信号的频带传输
模块六数字信号的频带传输课件
电话网络
在电话网络中，采用脉冲编码调 制（PCM）等技术将模拟语音信 号转换为数字信号进行传输，提
高通话质量和网络效率。
有线电视网络
在有线电视网络中，采用数字调制 技术将数字视频信号转换为适合同 轴电缆或光纤传输的模拟信号，实 现高清电视节目的传输。
以太网
在以太网等局域网中，利用数字基 带传输技术将数字信号直接传输到 目的地，实现高速数据交换和文件 共享等功能。
光纤通信系统中的数字信号频带传输
波分复用技 术
在光纤通信系统中，采用波分复用（WDM）等技术将多个数字信 号调制到不同波长的光载波上进行传输，提高光纤的传输容量和利 用率。
光放大器
利用光放大器对光纤中传输的数字信号进行放大和补偿，延长光纤 的传输距离和提高信号质量。
光交换技术
在光网络中，采用光交换技术对数字信号进行路由选择和交换，实现 光层上的高速数据传输和灵活组网。
PSK调制原理
调制方式
相移键控（PSK）是一种数字调制方式，通过改变载波的相位来传递数字信息。
调制原理
在PSK调制中，二进制数字信号“0”和“1”分别对应载波的两种不同相位状态。当发送 “1”时，载波相位发生180度的变化；当发送“0”时，载波相位保持不变。
优缺点
PSK调制具有较高的频谱利用率和抗干扰能力，适用于高速率、远距离的数字通信系统。 此外，PSK调制还具有实现简单、成本低的优点。然而，PSK调制对相位噪声和频偏较为 敏感，因此需要采取一定的措施来减小这些影响。
80%
高速化
随着通信技术的不断发展，数字 信号的频带传输速度将不断提高， 满足日益增长的信息传输需求。
100%
宽带化
为了适应多媒体信息的传输需求， 频带宽度将不断拓展，实现更高 速率的信息传输。
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
高级通信原理第5章数字信号频带传输.ppt
接收信号波形中所有的信息。本节将描述基于观测向量 r 的 最佳判决准则。
假定在连续信号间隔内的发送信号中不存在记忆。设计 一个信号检测器，它根据每个信号间隔中的观测向量
r r1, r2 ,rN 对该间隔内的发送信号作出判决，并使正确
➢ 最大相关度量准则
最佳AWGN接收机的实现形式
如果所有信 号具有相同 的能量？
注意：
1、要求先验等概； 2、与所有发送信号进行相 关，而不是基函数的相关。
例 5－1－3 研究二进制 PAM 信号，其中两个可能的信号
点为 s1 s2 b ， b 表示为每比特能量。
先验概率 Ps1 p, P s2 1 p 。
1
N0 N
2
exp
N k 1
rk
smk N0
2
,
m 1,2,..M
ln p r sm
1 2
N
lnN0
1 N0
N
rk
k 1
smk 2
N
ln p r sm 最大，等价于“欧式距离 Dr,sm rk smk 2 ”最小。
k 1
距离度量：
N
N
N
D r,sm rn2 2 rnsmn sm2n
的 P(sm ) pr | sm 所对应的 sm ”作为判决输出，即
sˆ arg sm max P(sm ) pr | sm
“最小的错误概率”准则：选择“最大的 P(sm ) pr | sm 所对应
的 sm ”作为判决输出，即
sˆ arg sm max P(sm ) pr | sm
根据贝叶斯公式，后验概率
响应，当发送信号为 s1t 时匹配滤波器解调器的
基带传输和频带传输的概念
基带传输和频带传输的概念
基带传输和频带传输是通信领域中两个重要的概念。
基带传输指的是
将数字信号直接传输到信道中，而频带传输则是将数字信号通过调制
的方式转换成模拟信号，再传输到信道中。
下面将详细介绍这两种传
输方式的概念和特点。
基带传输是指将数字信号直接传输到信道中，信号的频率范围为0Hz
到基带带宽。
基带传输的特点是传输距离短，传输速率低，但传输质
量高，信号失真小。
基带传输常用于短距离通信，如局域网、计算机
内部通信等。
频带传输是将数字信号通过调制的方式转换成模拟信号，再传输到信
道中。
调制是指将数字信号的频率、相位、幅度等参数转换成与载波
信号相对应的参数，从而形成模拟信号。
频带传输的特点是传输距离长，传输速率高，但传输质量受到噪声和干扰的影响较大。
频带传输
常用于长距离通信，如广播电视、移动通信等。
基带传输和频带传输各有优缺点，应根据具体情况选择合适的传输方式。
在短距离通信中，基带传输具有传输质量高、信号失真小的优点，因此常用于局域网、计算机内部通信等场合。
而在长距离通信中，频
带传输具有传输速率高、传输距离远的优点，因此常用于广播电视、
移动通信等场合。
总之，基带传输和频带传输是通信领域中两个重要的概念，各有优缺点，应根据具体情况选择合适的传输方式。
在未来的通信发展中，基带传输和频带传输将继续发挥重要作用，为人们的通信生活带来更多的便利和效益。
