数字信号的信道传输全解
数字通信技术解析
数字通信技术解析概述数字通信技术是指利用数字信号进行信息传输并实现通信的技术。
相比于传统模拟通信技术，数字通信技术具有易于处理、稳定性高、抗干扰性能强等优势。
数字通信技术的发展历程可以追溯到上世纪60年代，随着计算机技术和通信技术的快速发展，数字通信技术得到了广泛应用，极大地促进了社会信息化进程。
数字信号的基本概念数字信号是指使用离散的、有限的数学数值来表示连续实物量的信号。
数字信号的特点是离散性、量化和编码。
离散性是指信号只在一定的时间间隔内取样，并用取样值的离散集合代表连续信息；量化是指将样本值转换为数字；编码是指将数字转换为二进制数字进行传输。
数字通信系统的组成数字通信系统由信源、发送设备、传输信道、接收设备和信宿等部分组成。
信源是指产生信息的设备，如计算机、手机等；发送设备将信息转化为数字信号，并通过传输信道进行传输；传输信道是指信号传输的介质，如电报线路、光纤等；接收设备通过解调、译码等处理对信号进行解析并还原为原始信息；信宿是指信息的终点，如人或计算机等。
数字通信系统的技术特点•对噪声的抵抗能力强：数字通信信号在传输过程中具有误差校正和差错控制的能力，能够自动修正因传输噪声引起的错误，抵抗能力强；•可以灵活地实现信号的调制、解调和编解码处理，在各种信道环境和传输速率条件下进行高效的通信；•数字通信系统的波特率可以高得多，能够在有限的频谱宽度上实现更高的传输速率。
数字调制技术数字调制技术是将数字信号转换为模拟信号的重要技术。
数字调制技术包括ASK（Amplitude Shift Keying）、FSK（Frequency Shift Keying）、PSK（Phase Shift Keying）等方法。
其中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种复合调制技术，结合了ASK和PSK方法，可在有限的频率和带宽条件下实现多路数据传输。
数字信号处理技术数字信号处理（DSP）技术是数字通信技术的关键技术之一，主要包括滤波、抽样、量化、编码、解码、差错控制等技术。
数字通信概述
第一章 数字通信概述第一节 数字通信的基本知识一、通信系统的组成1． 通信：通信是将信息从一个地方传送到另一个地方。
2． 通信系统的组成：3． 信源：产生和发出信息的人或机器。
4． 变换器：把信源发出的信号进行加工处理，变换成适合在信道上传输的信号。
5．反变换器：把信道送来的电信号按相反过程变换成原始信息，最后由信宿接收。
6． 信宿：信息最后的归宿，它是最后接收信息的处所，可以是人和各种终端设备。
7． 信道：传递信号的通道，按传输媒介有无线信道和有线信道之分。
8． 噪声源：因信号传递时，不可避免地会受到噪声或干扰的影响，且干扰会始终存在。
为了便于分析干扰的影响，所以把始端、终端及传输信道中所在干扰都折合到信道中，等效为一个总的噪声源。
9． 模拟通信系统：若信源的信息是一个幅度和时间连续变化着的模拟信号， 则利用模拟信号进行信息传递的通信方式称为该系统。
10。
数字通信系统：若信源的信息是一个幅度限制个数值之内，不是连续的而是离散的数字信号，则利用数字信号进行传递的通信方式称为该系统。
二．数字通信系统的模型。
1．数字通信系统的基本任务：是把信源产生的信息变换成一定格式的数字信号，通过信道传输，在终端再变成适宜信宿接收的信息形式。
2．数字通信系统的基本模型：接收器 发送器3．信源编码的主要任务：（1）将信源送出的模拟信号数字化，即对连续信息进行模拟/数字（A/D ）变换，用一定的数字脉冲组合来表示信号的一定幅度。
（2）将信源输出的数字信号按实际信息的统计特性进行变换，以提高信号传输的有效性。
4．信道编码（抗干扰编码）：是一种代码变换，产要解决数字通信的可靠问题。
5．同步：通信系统的收、发端要有统一的时间标准，使收端和发端步调一致。
6．数字通信系统的基本模型图中，若信源是数字信息时，则信源编码或信源解码可以去掉，构成数据通信系统。
若在没有用调制器和解调器，构成的是最单的通信系统称为基带传输系统，该系统实际上是将基带信号直接进行传输的系统。
数字传输技术
数字信号载波传输
载波S(t) S(t)=Asin(ω t+Φ) S(t)的参量包括：
A：振幅 ω ：角频率 Φ：相位
数字调制就是使上述三个参量随数字基带 信号的变化而变化。
