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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。
第六章信号显示的发展一、信号显示的简况(一)信号显示的由来指挥列车运行，最初是用手信号，逐渐发展才出现了信号机。
1830年，在英国利物浦一曼彻斯特(Liverpool--Manchester)铁路上使用横木式带灯光的信号。
1832年美国铁路开始使用固定的球信号，球的外面包以白布或黑布，吊在10m高的柱上，每隔5km设置一个。
此后，又产生过圆板式信号。
1841年，英国人格雷戈里(Gregory)提出用两块长方形板做信号显示的方案，设在伦敦桥(LondonBridge)车站，这是早期的臂板信号。
1912年出现色灯信号机。
1920年开始采用探照式三显示色灯信号。
1921年出现灯列式色灯信号机。
1881年中国第一条铁路京奉路的唐胥段建成，初时无任何信号设备，列车运行用手信号。
1907年4月南满铁路开始营业时也无信号设备，从同年12月起，在重要的道岔上设置了道岔表示器，当时称为道岔信号。
1908年初，开始在连长线、旅顺线、XX线等各站陆续设置臂板进站信号机。
1923年10月苏家屯北站的集中联锁建成时，开始使用三显示透镜式色灯信号。
早期的信号只指示列车进行或停车。
随着运量增加，速度提高，站场复杂化和联锁设备的发展，信号逐步向多功能多用途发展。
1949年建国前的信号显示有指示进路的功能，用不同的信号机，或加设进路表示器，或用同一架臂板信号机的不同位臂板来分别指示开通的进路。
(二)显示方法的演变随着运量的增长和科学技术的进步，信号显示数目在增加，显示方式也在发展。
从信号的使用时间看，最初仅昼间行车，运量增加后，才开始夜间行车，所以先有昼间信号，后有夜间信号，最后发展为昼夜通用信号。
例如，以臂板信号机的臂板的不同形状、颜色和位置的显示就是一种昼间信号；臂板信号机上的灯光颜色的显示则是一种夜间信号；色灯信号机灯光颜色的显示是一种昼夜通用信号。
从信号采用的信息特征看，早期的臂板信号机仅用位置特征来表达不同的信号含义，球信号除球在柱上的位置外，还有黑球和白球，使用了颜色的特征。
以后，臂板信号机的夜间灯光信号，也采用了颜色特征。
色灯信号出现后，昼夜通用，主要用颜色特征。
以后，为了增加显示数目，色灯信号机除颜色外，还采用了数目特征和频率特征(指稳光或闪光)来丰富信号显示的意义。
例如中国的色灯信号，对一个黄灯、两个黄灯、一个绿灯和一个黄灯均赋予不同的显示意义；驼峰信号中对绿色闪光和绿色稳光也有不同的显示意义。
灯列式信号机也是采用位置特征的一种昼夜通用信号，1949年前在调车信号上用过，现用的进站复示信号机也是灯列式信号。
(三)显示制式的演变从信号的发展历史看，显示数目由少增多，显示方式由简单到复杂，显示意义日趋丰富，并逐步形成一定的信号显示制式。
铁路信号显示制式，各个国家不完全相同，总的看来，大体可分为选路制和速差制两种，并且已从选路制逐步向速差制发展。
选路制信号，是经指示列车进入哪一条进路为主的信号显示制式；而速差制信号是以指示列车运行速度为主的信号显示制式。
实际上，世界各XX用有各种不同的速差制和速差与选路的混合制。
1949年前，由于列强势力各据一方，各条铁路的信号显示方式不统一，但基本上都是选路制。
最初，每条进路设置一架信号机，因而在同一地点，设多架信号机。
以后经简化，在托架或信号桥上正线进路使用一架最高柱的信号机，正线左侧各接车进路共用一架较低柱的信号机，右侧各接车进路共用另一架较低柱的信号机。