通信原理第六章 数字信号的频带传输
通信原理ICommunication Theory安建伟北京科技大学通信工程系第六章 数字信号的频带传输6.1 引言 6.2 二进制数字信号正弦型载波调制 6.3 四相移相键控 6.4 M进制数字调制 6.5 恒包络连续相位调制第6章数字信号的频带传输6.1 引言1.数字信号的正弦型载波调制数字信号 d(t) 调制 频带信号 带通信道s ( t ) = A c o s ( 2 π ft + ϕ ) = F ( d ( t ))用数字基带信号去控制正弦型载波的某参量： ¾ 控制载波的幅度，称为振幅键控(ASK)； ¾ 控制载波的频率，称为频率键控(FSK)； ¾ 控制载波的相位，称为相位键控(PSK)。
3北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输2. 数字信号的分类 （1）二进制及M进制(M>2)； （2）按是否满足叠加原理分类： 线性调制及非线性调制； （3）按已调符号约束关系分类 无记忆调制及有记忆调制。
4北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输6.2 二进制数字信号的正弦载波调制1. 二进制通断键控（OOK或2ASK） 2. 二进制移频键控（2FSK） 3. 二进制移相键控（2PSK或BPSK） 4. 2PSK的载波同步 5. 差分移相键控（DPSK）5北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输 (OOK) 6.2.1 二进制通断键控二进制通断键控(OOK： On-Off Keying) 又名二进制振幅键(2ASK)，它是以单极性 不归零码序列来控制正弦载波的导通与关 闭。
即正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化。
6北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输1. OOK信号的产生a) 模拟法n = −∞∑+∞a nδ ( t − nTb )b (t ) =a n = 0 或1脉冲成形 滤波器 冲激响应 g T ( t )n = −∞∑+∞a n g T ( t − nTb )sO O K (t ) A cos(2π f c t )b) 键控法载波 cosωct开关电路1 0KSOOK(t)b(t)7北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输¾时域表示b( t ) =n = −∞∑a∞ngT ( t − nTb )其中b(t)为单极性矩形不归零脉冲序列。
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
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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
数字信号的频带传输详解
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
数字信号频带传输
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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)。
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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。
在频带传输中采用的编码方式
在频带传输中采用的编码方式在频带传输中采用的编码方式在数字通信领域，频带传输是一种常见的数据传输方式，它通过将数据编码成模拟信号，并在频率范围内进行传输来实现。
而频带传输中采用的编码方式，对于数据传输的可靠性和效率至关重要。
本文将从编码方式的基本概念、应用领域和未来发展等方面进行全面评估，并据此撰写一篇有价值的文章。
1. 编码方式的基本概念在频带传输中，编码方式是将数字信号转换成模拟信号的重要手段。
常见的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等。
这些编码方式在不同的传输场景下具有各自的优势和特点，如PCM适用于长距离、高速率的数据传输，FSK适用于频率稳定的通信环境，PSK则适用于抗干扰能力较强的传输系统。
了解不同编码方式的基本原理和适用范围，有助于我们更好地选择和应用合适的编码方式，以提高传输的可靠性和效率。