最基本的数字数据→模拟信号调制方式有 以下三种（如图2-5所示）。
（1）幅移键控方式（ASK，Amplitude-Shift Keying） （2）频移键控方式（FSK，Frequency-Shift Keying） （3）相移键控方式（PSK，Phase-Shift Keying）
．宽带传输
宽带是指比音频带宽更宽的频带，它包括大部 分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传 输，这样的系统称为宽带传输系统。宽带传输系 统属于模拟信号传输系统，它能够在同一信道上 进行数字信息或模拟信息服务，宽带传输系统可 以容纳全部广播信号，并可进行高速数据传输。
局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们 的区别在于：基带传输的信号主要是数字信号， 宽带传输的是模拟信号；基带传输的数据传输速 率范围为0～10Mb/s，其典型的数据传输速率范 围为1～2.5Mb/s；宽带传输的数据传输速率范围 为0～400Mb/s，通常使用的传输速率是5～ 10Mb/s。一个宽带信道还可以被划分为多个逻辑 基带信道。宽带传输能把声音、图像和数据等信 息综合到一个物理信道上进行传输。宽带传输采 用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带 传输。
简单说来，就是将数字信号1或0直接用两种 不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 如短距离的脉冲编码调制（PCM）局间中继、 局域网计算机间的数据传送常采用基带传输 方式。
数字信号载波传输
数字通信基本原理
均匀量化的特点是：在量化区内， 大、小信号的量化间隔相同，最大量 化误差也就相同，所以小信号的量化 信噪比小，大信号的量化信噪比大。 N（或l) 大小适当时，均匀量 化小信号的量化信噪比太小，不满足 要求（数字通信系统中要求量化信噪 比≥26dB），而大信号的量化信噪比 较大，远远满足要求。
（ 2）
① 模拟压扩法方框图如图0-13
压缩器和扩张器特性如图0-14所 示（以5折线为例）。
· 上述为了分析问题方便，图0-14的压
缩特性采用5折线（正、负合起来有5段折 线）。实际压缩特性常采用μ律压缩特性、 A律压缩特性及A律13
· 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，
输出v=0；当输入u=U（过载电压）时，输
预备知识—— 数字通信基本原理
一、 数字通信的基本概念
1.数字通信系统的基本概念
（1） 模拟信号和数字信号
信号波形的特征可用两个物理量（时
①
模拟信号随波形模拟信息的变化而变 化，其特点是幅度连续。
②
图0-2所示的是数字信号的波形，其特
点是：幅值被限制在有限个数值之内，它
不是连续的，而是离散的。
信源编码的功能是把模拟信号变换成
数字信号，即完成模数变换的任务。 信道是指传输信号的通道。
接收端的解调、信道解码、信源解码
等几个方框的功能与发送端几个对应的方
框正好相反，是一一对应的反变换关系。
信源解码后的电信号，由受信者接收，通
常称之为信宿。信宿可以是人，也可以是 各种终端设备。
① 若信源是数字信息时，则信源 编码或信源解码不太大时，信道一般采用市话电缆， 即采用基带传输方式，这样就不需要
1.时分多路复用通信 （1） 时分多路复用的概念
数字信号无线传输技术
数字信号无线传输技术摘要：数字信号已进入了现代社会的各个领域，同模拟信号传输相比，数字信号传输有很大的变化。
本文简要阐述了数字信号无线传输特性，以及无线信道对信号的影响，提出了信号改善途径。
关键词：数字信号；信道；无线传输中图分类号：TN 文献标识码：A0 引言在信号传输中，不同的数据必须转换为相应的信号。
模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，数字数据则采用数字信号(Digital Signal)。
模拟信号的瞬时值的状态数是无限的，如低频正弦信号、语音信号、图像信号等；而数字信号的瞬时值的状态数是有限的，如计算机和电报机的输出信号等。
模拟信号在传输过程中，由于噪声的干扰和能量的损失总会发生畸变和衰减，所以模拟传输时，每隔一定的距离就要通过放大器来放大信号的强度。
