传输方式称为数字信号的 基带传输。
数字基带信号含有大量的低频 分量以及直流分量。
4
数字信号传输的基本方式
基带传输 频带传输
经过调制，利用载波传输调制 后的频带信号的传输方式称为数字 信号的频带传输。
5
基带传输系统的组成
用来产生适合 于信道传输的 基带信号
三元码
信号交替反转码 HDBn码 HDB3码
多元码
M进制码 2B1Q码 ISDN所应用的144kbps
10
9.1.2二元码(1)
单极性非归零码 双极性非归零码
单极性归零码 三者的特点
Hale Waihona Puke — Not Return Zero code在整个码元期 间电平保持不变. — 零电平和正电平分别对应着二进制 代码0和1.
13
9.1.2二元码(1)
单极性非归零码 双极性非归零码
单极性归零码 三者的特点
1. 具有丰富的低频分量和直流分量。 不能用于采用交流耦合的信道传 输。
2. 如果出现长“1”或“0”序列， 没有跳变，不利于接收端时钟信 号的提取。
3. 不具有检测错误的能力，相邻码 之间不存在相关制约的关系
14
9.1.2二元码(2)
20
9.1.2二元码(2)
差分码 数字双相码
传号反转码
密勒码 5B6B码
特点：
“1”码元中点处跳变 “0”单个0不跳变 “0”连0，“0”码之间跳变
21
9.1.2二元码(2)
差分码 数字双相码
传号反转码
5B6B码
编码规则：
将5位二元输入码编成6位 二元 输出码。
22
不经过调制直接进行数字信号 的传输的传输方式称为数字信号的 基带传输。
数字基带信号含有大量的低频 分量以及直流分量。
4
数字信号传输的基本方式
基带传输 频带传输
经过调制，利用载波传输调制 后的频带信号的传输方式称为数字 信号的频带传输。
5
基带传输系统的组成
用来产生适合 于信道传输的 基带信号
三元码
信号交替反转码 HDBn码 HDB3码
多元码
M进制码 2B1Q码 ISDN所应用的144kbps
10
9.1.2二元码(1)
单极性非归零码 双极性非归零码
单极性归零码 三者的特点
Hale Waihona Puke — Not Return Zero code在整个码元期 间电平保持不变. — 零电平和正电平分别对应着二进制 代码0和1.
13
9.1.2二元码(1)
单极性非归零码 双极性非归零码
单极性归零码 三者的特点
1. 具有丰富的低频分量和直流分量。 不能用于采用交流耦合的信道传 输。
2. 如果出现长“1”或“0”序列， 没有跳变，不利于接收端时钟信 号的提取。
3. 不具有检测错误的能力，相邻码 之间不存在相关制约的关系
14
9.1.2二元码(2)
20
9.1.2二元码(2)
差分码 数字双相码
传号反转码
密勒码 5B6B码
特点：
“1”码元中点处跳变 “0”单个0不跳变 “0”连0，“0”码之间跳变
21
9.1.2二元码(2)
差分码 数字双相码
传号反转码
5B6B码
编码规则：
将5位二元输入码编成6位 二元 输出码。
22
数字频带传输系统资料课件
。
码分多路复用
码分多路复用器利用不同的编码 方式对信号进行调制，从而实现
同时传输和相互不干扰。
信号处理技术的选择和应用场景
根据传输距离和环境选择信号处理技术
01
在长距离传输或复杂环境中，需要选择适合的信号处理技术来
保证信号的质量和稳定性。
根据业务类型选择信号处理技术
Байду номын сангаас
02
不同的业务类型对信号处理的要求不同，需要根据实际情况选
协同通信
协同通信技术可以利用多个节点的协作来提高通信性能，降 低干扰，增强系统可靠性。在数字频带传输系统中，协同通 信技术是实现高效无线通信的关键。
多模态信号处理和跨层优化
多模态信号处理
多模态信号处理技术可以针对不同传输环境和应用需求，选择合适的信号处理模 式，以实现最佳的传输性能。
跨层优化
跨层优化技术可以将物理层、链路层、网络层等多个层次进行协同优化，以实现 系统整体性能的最优。在数字频带传输系统中，跨层优化技术可以提高频谱利用 率和数据传输速率。
