编码与调制总结

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1、通信工程专业研究方法论与创新教育结课论文 编码与调制姓名 学号 指导老师 编码与调制交大没有笨学生，只有懒学生。编码的核心是频谱的整形，调制的核心是频带的搬移。用数字信号承载数字或模拟数据叫做编码。编码的码型有诸多种，涉及：二进制码、不归零码、不归零反转码、单极性非归零码、双极性非归零码、归零码、单极性归零码、双极性归零码、曼切斯特码、差分曼彻斯特编码、AMI编码、HDB3编码、B3ZS编码、B8ZS编码、CMI编码、4B/5B编码、5B/6B编码、MLT-3编码、8B/10B编码、8B/6T编码、64B/66B编码、128B/130B编码和PAM-5编码。A. 二进制码 最一般且最容易的措施

2、是用两个不同的电压值来表达两个二进制值。用无电压（或负电压）表达0，而正电压表达1。长处：技术实现简朴，计算机是由逻辑电路构成，逻辑电路一般只有两个状态，开关的接通与断开，这两种状态正好可以用“1”和“0”表达；简化运算规则：两个二进制数和、积运算组合各有三种，运算规则简朴，有助于简化计算机内部构造，提高运算速度；适合逻辑运算：逻辑代数是逻辑运算的理论根据，二进制只有两个数码，正好与逻辑代数中的“真”和“假”相吻合；易于进行转换，二进制与十进制数易于互相转换；用二进制表达数据具有抗干扰能力强，可靠性高等长处。由于每位数据只有高下两个状态，当受到一定限度的干扰时，仍能可靠地辨别出它是高还是低；一

3、位二进制代码叫做一种码元,它有0和1两种状态.N个码元可以有2n种不同的组合；每种组合称为一种码字.用不同码字表达多种各样的信息,就是二进制编码.B. 非归零码（NRZ编码） 不归零编码效率是最高编码。光接口STM-NO、1000Base-SX、1000Base-LX采用此码型。NRZ是一种很简朴的编码方式，用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”，编码后速率不变，有很明显的直流成分，不适合电接口传播。不归零码缺陷：存在直流分量，传播中不能使用变压器，不具有自动同步机制，传播时必须使用外同步。C. 不归零反转编码（NRZI编码） NRZI编码中不管电平是高还是低，都不代表二进制的1和0。而是

4、电压变化表达二进制的1。如果没有电压变化，则下一位是0；如果有电压变化，则下一位是1。在传播中难以拟定一位的结束和另一位的开始，需要用某种措施使发送器和接受器之间进行定期或同步。NRZI用于较慢的RS232串行通信和硬盘驱动器上的数据存储中。在同步链路上，长串的持续位(也许数千个0)会浮现问题。接受器也许会失去同步，不能检测到持续串中0的对的个数。NRZ和NRZI都是单极性码，即都只有正电平和零电平，没有负电平，因此NRZ和NRZI码中有诸多直流成分，不适合电路传播，并且NRZ和NRZI编码自身不能保证信号中不涉及长连“0”或长连“1”浮现，不利于时钟恢复。另一问题是长串的0体现为直流，它不能

5、通过某些电气部件。Manchester编码和其她方案通过增长时钟信号解决了这些问题。D. 单极性非归零码单极性码有电压表达1，无电压表达O。没有特殊的编码。电平在整个码元时间里不变，记作NRZ码。它的占空比为100%。单极性码会累积直流分量。在数字通信设备内部，由于电路之间距离很短，都采用单极性编码这种比较简朴的数字编码形式。单极性不归零编码简朴高效外，还具有便宜的特点。单极性码重要运用于终端设备及数字调制设备中。E 双极性非归零码双极性码中正电压表达1，负电压表达0。该方案减少了功率规定并减小了高电平衰减。她与单极性非归零码不同处在于输入二元信息为1时，给出的码元前半时间为1，后半时间为0，

6、输入0则完全相似。它的占空比为50%。双极性码的直流分量则大大减少,从而有助于传播。单极性和双极性非归零码是在一种码元的所有时间内发出或不发出电流(单极性),以及发出正电流或负电流(双极性)。每一位编码占用了所有码元的宽度,故这两种编码都属于全宽码,也称作不归零码NRZ (Non Return Zero)。如果反复发送1码,势必要持续发送正电流;如果反复发送0码,势必要持续不送电流或持续发送负电流,这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙,不易辨别辨认。归零码可以改善这种状况。F 归零码归零码的电压状态在某个信号状态后返回到零。归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传播频带宽度成反比的关系，因而归

7、零码在信道上占用的频带较宽。长处是：一位码元（一串脉冲）一种单位脉冲的亮度，称为全亮码。根据通信理论，每个脉冲亮度越大，信号的能量越大，抗干扰能力强，且脉冲亮度与信道带宽成反比，即全亮码占用信道较小的带宽编码效率高。缺陷是：当浮现持续0或1时，难以辨别复位的起停点，会产生直流分量的积累，使信号失真。因此，过去大多数数据传播系统都不采用这种编码方式。近年来，随着技术的完善，NRZ编码已成为高速网络的主流技术。G 单极性归零码（RZ） 单极性归零码即是以高电平和零电平分别表达二进制码1 和0，并且在发送码1 时高电平在整个码元期间T 只持续一段时间，其他时间返回零电平在单极性归零码中，/T 称为占