然而放大信号强度的同时，由噪声引起的信号失真也随之放大。
当传输距离增大时，多级放大器的串联会引起失真的叠加，从而使信号的失真越来越大。
而数字传输，只有代表了0和1变化模式的数据，方波脉冲式的数字信号在传输过程中除了会衰减外，也会发生失真，但它是采用转发器来代替放大器。
转发器可以通过阈值判别等手段，识别并恢复其原来的0和1变化的模式，并重新产生一个新的完全消除了衰减和畸变的信号传输出去，这样多级的转发不会累积噪声引起的失真。
1 数字信号无线传输的特性信道是信号的传输媒质，按传输媒质的不同，信道可分为有线信道和无线信道，其中无线信道随机性较大，变化快，主要有长波信道、中波信道、短波信道、地面微波信道、卫星信道、散射信道、红外信道及空间激光信道等。
现代移动通信系统都使用数字调制技术，随着超大规模集成(VLSI)技术和数字信号处理(DSP)技术的发展，数字传输系统比模拟传输系统更有效。
数字传输有许多优点：（1）数字信号本身具有更好的抗噪能力和更强的抗信道损耗性能。
采用再生中继、纠错编码等差错控制措施后，数字信号可以再生而消除噪声的累积，甚至可在噪声远大于有用信号的情况下，保证获得可接受的保真度和误码率。
《数字信号传输》课程教学大纲
《数字信号传输》课程教学大纲数字信号传输课程教学大纲课程概述本课程是关于数字信号传输的重要概念和技术的教学。
学生将研究在数字通信系统中传输和处理数字信号的基本原理和方法。
本课程将包括数字信号的产生、调制和解调技术、信道编码和解码、信道特性以及信噪比等相关内容。
课程目标- 了解数字通信系统的基本概念和原则。
- 熟悉数字信号的产生、调制和解调技术。
- 掌握常用的信道编码和解码方法。
- 了解信道特性和信噪比对数字信号传输的影响。
- 能够应用所学知识进行数字信号传输系统的设计和分析。
教学大纲第一讲：数字通信系统概述- 数字通信系统的基本概念和原则- 数字信号和模拟信号的比较第二讲：数字信号的产生和调制- 数字信号的产生方法- 基本调制技术（ASK、FSK、PSK）第三讲：数字信号的解调和检测- 基本解调技术（ASK、FSK、PSK）- 误码率的计算和检测技术第四讲：信道编码和解码- 信道编码原理和分类- 奇偶校验码（Parity Code）- 奇偶检验码（Hamming Code）第五讲：信道特性和信噪比- 信道传输特性和衰减- 信噪比计算和影响第六讲：数字信号传输系统设计和分析- 数字信号传输系统的设计要点- 数字信号传输系统的性能分析和优化教学方法- 理论讲授：通过授课介绍数字信号传输的基本概念和原理。
- 实例分析：通过实例分析案例，让学生理解数字信号传输的实际应用场景。
- 实验操作：组织学生进行数字信号传输实验，巩固理论知识并培养操作技能。
- 讨论交流：鼓励学生参与讨论和小组交流，提高研究效果。
考核方式- 平时成绩：包括课堂参与、作业完成度等。
- 期中考试：对课程前半部分内容进行考核。
- 期末考试：对全课程内容进行综合考核。
参考教材- 《数字通信原理》（作者：程尚才）- 《数字信号处理》（作者：Richard G. Lyons）以上为《数字信号传输》课程教学大纲的简要内容介绍，具体内容以课程实施时为准。
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
第5章 数字信号的基带传输系统
HDB3码： －1000 －V ＋1000 ＋V －1 ＋1 －B00 －V ＋1 —1
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码比较简单。从上述 原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非“0”符号同极性（包括
B符号在内），故从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V，
从而断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号，然后恢复4个
一、单极性不归0二进制脉冲序列的功率谱密度数字 基带信号单个波形的频谱：
（设“1”、“0”码等概率出现，码元宽度）。
19
天津电子信息职业技术学院
20
天津电子信息职业技术学院
二、单极性归零二进制码序列的功率谱密度：
g1(t)
g2 (t )
A
Ts 2 Ts
2Ts 3Ts t
(a) 单极性归0二进制序列
