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数字信号的调制传输

数字调制传输系统

第七章数字信号的调制传输 本章教学基本要求: 掌握:1. 二进制数字调制基本原理 2. 几种调制方式的特点、性能对比 3. 会画2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形图 理解:多进制数字调制的几种方式 本章核心内容: 一、数字频带传输系统基本结构 二、模拟调制原理和频分复用 三、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的调制和解调原理 四、二进制数字调制系统抗噪声性能和系统性能比较 五、简介其他数字调制系统 重点:二进制数字调制的基本原理;二进制数字调制的抗噪性能分析及比较; 难点:二进制数字调制的抗噪性能分析及比较 学时安排:6学时 引言:前一章介绍的数字基带传输系统,?是将信源发出的信息码经码型变换及波形形成后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化,但分布的范围仍然在基带范围内。因此,数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等传输媒质中直接传输。与模拟信号一样,必须经调制后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 1、数字信号的传输方式 数字信号共有两种传输方式 (1)、基带传输(已经在第6章介绍):数字信号直接传送的方式。 (2)、频带传输(将在本章介绍):用数字基带信号调制载波后的传送方式。 数字调制传输系统定义:用数字基带信号调制载波的一种传输系统,这个系统也称为数字频带传输系统。 2、载波的形式 载波的波形是任意的,但大多数的数字调制系统都选择单频信号(正弦波或余弦波)作为载波,因为便于产生与接收。 3、数字调制的分类 共有以下三种基本形式。 (1)振幅键控(ASK);(2)频移键控(FSK);(3)相移键控(PSK) 其它形式由此派生而来。也可分为:(1)线性调制(如ASK);(2)非线性调制(如FSK,PSK) 本章主要讨论二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能,?并简要介绍多进制数字调制原理及其它几种派生出来的数字调制方式。 §7.1 二进制数字调制原理 §7.1.1 二进制幅度键控(2ASK) 一、ASK概念:正弦载波的幅度随着调制信号而变化。 即传“1”信号时,发送载波, 传“0”信号时,送0电平。 所以也称这种调制为通(on)、断(off)键控OOK。 其实现模型如图7.1-1所示,其调制波形如图7.1-2所示。

2PSK数字信号的调制与解调

中南民族大学 软件课程设计报告 电信学院级通信工程专业 题目2PSK数字信号的调制与解调学生学号 42 指导教师 2012年4月21日

基于MATLAB数字信号2PSK的调制与解调 摘要:为了使数字信号在信道中有效地传播,必须使用数字基带信号的调制与解调,以使得信号与信道的特性相匹配。基于matlab实验平台实现对数字信号的2psk的调制与解调的模拟。本文详细的介绍了PSK波形的产生和仿真过程加深了我们对数字信号调制与解调的认知程度。 关键字:2PSK;调制与解调;MATLAB 引言 当今社会已经步入信息时代,在各种信息技术中,信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输,数字通信已经成为重要的手段。因此,数字信号的调制就显得非常重要。 调制分为基带调制和带通调制。不过一般狭义的理解调制为带通调制。带通调制通常需要一个正弦波作为载波,把基带信号调制到这个载波上,使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息,并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。特别是在无线电通信中,调制是必不可少的,因为要使信号能以电磁波的方式发送出去,信号所占用的频带位置必须足够高,并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带,所以基带信号的频谱必须用一个频率很高的载波调制,使期带信号搬移到足够高的频率上,才能够通过天线发送出去。 主要通过对它们的三个参数进行调制,振幅,角频率,和相位。使这三个参量都按时间变化。所以基带的数字信号调制主要有三种方式:FSK,PSK,ASK。在这三种调制的基础上为了得到更高的效果也出现了很多其它的调制方式,如:DPSK,MASK,MFSK,MPSK,APK。它们其中有的一些是将基本的调制方式用在多进制上或者引入了一些新的方式来解决基本调制的一些问题如相位模糊和无法提取位定时信号,另外一些由是组合多种基本的调制方式来达到更好的效果。 基带信号的调制主要分为线性调制和非线性调制,线性调制是指已调信号的频谱结构与原基带信号的频谱结构基本相同,只是占用的频率位置搬移了。而非线性调制则是指它们的结构完全不同不仅仅是频谱搬移,在接收方会出现很多新的频谱分量。在三种基本的调制中,ASK 属于线性调制,而FSK和PSK属于非线性调制。已调信号会在接收方通过各种方式通过解调得到,但是由于噪声和码间串扰,总会有一定的失真。所以人们总是在寻找不同的接收方式来降低误码率,其中的接收方式主要有相干接收和非相干接收。在接收方通过载波的相位信号去检测信号的方法称为相干检测,反之若不利用就称为非相干检测,而对于一些特别的调制有特别的解调方式,如过零检测法。 系统的性能好坏取决于传输信号的误码率,而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采用的调制方式有很大的关系。我们研究的ASK,FSK,PSK等就主要是发送方的调制方式。

