数字频带传输的功率谱和带宽总结

电子信息与自动化学院《通信原理》实验报告学号： 姓名：实验五：数字频带传输系统实验 一、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。

数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。

1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号t f A c π2cos ，则2ASK ：()()cos 2T n s c n s t a g t nT A f t π⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 0 1st g 。

可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=nsnnT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。

其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当0=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。

上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。

2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他0T t 0 1s t g ，12f f h -=为频偏。

引言在通信系统中我们经常会遇到“带宽”(Bandwidth)这个词，但我们也会遇到“带宽”的单位有时用赫兹（Hz）表示，而有时却用比特/秒（bit/S）表示，那么我们平时所说的“带宽”到底指的是什么呢？1、数字通信系统中带宽的概念早期的电子通信系统都是模拟系统。

当系统的变换域研究开始后，人们为了能够在频域定义系统的传递性能，便引进了“带宽”的概念。

当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时(即 3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。

比如在传统的固定电话系统中，从固定话机终端到交换中心的双绞线路系统(Twist pair)，所能提供的通信带宽可以到2MHz以上，其中我们的语音通信只使用了从300Hz~3400Hz的频段，使用的通信带宽约为3KHz。

现在，基于双绞线传输的xDSL接入网技术，能够充分使用语音带宽以外的频率，高速传送数据业务，实现宽带网接入。

图1 模拟电话线的频带(300Hz~3400Hz为语音通信频带，25KHz~1.1MHz为ADSL频带)数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。

带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。

衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。

衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为80X2=160Kb/S。

不同的数字业务其提供或需求的带宽也不一样。

如前面所说在固定电话网中的局与局之间的中继接口，所提供的带宽为64Kb/S；ISDN网中的用户网络侧接口（UNI）中的U接口(2B1Q码)，带宽为80KB/S(160Kb/S)；局间E1接口所提供的带宽为2Mb/S；同步数字传输网(SDH)中的STM-1信号速率为155Mb/S，等等。

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。