第7章_数字带通传输系统分析
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2
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。
3
引言
1.数字信号的分类和传输方式
数字信号
数字调制信号
数字基带信号
Hale Waihona Puke Baidu传输方式
数字信号的基带传输
数字信号的调制传输
2ASK信号的带宽 ？基带信号带宽？基带信号的形式
① 基带信号为矩形波 基带信号的理论带宽无限宽 NRZ码，基带信号的近似带宽 ： 功率谱的第一个过零点带宽，谱零点带宽，主瓣带 宽 BB=fs=Rs （fs：位定时的频率） OOK信号的理论带宽无限宽 OOK信号的近似带宽： 功率谱的 第一对 过零点带宽，谱零点带宽；主瓣带 宽
调制（Modulation），用基带信号去控制正弦波的参数的过 程，基带信号称为调制信号（ Modulating Signal），被调制的 正弦波称为载波（Carrier）。
解调，在接收端，接收设备要将原来的基带信号从已调信号 中恢复，这一过程称为解调（Demodulation）。在双工通信中， 调制和解调合在一起，称为调制解调器（Modem）。
n
cosct
开关电路
e2 ASK (t)
模拟调制法（相乘器法）
s(t)
键控法
1
0
0
1
st
Ts
t
载波 t
2ASK
t
14
4. 2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
(a)原理框图；(b)各点波形图
15
相干解调(同步检测法) ：稳定，有利于位定时的提取。
(a)原理框图；(b)各点波形图 2ASK信号早期用于无线电报，由于抗噪声性能差现在已较少使用，但 2ASK信号是其它数字调制的基础。
调制，modulation 键控，shift keying
5
3．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)
振幅键控
频移键控
相移键控
6
调制解调的主要功能
频谱搬移,实现基带信号搬移到相应的频段
16
前面内容回顾
我们在前面讲过，为什么要进行频带传输，再归纳一下： 1、现有通信网主要为传输模拟信号设计的，所以不能直接传输 数字基带信号。 2、不能直接传输的原因：
（1）现有信道为带通型，主要用来传输模拟话音频带0.3-3.4kHz，对于含 有直流分量和低频分量的数字基带信号在现有网络上传输时波形会严重失真。 （2）数字基带信号抗干扰能力不强，传输可靠性不高。 （3）基带信号频带很宽，信道利用率不高，不能和模拟通信兼容。
实现可以分为两步:首先进行基带信号调制,然后上变频到所需的频 段
抗干扰性
主要体现通信系统的质量指标,即可靠性 调制信号具有较小的功率谱占有率 要求:功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量,具有快速滚降特性,带
外衰落大,旁瓣小
频谱有效性
主要体现通信系统的数量指标,即有效性 频带利用率:bit/s/Hz
OOK信号的表达式为：
调制信号为：
sOOK(t) an Acosct
an
1, an 0,
出现概率为 P 出现概率为1 P
9
OOK信号波形：
一般地，调制信号具有一定波形，可表示为：
B(t) an g(t nTs )
n
所以，2ASK信号为：sASK (t) an g(t nTs )cosct
以哪种传输方式为主？
由信道类型确定
低通型信道--数字信号的基带传输
带通型信道--数字信号的调制传输
4
2．数字调制 数字调制目的与本质
载波：连续的正（余）弦信号 调制信号：数字基带信号
数字调制完成基带信号功率谱的搬移
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
3、需要解决的问题 数字信号在模拟信道中传输-----调制
4、调制的目的，（1）满足信道的需要，（2）多路复用。
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前面内容回顾
为什么说频带传输的是模拟信号？
例如：在传真机中，我们利用2FSK调制，在主呼端用 1170±100Hz表示“1”和“0”。在信道上传输的不是1、0码， 而是1170±100Hz 的模拟正弦波信号。在从呼端用2125±100Hz 表示“1”和“0”码。
第7章 数字带通传输系统
1
引言
前面我们已经学习了数字信号的基带传输，知道 数字基带信号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），但是在通信系统中实际 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。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。搬到频谱较 高的信道上进行传输。这就是我们今天要学习的数字 信号的带通（频带）传输。
n
可见，2ASK为双边带调幅信号。
10
2. 功率谱密度
设调制信号功率谱为 PB(，)则2ASK信号功率谱为：
PASK ()
1 4
PB
(
c
)
PB (
c
)
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
11
分析
功率谱是基带信号功率谱的线性搬移 频带宽度是基带信号的两倍
18
7.1.2 二进制移频键控（2FSK：frequency shift keying
二进制频移键控 （2FSK）
1、信号波形
频移键控（FSK）调制， 是用数字信号来控制高频 载波的频率变化，调制后 的载波信号频率代表了要 传递的数字信号。从图中 可以看出，基带信号为高 电平，对应的FSK信号是一
12
BS=2fs=2Rs
② 基带信号为升余弦滚降信号
基带信号带宽有限宽
2ASK信号带宽有限宽
1
BB 2T
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
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3. 2ASK信号的调制方法
sASK (t) ang(t nTs )cosct
7
数字调制方式的分类
8
7.1 二进制数字调制
二进制是数字调制最简单的情况，它改变载波的幅 度、频率、相位只有两种状态。
7.1 二进制幅度键控（ASK：amplitude shift keying ） 1. 2ASK信号时域表达式 2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，
最简单的形式为通断键控（OOK）。
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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引言
1.数字信号的分类和传输方式
数字信号
数字调制信号
数字基带信号
Hale Waihona Puke Baidu传输方式
数字信号的基带传输
数字信号的调制传输
2ASK信号的带宽 ？基带信号带宽？基带信号的形式
① 基带信号为矩形波 基带信号的理论带宽无限宽 NRZ码，基带信号的近似带宽 ： 功率谱的第一个过零点带宽，谱零点带宽，主瓣带 宽 BB=fs=Rs （fs：位定时的频率） OOK信号的理论带宽无限宽 OOK信号的近似带宽： 功率谱的 第一对 过零点带宽，谱零点带宽；主瓣带 宽