视频信号的传输方式

视频信号的传输方式 监控系统中,视频信号的传输是整个系统非常重要的一环,也是广大工程商挺挠头的一件事,随着工程中监控设备价格的透明性和工程商竞争的加剧,信号传输部分的费用越来越受到大家的重视;目前,在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式,对于不同场合、不同的传输距离,怎样能保证传输质量、降低费用,根据多年的工程经验,在这里我们作一些介绍供参考。 一、同轴电缆传输 (一)通过同轴电缆传输视频基带信号视频基带信号也就是通常讲的视频信号,它的带宽是0-6MHZ,一般来讲,信号频率越高,衰减越大,一般设计时只需考虑保证高频信号的幅度就能满足系统的要求,视频信号在5.8MHZ的衰减如下:SYV75-3 96编国标视频电缆衰减30dB/1000米, SYV75-5 96编国标视频电缆衰减19dB/1000米,,SYV75-7 96编国标视频电缆衰减13dB/1000米;如对图象质量要求很高,周围无干扰的情况下,75-3电缆只能传输100米,75-5传输160米,75-7传输230米;实际应用中,存在一些不确定的因素,如选择的摄像机不同、周围环境的干扰等,一般来讲,75-3电缆可以传输150米、75-5可以传输

300米、75-7可以传输500米;对于传输更远距离,可以采用视频放大器(视频恢复器)等设备,对信号进行放大和补偿,可以传输2-3公里;另外,通过一根同轴电缆还可以实现视频信号和控制信号的共同传输,即同轴视控传输技术,下面简单介绍一下该技术:在监控系统中,需要传输的信号主要有两种,一个是图像信号,另一个是控制信号。其中视频信号的流向是从前端的摄像机流向控制中心;而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机(包括镜头)、云台等受控对像;并且,流向前端的控制信号,一般又是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对像的。同轴视控传输技术是利用一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频信号以及对云台、镜头的控制功能,这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化,在系统扩展和改造时更具灵活性;同轴视控实现方法有两类:一是采用频率分割,即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内,然后同视频信号复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分开;由于采用频率分割技术,为了完全分割两个不同的频率,需要使用带通滤波器、带通陷波器和低通滤波器、低通陷波器,这样就影响了视频信号的传输效果;由于需将控制信号调制在视频信号频率的上方,频率越高,衰减越大,这样传输距离受到限制;另外方法是采用双调制的方

PSK的调制解调要点

1 引言 通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源,只有通过广泛的传播与交流,才能产生利用价值,促进社会成员之间的合作,推动社会生产力的发展,创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式,与传感技术,计算机技术相互融合,已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统,模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信,数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。 图1 数字通信系统模型 其中,信源编码有两个基本功能:一是提高信息传输的有效性,即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换,即当信息源给出的是模拟信号时,信源编码器将其转换成数字信号,信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力,信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型,实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点 目前,数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用,究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。 (1)数字通信系统抗干扰能力强,且噪声不积累。数字通信系统中传输的 信息源 信源编码 加密 信道编码 数字调制 信道 数字解调 信道译码 解密 信源译码 受信者 躁声源