6
天津电子信息职业技术学院
占空比指的是脉冲宽度τ与码元宽度Tb之比τ/Tb。单极性RZ码 的占空比为50％。
4．双极性归零（RZ）码 双极性归零码的构成原理与单极性归零码相同，如图5-1d）。 每一个码元被分成两个相等的间隔，“1”码是在前一个间隔为正 电平而后一个间隔回到零电平，而“0”码则是在前一个间隔内为 负电平而后一个间隔回到零电平。
1
1…
AMI码： ＋100 —1 ＋1000 －1 ＋1 －1 …
通信原理第7版第7章PPT课件(樊昌信版)
实验二：数字调制与解调实验
实验目的
掌握数字调制与解调的基本原理和实现方法。
实验内容
设计并实现一个数字调制与解调系统，包括调制器、解调器和信道等部分。
实验二：数字调制与解调实验
01
实验步骤
02
1. 选择合适的数字调制方式，如2ASK、2FSK、2PSK等。
03
2. 设计并实现调制器，将数字基带信号转换为已调信号。
循环码
编码原理
01
循环码是一种具有循环特性的线性分组码，其任意码字的循环
移位仍然是该码的码字。
生成多项式与校验多项式
02
生成多项式用于描述循环码的编码规则，而校验多项式则用于
检测接收码字中的错误。
编码效率与纠错能力
03
循环码的编码效率与线性分组码相当，但纠错能力更强，可以
纠正多个错误。
卷积码
编码原理
06
同步原理与技术
载波同步技术
载波同步的定义
在通信系统中，使本地产生的载波频率和相位与接收到的信号载波保持一致的过程。
载波同步的方法
包括直接法、插入导频法和同步法。直接法利用接收信号中的载波分量进行同步；插入导频法在发送端插入一个导频 信号，接收端利用导频信号进行同步；同步法则是通过特定的同步信号或同步头来实现同步。
归零码（RZ）
在码元间隔内电平回归到零，有利于时钟提取。
差分码（Differential Cod…
利用相邻码元电平的相对变化来表示信息，抗干扰能力强。
眼图与误码率分析
眼图概念
通过示波器观察到的数字基带信号的一种图形表示，可以 直观地反映信号的质量和传输性能。
眼图参数
包括眼睛张开度、眼睛高度、眼睛宽度和交叉点位置等， 用于评估信号的定时误差、幅度失真和噪声影响等。
数字信号的信道传输
1 N 2 1 N 2 2 2 ( I Q ( I Q ) j j) j j 其定义式为： N j 1 N j 1 MERdB 10log 20log N N 1 2 2 1 2 2 (I j Q j ) ( I Q j j) N j 1 N j 1
MER是一个统计测量，其主要局限是不能捕捉到周期性的瞬间的 测量。在周期性的干扰下测得的MER可能很好，但BER值却很差。 但总的来说MER还是一个很好的反映QAM信号的指针，同时也是 一个相当有用的故障排除辅助工具，MER是一个很多传送码的平 均值，所以它不像BER是一个判断数据错误的好工具。
2.信道中在噪声衰
落和干扰
a.平坦衰落 如果汽车无线信道在一定 带宽Bc内有恒定的增益和
线性相位响应，而且这个 带宽要大于送信号的带宽 Bs，即Bc > Bs.么接收的 信号会承受平坦衰落。如 果信道增益随时间而变， 接收到的信号的幅度就会 改变，即接收到的信号r(t) 的幅度随时间变化。但它 的谱R(f)与当初发射信号 的谱S(f)一样，即所有S(f ) 中的频率成分方承受同样 的衰减和相移。
Q
载波幅度 座点位置 载波相位
Q
I
I
64 QA M 星 座 图
1.数字信号几个表征量
3）比特误码率BER (Bit Error Ratio) BER 是符号被推挤进入相邻 符号范围从而导致那些符号 被误解的概率。可用误比特 率 Pb 或误符号率 Ps 来表示。 通常以10的n次方来表示，例 如测量得 3E-5 表示在十万次 传送码有 3 个误码，误码数目 在阈值内，可以通过信道编 码来纠错，达到E-11以上。
式中，n为路径损耗指数，它表明路径损耗是以怎样的速率随距离 的增加而增加的；d0为距离基准，由距发射机不远处的测量值选 定；d为发射机和接收机相隔的距离。在自由空间中，路径损耗指 数为2；对于典型的室外环境，其值为3~5。在有密集的建筑物或 树木的环境中，路径损耗指数可超过8。
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 对所选码型的电波形要求，电波形应 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