在实际应用中，线性分组码通常用于要求较低的数字通信系统，如低速数据传输和数字电话等；循环 码和卷积码则广泛应用于高速数据传输和无线通信系统等领域。同时，针对不同的应用场景，还可以 对编码技术进行优化和改进，以满足特定的性能要求。
04
数字频带传输系统的信号 处理技术
滤波器
01
02
03
信号滤波
通过滤波器对信号进行滤 波，以去除噪声和干扰， 提高信号质量。
自适应均衡器
自适应均衡器能够自动调 整自身的参数，以适应信 道的改变，从而保持良好 的传输性能。
多路复用器
时分多路复用
时分多路复用器将时间划分为多 个小段，然后将不同的信号调制 到不同的频带上，实现同时传输
码分多路复用
码分多路复用器利用不同的编码 方式对信号进行调制，从而实现
同时传输和相互不干扰。
信号处理技术的选择和应用场景
根据传输距离和环境选择信号处理技术
01
在长距离传输或复杂环境中，需要选择适合的信号处理技术来
保证信号的质量和稳定性。
根据业务类型选择信号处理技术
Байду номын сангаас
02
不同的业务类型对信号处理的要求不同，需要根据实际情况选
协同通信
协同通信技术可以利用多个节点的协作来提高通信性能，降 低干扰，增强系统可靠性。在数字频带传输系统中，协同通 信技术是实现高效无线通信的关键。
多模态信号处理和跨层优化
多模态信号处理
多模态信号处理技术可以针对不同传输环境和应用需求，选择合适的信号处理模 式，以实现最佳的传输性能。
跨层优化
跨层优化技术可以将物理层、链路层、网络层等多个层次进行协同优化，以实现 系统整体性能的最优。在数字频带传输系统中，跨层优化技术可以提高频谱利用 率和数据传输速率。
在实际应用中，线性分组码通常用于要求较低的数字通信系统，如低速数据传输和数字电话等；循环 码和卷积码则广泛应用于高速数据传输和无线通信系统等领域。同时，针对不同的应用场景，还可以 对编码技术进行优化和改进，以满足特定的性能要求。
04
数字频带传输系统的信号 处理技术
滤波器
01
02
03
信号滤波
通过滤波器对信号进行滤 波，以去除噪声和干扰， 提高信号质量。
自适应均衡器
自适应均衡器能够自动调 整自身的参数，以适应信 道的改变，从而保持良好 的传输性能。
多路复用器
时分多路复用
时分多路复用器将时间划分为多 个小段，然后将不同的信号调制 到不同的频带上，实现同时传输
通信原理数字带通传输系统课件
4、分析 2FSK信号的功率谱密度？已知
把2FSK信号看成是两个 2ASK信号相叠加的方法 。令 、
则
、
可见
是二进制 ASK，可求得 的功率谱密度为
根据式 (7.1-14)、式 (7.1-15)以及式 (7.1-10)可以求出 ，并将它们代入式 (7.1-20)，
当0、 1等概时，便可得 2FSK信号的双边功率谱密度的表示式： ❖12
包络检波存在门限效应。
( 9 ) 、 例 [7.1] 注意：取系统带宽是码元速率的 2倍。
此时误码率为： 大信噪比时 定义归一化门限值：
其中：
为信噪比
❖ 26
二、2ASK系统的抗噪声性能(5)
2、包络检波法： 包络检测以前与 相干检测法一样。
由式(7.2-7)： (1)、发1码，在Ts内BPF的包络输出：
其输出包络的一维概率密度函数服从广义瑞利分布：
发0码，在Ts内BPF的包络输出： 其输出包络的一维概率密度函数服从瑞利分布：
为加性白噪声。
❖23
二、2ASK系统的抗噪声性能(2)
设 经传输后除有固定衰耗外末受到畸变，则式(7.2-3)中 经理想带通滤波器的输出为：
则： 参照(5.1.6)节得，抽样判决器输入端得到的波形：
❖24
二、2ASK系统的抗噪声性能(3)
(1)、则 发“1”时：
发“0”时：
(2)、判决规则：若 x(t)的抽样值 x＞b，则判为 “是 1码 ” ； b为判决门限。若 x(t)的抽样值 x <b，则判为 “是 0码”。 (3) 、将“l”错判为 “0”的概率 (漏报概率 )为：
令
波形如图 7-2。
❖3
一、二进制数字调制系统的原理(2ASK)(2)
把2FSK信号看成是两个 2ASK信号相叠加的方法 。令 、
则
、
可见
是二进制 ASK，可求得 的功率谱密度为
