数字带通传输
通信原理 考点总结
通信原理绪论给舍友同学总结的考点知识点；通信的目的是传递消息中所包含的信息；消息是信息的物理表现，是物质或精神状态的一种反映；消息中包含的有效内容是信息，信息是消息的内涵；通信就是信息传输； 信号参量的传递→通信原理；电信号的参量取值连续（不可数、无穷多）,指某一取值范围内可以取无穷多个值，不一定时间上连续，则为模拟信号；电信号的参量仅可能取有限个值，则为数字信号；基带信号：原始信号，频带从零频附近开始，不适合在信道传输；→带通信号（频带信号）：调制后，适合信道传输且有带通的特性；复用：频分(模拟)、时分（数字）、码分（WCDMA ）；时分复用：用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间；频分复用：用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；码分复用：用正交的脉冲序列分别携带不同的信号；信息量：；熵：平均信息量 等概率最大；性能指标：有效性和可靠性矛盾统一；1.有效性：传输一定信息量时所占用的信道资源，传输的“速度”问题； 衡量：传输速率和频带利用率； 码元传输速率RB ：单位时间传送码元的数目，Baud ；RB=1/T;信息传输速率Rb: 信息率，比特率；单位时间内传递的平均信息量；bps ；b/s ； 二进制：RB=Rb;频带利用率：；单位带宽（每赫）内传输速率；2.可靠性：接收信息的准确程度，即传输“质量”问题； 衡量：误码率；误信率 误码率Pe ：错误码/总传输码元；Pb 误信率：错误比特/总传输比特数；二进制：Pe=Pb;随机过程一维概率分布函数：F 1(x 1,t 1)=P [ξ(t 1)≤x 1] 数学期望:信号或噪声的直流成分;方差:信号或噪声交流功率；自相关函数:用来判断广义平稳,用来求随机过程的功率谱密度及平均功率。
；（广义/宽）平稳随机过程：数学期望与方差与时间无关，自相关函数只与时间间隔有关；α(t)=α；R(t,t+τ)=R(τ)各态历经性：()()ττR R a a ==，统计平均值等于它的任一次实现的平均值，随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可能状态；具有各态历经性的随机过程一定是平稳过程，但平稳过程不一定具有各态历经性；P41 例题； 自相关函数：R(τ)＝E[ξ(t)ξ(t+τ)]， R(τ)=R(-τ),偶函数；R(0)=E[ξ^2(t)]=s ，R(0)为ξ(t)的均方值 (ξ(t)的平均功率，时域计算方法)；上限； R(∞)=E^2[ξ(t)]， R(∞)是ξ(t)的直流功率，R(0)- R(∞)=σ^2 ，方差，ξ(t)的交流功率；功率谱密度：频域角度描述ξ(t)的统计特性，ξ(t)的平均功率关于频率的分布；平稳过程的自相关函数与其功率谱之间为傅立叶变换关系； P ξ (ω ) 《----》R(τ)；ωωπτωτςd e)(P 21)(R j ⎰∞∞-=；ττωωτξd e)(R )(P j -∞∞-⎰=；功率谱密度的性质：P ξ（ω）＞＝0，非负性 P ξ（-ω）＝ P ξ（ω），偶函数单边功率谱密度： P ξ1（ω）＝2 P ξ（ω）ω〉=0P44, 例题；高斯过程：随机过程的概率密度服从正态分布；过程中的任一时刻的取值即为随机变量；一维概率密度和分布函数：)2)(exp(21)(22σασπ--=x x f ，α均值，σ平均差，a=0,σ=1为标准高斯分布； 性质：高斯过程若为宽平稳，必为窄平稳；若随机变量不相关，则变量相互独立；代数和及线性变化后仍为高斯过程；窄带随机过程：Δ f<<f c >>0;正弦波表示：，;同相与正交分量表示：；1) 结论1：ξ(t)是均值为0、方差为σ^2的窄带平稳高斯过程，它的同相分量和正交分量同样是平稳高斯过程，且均值为0、方差也相同。
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
数据通信原理第6章
码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码
每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码
4. 多元码
每个码元上传送一位多进制信息
28
2.简单二元码的功率谱
花瓣形状：主瓣，旁瓣 主瓣带宽：信号的近似带宽-----谱零点带宽