8、空比她与单极性非归零码不同处在于输入二元信息为1时，给出的码元前半时间为1，后半时间为0，输入0则完全相似。它的占空比为50%。单极性归零码的重要长处是可以直接提取同步信号，因此单极性归零码常常用作其她码型提取同步信号时的过渡码型也就是说其她适合信道传播但不能直接提取同步信号的码型，可先变换为单极性归零码，然后再提取同步信号H 双极性归零码 双极性归零码是二进制码0和1分别相应于正和负电平的波形的编码，在每个码之间均有间隙产生这种码既具有双极性特性，又具有归零的特性。此种码型比较特殊，它使用前半时间1，后半时间0来表达信息1；采用前半时间-1，后半时间0来表达信息0。因此它具有三个电平。双极性

9、归零码的特点是：接受端根据接受波形归于零电平就可以判决1 比特的信息已接受完毕，然后准备下一比特信息的接受，因此发送端不必按一定的周期发送信息可以觉得正负脉冲的前沿起了起动信号的作用，后沿起了终结信号的作用因此可以常常保持对的的比特同步即收发之间元需特别的定期，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫做自同步方式由于这一特性，双极性归零码的应用十分广泛I Manchester(曼彻斯特)在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表达1，从低到高跳变表达0。这给接受器提供了可以与之保持同步的定期信号，因此也叫做自同步编码。十兆以太网就是使用Manc

10、hester编码。曼彻斯特编码常用在LAN上。曼切斯特编码缺陷：需要双倍的传播带宽(即信号速率是数据速率的2倍)。J 差分曼彻斯特编码 差分曼切斯特码是曼彻斯特编码的一种修改格式。其不同之处在于：每位的中间跳变只用于同步时钟信号；而0或1的取值判断是用位的起始处有无跳变来表达（若有跳变则为0，若无跳变则为1）。这种编码的特点是每一位均用不同电平的两个半位来表达，因而始终能保持直流的平衡。这种编码也是一种自同步编码。K AMI编码 AMI即Alternate Mark Inversion，信号交替反转码，典型的双极性码，AMI类型的编码有HDB3、B3ZS、B8ZS等。AMI编码规则：输入的“0

11、”仍然是0，输入的“1”交替的变换为+1、-1。AMI能保证编码后无直流分量，但AMI自身无法保长连“0”和长连“1”浮现。这就浮现HDB3、B3ZS、B8ZS，这三种编码成功弥补了AMI码的这种缺陷。L HDB3编码 HDB3即High Density Bipolar of order 3 code，三阶高密度双极性码。编码规则：当原码没有四个以上连“0”串时，AMI码就是HDB3码；当浮现四个以上连“0”串时，将第四个“0”变成与其前面一非“0”同极性的符号，由于这个符号破坏了极性交替反转的规则，因此叫做破坏符号，用V符号表达(+1为+V，-1为-V)，相邻的V符号也需要极性交替；当V符号

12、之间有奇数个非“0”时，是能满足交替的，如为偶数，则不能满足，这时再将该小段的第一种“0”变成“B”或“B”，B符号与前一种非“0”符号相反，并让背面的非“0”符号从V符号开始交替变化。M. B3ZS编码 B3ZS即Bipolar with three-zero substitution，三阶双极性码，T3线路用此编码。编码规则与HDB3相似，只是编码后能容许最多连“0”的个数从HDB3的三个减小到两个。N. B8ZS编码 B8ZS即Bipolar with eigth-zero substitution，八阶双极性码，如果源码中没有8个或以上连“0”串时，这时AMI码就是B8ZS码，如果有8

13、个或以上连“0”时，将8个“0”替代成“000VB0VB”，其她规则同HDB3码。T1线路采用此编码。OCMI编码 CMI即Code Mark Inversion，信号反转码。编码规则：输入的“1”交替用-1和+1表达，“0”用电平从-1到+1的跳变表达，也就是一种上升沿。E4和SMT-1e线路采用此编码，编码后信号速率被提高，其实是以牺牲带宽来换取传播特性。P 4B/5B编码 为什么要进行4B/5B编码？在通信网络中，接受端需要从接受数据中恢复时钟信息来保证同步，这就需要线路中所传播的二进制码流有足够多的跳变，即不能有过多持续的高电平或低电平，否则无法提取时钟信息。4B/5B编码方案是把数据

14、转换成5位符号,供传播。这些符号保持线路的交流(AC)平衡;在传播中,其波形的频谱为最小。信号的直流(DC)分量变化不不小于额定中心点的10%。在同样的20MHz钟频下,运用4B/5B编码可以在10兆位/秒的10 Base-T电缆上得到16兆位/秒的带宽。其优势是可想而知的。这种编码的特点是将欲发送的数据流每4bit作为一种组，然后按照4B/5B编码规则将其转换成相应5bit码。5bit码共有32种组合，但只采用其中的16种相应4bit码的16种，其她的16种或者未用或者用作控制码，以表达帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。在IEEE 802.9a等时以太网原则中的4B/5B