根据式 (7.1-14)、式 (7.1-15)以及式 (7.1-10)可以求出 ，并将它们代入式 (7.1-20)，
当0、 1等概时，便可得 2FSK信号的双边功率谱密度的表示式： ❖12
包络检波存在门限效应。
( 9 ) 、 例 [7.1] 注意：取系统带宽是码元速率的 2倍。
此时误码率为： 大信噪比时 定义归一化门限值：
其中：
为信噪比
❖ 26
二、2ASK系统的抗噪声性能(5)
2、包络检波法： 包络检测以前与 相干检测法一样。
由式(7.2-7)： (1)、发1码，在Ts内BPF的包络输出：
其输出包络的一维概率密度函数服从广义瑞利分布：
发0码，在Ts内BPF的包络输出： 其输出包络的一维概率密度函数服从瑞利分布：
为加性白噪声。
❖23
二、2ASK系统的抗噪声性能(2)
设 经传输后除有固定衰耗外末受到畸变，则式(7.2-3)中 经理想带通滤波器的输出为：
则： 参照(5.1.6)节得，抽样判决器输入端得到的波形：
❖24
二、2ASK系统的抗噪声性能(3)
(1)、则 发“1”时：
发“0”时：
(2)、判决规则：若 x(t)的抽样值 x＞b，则判为 “是 1码 ” ； b为判决门限。若 x(t)的抽样值 x <b，则判为 “是 0码”。 (3) 、将“l”错判为 “0”的概率 (漏报概率 )为：
令
波形如图 7-2。
❖3
一、二进制数字调制系统的原理(2ASK)(2)
第6讲-1 数字频带传输系统
信号中， 在2PSK信号中，用载波相位的绝对数值表示数字 信号中 信息的，所以称为绝对移相。 信息的，所以称为绝对移相。但相干载波恢复中载波 相位的180° 相位模糊 ， 导致解调出的二进制基带信 ° 相位模糊， 相位的 号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决 2PSK信号解调过程的反向工作问题 ， 提出了二进制 信号解调过程的反向工作问题， 信号解调过程的反向工作问题 差分相位键控(2DPSK)。 。 差分相位键控
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变 方式是用
化来表示数字信息。 来表示数字信息。 假设前后相邻码元的载波相位差为∆φ， 假设前后相邻码元的载波相位差为 ， 可定义 一种数字信息与∆φ之间的关系为 一种数字信息与 之间的关系为
0, ∆ϕ = π , 表示数字信息“ 0” 表示数字信息“ 1”
表示第n个符号的绝对相位 个符号的绝对相位， 若用φn表示第 个符号的绝对相位，则
ϕn
00, = 180 0 , 发送符号“ 发送符号“ 1” 0”
Ts A O t
－A
以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信 号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。 号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。 二进制绝对移相方式
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 二进制调制
二进制数字调制与解调原理
1.1 二进制振幅键控（2ASK） 二进制振幅键控（ ）
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号 幅度 而变化的数字调制。 而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时， 当数字基带信号为二进制时，则为二进制振 幅键控。 幅键控。
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变 方式是用
化来表示数字信息。 来表示数字信息。 假设前后相邻码元的载波相位差为∆φ， 假设前后相邻码元的载波相位差为 ， 可定义 一种数字信息与∆φ之间的关系为 一种数字信息与 之间的关系为
0, ∆ϕ = π , 表示数字信息“ 0” 表示数字信息“ 1”