数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流，且低频成分小，尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音；
(2)码型中应含有定时信息，便于提取定时信息；
(3)码型变换设备要简单； (4)编码应具有一定的检错能力； (5)编码方案应对信息类型没有任何限制； (6)低误码率繁殖；
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t)，这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b
图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元，对于二进制数字信号，ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率；
6
7
8
1.单极性非归零（NRZ）码 单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变 非归零：NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输 （线路板内或线路板间）；
特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比；信道上占 用频带窄；有直流分量，导致信号失真；不能直接提取 位同步信息；判决门限不能稳定在最佳电平上，抗噪声 性能差；需一端接地。
2DPSK
2DPSK信号差分相干解调各点时间波形
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
判别规则 正---"0" 负---"1"
7-5-24
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
由于差分相干解调方式在解调的同时完成了码反变换作用，
故解调器中不需要码反变换器。
差分相干解调方式不需要专门的相干载波，是一种非相干解
s2 DPSK (t ) s(t ) cos ct
s(t ) bn g (t nTB )
n
1, g (t ) 0,
0 t TB 其它
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
7-5-9
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
2PSK和2DPSK信号矢量图
π/2 π
参考相位
相干解调(同步检测法)
恰好使2DPSK信号 完整地通过
差分码bn
绝对码an
与2PSK相干解调相同 2DPSK信号相干解调器原理框图
《 通信原理》第七章 数字带通传输系统
an = bn ⊕bn-1
7-5-21
第5节 二进制数字调制原理-2DPSK
相对码 bn bn
绝对码an
0
0
1
1
0
1
1
判别规则 正---"0" 负---"1"
“倒π”现象
PSK信号相干解调中，要求发端与收端的载波基准相位必须完全相 同，否则会造成错误。 而实际系统中，接收端载波基准相位可能发生随机跳变，系统可能 由于某种突然骚动发生状态转移，使恢复的相干载波产生 180°倒相， 解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器 输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒π”现象或1800 相位模糊或“反向工作”现象。因此2PSK方式在实际中很少采用
数字带通传输系统
PE(f)1 4fsP(1P)[G |(ffc)|2|G(ffc)|2]
1 4fs2(1P)2|G(0)|2[(ffc)(ffc)]
当P＝1/2时
PE(f)116fs[G | (f fc)|2|G(f fc)|2]
116fs2|G(0)|2[(f fc)(f fc)]
➢ 根据矩形波形g(t)的特点，对于所有的m≠0的整数，有
P e ( f o ) 1 4 [ P s 1 ( f f 1 ) P s 1 ( f f 1 ) 1 4 ] [ P s 2 ( f f 2 ) P s 2 ( f f 2 )
Peo ( f )
1 4
fsP(1 P)[|G( f
f1) |2
| G( f
f1) |2]
1 4
fsP(1 P)[|G( f