《数字信号基带传输》课件
采样
将连续时间信号转换为离散时间序列。
编码
将量化信号编码为数字产生
基带信号可通过数学函数、数字信号处理等方法生 成。
描述
基带信号可以使用时域波形、频谱图、功率谱密度 等方式进行描述。
传输中的基带噪声和失真
1 噪声
传输过程中的噪声会引起信号的质量下降和误码率的增加。
《数字信号基带传输》 PPT课件
数字信号基带传输是将数字信号直接传输至接收端的一种通信方式。本课程 将探讨其原理、应用场景、噪声和失真、调制技术等内容。
什么是数字信号基带传输？
数字信号基带传输是将数字信号的原始形式直接传输至接收端，不进行模拟 信号的调制过程，具有高带宽利用率和抗干扰能力强的特点。
调相（PM）
将数字信息调制至载波的相位。
链路预算和误码率分析
链路预算
计算信号在传输中所能承受的衰减、噪声等因素。
误码率分析
评估信号在传输中的错误概率，确定合适的编码和 调制方案。
2 失真
信号在传输过程中可能遭受幅度、相位、频率等方面的失真。
信道编码技术
前向纠错编码
通过添加冗余来提高抗噪声和纠错能力，如海明码、RS码。
调制编码
将数字信息直接映射到模拟载波上，如PSK、QAM。
调制技术和调制方法
调幅（AM）
将数字信息调制至载波的振幅。
调频（FM）
将数字信息调制至载波的频率。
数字信号基带传输的应用场景
LAN网络
基带传输常用于局域网 （LAN）中，例如以太网。
数字音视频
基带传输可用于将数字音视 频信号传输至显示屏、音响 设备等。
计算机数据传输
基带传输可用于计算机之间 的数据传输，如USB、HDMI 接口。
基带数字信号的传输
第5章 基带数字信号的传输
2. 三阶高密度双极性(HDB3)码
HDB3码就是一系列高密度双极性码(HDB1、
HDB2、HDB3等)中最重要的一种。其编码原理是 这样的：先把消息变成AMI码，然后检查AMI的 连“0”情况，当无3个以上连“0”串时，则这时的 AMI码就是HDB3码。当出现4个或4个以上连“0”
第5章 基带数字信号的传输
图5.7（b）很重要，它表示窄脉冲传输经过矩形的信 道时，接收端出现形的波形，每隔一定时间出现零点。 这个波形图重要性在于它表明；如果每隔时间(常称奈 氏时段)发数据脉冲，不管发0码或者1码，只要准确在 按照这种间隔时间依次发脉冲。就不会发生码间干扰 （即符号间干扰），因为这一位码（符号）的接收波 形峰值正是前后码（符号）的零点。 不过，应该注意，如图5.8 所示，这种矩形频谱所产生 的形时间响应，第一个零点以后的尾巴振荡较为剧烈， 振荡幅度较大。这意味着，发送端发出脉冲的间隔时 间必须很准确，接收端取样判决时间必须很准确，低 通滤波特性载止频率必须很稳定，就是说。要求的三 个条件都很严格。稍差一点就可能引起码间干扰。这 也是矩形频谱的缺点。
归零码 移位 寄存器 全宽码 Tb 归零码
定时信号
定时信号 1 0 1 1 0 全宽码
图5.3归零码变换为全宽码的方框和过程
第5章 基带数字信号的传输
如欲调整归零码的每一脉冲宽度，就是说，从 较窄的归零码变换为较宽的归零码，可使用双 稳触发器。窄归零码和定时信号都加到双稳触 发器的两个输入端，定时信号与窄归零码的间 隔预先算好。恰等于较宽的归零码的脉冲宽度， 那么双稳触发器输出就得到需要的宽归零码。 这种变换的方框图和过程如图5.4。
1 2 fc
数字信号的频带传输
此时，误比特率近似等于
02
若P(s1)=P(s2)，且 ，经近似可得最佳判决门限
01
非相干解调
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
6.2.2 二进制移频键控（2FSK）
相位关系：
相位不连续
01
03
02
04
05
06
6.2.2 二进制移频键控（2FSK） 相位不连续的2FSK 产生框图 数字电子开关，选择两个载波信号（这里b(t)为矩形波） 数学表达式
数字信号频带传输系统
基带传输的基本理论同样适用于频带传输
6.1 引言
数字调制
壹
贰
数字信号通过正弦载波调制成频带信号
叁
数字信号控制正弦载波的某个参量
肆
键控信号：对载波参量的离散调制
伍
数字调制的分类
6.1 引言
所调制的载波参量
1
振幅键控（ASK），频率键控（FSK），相位键控（PSK），正交幅度调制（QAM）
04
对时钟要求不高