15、编码方案,因其效率高和容易实现而被采用。三种应用实例是FDDI、100BASETX和100BASEFX。4B/5B编码其实就是用5bit的二进制码来代表4bit二进制码。此编码的效率是80%，比Manchester码高。4B/5B编码的目的在前面已经说过了，就是让码流产生足够多的跳变。4位二进制共有16种组合，5位二进制共有32种组合，如何从32种组合种选用16种来使用呢？这里需要满足两个规则：每个5比特码组中不含多于3个“0”；或者5比特码组中涉及不少于2个“1”。此规则是怎么来的？这就要从MLT-3码的特点来解释了。MLT-3码的特点简朴的说就是：逢“1”跳变，逢“0”不跳变。为了让4B/

16、5B编码后的码流 中有足够多的跳变就需要编码后的码流中有尽量多的“1”和尽量少的“0”。Q MLT-3编码 MLT-3编码是基带传播技术，在100BASE-TX网络中采用MLT-3传播方式。为Crescendo Communications公司（1993年被CIsco公司并购）所发明的基带传播技术， MLT-3 是 Multi-Level Transmit 的简称,其中的3表达这种编码方式有3种状态.MLT-3在多种文献中解释为多阶基带编码3或者三阶基带编码。就三阶而言，信号一般辨别成三种电位状态，分别为：“正电位”、“负电位”、“零电位”。MLT-3的运作方式如下：用不变化电位状态，即保持前

17、一位的电位状态来表达二进制0；用按照正弦波的电位顺序（0、+、0、-）变换电位状态来表达二进制1；编码规则如下：1.如果下一比特是0，则输出值与前面的值相似；2.如果下一比特是1，则输出值就要有一种转变：如果前面输出的值是+V或-V，则下一输出为0；如果前面输出的值是0，则下一输出的值与上一种非0值符号相反R 8B/10B编码 采用8b/10b编码方式，可使得发送的“0”、“1”数量保持基本一致，持续的“1”或“0”不超过5位，即每5个持续的“1”或“0”后必须插入一位“0”或“1”，从而保证信号DC平衡，它就是说，在链路超时时不致发生DC失调。通过8b/10b编码，可以保证传播的数据串在接受

18、端可以被对的复原，除此之外，运用某些特殊的代码( 在PCI-Express总线中为K码) ，可以协助接受端进行还原的工作，并且可以在初期发现数据位的传播错误，克制错误继续发生。直观的理解就是把8bit数据编码成10bit来传播，为什么要引入这种机制呢？其主线目的是“直流平衡”。当高速串行流动逻辑1或逻辑0有多种位没有产生变化时，信号的转换就会由于电压位阶段关系而导致信号错误，直流平衡的最大好处便是可以克服以上问题。8B/10B编码是将一组持续的8位数据分解成两组数据，一组3位，一组5位，通过编码后分别成为一组4位的代码和一组6位的代码，从而构成一组10位的数据发送出去。相反，解码是将1组10位

19、的输入数据通过变换得到8位数据位。数据值可以统一的表达为DX.Y或KX.Y，其中D表达为数据代码，K表达为特殊的命令代码，X表达输入的原始数据的低5位EDCBA，Y 表达输入的原始数据的高3位HGF。8B/10B编码是目前许多高速串行总线采用的编码机制，如 USB3.0、1394b、Serial ATA、PCI Express、Infini-band、Fibre Channel(光纤通道)、RapidIO等总线或网络等。S 5B/6B码 5B共有32个码字，变换为6B码共有64个码字，其中WDS=0的码字共有20个，WDS=+2的码字共有15个，WDS=-2的码字共有15个，因此共有50个|W

20、DS|最小的码字供选择。由于变换为6B时只需要32个码字，故禁用|WDS|=4和6的码字。编码规则：若输入的5B码的码重为0，则设定其相应的6B码为000110，且下次浮现时输出其反码；若输入的5B码的码重为2，则在其5B码后直接补1；若输入的5B码的码重3，则在其5B码后直接补0；若输入的5B码的码重为4且不为11110，则在5B码前补0；若输入的5B码的码重为5，则直接设定为011000，且下次浮现时输出其反码。T 8B/6T编码 8B/6T8比特被映射为6个三进制位100Base-T4 即3类UTP，它采用的信号速度为25MHz，需要四对双绞线，不使用曼彻斯特编码，而是三元信号，每个周期

21、发送4比特，这样就获得了所规定的100Mb/s，尚有一种33.3Mb/s的保存信道。该方案即所谓的8B6T（8比特被映射为6个三进制位）。以太网在传播中使用8B/6T编码方式,信号频率为25MHz,符合EIA586构造化布线原则。它使用与10BASE-T相似的RJ-45连接器,最大网段长度为100米。U 64B/66B编码 64B/66B编码是万兆以太网PCS（Physical Coding Sublayer，物理编码子层）的核心部分。它并不是真正的编码，而是一种基于扰码机制编解码方式。这种编码方式，是IEEE推荐的10G通信的原则编码方式。长处：编码开销小：8b/10b编码的开销约为20%，