表示第n个符号的绝对相位 个符号的绝对相位， 若用φn表示第 个符号的绝对相位，则
ϕn
00, = 180 0 , 发送符号“ 发送符号“ 1” 0”
Ts A O t
－A
以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信 号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。 号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。 二进制绝对移相方式
t
t
t
振幅键控
频移键控
相移键控
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 数字调制可分为二进制调制和多进制调制。 二进制调制
二进制数字调制与解调原理
1.1 二进制振幅键控（2ASK） 二进制振幅键控（ ）
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号 幅度 而变化的数字调制。 而变化的数字调制。 当数字基带信号为二进制时， 当数字基带信号为二进制时，则为二进制振 幅键控。 幅键控。
现代通信原理9第九章 数字信号的基带传输资料
2018/10/24
15
基带传输编码介绍
（5）曼切斯特码 曼切斯特码，又称数字双相码或分相码。它利用 一个半占空的对称方波（如01）表示数据“1‖， 而其反相波（如10）表示数据“0‖。
差分曼切斯特码（CDP码），又称条件双相码。 相邻半占空方波如果同相（如1010）则表示“0‖， 如果反相（如1001）则表示“1‖。
29
基带传输编码介绍
（9）5B6B码 将5位二进制信息变换为一个6位二进制输出码 组。由于5B只有32种组合，而6B有64种组合，有32 个许用码型和32个禁用码型。 许用码组的选择以“0‖―1‖出现的概率近似相同 为依据。 正模式：20个平衡码组（含3个“1‖和3个“0‖） 中删去000111，15个接近平衡的码组（4个“1‖和2个 “0‖）中删去001111和111100，共32个码组。 负模式：20个平衡码组（含3个“1‖和3个“0‖） 中删去111000，15个接近平衡的码组（4个“0‖和2个 “1‖）中删去110000和000011，共32个码组。
2018/10/24 24
AMI与HDB3码的波形
2018/10/24
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NRZ、AMI、HDB3和数字双相码的功率谱
2018/10/24
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（3）BNZS码 与HDB3相似，也是用取代节来替换连“0‖。 B6ZS------PCM-T2的接口码型，每遇到6连“0‖，就 用0VB0VB来代替。[B是符合交替规律的传号，V是 不符合交替规律的传号（破坏节）]。 例如： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 V- B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 VB+ BB3ZS------在美国标准DS-3和加拿大同轴传输系统 LD-4中使用，每遇到3连“0‖，就用00V和B0V。这 两种取代节的选取原则与HDB3相同，B3ZS又称为 HDB2码。
数字信号的频带传输ppt文档
和模拟调制相似，数字调制所用的载波一般也是 连续的正弦型信号，但调制信号则为数字基带信号。 理论上讲，载波形式可以是任意的（比如三角波、方 波等），只要适合在带通信道中传输即可。之所以在 实际通信中多选用正弦型信号，是因为它具有形式简 单、便于产生和接收等特点。与模拟调制中的幅度调 制、频率调制和相位调制相对应，数字调制也分为三 种基本方式：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）。
数字信号的频带传输