由时域表达式可知，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。
2FSK信号频谱分析
➢ 分析方法：把二进制频率键控信号看成是两个振幅键控信 号相叠加的结果。
s1(t) ang(tnsT )
n
s2(t) ang(tnsT)
➢则
n
S F( S t) K e o ( t) s 1 ( t) co 1 t s 2 s ( t) co 2 t s
11f6 s2|G (0)|2[(ff1)(ff1)(ff2)(ff2)]
➢ g(t)是矩形脉冲
|
G(f)|Ts
|
sinfTs | fTs
G(0)=Ts
Peo
(f
)Ts [|sin(f f1)Ts 16s (f f1)Ts
G(mfs)=0
P s ( f) f s P ( 1 P ) |G ( f) |2 f s 2 ( 1 P ) 2 |G ( 0 ) |2( f)
通信原理名词解释
模拟信号：指代表消息的信号参量随消息连续变化的信号。
信号参量连续，时间上无限制。
数字信号：时间上和幅度上都离散的信号数字通信】把需要传送的原始信号变成一系列数字脉冲（最常用的是二进制编码）来传输的通信方式.特点是传递离散的（不连续的）数字脉冲. 优点：1、由于在传输过程中只需识别脉冲的有无，故抗干扰能力强；2、由于在传输过程中可通过再生中继器将失真了的脉冲再生为完整的脉冲，故失真不致沿线积累，传输距离远；3、各种不同形式的信号，如电话、传真、电视等，都化成数字脉冲传输，有利于组成统一的通信网和提高传输质量，并便于保密；4、由于大量采用逻辑电路，便于集成电路化；也易于利用现代固体器件及计算技术的成果。
目前世界上大多数国家都在采用数字通信。
解调：是调制的逆过程，作用是将已调信号汇总的调制信号恢复出来。
基带信号：把反映原始消息的电信号频带信号：即已调信号，经过调制的信号调制：让基代信号F （t）去控制载波参数的过程。
线路传输码型：有线信道中传输的数字基带信号码型编码：把数字信息表示为电脉冲的过程码型译码：由码型还原为数字信息的过程位同步：把在收端产生与接收码的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步。
方法：插入导频法（外同步法）和自同步法（内同步法）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始与终止。
为了解决帧同步中开头和结尾的时刻常采用：帧标记同步法和自同步法。
插入特殊码组实现帧同步的方法有;集中插入方式和分散插入方式。
网同步：为了保证通信网各点之间可靠的进行数字通信，必须在网内建立一个统一的时间标准差错控制：差错编码的基本思想是在被传输信息中增加一些冗余码，利用附加码元和信息码元之间的约束关系加以校验，以检测和纠正错误，增加冗余码的个数可增加纠检错能力。
频分复用？什么叫时分复用？答：将不同信号调制在不同的频率上传输来实现信道复用的方试叫频分复用；将信号经过离散化后在不同的时间段上来传输不同的信号以实现信道复用的方试叫频分复用最佳基带系统：即无码间干扰由满足最加接收条件的数字基带传输系统称做最佳基带系统物理层：通过物理媒体传输位流，处理与物理媒体有关的细节网络接入层：到实际网络硬件的逻辑接口，提供可靠交付网际层：为高层屏蔽物理网络的配置细节；提供路由选择运输层：在端点之间传送数据应用层：为用户提供TCP/IP环境接入，同时也提供分布式的信息服务均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化串行传输：数据流的各个比特是一位挨着一位的在一条信道上传输。
通信原理第5章数字基带传输系统
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
通信原理不挂科-6-数字带通传输系统
!e2FSK(t)
A
带通滤波器器ω! 1 带通滤波器器!ω2 B
包络检波器器 定时脉冲 包络检波器器
C
抽样判决器器
D
E
输出
例例题6-2 设某!2FSK调制系统的码元速率为!1200B，已知信号的载频分别为!4800Hz(对应“!1”)和!2400Hz(对应“!0”) 二二进制信息为!0101
(1)若采用用包络检波方方式进行行行解调，试画出各点时间波形 (2)若采用用相干干方方式解调，试画出各点时间波形
解析6-2
注意!4800Hz(“1! ”)比比!2400Hz(“!0”)频率要大大，故图中应体现出这一一点
(1)若采用用包络检波方方式进行行行解调，试画出各点时间波形
1
“!1”码：!