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
具有低通滤波器的相干解调（a.宽带和加性白噪下的相干解调）
抽样后的信号为
nc为高斯变量，均值方差已知，可知y分布
用5.3中一样的方法，得到最佳判决门限为
01
02
03
04
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
具有低通滤波器的相干解调（a.宽带和加性白噪下的相干解调） 计算误比特率（SNR与Eb/N0的关系）
06
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
6.2.1 二进制启闭键控（OOK）
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
《数字传输系统》课件
提高数字传输系统安全性的措施
加密技术
采用对称加密或非对称加密算法对数据进 行加密，保护数据的安全性。
防火墙技术
设置防火墙以隔离内外网，控制网络访问 ，防止非法入侵。
入侵检测技术
实时监测网络流量，发现异常行为并及时 报警和处理。
安全审计技术
对网络进行安全审计，记录和分析网络活 动，发现潜在的安全隐患。
数字信号的传输实验
实验步骤 1. 使用数字信号发生器生成数字信号。 2. 将数字信号输入传输线进行传输。
数字信号的传输实验
3. 使用接收器接收传输后的信号。
4. 比较发送和接收的信号，观察传输过程中的失真和噪声。
数字信号的解调与解码实验
• 总结词：通过实验了解数字信号 的解调与解码原理，掌握数字信 号的解调与解码方法。
常见数字调制技术介绍
QPSK（四相相移键控）
01
通过改变载波信号的相位来传输2个比特的信息，具有较高的频
谱利用率。
QAM（正交幅度调制）
02
在振幅和相位两个方面同时进行调制，能够传输更多的信息，
但解调难度较大。
OFDM（正交频分复用）
03
将高速数据流分割成多个低速数据流，并在多个子载波上同时
进行传输，具有抗多径干扰和频谱利用率高的优点。
详细描述
数字传输系统是一种利用数字信号进行信息传输的技术，它通过将信息转换为二进制数字形式进行传输，具有抗 干扰能力强、传输质量高、可实现加密传输等优点。与模拟传输系统相比，数字传输系统能够提供更好的传输性 能和更高的可靠性。
数字传输系统的基本组成
总结词
介绍数字传输系统的基本组成和各部分的功能。
详细描述
谢谢您的聆听
数字通信原理
数字通信原理
数字通信原理是一种将信息通过数字信号进行传输的通信
方式。
它包括了数字信号的产生、编码、调制、传输、解
调和解码等过程。
在数字通信中，信息经过模拟到数字转换的过程，被转换
为数字信号，然后通过编码和调制等处理，转换为适合传
输的信号。
传输过程中，为了提高传输效率和抵抗噪声干扰，通常会采用调制技术，将数字信号转换为模拟信号进
行传输。
接收端根据接收到的模拟信号进行解调和解码，
将数字信号恢复为原始信息。
数字通信原理的关键技术包括：
1. 数字信号的产生：通过采样和量化将模拟信号转换为数
字信号。
2. 编码：将数字信号表示为二进制码，提高可靠性和效率。
3. 调制：将数字信号转换为模拟信号，适应信道传输特性，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
4. 传输：通过传输介质将调制后的信号从发送端传输到接
收端，包括有线传输和无线传输。
5. 解调：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
6. 解码：将数字信号转换为原始信息。
数字通信原理可以应用于很多领域，例如电视广播、移动
通信、计算机网络等。
它能够提供更高的传输速率、更好
的抗干扰能力和更高的可靠性，成为现代通信领域的主要
通信方式。
信号传输原理
信号传输原理信号传输原理是指通过不同的媒介或途径将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
在信号传输过程中，有许多原理和技术被用于确保信号能够准确、高效地传输。
首先，信号传输的第一个原理是模拟信号与数字信号的转换。
在某些情况下，原始信号是模拟信号，它是连续变化的电压或电流波形。
为了传输模拟信号，我们需要将其转换为离散的数字信号，并使用数字信号处理技术进行处理。
这个过程被称为模拟到数字转换（ADC）。