22、而64b/66b编码的开销约为3%；码字长。缺陷：对齐时间长：通过数据流中的有效同步位进行数据块对齐，对的匹配后才进入Lock状态完毕定界，然后通过不间断的辨认这两位，维持锁定；DC不平衡：由于电口传播有一种有关时间常数，在下一位发送之前，高速接口常常不容许全电压摆幅。因此，1或者0数量的持续不均衡会导致差分对眼图中心电位的偏移，会导致接受端电路设计的复杂、增长误码率；对发送端扰码器及接受端的解扰码起规定较高。V128B/130B编码 128B/130B编码选择A，10位2进制正好是1024，编码为 128b/130b编码机制应用于PCI-E 3.0，可以保证几乎100的传播效率，相比此前版本

23、的8b/10b机制提高了25，从而促成了传播带宽的翻番，延续了PCI-E规范的一贯老式目前有关主板已经上市。W PAM-5编码 PAM-5是采用多级振幅信号编码，编码8位，2的8次方=256，有256种组合，有五种信号（例如-2V、-1V、0V、1V和2V），称为脉冲振幅调制。应用在千兆以太网上。总结应用： 二进制编码比较简朴，一般用于计算机的制造和信息的解决。目前通用的是ASCII码。最基本的单位为bit；不归零编码效率是最高编码。编码后速率不变，有很明显的直流成分，不适合电接口传播。光接口STM-NO、1000Base-SX、1000Base-LX采用此码型；不归零反转码 （NRZI）用于

24、较慢的RS232串行通信和硬盘驱动器上的数据存储中。单极性非归零编码简朴高效外，还具有便宜的特点。单极性码重要运用于终端设备及数字调制设备中。 归零码每个脉冲亮度越大，信号的能量越大，抗干扰能力强，且脉冲亮度与信道带宽成反比，即全亮码占用信道较小的带宽编码效率高。缺陷是：当浮现持续0或1时，难以辨别复位的起停点，会产生直流分量的积累，使信号失真。因此，过去大多数数据传播系统都不采用这种编码方式。近年来，随着技术的完善，NRZ编码已成为高速网络的主流技术。4B/5B三种应用实例是FDDI、100BASETX和100BASEFX。曼切斯特编码重要应用于10兆以太网，MLT-3编码和NRZI编码一般

25、应用于100兆以太网，NRZ编码一般应用于1000兆以太网。 百兆以太网用的4B/5B编码与MLT-3编码组合方式，发送码流先进行4B/5B编码，再进行MLT-3编码，最后再上线路传播；千兆以太网用的是8B/10B编码与NRZ编码组合方式；万兆以太网用的是64B/66B编码；PCIE3.0用的是128B/130B编码。调制是一种将信号注入载波，以此信号对载波加以调制的技术，以便将原始信号转变成适合传送的电波信号，常用于无线电波的广播与通信、运用电话线的数据通信等各方面。依调制信号的不同，可辨别为数字调制及模拟调制，这些不同的调制，是以不同的措施，将信号和载波合成的技术。调制的核心是频带的搬移。

26、模拟调制常规双边带调幅AM 幅度调制也可简称为调幅，通过变化输出信号的幅度，来实现传送信息的目的。AM信号调制效率总是不不小于1 的。一般在调制端输出的高频信号的幅度变化与原始信号成一定的函数关系，在解调端进行解调并输出原始信号。幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图2-1所示。图2-1 幅度调制器的一般模型图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般体现式分别为式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。由以上体现式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱构造上，它的频谱完

27、全是基带信号频谱在频域内的简朴搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制一般又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。若假设滤波器为全通网络（1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。 AM调制器模型如图2-2所示。图2-2 AM调制器模型AM信号的时域和频域表达式分别为 AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带构成（一般称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱构造相似，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都具有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基

28、带信号带宽的两倍，即事实上的函数关系一般是正比关系。这种调制方式的最大好处是调制和解调非常简朴，只需要一种二极管和一种电容器即可，固然最大的缺陷是失真比较大，同步对干扰比较敏感，相对来说是一种比较古老的技术。但是技术古老并不表达应用不广泛，目前仍然在诸多领域应用，如收音机（中波广播）及航空无线电，特别在航空无线电的领域，飞机的行进速度非常快，战斗机更快，对调频而言，多普勒效应太大了，会影响通讯，而调幅不受多普勒效应的影响，故无法被取代。同步调幅也有某些改善的技术，在图2-1的一般模型中，合适选择滤波器的特性，便可得到多种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、克制载波双边带调幅（DSB-S

29、C）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等，调幅以及调幅的变种目前在移动通信广泛使用的多幅度数字调制等。双边带调制 DSB DSB信号的调制效率是100%。在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称克制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。DSB调制器模型如图3-7所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表达式分别为 DSB信号的包络不再与成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再具有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相似

30、，仍由上下对称的两个边带构成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相似，也为基带信号带宽的两倍， 即 式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。 克制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简朴，仅用一种乘法器就可实现。缺陷是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。单边带调制SSB SSB信号的调制效率是100%。由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的所有信息，因此，从信息传播的角度来考虑，仅传播其中一种边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式单边带调制（SSB）。 产生SSB信号的措施诸多，其中最基本的措施有滤波法和相

31、移法。 用滤波法形成SSB信号，原理框图简洁、直观，但存在的一种重要问题是单边带滤波器不易制作。这是由于，抱负特性的滤波器是不也许做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一种过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，通过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一种边带而滤除另一种，规定单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的措施，目的在于减少每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。相移法形成S