1200 1
2FSK信号时间波形
2FSK信号的产生
两种方方法：模拟调电路路生生成法和键控法
2FSK信号的解调
三种方方法：非非相干干解调法(两个包络检波)、相干干解调法(两个相乘器器)和过零检测法
2FSK信号的解调「非相干解调」
!e2FSK(t)
带通滤波器器!ω1
带通滤波器器!ω2
包络检波器器
定时脉冲
包络检波器器
π 2
通过!B方方式的相位突跳即可提供定时信息
2DPSK信号的产生
一一种方方法：键控法
2DPSK信号的解调
两种方方法：相干干解调(极性比比较法)加码反变换法和差分相干干解调(相位比比较法)
2DPSK信号的解调「相干解调(极性比较法)加码反变换法」
!e2DPSK(t)
a
带通滤波器器
数字调制习题
习题7
一、填空题
1、数字调制技术中基本的监控方式有 __、_ __和
_ _三种。
2、2PSK技术利用绝对数值来传递数字信息，因此又称 __，
而2DPSK技术是利用前后码字的相对相位变化来传送数字信息，因此又称为 __。
3、数字调制就是把数字 __转变为数字 __的过程。
二、判断题
1、数字信号解调必须采用抽样判决。
2、FSK信号采用相干解调法时，如果载波与信号不同频同相，则会
出现“相位模糊“现象。
3、为避免2PSK调制中的“倒π现象”，实际中常采用2DPSK方式。
4、数字带通传输系统通常指包括调制和解调过程的数字传输系统。
三、分析作图题
1、简述2DPSK信号的相干解调法的原理，并画出其解调框图。
2、设相对码序列为0010110111,及b0=1，码元速率为1200B，载波
频率为2400Hz，试画出该情况下的2DPSK波形图。
3、试画出正交调制法产生QPSK信号的调制方框图。
4、设发送数字信号、载波信号波形分别如图（a）、（b）所示，请在
(c),(d),(e),(f)中分别画出其相应的2ASK、2FSK、2PSK、
2DPSK信号的波形图（设b0=0）。
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字带通传输系统)【圣才出品】
第7章 数字带通传输系统一、选择题1．在抗加性高斯白噪声方面，性能最好的调制制度是（ ）。
A ．2FSK B ．2ASK C ．2PSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】对于相同的解调方式，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．相同传码率条件下，下面四种方式中，（ ）的频带利用率最低。
A ．2ASK B ．2PSK C ．2FSK D ．2DPSK 【答案】C【解析】在相同传码率的条件下，2222ASK PSK DPSK B B B B T ===，2212FSK BB f f T =-+，传输带宽越宽，频带利用率越低，所以2FSK 的频带利用率最低。
3．在数字调制系统中，采用8PSK 调制方式传输，无码间干扰时能达到的最高频带利用率是（ ）。
A ．1Baud ／HzB ．2Baud ／HzC ．3Baud ／HzD ．4Baud ／Hz 【答案】A【解析】对所有的调制信号，最大频带利用率均为ηB ＝1Baud/Hz 。
二、填空题1．2DPSK 、2ASK 、2PSK 和2FSK 采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能的优劣顺序为______。
【答案】2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK【解析】数字调制系统的抗噪声性能通过系统在信道噪声干扰下的总误码率表征。
2DPSK 在相干解调下的误码率为e P erfc=；2ASK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2PSK 在相干解调下的误码率为12e P erfc =；2FSK 在相干解调下误码率为12e P erfc =； 故采用相干解调方式时，抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序是：2PSK 、2DPSK 、2FSK 、2ASK 。
2．BPSK 采用相干解调时可能出现“反向工作”现象的原因是______；解决方案是______。
【答案】接收端提供的本地载波有180o 相位模糊；采用2DPSK【解析】在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”。
国家电网考试备考资料：通信类——通信原理
国家电网考试备考资料：通信类——通信原理1.信息是客户事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式或运动状态。