2. 编码方式的应用领域编码方式在各种数字通信系统中都有着重要的应用。
在无线通信系统中，频率利用率是一项重要的指标，采用合适的编码方式可以有效提高频率利用率，实现更多数据的传输。
在音频和视频传输领域，PCM编码方式能够保证音视频信号的高保真度和抗干扰能力，从而实现高质量的音视频传输。
而在网络通信领域，使用PSK等编码方式可以提高传输效率和数据可靠性，保障通信数据的安全性。
对编码方式的了解和应用，对于不同领域的数字通信系统都具有重要的意义。
3. 未来发展趋势随着通信技术的不断发展和智能化水平的提高，编码方式也在不断进行创新和优化。
近年来，随着深度学习算法的应用，神经网络编码（NNC）等新型编码方式被提出并应用于通信系统中，以实现更高效的数据传输。
随着5G技术的商用和物联网技术的普及，对编码方式的要求也在不断提高，例如对低功耗、高速率、低时延等方面提出了新的挑战。
未来编码方式的发展趋势将是更加智能化、高效化和多样化，以满足不断增长的通信需求。
频带传输中采用的编码方式在数字通信领域中具有重要的地位和作用。
基带传输和频带传输的概念
基带传输和频带传输的概念什么是基带传输基带传输是指将原始的、未经调制的信号直接进行传输的方式。
在基带传输中，信号的频谱完全占据了整个传输带宽，无需进行调制。
基带信号一般是低频信号，其频谱集中在直流到几百赫兹之间。
基带传输常见的应用包括： 1. 家庭电话：传输声音信号 2. 电脑数据传输：将数字信号通过网线传输基带传输的特点•信号在传输过程中的频率范围较窄，占据了整个传输带宽。
•传输距离有限，受到信号衰减的影响。
•抗干扰能力较弱，容易受到其他信号的干扰。
什么是频带传输频带传输是一种通过调制技术将基带信号从低频转换为高频信号，再将高频信号发送出去的方式。
频带传输的过程中，信号的频谱被调制到一个更高的频段，以适应传输媒介和通信系统的要求。
频带传输在现代通信系统中广泛应用，包括： 1. 无线通信：通过调制技术将基带信号调制到载频上进行传输。
2. 电视广播：通过调制技术将基带信号调制到特定频段进行广播。
频带传输的特点•信号经过调制后，频率范围扩展到更高的频段，可充分利用传输带宽。
•传输距离较远，信号衰减较小。
•抗干扰能力较强，能够有效地抵抗各种噪声和干扰信号。
基带传输和频带传输的比较特点基带传输频带传输传输距离有限，受到信号衰减影响较远，衰减较小特点基带传输频带传输频谱利用率低，占据整个传输带宽高，充分利用传输带宽抗干扰能力弱，容易受到其他信号干扰强，能有效抵抗噪声和干扰信号基带传输和频带传输的应用场景基带传输的应用场景主要包括： 1. 家庭电话：传输声音信号。
2. 有线网络：将数字信号通过网线传输。
频带传输的应用场景主要包括： 1. 无线通信：通过调制技术将基带信号调制到载频上进行传输。
2. 电视广播：通过调制技术将基带信号调制到特定频段进行广播。
小结本文介绍了基带传输和频带传输的概念及其特点，并对两者进行了比较。
基带传输直接传输原始信号，频带传输通过调制技术将基带信号转换为高频信号进行传输。
基带传输适用于传输距离相对较短、抗干扰能力要求较低的场景，而频带传输适用于传输距离较远、抗干扰能力要求较高的场景。
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
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
第19讲 频带传输：MPSK、MQAM、MFSK、MSK
8
MPSK信号的矢量表示
MPSK信号中的每个波形可以由两个归一化的正交函数线性组合构成，这两个
归一化的基函数为：
1(t)
2 Ts
cos ct
2 (t)
2 Ts
sin ct
因此MPSK信号中的任一波形为： si (t) si11(t) si2 2 (t)
Es aic n1, Es ais n2
其中：
r1
Ts 0
r
(t
)
1
(t
)dt
r2
Ts 0
r
(t
)
2
(t
)dt
则MPSK信号的最佳接收原理图：
MPSK信号的判决：
因为发送信号si(t)的矢量表示：
其中
si si1, si2 Es aic , Es ais
00 3, 01 1 11 1 , 10 3
奇数位送入正交支路， 偶数位送入同相支路
假设输入为“0110”四位二进 制码元，调制后的输出波形为
1 cosct 3sin ct
MFSK
相对于MASK、MPSK信号，MFSK信号是采用载波的频率携带 基带信号，每一位M进制的符号用一种频率的波形表示 如下表载波频率与M进制符号的对应关系
频带传输系统
MPSK
多进制数字相位调制简称多相调制制，它是用正弦波
的M个相位状态来代表M组二进制信息码元的调制方式
相位为
2(i 1)
M
(i 1, 2,L M )