32、SB信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号的所有频率分量严格相移，这一点虽然近似达到也是困难的。单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带运用率提高一倍。缺陷是单边带滤波器实现难度大。残留边带调制 VSB 残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。用滤波法实现残留边带调制的原理图如上图所示。在残留边带调制中，除了传送一种边带外，还保存了此外一种边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号，用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的抱负滤波器

33、，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。由于VSB基本性能接近SSB，而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现，因此VSB调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。频率调制 FM 调频是一种以载波的瞬时频率变化来表达信息的调制方式。（与此相相应的调幅方式是透过载波幅度的变化来表达信息，而其频率却保持不变。）在模拟应用中，载波的频率跟随输入信号的幅度直接成等比例变化。调频技术一般运用在甚高频段（VHF无线电波段）上的高保真音乐和语音的无线电广播。一般的（模拟）电视的音频信号也是透过调频方式传递。窄带形式的调频广播(N-FM)限于商业上的声音通讯和业余无线电领域，广播

34、中使用的调频技术则一般称为宽带调频（W-FM）。调频技术还用于大多数的模拟VCR，涉及家庭视频系统VHS，用于记录视频信号的亮度（黑和白）信息，但是是在中频段使用。调频是用于录取视频磁带时唯一不导致大的信号走样的调制技术，由于视频信息的所涉及的频谱范畴很广，从几种赫兹到几十兆赫，同均衡器工作时很难将噪声信息保持在-60分贝如下。调频方式也使磁带处在饱和状态，起到降噪的作用，同步接受端的调频捕获效应基本消除了透印和前回声等现象。如果在信号上加上一种持续的pilot-tone，就像在V以及许多Hi-band 格式上作的那样，机械jitter可以得到有效的控制，从而有助于timebase corre

35、ction。调频技术还应用在音频的合成上，即所谓的调频合成，在初期的数字合成器上应用很普遍，并成为几代个人电脑声卡的原则特性。相位调制 PM 相位调制(PM)角度调制信号的时域体现式为:其中,是载波的振幅,是角频率,是信号的瞬时相位,而是瞬时相位偏移;为信号的瞬时频率,而称为瞬时频率偏移,载波的相位对其参照相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。调相和调频有密切的关系。调相时，同步有调频随着发生；调频时，也同步有调相随着发生，但是两者的变化规律不同。实际使用时很少采用调相制，它重要是用来作为得到调频的一种措施。数字调制振幅键控 ASK ASK指的是振幅键控方

36、式。这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传播信道上有载波浮现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传播信道上无载波传送。那么在接受端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的， 其最简朴的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断， 此时又可称作开核心控法(OOK)。 多电平MASK调制方式是一种比较高效的传播方式，但由于它的抗噪声能力较差，特别是抗衰落的能力不强，

37、因而一般只合适在恒参信道下采用。频移键控FSK 移频健控（FrequencyShiftKeying），或称数字频率调制，是数字特性中使用较早的一种调制方式。数字频率调制的基本原理是运用载波的频率变化来传递数字信息。在数字通信系统中，这种频率的变化不是持续的而是离散的。 FSK广泛应用于低速数据传播设备中，根据国际电信联盟（ITU-T）的建议，传播速率为1200波特如下的设备一般采用FSK方式传播数据。FSK具有调制措施简朴易于实现、解调不需要恢复本地载波、可以异步传播、抗噪声和抗衰落性能较强等特点。由于这些因素，FSK是在模拟电话线上用来传播数据的低速、低成本异步调制解调器的一种重要调制方式。

38、相移键控PSK 相移键控又分为绝对相移（psk）和相对相移（dpsk）。PSK 在PSK调制时，载波的相位随调制信号状态不同而变化。如果两个频率相似的载波同步开始振荡，这两个频率同步达到正最大值，同步达到零值，同步达到负最大值，此时它们就处在“同相”状态；如果一种达到正最大值时，另一种达到负最大值，则称为“反相”。把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一种波比另一种波相差半个周期，两个波的相位差180度，也就是反相。当传播数字信号时，“1”码控制发0度相位，“0”码控制发180度相位。PSK相移键控调制技术在数据传播中，特别是在中速和中高速的数传机（2400bit/s4800bit/s）中得

39、到了广泛的应用。相移键控有较好的抗干扰性,在有衰落的信道中也能获得较好的效果。重要讨论二相和四相调相，在实际应用中尚有八相及十六相调相。DPSK差分移相键控(DPSK)：运用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。DPSK用于光传播系统中对DPSK调制信号的接受解调。DPSK是一种1 Bit延迟器，输入一种信号，可以得到两路相差一种比特的信号，形成信号对DPSK信号进行相位解调，实现相位到强度的转化。一般来说，由于信号波形间的有关性导致了DPSK中错误的传播(相邻码元之间)，因此DPSK信号的效率要低于PSK。导致PSK和DPSK这种差别的因素是，前者是将接受信号与原始的无噪声干扰的

40、参照信号比较，而后者则是两个含噪信号之间的比较。因此，DPSK信号的噪声是PSK信号噪声的2倍，可以推测，DPSK估计的误码率大概为PSK的2倍(3dB)，随着信噪比的增长，这种恶化限度也迅速增长。但是性能的损失换来了系统复杂性的减少。QPSK 四相相移键控 (Quadrature Phase Shift Keying)简称“QPSK”，是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题，因此在实际中重要采用相对移相方式DQPSK。目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。 在数字信号的调制方式中QPSK是最常用的一种卫星数字信号调