2.数据是信息的载体，是信息的表现形式。
3.信号是数据在传输过程的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。
4.通信系统主要由5个基本系统元件构成：信源、转换器、信道、反转换器、信宿。
源系统将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号形式，通过信道传输到目的系统，目的系统再将信号反变换为具体的信息。
5.通过系统的传输的信号一般有模拟信号和数字信号两种表达方式：模拟信号是一个连续变化的物理量，即在时间特性上幅度(信号强度)的取值是连续的，一般用连续变化的电压表示。
数字信号是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示。
6.数据通信的技术指标：(1)信道带宽：是描述信道传输能力的技术指标，它的大小是由信道的物理特性决定的。
信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带度。
(2)数据传输速率：称为比特率，是指信道每秒钟所能传输的二进制比特数，记为bps，常见的单位有Kbps、Mpbs、Gbps等，数据传输速率的高低，由每位数据所占的时间决定，一位数据所占用的时间宽度越小，则传输速率越高。
(3)信道的传输能力是有一定限制的，信道传输数据的速率的上限，称为信道容量，一般表示单位时间内最多可传输的二进制数据的位数。
(4)波特率：是传输的信号值每秒钟变化的次数，如果被传输的信号周期为T，则波特率Rb=1/T。
Rb称为波形速率或调制速率。
(5)信道延迟=计算机的发送和接收处理时间+传输介质的延迟时间+发送设备和接收设备的响应时间+通信设备的转发和等待时间。
(6)误码率：是指接收的错误码元数占传送总码元数的比例，即码元在传输系统中被传错的概率。
7.数据的传输方式有串行通信和并行通信两种，并行通信用于较低距离的数据传输，串行通信用于较远距离的数据传输。
8.通信线路的连接方式：点对点连接方式、多点连接方式。
数字带通传输系统的频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率数字带通传输系统是现代通信系统中将模拟信号数字化后传送的一种通信系统架构。
数字带通传输系统有多种制式，其中最常用的是PCM （脉冲编码调制）制式。
在数字带通传输系统中，频带利用率的优化是一项非常重要的工作。
数字带通传输系统的频带利用率是指在特定的频谱资源内，所能传输的最大数据量。
在数字带通传输系统中，频带利用率的提高是通过单次符号所携带的信息量增大来实现的。
但是，随着单次符号所携带的信息量的增大，符号间的干扰也会随之增加。
因此，在进行频带利用率的提升时，需要在保证错误率低的前提下，实现更高的频带利用率。
数字带通传输系统提高频带利用率的主要措施包括以下几个方面：1. 多进制调制技术多进制调制技术是数字带通传输系统中实现高频带利用率的有效手段之一。
通过使用多进制调制技术，可以将每个符号所携带的信息量增大，进而提升频带利用率。
在多进制调制技术中，常见的调制方式有PSK（相位偏移调制）、QAM（正交振幅调制）等。
2. 码间干扰消除技术当单次符号所携带的信息量较大时，符号间的干扰也会随之增加。
在数字带通传输系统中，实现高频带利用率的另一个重要措施是码间干扰消除技术。
通过使用误码率反馈等技术，可以有效地降低码间干扰对传送信号的影响，提高频带利用率。
3. 自适应均衡技术在数字带通传输系统中，自适应均衡技术也是实现高频带利用率的重要手段。
在信号传输过程中，信号会受到多种因素的干扰和失真，例如噪声、多径信道等。
通过使用自适应均衡技术，可以有效地去除这些因素对信号造成的影响，提高频带利用率。
综上所述，数字带通传输系统的频带利用率可以通过多进制调制技术、码间干扰消除技术、自适应均衡技术等多种手段来实现。
在实际应用中，需要根据不同的应用场景和要求，选择合适的手段来提高频带利用率，从而实现更高效、更稳定的数字信号传输。
数字带通传输系统的最高频带利用率
数字带通传输系统的最高频带利用率
数字带通传输系统的最高带宽利用率
1. 什么是数字带通传输系统？
数字带通传输系统是一种高效率的数字信号传输技术，它主要是将信
号从一个频率转换到另一个频率，以加强系统的带宽，同时提高信号
回收的效率。
通常，它会使用有损或无损的数字压缩技术，以节省带宽，在高速通信中使用。
2. 数字带通传输系统的最高带宽利用率是怎样的？
数字带通传输系统的最高带宽利用率取决于传输线路、传输器宽度和
信号传输质量。
通常，数字带通传输系统可以获得高达90％以上的带
宽利用率。
该技术可以实现有效的、容量丰富的信号传输，并最大限