2(i 1) +
MM
(i 1, 2,L M )
第6章数字信号的频带传输
第6章数字信号的频带传输教学目的：1、掌握2ASK、2FSK的原理、实现方法及解调方法。
2、掌握2PSK、2DPSK的原理、实现方法及解调方法。
3、理解2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的频谱图。
4、2PSK和2DPSK的相互转换关系及相对码与绝对码的关系。
教学重难点：1、2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的原理，实现方法与解调方法。
2、2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的频谱图。
3、2PSK和2DPSK的相互转换关系及相对码与绝对码的关系。
课时安排：2节教学方式：讲授教学过程：引言：大多数用于通信的传输媒质，其适合于传输的速率窗口不在基带，而在高频的某个频段，因此必须将数字基带信号经过调制后才能进行可靠传输。
为了实现数字信号的频带传输，必须用数字信号对载波进行调制。
传输数字信号有三种基本的调制方式，即振幅键控(ASK)、频移键控(FSK) 和相移键控(PSK) 。
6.1 二进制数字调制与解调原理6.1.1 二进制振幅键控调制(2ASK)1、2ASK的时域表达式及波形（1）表达式：（2）信号波形：2、2ASK信号的产生与解调（1）产生方法一：相乘电路法方法二：键控法：（2）解调方法一：非相干解调法(包络检波法)方法二：相干解调法(同步检波法)3、频谱特性2ASK信号的功率谱的特点：2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成2ASK信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍6.1.2 二进制频移键控调制（2FSK）定义：当传送“1”码时送出一个频率，传送“0”码时送出另一个频率，称为二元移频键控（2FSK）。
1、2FSK的时域表达式及波形（1）表达式：t t s t t s t S FSK 212cos )(cos )()(ωω+=（2）波形2FSK 信号波形可看作两个2ASK 信号波形的合成。
下图是相位连续的2FSK 信号波形。
2、2FSK 信号的产生与解调 （1）产生方法一：用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频。
数字通信技术26---数字信号频带传输的基本理论
数字信号频带传输的基本理论教学目标1. 知识目标理解：典型数字调制信号的波形与特点，能画出这些信号的波形。
（A 类）了解：频带传输系统的组成。
2. 能力目标通过学习提高学生分析问题和解决问题的能力，开发学生的逻辑思维能力．提高灵活运用能力，培养学生学习比较、归纳、举一反三等思想方法。
3. 情感目标通过教学活动，使学生体验学习的成功与快乐，培养学生及时协作解决问题的责任心，激发学生的学习热情。
教学重点与难点重点：典型数字调制信号的波形与特点;难点：基本原理框图教法：分层教学法教学过程：（一）复习提问：1、数字通信系统模型？2、调制的作用？（二）探索研究：1、频带传输系统组成原始数字序列经基带信号形成器后变换成适合于传输的基带信号。
然后送到键控器来控制射频载波的振幅、频率或相位，形成数字调制信号后送至信道。
在信道中传输的还有各种干扰。
接收滤波器把淹没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，还原出数字基带信号。
以上就是数字信号在基带传输系统中传输的过程。
图5.1频带传输系统的组成方框图2、数字调制的三种基本形式是振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
图5.22ASK、2FSK、2PSK 调制方框图及输出波形（三）知识小结：1．数字调制。
2．三种基本的键控的方法：振幅键控（ASK），频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。
（四）布置作业：作业：1．试简述频带传输系统组成框图中各方框的功能。
2．设数字信号为：０１０１１００１０，试画出2ASK、2FSK、2PSK的信号波形。
数字基带信号、基带传输以及频带传输及结构
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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基本的数字调制方式
幅度键控(ASK)：用载波的不同振幅表示数字消息。 频率键控(FSK)：用载波的不同频率表示数字消息。 相位键控(PSK)：用载波的不同初相位表示数字消息。