对于较大车站，又进一步采用进路表示器来指示进路，减少信号机数目。
1949年前后，色灯进站信号机同样也是选路式的，一般有两个机构：第一位机构正线用，显示一个绿灯，指示进入正线；第二位机构各条站线(到发线)共用，显示一个绿灯，指示进入站线。
两个机构各有一个红灯，当显示两个红灯或一个红灯而另一机构不显示绿灯时，指示不准列车进站。
当某机构显示绿灯时，另一机构的红灯可以依旧点亮，按绿灯的指示行车。
1952年信号显示改革后，由选路制向速差制迈进一大步，但仍有选路制的概念。
例如，显示一个黄灯，只指示进入正线停车，不管进路是否经道岔直向开通(当时有道岔侧向开通的正线)。
以后，经过历次变革，逐步加强了信号显示的速度意义。
例如，仍是显示一个黄灯，却明确规定必须经道岔直向进入站内正线停车，若经道岔侧向进入站内正线，需显示两个黄灯要求限速。
如此，信号显示就赋予了比较明确的速度意义。
现行的信号显示制度已发展成一种含有一定速度意义、并兼顾进路去向的简化速差制，由于显示数目少，所表达的速度意义还不完善。
随着行车速度的继续提高，站场扩大，大号道岔的采用，使现行的信号显示制度已出现了不相适应的情况。
当前，正在积极开展信号显示制式的研究，使信号显示继续向比较完善的速差制方向发展。
二、信号显示的发展(一)现行信号显示的奠基铁道部于1952年开始统一全国铁路信号显示制式，到1953年基本完成，从而奠定了现行信号显示制式的基础。
当时称这次显示改革为“改新显示”。
1．旧显示的主要缺点改革前的信号显示是选路制，它的主要缺点为：旧臂板进站信号机，其第一位臂板供正线用，第二位臂板供站线用，旧色灯进站信号机，其上部机构供正线用，下部机构供站线用，实际上它们都是两架二显示的信号合用一个机柱，因此在一个信号机柱上有两个红灯(或在同一地点设多架信号机有多个红灯)，显示一个绿灯和一个红灯时为进行信号，失去了红灯危险的含义，而且，进正线或进站线都是点亮绿灯，仅用上下位区分，不能清楚地表达。
2，改新显示的主要内容①信号显示由选路制改为兼顾进路去向的简化速差制。
改新显示后，显示数目增加了，且显示意义具有一定的速度含义。
以色灯进站信号机为例，除引导信号外，它有四个显示：绿灯——准许列车按规定速度经正线通过车站；一个黄灯——注意运行，进入站内正线准备停车；两个黄灯——减速运行，进入站内站线准备停车；红灯——在信号机前停车。
引导信号由灯列式改为一个月白灯，调车信号也废弃了灯列式，改为：月白灯——准许调车；蓝灯——禁止调车。
对于臂板信号机，把第三位臂板改成定位时下垂，作为主臂板(第一位臂板)的辅助臂板；色灯信号机则充分利用原有机构，对机构的种类和配置做了统一规定。
②以前站内正线多为扣环线，通过列车进直出弯需要限速。
为配合显示改革，决定改造正线，通过列车改为进直出直，实施后效果良好，提高了列车速度。
③当时采纳了前苏联专家的意见，认为在人工闭塞区间，有了路签或路牌作为进人区间的凭证，再装出站信号机是理论上的重复，违反一元化原则。
因此，凡实行人工闭塞的区间，原有的出站信号机的臂板或色灯机构均拆除了。
在中国，出站信号机还有与发车进路联锁及指示列车停车位置等作用(为此，在当时仍保留有信号机柱、牵纵拐和进路握柄)，1954年恢复了在人工闭塞区间也可装设出站信号机的规定。
3．改革的成效①统一了全国铁路的信号显示方式，信号显示制式由选路制改为简化速差制，奠定了现行信号显示制式的基础。
②进站信号机由多架改为一架，同时使显示方式一元化，只要出现红灯就要求停车，提高了安全，也节省能源和投资。
③增加了显示数目，并赋予一定的速度意义，使信号显示的含义更为明确。