7.1二进制幅度键控（2ASK）
数字信号有两种传输方式，一种是第6章讨论的基 带传输方式，另一种就是本章要介绍的调制传输或称 为频带传输。
在通信系统中实际使用的信道多为带通型，例如 各个频段的无线信道、限定频率范围的同轴电缆等。 而我们知道数字基带信号往往具有丰富的低频成分， 只适合在低通型信道中传输（比如双绞线），为了使 数字信号能在带通信道中传输，必须采用数字调制方 式。那么为什么一定要在带通型信道中传输数字信号 呢？主要原因是带通型信道比低通型信道带宽大得多， 可以采用频分复用技术传输多路信号；另外，若要利 用无线电信道，必须把低频信号“变”成高频信号。
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an
0
,
出现概率为P 出现概率为1-P
(7―2)
在一般情况下，调制信号是具有一定波形形状的 二进制脉冲序列，可表示为
B(t) ang(tnTs)
n
(7―3)
这里，Ts为调制信号间隔，g(t)为单极性脉冲信号 的时间波形，an为式（7―2）表示的二进制数字信息。 比如当序列an为1001时所对应的B(t)波形以及B(t)对载 波信号进行调制所得的OOK的典型波形如图7―1所示。
7.1.2 2ASK调制的频域特性 若二进制序列的功率谱密度为PB(ω)，2ASK信号的
通信原理考研辅导数字基带传输系统教学课件
信号处理算法优化
信号去噪算法
通过改进去噪算法，降低噪声对信号的影响，提高信 号的信噪比。
信号调制解调算法
优化调制解调算法，降低误码率，提高信号传输的可 靠性。
信号同步算法
改进信号同步算法，减小同步误差，提高信号的同步 性能。
系统参数优化
பைடு நூலகம்
带宽分配
合理分配系统带宽，提高频谱利用率，降低 信号干扰。
采样率选择
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无线传输
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无线传输适用于移动设备和短距离通信，常见的无线传输 标准包括WiFi、蓝牙和ZigBee。
数字信号的接收技术
同步技术
在接收端，需要使用同步技术来正确解调数字信号。同步技术包括位同步和帧同 步，以确保接收端能够正确识别和解释发送端的信号。
数字信号的接收技术
VS
可靠性
随着数字信号处理技术的发展，数字基带 传输系统的可靠性得到进一步提高，减少 了传输过程中的误码率。
感谢您的观看
THANKS
频谱效率的限制因素
码元速率、信号带宽、信号波形等参数，都会影响频谱效率。
提高频谱效率的方法
采用多进制调制技术、多载波调制技术等手段，提高频谱利用率。
系统的抗干扰性能分析
抗干扰性能定义
01
抗干扰性能是指数字基带传输系统在存在噪声和干扰的情况下，
仍能保持正常传输的能力。
抗干扰性能的评估方法
02
通过分析系统的误码率、信噪比等参数，评估系统的抗干扰性
采用信道编码、差分编码、均衡技术 等手段，提高系统的抗干扰能力，降 低误码率。
噪声、失真、衰减等传输媒介中的问 题，以及同步问题、码间干扰等系统 问题，都可能导致误码的产生。
《数字基带传输系统》PPT课件
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6
2 双极性非归零码（BNRZ）
双极性波形：二进制符号0、 1分别与正、负电位相对应的波形
τ=Ts, 有正负电平。NRZ中提取位同步信号 应用：短距离传输。例如：RS232接口
3 单极性归零码（RZ）
单极性归零波形：电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到 零电位。τ< Ts (便于获取码元的起始时刻） 可用滤波法从RZ中提取位同步信号，NRZ码的缺点都存在。
号波形。 1 单极性非归零码 NRZ（Non Return Zero） 基带信号的0电位及正电位分别与二进制符号0及1一一对应。
代码
1
0E
TS
0
脉冲宽度τ等于码元宽度Ts.