度地实现稳定的带宽保证。
3. 提高数字带通传输系统的带宽利用率
（1）使用高级压缩技术：使用压缩技术，可以获得更高的带宽利用率，因为这种技术可以有效地压缩原始信号，从而节省传输带宽。
（2）采用较低频带：较低的频带可以提高系统的传输速度，从而提高带宽利用率。
（3）使用动态调制/解调器：使用这种技术可以根据特定信道中的信号情况进行有效的频率调节，以最大限度地提高带宽利用率。
（4）消除线路噪声：减少线路噪声可以改善信号传输的质量，因而增强带宽利用率。
（5）建立带宽调节计划：建立带宽调节系统可以根据网络的实际情况动态调整带宽，以获得最佳的带宽利用率。
总之，通过采用可提高带宽利用率的传输技术，可以帮助企业有效地利用带宽资源，从而实现快速、高效率的通信。
通信原理第七章数字带通传输系统课件
xDSL技术利用数字带通传输系统实现宽带接入，提供了高速上 网、视频通话等服务。
光纤通信系统
光纤通信系统利用数字带通传输系统实现长距离、高速、大容量 的数据传输，广泛应用于城域网、骨干网等。
卫星通信系统中的数字带通传输系统
卫星电视接收系统
数字带通传输系统用于卫星电视接收系统中传输电视信号，实现 了覆盖广泛的电视节目服务。
无线局域网（WLAN）
WLAN利用数字带通传输系统实现无线高速上网，提供了灵活的接入方 式和便捷的数据传输服务。
03
全球定位系统（GPS）
GPS通过数字带通传输系统发送和接收信号，实现了高精度的定位和导
航功能。
有线通信系统中的数字带通传输系统
有线电视网络
数字带通传输系统用于有线电视网络中传输电视信号，提供了高 清晰度、稳定的电视节目服务。
通信原理第七章数 字带通传输系统课 件
contents
目录
• 数字带通传输系统的基本概念 • 数字带通传输系统的调制技术 • 数字带通传输系统的解调技术 • 数字带通传输系统的性能分析 • 数字带通传输系统的实际应用案例
01
CATALOGUE
数字带通传输系统的基本概念
数字带通传输系统的定义
数字带通传输系统是指利用调制 技术将数字信号转换为适合在带 通频段上传输的信号的一种通信
差错控制技术
采用各种差错控制技术，如奇偶校验、循环冗余校验、自动重传等， 可以降低误码率，提高抗干扰性能。
带通传输系统的频带利用率
频带利用率
数字带通传输系统的频带利用率 是指在有限的频带资源内传输尽 可能多的信息。
调制方式
采用高效的调制方式，如QPSK、 16QAM、64QAM等，可以有效 提高频带利用率。
基于simulink仿真实现的 SK数字带通传输系统 设计报告
[1]樊昌信等编. 通信原理. 国防工业出版社
图2PSK信号的解调原理图
2PSK信号相干解调各点时间波形如图所示，当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。
图2PSK信号相干解调各点时间波形
图是2PSK解调器在无噪声情况下能对2PSK信号的正确解调。（a）是收到的2PSK信号；(b)是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（c）是接收的2PSK信号与本地载波相乘得到的波形示意图，此波形经过低通滤波器滤波后得到低通信号；(d)是取
图多路选择器参数设置
设置依据：当二进制序列大于0时，输出第一路信号；当二进制序列小于0时，输出第二路信号。
反相载波（Sine Wave Function1）参数设置只需将正相载波参数幅值取为负值，其他的参数设置同模拟调制。
调制波形：
图解调波形
图中第一个图为正相载波的波形，第二个反相载波的波形，第三个图为随机的波形，最后一个图为调制后的2PSK信号。
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。
在实际通信系统中往往存在噪声，噪声会对判决值产生影响，即会产生误码率，一般假设信道的噪声为高斯白噪声，下面讨论2PSK解调器在高斯白噪声干扰下的误码率：
图 取样值概率密度函数示意图
解调波形（信噪比为70%）：
图解调波形
图中第一个图为收到的2PSK波形，第二个图为通过带通滤波器后的波形，第三个图为与同频同向载波相乘后的波形，第四个图为通过低通滤波器后的波形，最后一个图为解调后的二进制序列。
不同信噪比下的误码率
采用模拟调制时，不同信噪比下，误码率恒为：
数字带通传输系统课件
3
希望本课件能够帮助读者更好地学习数字带通传 输系统的相关内容，为未来的学习和工作打下坚 实的基础。
参考文献
[1] 李晓明, 王建萍, 张 立云. 数字通信基础[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2018.
01
02
[3] 张卫钢, 王丽娜. 数 字通信[M]. 北京: 电子 工业出版社, 2004.