预告信号机也改为能预告进站信号机所有的开放状态，减少了不必要的减速运行，提高了通过能力。
④引导信号由灯列式改为一个月白灯，简化了机构。
⑤通过列车改为进直出直，通过速度提高。
(二)信号显示的历次变革随着运量、列车速度不断增长，站场不断扩建，信号显示逐步完善，并陆续补充了一些特殊情况下的信号显示方式。
色灯信号具有昼夜显示一致，易于辨认、控制简便、受气候条件影响较小、安全稳定和易于维修等特点，所以近年来在交流电源可靠的车站大量采用了色灯信号机。
信号显示方式的补充和发展，主要反映在色灯信号机的显示上。
臂板信号显示自改革以后基本没有变化。
信号显示的改变涉及行车安全且影响面大，所以较大的一些改变均以修改《铁路技术管理规程》和铁道部批准的《信号显示图册》等方式公布。
以下按年代简述信号显示变革的情况。
(一)20世纪50年代1956年制订了《信号显示个别问题处理》图册，对信号显示方式做了如下的补充：1．在有几架色灯信号机顺序排列的车站上，次一架发车进路色灯信号机(现称接发车进路信号机)开放而出站色灯信号机关闭时，进站或接车进路色灯信号机显示由一个绿灯改为一个绿灯和2．在车站有三个及其以上发车方向时，应设带进路表示器的出站信号机。
不论分歧道岔的大小，进站色灯信号机可以用装设进路表示器来区分进路。
3．发车进路色灯信号距次一架信号不足800m时，必须在次一架信号机开放的情况下方准许开放。
4．规定了各种情况下防护区间分歧道岔的信号机的显示方式。
(二)20世纪60年代1．明确了信号显示的基本原则。
指出：信号显示除指示列车运行速度外，尚应表示进路的去向。
对色灯信号机的基本颜色赋予了一定的基本意义。
2．规定了站内信号机命名方法。
例如，车场前方有另一个车场时，该车场正线上的进路信号机过去称为发车进路信号，现改称为接发车进路信号机，并采用与进站信号机同样的机构。
3．强调了信号显示的速差意义。
信号显示改革后，对新制式还缺乏速差意义的认识。
在显示意义的规定XX残留很多进路制的概念。
该图册开始强调信号显示的速差意义，例如：①以速度曲线形象地表示出赋予某些信号显示的速度意义。
②对进站信号机显示一个黄色灯光的意义原规定为：准许列车进入站内正线停车，表示出站或进路色灯信号机在关闭状态。
而该图册则明确规定为经道岔直向进入站内正线停车。
并补充规定：经道岔侧向进入站内正线时，需显示两个黄色灯光。
③以前有时用进路表示器区分接车进路是经由道岔直向还是侧向，由于进路表示器显示距离短，实际上它不能明确地指示出速度的意义，所以该图册规定一般以信号基本灯光指示运行速度，用进路表示器只能区分进路的去向。
④两架列车信号机间，原则上不得少于规定的制动距离，否则一般应移设。
但下述特殊情况可以例外：当进站信号机距接车进路信号机不足800m时，可用红灯前移的方式，即接车进路信号机XL开放时，进站信号机X可以按规定显示开放信号，当XL关闭时，X不得开放，只准许开放引导信号，见图6一l。
当位于正线上的进路信号机间或进路信号机与出站信号机间距离小于800m时，则须采用重复显示的方式。
但次一架信号机显示红灯时，准许前一架信号机点亮蓝灯，允许列车慢行至次一架信号机前，见图6—2。
1983年修改技规时，显示蓝灯的办法被否定。
⑤由于信号显示数目不足，当时考虑到司机熟悉线路情况，进直股出弯股通过时，仍允许进站信号机显示一个绿灯，见图6—3。
如此处理就失去了信号显示的速差意义，所以这项规定以后又被否定。
可见，对速差式的认识是逐渐深化的。
⑥自动闭塞区间有分歧线路时，防护分歧道岔的通过信号机必须设置双机构作为绝对信号的标志，其关闭时停车后，不得再驶入。