视频监控中的常见几种视频传输方式介绍

视频监控中的常见几种视频传输方式介绍 目前,在安防监控行业中用来传输图象信号的方式有很多,但主要传输介质是同轴电缆、双绞线和光纤,对应的传输设备分别是同轴视频放大器、双绞线视频传输设备和光端机。同轴电缆是较早使用,也是最传统的视频传输方式。后来,由于远距离和大范围图象监控的需要以及人们对监控图象质量的要求提高,监控网络中开始大量使用光纤来传输图象信号。虽然双绞线被使用到图象监控网络中是近来的事,但双绞线的视频平衡传输技术是很早就出现了。它也是视频传输技术的一个分支。下面详细介绍下常见视频传输方式: 1、视频基带传输:是最为传统的电视监控传输方式,对0~6MHz视频基带信号不作任何处理,通过同轴电缆(非平衡)直接传输模拟信号。其优点是:短距离传输图像信号损失小,造价低廉,系统稳定。缺点:传输距离短,300米以上高频分量衰减较大,无法保证图像质量;一路视频信号需布一根电缆,传输控制信号需另布电缆;其结构为星形结构,布线量大、维护困难、可扩展性差,适合小系统。 2、光纤传输:常见的有模拟光端机和数字光端机,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式,通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是:传输距离远、衰减小,抗干扰性能好,适合远距离传输。其缺点是:对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理,维护技术要求高,不易升级扩容。 3、网络传输:是解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式,采用MPEG2/ 4、 H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是:采用网络视频服务器作为监控信号上传设备,只要有Internet网络的地方,安装上远程监控软件就可监看和控制。其缺点是:受网络带宽和速度的限制,目前的ADSL只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像,动画效果十分明显并有延时,无法做到实时监控。 4、微波传输:是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法,将图像搭载到高频载波上,转换为高频电磁波在空中传输。其优点是:综合成本低,性能更稳定,省去布线及线缆维护费用;可动态实时传输广播级图像,图像传输清晰度不错,而且完全实时;组网灵活,可扩展性好,即插即用;维护费用低。其缺点是:由于采用微波传输,频段在1GHz以上,常用的有L波段(1.0~2.0GHz)、S波段(2.0~3.0GHz)、Ku波段(10~12GHz),传输环境是开放的空间,如果在大城市使用,无线电波比较复杂,相对容易受外界电磁干扰;微波信号为直线传输,中间不能有山体、建筑物遮挡;如果有障碍物,需要加中继加以解决,Ku波段受天气影响较为严重,尤其是雨雪天气会有比较严重的雨衰现象。不过现在也有数字微波视频传输产品,抗干扰能力和可扩

常见视频信号传输特性(精)

常见视频信号传输特性 1. 分量视频(Component Signal) 摄像机的光学系统将景像的光束分解为三种基本的彩色:红色、绿色和蓝色。感光器材再把三种单色图像转换成分离的电信号。为了识别图像的左边沿和顶部,电信号中附加有同步信息。显示终端与摄像机的同步信息可以附加在绿色通道上,有时也附加在所有的三个通道,甚至另作为一个或两个独立的通道进行传输,下面是几种常见的同步信号附加模式和表示方法: - RGsB:同步信号附加在绿色通道,三根75Ω同轴电缆传输。 - RsGsBs:同步信号附加在红、绿、蓝三个通道,三根75Ω同轴电缆传输。 - RGBS:同步信号作为一个独立通道,四根75Ω同轴电缆传输。 - RGBHV:同步信号作为行、场二个独立通道,五根75Ω同轴电缆传输。 RGB分量视频可以产生从摄像机到显示终端的高质量图像,但传输这样的信号至少需要三个独立通道分别处理,使信号具有相同的增益、直流偏置、时间延迟和频率响应,分量视频的传输特性如下: - 传输介质:3-5根带屏蔽的同轴电缆 - 传输阻抗:75Ω- 常用接头:3-5×BNC接头 - 接线标准:红色=红基色(R)信号线,绿色=绿基色(G)信号线,蓝色=蓝基色(B)信号线,黑色=行同步(H)信号线,黄色=场同步(V)信号线,公共地=屏蔽网线(见附图VP-03) 2. 复合视频(Composite-Video)