调制（Modulation），用基带信号去控制正弦波的参数的过 程，基带信号称为调制信号（ Modulating Signal），被调制的 正弦波称为载波（Carrier）。
解调，在接收端，接收设备要将原来的基带信号从已调信号 中恢复，这一过程称为解调（Demodulation）。在双工通信中， 调制和解调合在一起，称为调制解调器（Modem）。
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cosct
开关电路
e2 ASK (t)
模拟调制法（相乘器法）
s(t)
键控法
1
0
0
1
st
Ts
t
载波 t
2ASK
t
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4. 2ASK信号解调方法
非相干解调(包络检波法)
(a)原理框图；(b)各点波形图
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相干解调(同步检测法) ：稳定，有利于位定时的提取。
(a)原理框图；(b)各点波形图 2ASK信号早期用于无线电报，由于抗噪声性能差现在已较少使用，但 2ASK信号是其它数字调制的基础。
调制，modulation 键控，shift keying
5
3．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)
振幅键控
频移键控
相移键控
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调制解调的主要功能
频谱搬移,实现基带信号搬移到相应的频段
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前面内容回顾
我们在前面讲过，为什么要进行频带传输，再归纳一下： 1、现有通信网主要为传输模拟信号设计的，所以不能直接传输 数字基带信号。 2、不能直接传输的原因：
（1）现有信道为带通型，主要用来传输模拟话音频带0.3-3.4kHz，对于含 有直流分量和低频分量的数字基带信号在现有网络上传输时波形会严重失真。 （2）数字基带信号抗干扰能力不强，传输可靠性不高。 （3）基带信号频带很宽，信道利用率不高，不能和模拟通信兼容。
实现可以分为两步:首先进行基带信号调制,然后上变频到所需的频 段
抗干扰性
主要体现通信系统的质量指标,即可靠性 调制信号具有较小的功率谱占有率 要求:功率谱主瓣占有尽可能多的信号能量,具有快速滚降特性,带
外衰落大,旁瓣小
频谱有效性
主要体现通信系统的数量指标,即有效性 频带利用率:bit/s/Hz
OOK信号的表达式为：
调制信号为：
sOOK(t) an Acosct
an
1, an 0,
出现概率为 P 出现概率为1 P
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OOK信号波形：
一般地，调制信号具有一定波形，可表示为：
B(t) an g(t nTs )
n
所以，2ASK信号为：sASK (t) an g(t nTs )cosct
以哪种传输方式为主？
由信道类型确定
低通型信道--数字信号的基带传输
带通型信道--数字信号的调制传输
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2．数字调制 数字调制目的与本质
载波：连续的正（余）弦信号 调制信号：数字基带信号
数字调制完成基带信号功率谱的搬移
数字调制的过程
模拟调制的过程，载波参数连续变化 数字调制的过程，载波参数离散变化
3、需要解决的问题 数字信号在模拟信道中传输-----调制
4、调制的目的，（1）满足信道的需要，（2）多路复用。
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前面内容回顾
为什么说频带传输的是模拟信号？
例如：在传真机中，我们利用2FSK调制，在主呼端用 1170±100Hz表示“1”和“0”。在信道上传输的不是1、0码， 而是1170±100Hz 的模拟正弦波信号。在从呼端用2125±100Hz 表示“1”和“0”码。
第7章 数字带通传输系统
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引言
前面我们已经学习了数字信号的基带传输，知道 数字基带信号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），但是在通信系统中实际 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。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。搬到频谱较 高的信道上进行传输。这就是我们今天要学习的数字 信号的带通（频带）传输。
n
可见，2ASK为双边带调幅信号。
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2. 功率谱密度
设调制信号功率谱为 PB(，)则2ASK信号功率谱为：
PASK ()
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PB
(
c
)
PB (
c
)
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
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分析
功率谱是基带信号功率谱的线性搬移 频带宽度是基带信号的两倍
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7.1.2 二进制移频键控（2FSK：frequency shift keying
二进制频移键控 （2FSK）
1、信号波形
频移键控（FSK）调制， 是用数字信号来控制高频 载波的频率变化，调制后 的载波信号频率代表了要 传递的数字信号。从图中 可以看出，基带信号为高 电平，对应的FSK信号是一
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BS=2fs=2Rs
② 基带信号为升余弦滚降信号
基带信号带宽有限宽
2ASK信号带宽有限宽
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BB 2T
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
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3. 2ASK信号的调制方法
sASK (t) ang(t nTs )cosct
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数字调制方式的分类
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7.1 二进制数字调制
二进制是数字调制最简单的情况，它改变载波的幅 度、频率、相位只有两种状态。
7.1 二进制幅度键控（ASK：amplitude shift keying ） 1. 2ASK信号时域表达式 2ASK信号，其幅度按调制信号取0或1有两种取值，
最简单的形式为通断键控（OOK）。