信道编码-数字信号的载波调制解析PPT精品课件
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信道编码-数字信号的载波调制解析PPT课件
第14课 信 道 编 码
数字信号的载波调制 与DVB标准
2020年9月28日
1
14.1 概述
• 14.1.1 基带信号传输 • 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了
完全由“0”、“1”组成的脉冲串传输流。直 接把数字串在网络上传送，叫做基带传输。
• 未经某种处理的数字信号称为基带信号。 它要占用从0 开始的无限带宽。
2020年9月28日
2
• 14.1.2 传输平台的特点（以HFC网络为例）
• 现在的HFC网络对模拟电视信号是采用 AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传 输的。每套电视节目的基带视音频模拟信 号先调制到一个指定频道的高频率载波上 （采用残留边带调幅方式），每一套节目， 占用不同频率的载频，混合送到HFC网络 上传输。节目是以频率不同而区分的，这 就是频分复用。每套节目占用的频带宽度 都是8Mhz。
A2
• Z－8 224.25 230.75 227 223.0～231.0 Z－9 232.25 236.75 235 231.0～239.0 Z－10 240.25 246.75 243 239.0～247.0 Z－11 248.25 254.75 251 247.0～255.0 Z－12 256.25 262.75 259 255.0～263.0
2020年9月28日
6
• 14.1.3 数字化后的基带信号调制
• 数字化后的基带，不符合传输体制，没 有办法让数字电视信号以基带的形式上网 与现有的模拟电视信号兼容传输。为了使 数字基带信号适应HFC 网络的要求，与模 拟的频带信号在传输网 中兼容传输，就需 要对数字基带信号做适当处理，我们称这 种做法叫信道编码。就是说，信道编码， 是使数字基带信号适配进传输网络的过程。
数字信号的载波调制 与DVB标准
2020年9月28日
1
14.1 概述
• 14.1.1 基带信号传输 • 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了
完全由“0”、“1”组成的脉冲串传输流。直 接把数字串在网络上传送，叫做基带传输。
• 未经某种处理的数字信号称为基带信号。 它要占用从0 开始的无限带宽。
2020年9月28日
2
• 14.1.2 传输平台的特点（以HFC网络为例）
• 现在的HFC网络对模拟电视信号是采用 AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传 输的。每套电视节目的基带视音频模拟信 号先调制到一个指定频道的高频率载波上 （采用残留边带调幅方式），每一套节目， 占用不同频率的载频，混合送到HFC网络 上传输。节目是以频率不同而区分的，这 就是频分复用。每套节目占用的频带宽度 都是8Mhz。
A2
• Z－8 224.25 230.75 227 223.0～231.0 Z－9 232.25 236.75 235 231.0～239.0 Z－10 240.25 246.75 243 239.0～247.0 Z－11 248.25 254.75 251 247.0～255.0 Z－12 256.25 262.75 259 255.0～263.0
2020年9月28日
6
• 14.1.3 数字化后的基带信号调制
• 数字化后的基带，不符合传输体制，没 有办法让数字电视信号以基带的形式上网 与现有的模拟电视信号兼容传输。为了使 数字基带信号适应HFC 网络的要求，与模 拟的频带信号在传输网 中兼容传输，就需 要对数字基带信号做适当处理，我们称这 种做法叫信道编码。就是说，信道编码， 是使数字基带信号适配进传输网络的过程。
信道编码的概念PPT课件
o 有些实际信道既有独立随机差错，也有突发性成串差错， 我们称它为混合信道。
o 从信道编码的构造方法看，信道编码的基本思路是根据一
定的规律在待发送的信息码中加入一些人为多余的码元，
以保证传输过程可靠性。信道编码的任务就是构造出以最
小多余度代价换取最大抗干扰性能的“好码”。
2021/6/4
3
信道编码通信系统的主要技术指标
根据监督元与信息元之间关系可分为：线性码 和非线性码
根据码的功能可分为：检错码和纠错码
2021/6/4
8
恒比码
非线性码