41、制方式,它具有较高的频谱运用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简朴。 QPSK数字电视调制器在对数据流的解决上采用能量扩散的随机化解决、RS编码、卷积交错、收缩卷积编码、调制前的基带成形解决等，保证了数据的传播性能。QPSK数字电视调制器采用了先进的数字信号解决技术，完全符合DVB-S原则，接受端可直接用数字卫星接受机进行接受。它不仅能获得较高的频谱运用率，具有很强的抗干扰性和较高的性能价格比，并且和模拟FM微波设备也能较好的兼容。MPSK MPSK是多进制相位调制，是二相制的推广。多相制信号常用的产生措施有：直接调相法及相位选择法。 相位选择法在一种码元持续时间内，MPSK信号为载波四个

42、相位中的某一种。因此，可以用相位选择法产生4PSK信号，四相载波发生器产生4PSK信号所需的四种不同相位的载波。输入的二进制数码经串/并变换器输出双比特码元。按照输入的双比特码元的不同，逻辑选相电路输出相应相位的载波。直接调相法，PSK信号也可以采用正交调制的方式产生。由此可见，MPSK信号可以当作是两个正交载波进行多电平双边带调制所得两路MASK信号的叠加。这样，就为MPSK信号的产生提供了根据，实际中，常用正交调制的措施产生MPSK信号。MPSK信号可以当作是载波互为正交的两路MASK信号的叠加，因此，MPSK信号的频带宽度应与MASK时的相似。QAM 正交振幅键控是一种将两种调幅信号（2

43、ASK和2PSK）汇合到一种信道的措施，因此会双倍扩展有效带宽，正交调幅被用于脉冲调幅。正交调幅信号有两个相似频率的载波，但是相位相差90度（四分之一周期，来自积分术语）。一种信号叫I信号，另一种信号叫Q信号。从数学角度将一种信号表达到正弦，另一种表达到余弦。两种被调制的载波在发射时已被混和。达到目的地后，载波被分离，数据被分别提取然后和原始调制信息相混和。QAM是用两路独立的基带信号对两个互相正交的同频载波进行克制载波双边带调幅，运用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传播。该调制方式一般有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64Q

44、AM），相应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相似。QAM分析仪是RF安装和维护的综合解决方案，用来测试有线电视系统上的DVB-C（有线数字视频广播）信号。它向工程师提供精确检查送至顾客业务质量所需的测量功能。所有的测量都很容易接入，并以清晰的图形显示呈现测量成果。应用：前端设备安装和维护；系统检查；现场安装和维护；调制器生产或验收测试；在6MHz信道带宽中的OptJ91-调制测试；测量能力。MSK最小频移键控MSK (Minimum Shift Key

45、ing)是一种特殊的持续相位的频移键控(CPFSK)。其最大频移为比特速率的1/4，即MSK是调制系数为0.5的持续相位的FSK。 MSK是一种在无线移动通信中很有吸引力的数字调制方式，它具有如下两种重要的特点：信号能量的99.5%被限制在数据传播速率的1.5倍的带宽内。谱密度随频率（远离信号带宽中心）倒数的四次幂而下降，而一般的离散相位FSK信号的谱密度却随频率倒数的平方下降。因此，MSK信号在带外产生的干扰非常小。这正是限带工作状况下所但愿有的珍贵特点；信号包络是恒定的，系统可以使用便宜高效的非线性器件。MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，重要是环绕着充足的节省频谱和高效

46、率地运用可用频带这个中心而展开的。随着通信容量的迅速增长，致使射屡屡谱非常拥挤，这就规定必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带滤波器对减小带外衰减所做的奉献。这是由于器件的非线性具有幅相转换（AM/PM）效应，会使己经滤除的带外分量几乎又都被恢复出来了。为了适应此类信道的特点，必须设法寻找某些新的调制方式，规定它所产生的己调信号，通过发端带限后，虽然仍旧通过非线性器件，但是，非线性器件输出信号只产生很小的频谱扩展。脉冲调制 脉冲模拟调制脉幅调制PAM 脉冲振幅调制（Pulse Amplitude Modulation）是脉冲载

47、波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。若脉冲载波是冲激脉冲序列，则抽样定理就是脉冲振幅调制的原理。而事实上，由于真正的冲激脉冲串不能实现，一般只能采用窄脉冲串来实现。即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲构成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲振幅调制的原理。但是，事实上真正的冲激脉冲串是不也许实现的，而一般只能采用窄脉冲串来实现，因此，研究窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式，将更加具有实际意义。脉幅调制(PAM)与脉宽调制(PWM)技术多联机空调系统可以根据负荷的变化规定,对系统的制冷剂流量进行精确的控制。目前控制的措施重要有两种:一种是通过控制压缩机的转速的方式