04
数字带通传输系统的软 NRZ码、RZ码等，以增加数
据的抗干扰能力。
1
通道控制协议
制定通道控制协议，实现发 送端和接收端之间的可靠通
信。
错误检测与纠正
通过使用CRC校验、重传机 制等，实现数据的错误检测 与纠正。
系统测试与优化
对系统进行全面测试，根据 测试结果进行优化，提高系 统性能。
解调技术
数字解调是将已调制的信号还原 为原始数字信号的过程，常用的 解调方法有平方解调、平方-积分 解调等。
带通滤波器的原理
滤波器的作用
带通滤波器是用来抑制不需要的频率分量，提高信号的抗干扰性能和频带利用率。
滤波器的分类
根据频率特性，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻滤波器。
数字信号的传输方式
基带传输
随着技术的进步和规模效应的发挥，数字 带通传输系统的成本将不断降低，为更广 泛的应用提供可能性。
06
结语与参考文献
结语
1
数字带通传输系统是通信领域的重要部分，其性 能和设计直接影响到通信系统的整体性能。
2
通过深入学习数字带通传输系统的基本原理、关 键技术和实际应用，可以更好地理解和掌握数字 通信的核心知识。
数字带通传输系统的特点
带通传输
数字带通传输系统是指将数字信号调制到高频载波上，通过无线或有线传输，具 有更高的传输速率和稳定性。
自考通信原理--名词解释
码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距码间串扰：是由于系统传输总特性的非理想。
导致到当前码元的波形畸变、展宽，并使前面的波形出现很长的拖尾蔓延到当前码元的抽样时刻，从而对当前码元的判决造成干扰。
窄带随机过程：如果随机过程的频谱密度集中在中心频率F附近相对窄的频率范围，即满足，则称为窄带随机过程。
群同步：又称帧同步，是指在接收端产生与每“帧”、每“组”起止时刻相一致的同步时钟序列，以便对接收码元进行正确分组。
调制信道：指发送端调制器输出端至接收端调制器输入端之间的部分，是用来研究调制与解调问题的，属于广义信道。
编码信道：指发送端调制器输出端至接收端调制器输入端之间的部分，是用来研究调制与解调问题的，属于广义信道。
信道：是一种物理媒介，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。
信道容量：是指信道能够传输的最大平均信息速率。
数字基带传输系统：不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。
最佳基带传输系统：将消除了码间串扰并且误码率最小的基带传输系统称为最佳基带传输系统。
数字带通传输系统：把包括调制和解调过程的数字传输系统称为数字带通传输系统。
数字基带信号：未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。
最佳接收机：指在差错概率最小准则下得到的最佳接收系统。
量化噪声：量化输出电平和量化前的抽样值一般不同，两者之间存在误差，这个误差称为量化噪声。
能量信号：若一个信号的能量E是一个正的有限值，则称此信号位能量信号。
差分相移键控：为克服绝对相移键控的相位模糊，差分相移键控就是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息。
相对移相键控：是利用前后相邻码元的载波相对相位变化来传递数字信息，而其频率和幅度保持不变。
角度调制：指高频载波的频率或相位按照基带信号的规律而变化的一种调制方式，是一种非线性调制，已调信号的频谱不再保持原理基带频谱的结构。
数字调制：是指用数字基带信号控制载波的某些参数，将数字基带信号变化为数字带通信号的过程。
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。
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sin f TS G( f ) TS f TS
TS Sa( f TS )
Ps f f s P(1 P) G ( f ) f (1 P) G (0) ( f ) 15
2 2 s 2 2
功率谱密度（1）
功率谱密度
2ASK信号可以表示成
第七章 数字带通传输系统
电气学院
机电楼B210
电子工程系
lfsdu123@
林 霏
1
2ASK
2FSK 原理与抗噪声性能 2PSK 二进制数字调制系统 2BPSK 不同调制系统的比较
数字带通 传输系统
MASK
MFSK 多进制数字调制系统 MPSK
MBPSK
2
要求
基本要求：了解多进制数字调制解调原理， 掌握数字调制解调的基本原理，尤其是二 进制调制系统中二进制数字调制解调原理 和方法、和系统抗噪声性能分析（求误码 率）。 重点：数字调制解调的基本原理 。 难点：二进制调制系统中二进制数字调制 解调原理和方法；系统抗噪声性能分析。
16
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）。
功率谱密度（2）
l
单极性NRZ矩形脉冲序列的功率谱密度为
Ps f f s P(1 P) G ( f ) f (1 P) G (0) ( f )