其次，信号传输的另一个原理是编码与解码。
在传输过程中，信号往往会经历编码和解码的过程，以确保信号的可靠传输。
编码是将数字信号转换为特定的模式或格式，以便在传输过程中容易辨认。
解码则是将接收到的信号重新转换回原始的数字信号。
第三，调制与解调是信号传输的重要原理之一。
调制是将数字信号转换为一定频率范围内的载波信号的过程。
调制技术包括频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
解调是将接收到的调制信号还原为原始的数字信号的过程。
此外，信道编码也是信号传输的核心原理之一。
为了克服信道中存在的噪声和干扰，我们通常会在信号中添加冗余信息。
这个过程被称为信道编码。
常见的信道编码技术有海明码、卷积码和纠错码等。
最后，多路复用技术也是信号传输原理中的重要内容。
多路复用是指在有限的传输资源中同时传输多个信号的技术。
常见的多路复用技术有时分多路复用（TDM）和频分多路复用（FDM）等。
综上所述，信号传输原理涉及到模拟信号与数字信号的转换、编码与解码、调制与解调、信道编码以及多路复用等多个方面。
这些原理和技术的应用确保了信号能够准确、高效地在传输过程中传递。
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其定义式为：
MERdB 10log
1 N
N
(
I
2 j
j 1
1 N
N
(I
2 j
j 1
Q2j ) Q2j )
20log
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
式中：I
2 j
Q2j
是各星座点的矢量坐标；I
2 j
Q2j
是到对应理想星
MER是一个统计测量，其主要局限是不能捕捉到周期性 的瞬间的测量。在周期性的干扰下测得的MER可能很好， 但BER值却很差。但总的来说MER还是一个很好的反映 QAM信号的指针，同时也是一个相当有用的故障排除辅 助工具，MER是一个很多传送码的平均值，所以它不像 BER是一个判断数据错误的好工具。
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1.数字信号几个表征量
Page 6
1.数字信号几个表征量
Page 7
1.数字信号几个表征量
2）星座图（Constellation）
在QAM调制方式中，同时利用载波的幅度 和相位来表示被调制数据。 纵轴矢量“I”串流和横轴矢量“Q”串流可描绘为九十度相位差形成的格 子，代表“I”乘“Q”数的可能状态，此格子通常称为“星座图” 。星 座图中反映了QAM调制技术的两个基本参数，载波的幅度和相位。
1.数字信号几个表征量
MER不仅考虑到幅度噪声，也考虑到相位噪声。测量信 号的MER值是判定通路失效边界（系统失效容限）的关 键部分。它不象在模拟系统中图像质量会随着载噪比性能 的下降明显降低，通常情况下较差的MER对数据传输的 影响上并不显著，只有在低于系统MER门限值的情况下， 才严重影响数据传输。
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1.数字信号几个表征量
1）信号电平 数字信号的电平与模拟信号的电平不同。对数字信号来说，
信号电平就是指有效带宽内射频或中频信号的平均功率电 平。 数字信号电平可以直接用专用数字信号场强仪（如天津德 力DS1191A ）或频谱仪测量。 在用频谱仪测试时需要注意以下几点：正确连接系统，校 准仪器，确保阻抗匹配；调节频谱仪中心频率到被测频道， 选择合适的扫宽和电平显示，使频谱仪能够显示整个频道；
Q
2 j
)
j 1
C2 max
100%
Eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱMratio
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
C2 max
式中：I
2 j
Q
2j是各星座点的矢量坐标；I
2 j
Q是2j 到对应理想星座点的矢量偏差。
Cmax 是最大最远星座点的矢量的模 。
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1.数字信号几个表征量