48、来调节制冷剂的流量,另一种是采用数字脉冲控制技术,调节压缩机在单位时间内输出的制冷剂流量。脉宽调制 PDM脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的变化，从而实现开关稳压电源输出的变化。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是运用微解决器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。用调制信号控制脉冲序列中各脉冲的宽度，使每个脉冲的持续时间与该瞬时的调制信号值成比例。此时脉冲序列的幅度保持不变，被调制的是脉冲的前沿或后沿，或同步是前后两沿，使脉冲持续时间发生变化。脉宽调制也是20世纪30年代里夫发

49、明的。但在无线电通信中一般不用脉宽调制，由于此时发射机的平均功率要不断地变化。脉位调制 PPM即光学脉位调制（PPM调制），调制信号控制脉冲序列中各脉冲的相对位置（即相位），使各脉冲的相对位置随调制信号变化。此时序列中脉冲幅度和宽度均不变。用调制信号控制脉冲序列中各脉冲的相对位置（即相位），使各脉冲的相对位置随调制信号变化。此时脉冲序列中脉冲的幅度和宽度均保持不变。脉位调制在第二次世界大战中期已付之实用。脉位调制的传播性能较好，常用于视距微波中继通信系统。脉冲数字调制脉码调制PCM数字通信的奠基石脉码调制 脉码调制是A.里弗斯于1937年提出的，这一概念为数字通信奠定了基本，60年代它开始应用

50、于市内电话网以扩大容量，使已有音频电缆的大部分芯线的传播容量扩大2448倍。到70年代中、末期，各国相继把脉码调制成功地应用于同轴电缆通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信等中、大容量传播系统。80年代初，脉码调制已用于市话中继传播和大容量干线传播以及数字程控互换机，并在顾客话机中采用。脉码调制技术与集成电路技术的进步，促使数字通信浮现突飞猛进的发展。数字通信系统采用的数字信号与计算机使用的二进制信号形式一致，因此，数字通信系统可以直接与计算机相连，从而能对信息自动进行解决和变换，很以便地建立以计算机为核心的通信网。从技术发展和以便顾客的角度来看，数字通信标志着现代化通信的开始。至今，在话音通

51、信、图像通信、数据通信等许多通信领域中，信息的收集、传播、变换、解决都离不开数字化技术。通信数字化的热潮脉码调制已经掀起，正以燎原之势遍及通信的所有领域，甚至多种家用音像电器也开始实现数字化。数字通信已渗入到移动通信领域，数字移动电话就是采用数字通信技术研制出来的。增量调制DM增量调制简称M或增量脉码调制方式（DM），它是继PCM后浮现的又一种模拟信号数字化的措施。1946年由法国工程师De Loraine提出，目的在于简化模拟信号的数字化措施。重要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D转换器使用。初期的简朴增量调制的缺陷是动态范畴很窄，不能满足实用电话系统的规

52、定，因此，浮现了许多不同种类的增量调制的改善形式。其中应用较广泛的一类是自适应增量调制，它的特点是量化器的量阶能自动跟随信号幅度的变化，从而扩大了动态范畴。如果量阶大小是由直接检测输出数码中的平均斜率信息（在音节10毫秒内的平均值）来控制的，就称为数字检测音节压扩增量调制；如果量阶的控制取决于相邻二个数码，则称为瞬时压扩增量调制；如果在大信号段采用音节压扩，而在小信号段采用瞬时压扩,则称为混合压扩增量调制;如果量阶控制信息直接由输入模拟信号中提取，则称为持续增量调制；如果把模拟信号通过积分后再进行增量调制，则称为总和增量调制，简称墹-调制；如果积分电路是由二节积分器串联构成的，则称为双积分增量

53、调制。增量调制与脉码调制(PCM)相比,具有如下三个特点：电路简朴，而脉码调制编码器需要较多逻辑电路；数据率低于40千比特/秒时，话音质量比脉码调制的好，增量调制一般采用的数据率为32千比特/秒或16千比特/秒；抗信道误码性能好，能工作于误码率为10-3的信道，而脉码调制规定信道误码率低于10-510-6。因此,增量调制合用于军事通信、散射通信和农村电话网等中档质量的通信系统。增量调制技术还可应用于图像信号的数字化解决。PWM宽调制（PWM）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来替代正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期

54、中产生多种脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可变化逆变电路输出电压的大小，也可变化输出频率。是运用微解决器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，尚有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的状况下，通过电压反馈调节其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。差分脉码调制DPCM它是运用声音信号的有关性找出可反映信号变化特性的一种差值

55、编码。是对模拟信号幅度抽样的差值进行量化编码的调制方式(抽样差值的含义请参见“增量调制”)。这种方式是用已通过去的抽样值来预测目前的抽样值，对它们的差值进行编码。差值编码可以提高编码频率，这种技术已应用于模拟信号的数字通信之中。DPCM与预测编码类似，只是它有一种量化环节。量化环节和PCM中的量化环节类似，可以是均匀量化，也可以是非均匀量化对于有些信号(例如图像信号)由于信号的瞬时斜率比较大，很容易引起过载，因此，不能用简朴增量调制进行编码，除此之外，此类信号也没有像话音信号那种音节特性，因而也不能采用像音节压扩那样的措施，只能采用瞬时压扩的措施。但瞬时压扩实现起来比较困难，因此，对于此类瞬时