由于分量视频信号各个通道间的增益不等或直流偏置的误差,会使终端显示的彩色产生细微的变化。同时,可能由于多条传输电缆的长度误差或者采用了不同的传输路径,这将会使彩色信号产生定时偏离,导致图像边缘模糊不清,严重时甚至出现多个分离的图像。 插入NTSC或PAL编解码器使视频信号易于处理而且是沿单线传输,这就是复合视频。复合视频格式是折中解决长距离传输的方式,色度和亮度共享 4.2MHz(NTSC)或 5.0-5.5MHz(PAL)的频率带宽,互相之间有比较大的串扰,所以还是要考虑频率响应和定时问题,应当避免使用多级编解码器,复合视频的传输特性如下: - 传输介质:单根带屏蔽的同轴电缆 - 传输阻抗:75?- 常用接头:BNC接头、莲花(RCA)接头 - 接线标准:插针=同轴信号线,外壳公共地=屏蔽网线(见附图VP-01) 3. 色差信号(Y,R-Y,B-Y) 对视频信号进行处理而传输图像时,RGB分量视频的方式并不是带宽利用率最高的方法,原因是三个分量信号均需要相同的带宽。 人类视觉对亮度细节变化的感受比彩色的变化更加灵敏,因此我们可以将整个带宽用于亮度信息,把剩余可用带宽用于色差信息,以提高信号的带宽利用率。 将视频信号分量处理为亮度和色差信号,可以减少应当传输的信息量。用一个全带宽亮度通道(Y)表示视频信号的亮度细节,两个色差通道(R-Y和B-Y)的带宽限制在亮度带宽的大约一半,仍可提供足够的彩色信息。采用这种方法,可以通过简单的线性矩阵实现RGB与Y,R-Y,B-Y的转换。色差通道的带宽限制在线性矩阵之后实现,将色差信号恢复为RGB分量视频显示时,亮度细节按全带宽得以恢复,而彩色细节会限制在可以接受的范围内。 色差信号也有多种不同的格式,有着不同的应用范围,在普遍使用的复合PAL、SECAM和NTSC制式中,编码系数是各不相同的,见下表:

ASK调制解调设计报告

4.1 2ASK的调制基本原理 调制信号为二进制数字信号时,这种调制称为二进制数字调制。在2ASK调制中,载波的幅度只有两种变化状态,即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”,无载波输出时表示发送“0”。 2ASK信号可表示为 式中,为载波角频率,是为单极性NRZ矩形脉冲序列 其中,g(t)是持续时间为Ts的基带脉冲波形。为简便起见,通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲;是第n个符号的电平取值。 则相应的2ASK信号就是OOK信号。 图4-1.1 2ASK/OOK信号的时间波形

2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法和键控法,相应的调制器如下图所示。图(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图(b)就是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。 (a)模拟相乘法(b)数字键控法 图4-1.2 2ASK/OOK信号调制器原理框图 4.2 2ASK/OOK的调制仿真 2ASK/OOK信号调制仿真结果:

图4-2 2ASK/OOK信号调制仿真图 4.3 2ASK的解调基本原理 与AM信号的解调方法一样。2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接受系统组成方框图如图所示。与模拟信号的接受系统相比,这里增加了一个“抽样判决器”方框, 这对于提高数字信号的接受性能是必要的。 (a)非相干解调方式

(b)相干解调方式 图4-3 2ASK/OOK信号的接收系统组成方框图 抽样判决器的作用是:信号经过抽样判决器,即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b,当信号抽样值大于b时,判为“1”码;信号抽样值小于b时,判为“0”码。当本实验为简化设计电路,在调制的输出端没有加带通滤波器,并且假设信道时理想的,所以在解调部分也没有加带通滤波器。 2ASK是20世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。但是,ASK 传输技术受噪声影响很大。噪声电压和信号一起改变了振幅。在这种情况下,“0”可能变为“1”,“1”可能变为“0”。可以想象,对于主要依赖振幅来识别比特的ASK调制方法,噪声是一个很大的问题。由于ASK是受噪声影响最大的调制技术,现已较少应用,不过,2ASK常常作为研究其他数字调制的基础,还是有必要了解它。 4.4 2ASK的解调仿真 2ASK解调仿真结果: 图4-4 2ASK/OOK的信号解调仿真图