此码型不宜传输，原因有
1）有直流，一般信道难于传输零频附近的频率分量。 2）收端判决门限与信号功率有关，不方便。 3）要求传输线有一根接地。 应用：机内码
A ng1(tn)T g s2(tn)T s
1p, 概率 p
An p, 概率 1p
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17
例：
若 则
-Ts/2
1
g1(t)
t Ts/2
00
-Ts/2 s(t)
10 1
V(t)
u(t)
g2(t) t
Ts/2
1
t
t
t
V(t)为周期信号，具有离散谱。
U(t)为随机信号，具有连续谱。
精选ppt
18
即 Pv ( f ) fspG1(mfs ) (1 p)G2(mfs )2 ( f mfs )
稳态波的功率谱PV(f)是冲击强度取决与|Cm|2的离散线谱，根据离散 线谱可以确定随机序列是否包含直流分量（m=0)和定时分量(m=1)。
现代通信原理9第九章数字信号的基带传输选编
空号差分码：当输入数据为“0”时，编码波 型相对于前一码电平产生跳变；输入为“1”时， 波型不产生跳变。
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15
基带传输编码介绍
（5）曼切斯特码 曼切斯特码，又称数字双相码或分相码。它利用 一个半占空的对称方波（如01）表示数据“1”， 而其反相波（如10）表示数据“0”。
差分曼切斯特码（CDP码），又称条件双相码。 相邻半占空方波如果同相（如1010）则表示“0”， 如果反相（如1001）则表示“1”。
（5）尽量减少基带信号频谱中的高频分量。 这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率， 还可以减少串扰。
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Å·ÖÞ Ïµ ÁÐ Ò» ´Î Ⱥ HDB3 ¶þ ´Î Ⱥ HDB3
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首先补充单个脉冲波形的频谱。 1.矩形脉冲
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2.半余弦形脉冲
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33
3.升余弦脉冲
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4. 三角形脉冲
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9.2.1 相同波形随机序列的功率谱
周期性确知信号具有离散的线状频谱。
非周期确知信号没有离散线谱，只有用功率谱 密度描述的连续谱。
为了无失真地传输数字基带信号，基带信号的 设计必须满足某些准则。奈奎斯特第一准则是最常 用的准则，升余弦滚降信号是满足奈奎斯特第一准 则的最常用的限带信号，它不存在码间串扰。而部 分响应基带信号则是在存在确知码间串扰情况下， 占有最窄频带的一类限带信号。
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基带传输编码介绍
（5）曼切斯特码 曼切斯特码，又称数字双相码或分相码。它利用 一个半占空的对称方波（如01）表示数据“1”， 而其反相波（如10）表示数据“0”。
差分曼切斯特码（CDP码），又称条件双相码。 相邻半占空方波如果同相（如1010）则表示“0”， 如果反相（如1001）则表示“1”。
（5）尽量减少基带信号频谱中的高频分量。 这样可以节省传输频带，提高信道的频谱利用率， 还可以减少串扰。
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首先补充单个脉冲波形的频谱。 1.矩形脉冲
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2.半余弦形脉冲
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3.升余弦脉冲
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4. 三角形脉冲
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9.2.1 相同波形随机序列的功率谱
周期性确知信号具有离散的线状频谱。
非周期确知信号没有离散线谱，只有用功率谱 密度描述的连续谱。
为了无失真地传输数字基带信号，基带信号的 设计必须满足某些准则。奈奎斯特第一准则是最常 用的准则，升余弦滚降信号是满足奈奎斯特第一准 则的最常用的限带信号，它不存在码间串扰。而部 分响应基带信号则是在存在确知码间串扰情况下， 占有最窄频带的一类限带信号。
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图9.5 2FSK信号波形图
s(t) 2ASK1
2ASK2
2FS
t t t
t
9.3.2 2FSK调制和解调
1. 2FSK调制 图9.7 2FSK信号键控法调制方框图 2. 2FSK解调 1) 过零检测法 2) 差分检测法 3) 非相干解调 4) 相干解调
图9.7 2FSK信号键控法调制方框图
载波f1 载波f2