数字基带信号可以同时控制载波的若干个参数。
数字频带传输系统
信 源 基带 信号 形成 调 制 器 发送 滤波 器 信道 噪声 接收 滤波 器 解 调 器 抽样 判决 器 信 宿
第4章
数字信号的频带传输
数字信号的频带传输
信 连
续 息 离
非电 /电 变换 A/D 变换 数 据 压 缩 加 密 编 码 信 道 编 码
源 散
信源编码
数字信号的 调制器 频带传输
噪声源 信道
解调器
信宿
2015-4-13
电/ 非电 变换
D/A 变换
信源译码
数 据 解 压
解 密 译 码
信 道 译 码
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.3 二进制频移键控（2FSK）
频移键控
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。2FSK信号是 符号“1”对应于载频ω1， 而符号“0”对应于载频ω2 的已调波形，而且ω1与ω2之间的改变是瞬间完成的。
n n
式中an 取1、0值， n 和n是相互独立的随机相位 。 g(t)是高度为a、宽度为Tb 的矩形脉冲。
2FSK可看作由角频率为ωc1和ωc2的两个 2ASK信号组成。
2FSK信号波形求解示例
【例2】某2FSK调制系统的码元传输速率为 1000波特。设发送符号为“1”时对应载频 2000Hz，发送符号为“0”时对应载频为 3000Hz。若发送数字信息为011010…，试画 出它的信号波形图。
Cos(2πfc2t) 载波 逻辑 发生器2 门电路2
2FSK解调方法
相干检测法 包络解调法 差分检测法
过零点检测法
2FSK相干检测与包络检测
相干检测法
e(t) 带通 滤波器 fc1 fc2 带通 滤波器 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc1t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfc2t) 抽样 判决器
包络解调法
e(t)
带通 y1(t) 包络 滤波器 检波器 fc1 fc2 带通 y2(t) 包络 滤波器 检波器
低通 v1(t) 滤波器 抽样 判决器 v2(t)
低通 滤波器
2FSK包络解调各点波形
e(t)
Tb t
y1(t) y2(t) v1(t) v2(t) 抽样脉冲
Tb
t t
t t t
1 0 1 1 0 1 t
X(f) H(f)
调制实现方法
X(f) 1
modulation
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
1 [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2
2000
-fc
fc
X(f)
demodulation
1
-fc
fc
2000
用基带信号控制载波的某个参量。
2FSK信号频谱
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2，
Pe(f) f 0 fb fc2 fc1 fb
2FSK信号频谱图
2FSK信号带宽：
B | f c1 f c 2 | 2 fb ( D 2) fb
其中D=|fc1－fc2|/fb，称为调制指数或频移指数，为
保证接收端能够正确接收，|fc1－fc2|通常取2fb或更大
2FSK系统频带利用率：
fb RB 1 B | f c1 f c 2 | 2 f b 4
2FSK调制特点
转换速度快
频率稳定度高
电路较简单
抗干扰能力强
占用频带较宽
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
{an} 取值 －1，+1
信息“1” 信息“0”
2PSK信号波形求解示例
【例3】某2PSK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载波频率为3000Hz。若发送数 字信息为011010…，试画出它的信号波形图。 信息“0” 0 n 若载波频率为 1500Hz ，2PSK信号波形如何？ 信息“ 1”
【例1】某2ASK调制系统的码元传输速率为 1000波特，载频为3000Hz。若发送数字信 息为0110…，试画出它的信号波形图。
0 1 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb t
2ASK调制方法
模拟法
{an }
s ( t ) 基带信号
形成器
e(t )
×
带通 滤波器
e2 ASK (t )
cos C t
t
2ASK调制模型
s(t) e(t)