分组码
检 纠 错 码
线性码
群计数码 非循环码 循环码
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信 道 编
卷积码
非系统卷积码
RS码
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
信道编码的基本思想
2
o 信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。由 于实际信道存在噪声和干扰，使得发送的码字与经信道传
输后所接收的码字之间存在差异，这种差异称为差错。信 道噪声、干扰越大，码字产生差错的概率也就越大。
o 在有记忆信道中，噪声、干扰的影响往往是前后相关的， 错误是成串出现的，在编码中称这类信道为突发差错信道 。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。
率p(R/C)。
n1
无记忆二进制信道：对任意的n都有 p(R/C) p(Ri /Ci)
则称为无记忆二进制信道。
i0
无记忆二进制对称信道/BSC/硬判决信道：无记忆二进制 信进道制的对转称移信概道率(见又下满页足)。p(0/1)=p(1/0)=pb，称为无记忆二
o 从信道编码的构造方法看，信道编码的基本思路是根据一
定的规律在待发送的信息码中加入一些人为多余的码元，
以保证传输过程可靠性。信道编码的任务就是构造出以最
小多余度代价换取最大抗干扰性能的“好码”。
2021/6/4
3
信道编码通信系统的主要技术指标
根据监督元与信息元之间关系可分为：线性码 和非线性码
根据码的功能可分为：检错码和纠错码
2021/6/4
8
恒比码
非线性码
分组码
检 纠 错 码
线性码
群计数码 非循环码 循环码
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信 道 编
卷积码
非系统卷积码
RS码
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
信道编码的基本思想
2
o 信道编码的目的是为了改善数字通信系统的传输质量。由 于实际信道存在噪声和干扰，使得发送的码字与经信道传
输后所接收的码字之间存在差异，这种差异称为差错。信 道噪声、干扰越大，码字产生差错的概率也就越大。
o 在有记忆信道中，噪声、干扰的影响往往是前后相关的， 错误是成串出现的，在编码中称这类信道为突发差错信道 。实际的衰落信道、码间干扰信道均属于这类信道。
率p(R/C)。
n1
无记忆二进制信道：对任意的n都有 p(R/C) p(Ri /Ci)
则称为无记忆二进制信道。
i0
无记忆二进制对称信道/BSC/硬判决信道：无记忆二进制 信进道制的对转称移信概道率(见又下满页足)。p(0/1)=p(1/0)=pb，称为无记忆二
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
第9页/共47页
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
数字信号的调制传输.ppt
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
信号调制的基本原理PPT课件
•
f (t)f
t
0u(t)dt
(4-27)
• 表示调频波瞬时相位与载波信号相位的偏
移量，简称相移
2021
39
4.3.2 调频信号分析
• 调频波的数学表达式为
• u F M U c m c o s c tf(t) U c m c o s c tf0 tu (t)d t (4-28)
• 以上分析表明，在调频时，瞬时角频率的 变化与调制信号成线性关系，瞬时相位的 变化与调制信号积分成线性关系。
• 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
2021
5
• 4.1.2 信号调制方式与分类
• 正弦波一般可表示为
• u ( t) A c o s( t) A c o s (t0 )
（4-1）
• 正弦波都有三个参数：幅度、频率和相位
• 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
• m 表示瞬时角频率偏离中心频率的 c 最 大值。习惯上把最大频偏 m 称为频偏。
• 根据瞬时相位与瞬时角频率的关系可知， 对式(4-24)积分可得调频波的瞬时相位
• (4-26) t
t
t