cosct
开关 s2ASK(t)
s(t)
(a)直接法
(b)键控法
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
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。
开关 e(t)
s(t)
9.4 二进制相移键控(2PSK和2DPSK)
9.4.1 二进制绝对相移调制(2PSK) 9.4.2 二进制相对相移键控(2DPSK) 9.4.3 2PSK与2DPSK系统比较
9.4.1 二进制绝对相移调制(2PSK)
1. 2PSK信号及功率谱密度 图9.12 2PSK信号波形及矢量图 2. 2PSK的调制解调 1) 2PSK的调制 2) 2PSK解调
MFSK用频率传输基带信号，其抗衰落能 力比MASK强，主要缺点是信号频率宽、频带 利用率低。
图9.22 4FSK调制波形
S(t) s
(t)
4FSK
9.5.3 M进制相移键控(MPSK或MDPSK)
1. 4PSK和4DPSK波形 图9.24 4PSK波形和4DPSK波形 2. 4PSK调制系统 3. 4DPSK调制系统
9.2 二进制幅移键控(2ASK)
9.2.1 2ASK信号及其功率谱 9.2.2 2ASK调制系统
9.2.1 2ASK信号及其功率谱
2ASK信号是利用代表数字信息(0或1)的基 带矩形脉冲去控制一个连续载波振幅形成的。 已调信号有输出表示发送“1”，无输出时发 送“0”，如 图9.1所示。
(1) ASK信号的功率谱是s(t)信号功率谱的线性搬移， 属线性调制。
(2) 2ASK信号的功率谱是由连续谱、离散谱两部分组 成。
(3)2ASK信号带宽是二进制数字基带信号带宽的两倍。
图9.1 2ASK信号波形
s(t)
cosct
2ASK
t t
t
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
图9.24 4PSK波形和4DPSK波形
未调载波 4PSK波 形 4DPSK波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.6 数字频带传输系统比较
9.6.1 传输带宽和频带利用率 9.6.2 信号功率 9.6.3 信道特性对调制系统影响 9.6.4 设备复杂性与成本
9.6.1 传输带宽和频带利用率
在幅移键控和相移键控方式中，信号传输 带宽都要取到2fB以上，在频移键控方式中， 传输带宽都要取到f1–fM+2fB以上，因此如果 信道带宽很紧张，就不应考虑使用FSK方式。
直接法。另一种是键控法。键控法是由二进制数字 基带信号去控制开关电路。当出现“1”码时开关S 闭合，有载频cos输出；当出现“0”码时，开关打 开，无高频载波cos输出。
2. 2ASK解调
2ASK解调方法有相干解调和非相干解调两种。
图9.3 2ASK信号产生方框图
s(t)
s2ASK(t) cosct
PSK或ASK的频带利用率高，系统有效性 好。FSK频带利用比其他两种低，故系统有效 性低。
9.6.2 信号功率
可以把二进制数字频率传输系统的误码率 列表对照，如 表9.1所示。其中a2正比于信号 的峰值功率。就发送设备和接收设备成本而言， 常常是峰值功率比平均功率更受限制。当给定 误码率(10-4~10-7)的条件下，所需峰值功率从 大到小排列有相干2PSK，差分检测2DPSK， 相干2FSK，相干2ASK，非相干2FSK，非相 干2ASK。因此在峰值功率是主要矛盾场合， ASK方案不予考虑。
9.5 多进制数字调制系统
9.5.1 M进制幅移键控 9.5.2 M进制频移键控(MFSK) 9.5.3 M进制相移键控(MPSK或MDPSK)
9.5.1 M进制幅移键控
在MASK信号中有M种振幅，每种振幅对 应数字基带信号的一种状态。如 图9.21所示。
MASK的调制有多种电平残留边带调制， 多电平相关编码单边带调制及多电平正交调幅 等。
图9.12 2PSK信号波形及矢量图
s(t)
cos
ct
2PS K
t
(a)波形图
t
“1” ·
“0” 00
0
°
t (b)矢量图
9.4.2 二进制相对相移键控(2DPSK)
1. 2DPSK信号及功率谱 图9.17 2DPSK信号波形及矢量图 2. 2DPSK调制 3. 2DPSK解调
图9.17 2DPSK信号波形及矢量图
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
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。
MASK信号是用幅度携带信息在系统中传 输，抗衰落能力差，只宜在恒参信道中使用。
图9.21 MASK调制波形
e(t)
9.5.2 M进制频移键控(MFSK)
在MFSK信号中，振幅相同，频率有M种， 每种频率对应M进制数字基带信号的一种状态。 图9.22是M=4的频移键控波形。也有离散相位 M进制频移键控DPMFSK和连续相位M进制频 移键控CPMFSK之分。
s(t)
2DPSK
(a)波形图
t
“1”
·
t
0
“0” 0 °
(b)矢量图
9.4.3 2PSK与2DPSK系统比较
(1) 2PSK与2DPSK信号带宽均为2fB； (2) 当r相同时，2DPSK系统的两种解调误码率
均比2PSK系统误码率大，故2DPSK系统的抗 噪声性能不及2PSK系统； (3) 两种解调方法的最佳判决门限均为0； (4) 2DPSK系统不存在反向工作现象。