56、斜率比较大的信号，一般采用一种综合了增量调制和脉冲编码调制两者特点的调制措施进行编码，这种编码方式被简称为脉码增量调制，或称差值脉码调制，用DPCM表达。原理是减少或除去声音信号的多余成分以提高通信的有效性。自适应差分脉冲编码调制 ADPCMADPCM是一种针对16bit (或者更高?) 声音波形数据的一种有损压缩算法, 它将声音流中每次采样的 16bit 数据以 4bit 存储, 因此压缩比1:4. 而压缩/解压缩算法非常的简朴, 因此是一种低空间消耗,高质量声音获得的好途径。该算法运用了语音信号样点间的有关性，并针对语音信号的非平稳特点，使用了自适应预测和自适应量化，即量化器和预测器的参数

57、能随输入信号的记录特性自适应于或接近于最佳的参数状态，在32kbps8khz速率上可以给出网络级别话音质量。目前该算法以其简朴实用的特点广泛应用到数字音乐盒和数字录音笔中。扩频扩频是将传播信号的频谱（spectrum）打散到较其原始带宽更宽的一种通信技术，常用于无线通信领域。比较严格的定义则提成两个部分：扩频调变之后，其信号传播带宽应远不小于原始信号；传播端会采用一种独特的码（code），此码与发送数据是无关的，接受端也必须使用这个独特的码才干解扩频以获得传播端的数据。DSSS直接串行扩频（direct-sequence spread spectrum，DSSS），简称直扩（DS），是一种调制

58、技术。就是在发送端，直接用高码率的扩频码串行去扩展信号的频谱，在接受端，用相似的扩频码串行将信号解扩，把展宽的信号还原到原始状态。其名称中的“扩频”来自这样一种事实，即载波信号发生设备的发射频率布满了整个带宽（频谱）。在某些IEEE802.11原则中，使用了DSSS技术来调制信号。DSSS使用一串持续的伪随机码(pseudonoise，PN)串行，用相位偏移调制的措施来调制信息。这一串持续的伪随机码称为码片(chips)，其每个码的持续时间远不不小于要调制的信息位。即每个信息位都被频率更高的码片所调制。因此，码片速率远不小于信息位速率；DSSS通讯架构中，发送端产生的码片在发送前已经被接受端所

59、获知。接受端可以使用相似的码片来解码接受到的信号，解调用此码片调制过的信号，还原为本来的信息。THSS跳时(THTime Hopping)是使发射信号在时间轴上跳变。一方面把时间轴提成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。由于采用了窄得诸多的时片去发送信号，相对说来，信号的频谱也就展宽了。下图是跳时系统的原理方框图。在发端，输入的数据先存储起来，由扩频码发生器的扩频码序列去控制通断开关，经二相或四相调制后再经射频调制后发射。在收端，由射频接受机输出的中频信号经本地产生的与发端相似的扩频码序列控制通断开关，再经二相或四

60、相解调器，送到数据存储器和再定期后输出数据。只要收发两端在时间上严格同步进行，就能对的地恢复原始数据。由于简朴的跳时抗于扰性不强，很少单独使用。跳时一般都与其她方式结合使用，构成多种混合方式。跳时系统虽然也是一种扩展频谱技术，但因其抗干扰性能不强，一般并不单独使用。在时分多址通信系统中运用跳时来减少网内干扰，并能改善系统中存在的远近效应。FHSSFHSS，跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同步的状况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一种非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可

61、依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非反复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的规定，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一种频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。跳频系统的跳变频率有多种，多达几十个甚至上千个。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。在接受端，由于有与发送端完全相似的本地发生器发生完全相似的扩频码进行解扩，然后通过解调才干对的地恢复原有的信息。长处：跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。虽然是模拟话音的跳频通信，只要敌方不懂得所

62、使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力；由于载波频率是跳变的，具有抗单频及部分带宽干扰的能力；跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。虽然是模拟话音的跳频通信，只要敌方不懂得所使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力；由于载波频率是跳变的，具有抗单频及部分带宽干扰的能力；跳频系统为瞬时窄带系统，能与既有的窄带系统兼容通信；跳频系统无明显的无近效应。信号的隐蔽性差。迅速跳频器的限制。产生宽的跳频带宽、快的跳频速率、伪随机性好的跳频图案的跳频器在制作上遇到诸多困难，且有些指标是互相制约的。总结应用：

63、正弦波调制：模拟调制、数字调制。模拟调制：常规双边带调幅AM 广播 单边带调制SSB 载波通信、短波无线电话通信 双边带调制 DSB 立体声广播残留边带调制 VSB 电视广播、传真频率调制 FM 微波中继、卫星通信、广播相位调制 PM 中间调制方式数字调制：振幅键控ASK 数据传播频移键控FSK 数据传播相移键控PSK、DPSK（差分）、QPSK（正交）、MPSK（多相） 数据传播其她高效调制 QAM（正交幅度调制）、MSK 数字微波、空间通信脉冲调制：脉冲模拟调制、脉冲数字调制 脉冲模拟调制：脉幅调制PAM 中间调制方式、遥测 脉宽调制 PDM 中间调制方式 脉位调制 PPM 遥测、光纤通信 脉冲数字调制：脉码调制PCM 市话中继线、卫星、空间通信 增量调制DM 军用、民用数字电话 脉宽调制 PWM 测量、通信 差分脉码调制DPCM 电