f( t ) 0( t ) d t 0 c fu ( t ) d t c t f0 u ( t ) d t
相位调制，简称PM（Phase Modulation）
2021
7
4.1.2 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（Amplitude Shift Keying）
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
载波相位调制课件ppt
实验二：调相在无线通信中的应用实验
实验步骤
1. 准备实验设备，包括无线通信模块、相位调制器、 解调器等；
2. 用相位调制器对数据进行相位调制；
实验二：调相在无线通信中的应用实验
3. 通过无线通信模块发送调制 后的信号；
4. 在接收端用解调器对接收到 的信号进行解调；
5. 观察解调后的数据与发送的 数据是否一致。
实验三：调相在光纤通信中的应用实验
3. 通过光纤通信系统发送调制后 的信号；
4. 在接收端用解调器对接收到的 信号进行解调；
5. 观察解调后的数据与发送的数 据是否一致。
THANKS
感谢观看
数字信号处理技术
数字信号处理技术的发展为载波相位调制提供了更多的可能性，可 以实现更复杂的调制方案和更高的调制效率。
多载波调制技术
多载波调制技术可以有效地提高频谱利用率和数据传输速率，成为未 来载波相位调制技术的重要研究方向。
技术应用前景
无线通信
无线通信是载波相位调制技术的重要应用领域，可以利用该技术 提高无线信号的传输速率和抗干扰能力。
载波相位调制是一种广泛使用的无线通信技术，尤其在长距离和高数据速率的通信 中。
载波相位调制的分类
根据调制的相位状态数，载波相位调 制可以分为二进制相位调制、四进制 相位调制和多进制相位调制等。
四进制相位调制使用四个相位状态， 如0相位、π/2相位、π相位和3π/2相 位。
二进制相位调制只使用两个相位状态 ，通常是0相位和π相位。
调相与调频的区别
调相和调频的概念
调相是指通过改变载波的相位来传递信 息，而调频是指通过改变载波的频率来 传递信息。
VS
调相和调频的区别
调相和调频在物理概念、实现方式、抗干 扰性能等方面都存在明显的区别。具体来 说，调相是通过改变载波的相位来传递信 息，而调频是通过改变载波的频率来实现 信息传递。此外，调相的抗干扰性能相对 于调频来说较差，但调相的实现方式较为 简单，适合于短距离、低速的数据传输。
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2021/3/1
3
• 卫星传输通道：每个转发器大约45MHz带 宽，可转发5—6套模拟电视节目或约30套 数字电视节目；
• 地面电视信号传输：开路模拟和数字电视 节目都被调制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ45--900MHz带宽中，每个 模拟频道占带宽8MHz。
2021/3/1
4
• 我国电视频道配置和频率分布表 • (据国标GY/T106-1999) 单位：MHz
图7- 2 QPSK调制步骤
2021/3/1
16
• （1） 映射：又称串并转换。是将输入的 “0”、“1”二进制数序列分成两个并行序列， 既转换为“+1”、“-1”QPSK调制符号。在 DVB-S系统中采用传统的格雷码进行绝对 映射。
2021/3/1
17
• （2） 基带成形：采用平方根升余弦滚降 滤波器形成基带信号I(t)和Q(t)信号。DVBS系统中规定带内纹波不大于0.2dB，带外 衰减不小于43dB。
A2
• Z－8 224.25 230.75 227 223.0～231.0 Z－9 232.25 236.75 235 231.0～239.0 Z－10 240.25 246.75 243 239.0～247.0 Z－11 248.25 254.75 251 247.0～255.0 Z－12 256.25 262.75 259 255.0～263.0
12
MASK
• MASK表示多电平(M个电平)的ASK，比 如将串行数据流经并行变换后形成k路的并 行比特数据流，再进行D/A转换和ASK，则 成为2k ＝M电平的ASK。
2021/3/1
13
• 2. FSK 频率键控调制
• FSK 频率键控调制是用数字基带信号改变 载波频率的调制方式。
2021/3/1
第14课 信 道 编 码
数字信号的载波调制 与DVB标准
2021/3/1
1
14.1 概述