ASK信号 e(t ) s(t ) cos(ct )
其中 s(t )
n
C(t)=cosωct
an g (t nTb )
g(t)是单位矩形脉冲，周期为Tb
码元 1 “1” an取值为：an 码元 0 “0”
2ASK信号波形求解示例
若 s(t)为单极性NRZ全占空矩形脉冲，P=1/2
Ps(f)
f -2fb -fb 0
Pe(f)
fb 2fb
-fc-fb -fc 2fb
-fc+fb 0
fc-fb fc 2fb
fc+fb f
2ASK信号频谱特性
2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱两 部分组成
若只计谱的主瓣，2ASK信号的带宽为：
2PSK直接调相法各点波形
2PSK解调方法——相干检测
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 C(t)=cos(2πfct)
e ( t) e( t ) C ( t) C (t )
y( t ) y ( t) z( t ) z ( t)
z(t)
抽样 判决器 位同步脉冲
t
2PSK方式的 若载波反向 “倒”（反 工作，则接 向）工作现 收的输出信 象，又称为 号如何？ “相位模糊”
键控法
载波 发生器
cosCt
s (t )
e(t )
2ASK的解调
相干检测法
带通 滤波器 e(t) y(t) 低通 滤波器 z(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
C(t)=cos(ωct)
相乘器输出
1 低通滤波器输出 z (t ) s (t ) 2
1 1 y(t) et cos C t st st cos 2C t 2 2
B=2fb
2ASK系统的频带利用率
fb RB 1 Baud / Hz B 2 fb 2
2ASK调制特点
易于实现 抗干扰能力不强
应用在低速数据传输中
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.3 二进制频移键控（2FSK） 4.4 二进制相移键控（2PSK） 4.5 多进制数字调制
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t 6Tb t
2PSK调制原理
直接调相法
an 码型 变换 s(t) e(t)
C(t)=cos(2πfct)
键控法
载波 发生器 cos(2πfct) an 相移π 逻辑 门电路1 相加 e(t)
反相器 逻辑 门电路2
-cos(2πfct)
为单极性基带数字信号，经抽样判决器判决后 输出数字信号
2ASK的解调
包络检波法
带通 e(t) 滤波器 包络 检波器 低通 滤波器 s(t) 抽样 判决器 位同步脉冲
2ASK 信号 幅度 包络 抽样 脉冲 判决 结果 1 t
t t Tb
0 1 1 0 1
t
Tb
2ASK信号频谱
1 Ps ( f fc ) Ps ( f fc ) 2ASK频谱 P e( f ) 4
t t t t
1 0 Tb b 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0
t
2DPSK信号波形
相对相位是指本码元初相与前一码元的末相 相位之差。
1
0
1
1
0
1
基带 信号 Tb 2DPSK 信号 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb
t
2
本章学习要求
掌握调制的概念，掌握数字信号的频带 传输系统构成 掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK调 制原理、信号特性，理解调制、解调方 法，了解二进制数字调制系统性能 掌握多进制数字调制原理，了解信号特 性 熟悉QAM调制原理，掌握星座图
本章主要内容
4.1 调制
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
4.6 正交振幅调制（QAM）
4.2 二进制幅度键控（2ASK）
幅度键控
记作ASK(Amplitude Shift Keying)， 或称其为开关 键控(通断键控)， 记作OOK(On Off Keying)。 二进 制数字振幅键控通常记作2ASK。
2ASK调制信号波形
1 s(t) 2Tb C(t) 2ASK 信号 e(t) 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb t 0 1 1 0 1 t
0 1 1 0 1 0 t Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb t fc2 fc1 fc1 fc2 fc1 6Tb t