EVM表征平均误码量值与最大符号量值的比值，EVM和 MER是有一定关系的但又表达同一个信息的两个量， MER比较容易地理解成是一种类似S/N的参数，而EVM则 可以理解成类似模拟电路中的波形失真率的一个参数。
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1.数字信号几个表征量
5）误差矢量幅值EVM（Error Vector Magnitude）
它的定义式为：是发射信号的理想的测量分量I（同相位）和Q（正交相位）
（称为基准信号“R”）与实际接收到的测量信号“M”的 I和Q分量幅值之间
的矢量差
EVMRMS
1
N
N
(I
2 j
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1.数字信号几个表征量
6）载噪比CNR（Carrier Noise Ratio） BER和载噪比直接有关。
Q
Q
载波 幅度
座 点位 置
载 波相 位
I
I
64QAM星座图
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1.数字信号几个表征量
3）比特误码率BER (Bit Error Ratio)
BER是符号被推挤进入相邻 符号范围从而导致那些符号 被误解的概率。可用误比特 率Pb或误符号率Ps来表示。 通常以10的n次方来表示， 例如测量得3E-5表示在十万 次传送码有3个误码，误码数 目在阈值内，可以通过信道 编码来纠错，达到E-11以上。
数字信号的信道传输
浙江传媒学院 温怀疆
1.数字信号几个表征量
数字信号包括DVB数字电视广播信号、CMTS下行信号以 及用于其他功能的QAM及QPSK信号。
在数字信号传输中，用来表示每一个信码的数字单元称为 码元，码元的物理表示称为符号。一个码元持续时间称为 码元长度。
码元中所包含的信息的多少用信息量来衡量，单位为“b （比特）”。在通信系统中规定每1位二进制码元携带1b 的信息量，而1位m进制码元所携带辟的信息量为
N=log2 m b 信息传输的有效性以信息传输速率来衡量。 Rb = Rs log2 m b/s
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1.数字信号几个表征量
由于传送信道有不同的带宽，有效性还可以“谱效率”来 衡量，即每赫兹能传多少信息速率。例如，数字电视地面 广播一个信道要传送HDTV或同时传几个SDTV节目所需 要的信息速率约为20Mb/s，对于6MHz系统来说其谱效率 要达到4b/s/Hz，对于7MHz或8MHz系统要达到3b/s/Hz。
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1.数字信号几个表征量
数字信号更能够容忍信噪比的劣化，但对系统相 位噪声、相干干扰、周期性干扰和增益压缩等的 更加敏感。数字信号表征量在原先模拟系统的基 础上带来很多新的变化。数字系统最基本的测量 是传输错误率，传输错误率通常用比特误码率 （BER）来表示。另外还有一些参数：信号电平、 误差矢量幅值（EVM）、调制误码比(MER)、信 噪比等。
错误比特数 Pb 传送总比特数
错误码元数 Ps 传送总码元数
落在邻区的错误码
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1.数字信号几个表征量
数字信道条件变坏有悬崖效应
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1.数字信号几个表征量
4）调制误码比MER（Modulation Error Ratio）
数字系统中的调制误码比(MER) ，是指平均矢量幅度与误 差幅度的有效值的比值，结果以dB表示，MER的值越大 代表越好。
座点的矢量偏差。
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1.数字信号几个表征量
MERratio
1
N
N
(I
2 j
Q2j
)
j 1
1
N
N
(I
2 j
Q
2 j
)
j 1
Crms
1
N
N
(I
2 j
Q2j
)
j 1
式中：Crms 是星座点矢量模的均方根值。
Q
实测信号矢量
误差矢量
参考信号矢量
I
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