2 2 s 2 2
将其代入
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
4
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
目录（2）
7.4 多进制数字调制原理
7.4.1 多进制振幅键控 7.4.2 多进制频移键控 7.4.3 多进制相移键控 7.4.4 多进制差分相移键控 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 MASK系统的抗噪声性能 MFSK系统的抗噪声性能 MPSK系统的抗噪声性能 MDPSK系统的抗噪声性能
P2 ASK
1 2 2 f s P(1 P) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
带通 滤波器
e2 ASK (t )
a
全波 整流器
b
低通 滤波器
c
抽样 判决器 定时 脉冲
d
输出
非相干解调过程的时间波形
1
a
0
0
1
t
b
t
c
t
d
1
0
0
1
t
13
2ASK信号解调方法（2）
相干解调（同步检测法）
带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 定时 脉冲 输出
e2 ASK (t )
cosct
an
1, 0,
概率为 P 概率为1 P
11
2ASK信号产生方法
2ASK信号产生方法
ASK (t )
乘法器
s (t )
cos ct
开关电路
键控法
cos ct
e2 ASK (t )
s (t )
12
2ASK信号解调方法（1）
非相干解调（包络检波法）
7
7.1 二进制数字调制原理 7.1.1 二进制振幅键控(2ASK）
基本原理
振幅键控(2ASK）：利用载波的幅度变化来传 递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。 常用方法：通－断键控 OOK（On-Off Keying） 。 Morse码的无线电传输（比模拟调制更早） 光纤通信 卫星通信、移动通信、数字微波不采用这种调 8 制方式
数字调制的方法
利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 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（ASK）、频移键控 （FSK） 、相移键控（PSK） 。
1 0 1 1 0 1 1 0 1
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 K （M=2 ）调制。
e2ASK (t ) st cos c t
式中 s(t) －二进制单极性随机矩形脉冲序列 设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度
P2ASK (f) － 2ASK信号的功率谱密度
则由上式可得
1 P2ASK ( f ) Ps ( f f c ) Ps ( f f c ) 4
3
目录（1）
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控（2ASK） 7.1.2 二进制频移键控（2FSK） 7.1.3 二进制相移键控（2PSK） 7.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能 7.2.2 2FSK系统的抗噪声性能 7.2.3 2PSK和2DPSK系统的抗噪声性能
14
单极性NRZ矩形脉冲序列的功率谱
双边功率谱密度
2
PS ( f ) f S P(1 P) G( f )
若表示“1‖码的波形g2(t) = g(t)为不归零（NRZ） 矩形脉冲，则其频谱函数为
m
f (1 P)G(mf ) ( f mf )
2 S S S
当 f = mfs 时：若m = 0，G(0) = Ts Sa(0) 0；若 m为不等于零的整数， G(mfS ) TS Sa(n ) 0 功率谱密度简化为：
实现非常简单
抗噪声性能不好
通－断键控 OOK（1）
用单极性不归零码控制正弦载波的开启与关闭； 信号表达式
Acos c t, eOOK (t ) 0，
以概率P 发送“ 1”时 以概率1 P 发送“0”时
9
通－断键控 OOK（2）
波形
1 0 0 1
s t
Ts
t
载波
t
2ASK
t
10
2ASK信号的一般表达式
2ASK信号的一般表达式
其中
e2ASK (t ) st cosc t
n
s(t ) an g (t nTs )
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
5
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能
基本概念 (1)
数字调制 数字信号通过正弦载波调制成频带信号 数字信号控制正弦载波的某个参量 键控信号：对载波参量的离散调制 数字带通传输系统 通常把包括调制和解调过程的数字传输系 统； 也称作数字频带传输系统。
6
基本概念 (2)