• 14.1.1 基带信号传输 • 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了
完全由“0”、“1”组成的脉冲串传输流。直 接把数字串在网络上传送，叫做基带传输。
• 未经某种处理的数字信号称为基带信号。 它要占用从0 开始的无限带宽。
14
3 QPSK(4PSK)
• 在相移键控(PSK)调制中，最常用的是 四相移相键控(4PSK或 QPSK)和差分四相 移相键控(4DPSK或DPSK)方式。
2021/3/1
15
14.3 QPSK调制
• 14.3.1 QPSK调制过程
• QPSK调制过程主要有映射、基带成形和调 制载波三个步骤。
2021/3/1
7
14.2 数字信号传输方式
• 14.2.1 数字信号传输方式分为：
• 1 有线电视传输
•
传输介质：同轴电缆、光缆、HFC
网络等；
•
特点：受干扰小，传输质量高，可
双向传输；建设、改造较复杂；反向回传
有“漏斗效应”；
2021/3/1
8
• 2 卫星传输
• 传输方式：采用地球同步卫星转发；
A1
• Z－1 112.25 118.75 115 111.0～119.0 Z－2 120.25 126.75 123 119.0～127.0 Z－3 128.25 134.75 131 127.0～135.0 Z－4 136.25 142.75 139 135.0～143.0 Z－5 144.25 150.75 147 143.0～151.0 Z－6 152.25 158.75 155 151.0～159.0 Z－7 160.25 166.75 163 159.0～167.0
2021/3/1
5
• VIII
• DS－6 168.25 174.75 171 167.0～175.0 DS－7 176.25 182.75 179 175.0～183.0 DS－8 184.25 190.75 187 183.0～191.0 DS－9 192.25 198.75 195 191.0～199.0 DS－10 200.25 206.75 203 199.0～207.0 DS－11 208.25 214.75 211 207.0～215.0 DS－12 216.25 222.75 219 215.0～223.0
图14-1 数字调制的三种键控方式示例
2021/3/1
11
1. 2ASK • ASK是二进制幅度键控，由二进制数据
1和0组成的序列对载波进行幅度调制。 2ASK可以表示成一个单极性矩形脉冲序列 与一个正弦型载波的相乘，
e 0 (t) [ a n g (t ns)] T cω o c t s
n
2021/3/1
2021/3/1
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• 14.1.2 传输平台的特点（以HFC网络为例）
• 现在的HFC网络对模拟电视信号是采用 AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传 输的。每套电视节目的基带视音频模拟信 号先调制到一个指定频道的高频率载波上 （采用残留边带调幅方式），每一套节目， 占用不同频率的载频，混合送到HFC网络 上传输。节目是以频率不同而区分的，这 就是频分复用。每套节目占用的频带宽度 都是8Mhz。
• 频段 频道 图像载频 声音载频 中心频率 频带
VI
• DS－1 49.75 DS－2 57.75 DS－3 65.75 DS－4 77.25
FM 87～108
56.25 64.25 72.25 83.75
52.5 48.5～56.5 60.5 56.5～64.5 68.5 64.5～72.5 80 76.0～84.0
2021/3/1
6
• 14.1.3 数字化后的基带信号调制
• 数字化后的基带，不符合传输体制，没 有办法让数字电视信号以基带的形式上网 与现有的模拟电视信号兼容传输。为了使 数字基带信号适应HFC 网络的要求，与模 拟的频带信号在传输网 中兼容传输，就需 要对数字基带信号做适当处理，我们称这 种做法叫信道编码。就是说，信道编码， 是使数字基带信号适配进传输网络的过程。
• 特点：覆盖面广，3颗同步卫星可覆盖 全球；信号强度弱，易受干扰；
2021/3/1
9
•
3 地面传输
•
传输方式：地面波无线发射，可视距
离接收；
•
特点：易建设、易接收；干扰大，范
围受发射功率和地形、工业等干扰限制；
2021/3/1
10
14.2.2 ASK，FSK和PSK数字调制
ASK 振幅键控调制 FSK 频率键控调制 PSK 相位键控调制