数字调制概述

3.4.1数字调制概述 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念,从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了,但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展,用户不再满足于听到声音,而且还要看到图像;通信终端也不局限于单一的电话机,而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。 1.数字调制概述 数字信号的载波调制是信道编码的一部分,之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制,未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的,因此在充分得利用现有资源的前提下,提高传输效率就是通信系统所追求的最重要指标之一。 模拟通信很难控制传输效率,最常见到的单边带调幅(SSB)或残留边带调幅(VSB)可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有―0‖和―1‖两种状态,所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关键控制载波的过程,因此数字信号的调制方式一般均为较简单的键控方式。 常用的数字调制技术有2ASK(Amplitude Shift Keying,幅移键控)、4ASK、8ASK、BIT/SK(Phase Shift Keying,相移键控)、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等,频带利用率从1bit/s/Hz~3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调制)技术,目前数字微波中广泛使用的256QAM,其频带利用率可达8bit/s/Hz,8倍于2ASK或BIT/SK。此外,还有可采用减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术,为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来,四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展,并已应用于高速MODEM中,为进一步提高传输效率奠定了基础。总之,数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信,调制技术的种类也远远多于模拟通信,大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。 2.映射 信息与表示、承载它的信号之间存在着对应关系,这种关系称为―映射‖。接收端正是根据事先约定的映射关系从接收信号中提取发射端发送的信息的。信息与信号间的映射方式可以有很多种,不同的通信技术就在于它们所采用的映射方式不同。实际上,数字调制的主要目的在于控制传输效率,不同的数字调制技术正是由其映射方式区分的,其性能也是由映射方式决定的。 一个数字调制过程实际上是由两个独立的步骤实现的:映射和调制,这一点与模拟调制不同。映射将多个二元比特转换为一个多元符号,这种多元符号可以是实数信号(在ASK调制中),也可以是二维的复信号(在PSK和QAM调制中)。例如在QPSK调制的映射中,每两比特被转换为一个四进制的符号,对应着调制信号的4种载波。多元符号的元数就等于调制星座的容量。在这种多到一的转换过程中,实现了频带压缩。 3.4.2 调制方式 数字调制就是将数字符号变成适合于信道传输的波形。所用载波一般是余弦信号,调制信号为数字基带信号。利用基带信号去控制载波的某个参数,就完成了调制。 调制的方法主要是通过改变余弦波的幅度、相位或频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的上述三个参数中的一个上,即用数据信号来进行幅度调制、频率调制或相位

常见的视频传输方式

常见的视频传输方式 1、视频基带传输:是最为传统的电视监控传输方式,对0~6MHz视频基带信号不作任何处理,通过同轴电缆(非平衡)直接传输模拟信号。其优点是:短距离传输图像信号损失小,造价低廉,系统稳定。缺点:传输距离短,300米以上高频分量衰减较大,无法保证图像质量;一路视频信号需布一根电缆,传输控制信号需另布电缆;其结构为星形结构,布线量大、维护困难、可扩展性差,适合小系统。 2、光纤传输:常见的有模拟光端机和数字光端机,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式,通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是:传输距离远、衰减小,抗干扰性能好,适合远距离传输。其缺点是:对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理,维护技术要求高,不易 升级扩容。 3、网络传输:是解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式,采用MPEG2/ 4、 H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是:采用网络视频服务器作为监控信号上传设备,只要有Internet网络的地方,安装上远程监控软件就可监看和控制。其缺点是:受网络带宽和速度的限制,目前的ADSL只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像,动画效果十分明显并有延时,无法做到实时监控。 4、微波传输:是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法,将图像搭载到高频载波上,转换为高频电磁波在空中传输。其优点是:综合成本低,性能更稳定,省去布线及线缆维护费用;可动态实时传输广播级图像,图像传输清晰度不错,而且完全实时;组网灵活,可扩展性好,即插即用;维护费用低。其缺点是:由于采用微波传输,频段在1GHz以上,常用的有L波段(1.0~2.0GHz)、S波段(2.0~3.0GHz)、Ku波段(10~12GHz),传输环境是开放的空间,如果在大城市使用,无线电波比较复杂,相对容易受外界电磁干扰;微波信号为直线传输,中间不能有山体、建筑物遮挡;如果有障碍物,需要加中继加以解决,Ku波段受天气影响较为严重,尤其是雨雪天气会有比较严重的雨衰现象。不过现在也有数字微波视频传输产品,抗干扰能 力和可扩展性都提高不少。 5、双绞线传输(平衡传输):也是视频基带传输的一种,将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输,电磁环境相对复杂、场合比较好的解决方式,将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是:布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。其缺点是:只能解决1Km以内监控图像传输,而且一根双绞线只能传输一路图像,不适合应用在大中型监控中;双绞线质地脆弱抗老化能力差,不适于野外传输; 双绞线传输高频分量衰减较大,图像颜色会受到很大损失。 6、宽频共缆传输:视频采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术,将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。其优点是:充分利用了同轴电缆的资源空间,三十路音视频及控制信号在同一根电缆中双向传输、实

基于MATLAB仿真的数字信号调制的性能比较和分析

2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的 Matlab实现及性能分析比较 指导教师: 班级: 学号: 姓名:

引言:数字信号有两种传输方式,分别是基带传输方式和调制传输方式,即带通,在实际应用中,因基带信号含有大量低频分量不利于传送,所以必须经过载波和调制形成带通信号,通过数字基带信号对载波某些参量进行控制,使之随机带信号的变化而变化,这这一过程即为数字调制。数字调制为信号长距离高效传输提供保障,现已广泛应用于生活和生产中。另外根据控制载波参量方式的不同,数字调制主要有调幅(ASK ),调频(FSK),调相(PSK) 三种基本形式。本次课题针对于二进制的2ASK 、2FSK 、2PSK 进行讨论,应用Matlab 矩阵实验室进行仿真,分析和修改,通过仿真系统生成一个人机交互界面,以利于仿真系统的操作。通过对系统的仿真,更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素,以便于比较,评论和改进。 关键词: 数字,载波,调制,2ASK ,2FSK ,2PSK ,Matlab ,仿真,性能,比较,分析 正文: 一 .数字调制与解调原理 1.1 2ASK (1)2ASK 2ASK 就是把频率、相位作为常量,而把振幅作为变量,信息比特是通过载波的幅度来传递的。由于调制信号只有0或1两个电平,相乘的结果相当于将载频或者关断,或者接通,它的实际意义是当调制的数字信号"1时,传输载波;当调制的数字信号为"0"时,不传输载波。 表达式为: ???===0 01,cos )(2k k c ASK a a t A t s 当, 当ω

1.2 2FSK 2FSK可以看做是2个不同频率的2ASK的叠加,其调制与解调方法与2ASK差不多,主要频率F1和F2,不同的组合产生所要求的2FSK调制信号。 公式如下: ? ? ? = = = cos 1 , cos )( 2 1 2 k k FSK a t A a t A t s 当 , 当 ω ω

网络基础 调制与解调

网络基础调制与解调 人们常说的Modem,其实是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称,中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音,亲昵地称之为“猫”。大家知道,计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号,而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是,当两台计算机要通过电话线进行数据传输时,就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时,先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号,这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前,也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号,这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程,从而实现了两台计算机之间的远程通讯。 在频带传输系统中,计算机通过调制解调器与电话线路连接。在发送端,调制解调器将计算机产生的数字信号转换成电话交换网可以传送的模拟数据信号;在接收端,调制解调器将接收到的模拟数据信号还原成数字信号传送给计算机。在全双工通信方式中,调制解调器应具有同时发送与接收模拟数据信号的能力。计算机通过调制解调器与电话交换网实现远程通信的结构如图3-23所示。 图3-23 远程通信的结构 根据模拟数据编码类型的不同,可以将调制解调器分成多种类型。图3-24给出了FSK 方式的调制解调器工作原理示意图。发送端调制器是用输入的数字脉冲信号控制两个不同频率振荡器信号的输出来实现数字信号-模拟信号的转换。当输入的数字脉冲信号为高电平(对应于逻辑1)时,频率f1=1270Hz的振荡器有信号输出,当输入的数字脉冲信号为低电平(对应于逻辑0)时,频率f2=1070Hz的振荡器有信号输出。在调制器的输出端,通过组合器将根据输入的数字脉冲信号1、0序列排列顺序控制的两种频率的正(余)弦信号组合起来,就构成了FSK信号。由于对应1、0的两种不同频率的正(余)弦信号是处于电话交换网的通频带内,因此模拟数据信号FSK可以顺利地通过模拟电话交换网到达接收端。在接收端通过设置对应f1、f2两种频率的带通滤波器,将两种不同频率的正(余)弦信号分开,使频率为f1和f2的正(余)弦信号分别通过两个检波器,再将检波器输出信号送给组合器叠加。组合器输出的解调信号对应的数字脉冲信号的高、低电平(即逻辑1与0)的变化规律与调制器输入的数字数据信号的高、低电平变化规律相同。

各种视频传输模式比较分析

各种视频传输模式分析 视频线缆传输可以分为同轴基带传输、双绞线基带传输、射频传输、光缆传输、数字IP(网络)传输等几种方式。 一、视频同轴基带传输: 我国PAL-D视频基带0-6M,复合视频基带一般指视频基带和音频副载波为8M带宽。同轴视频传输是应用最早,用量最大,最容易操作的一种视频传输方式。同轴视频基带传输的技术要点是: 1.同轴电缆的信号传输是以“束缚场”方式传输的,就是说把信号电磁场“束缚”在外屏蔽层内表面和芯线外表面之间的介质空间内,与外界空间没有直接电磁交换或“耦合”关系。所以同轴电缆是具有优异屏蔽性能的传输线;同轴电缆属于超宽带传输线,应用范围一般为 0Hz—2Ghz以上;它又是唯一可以不用传输设备也能直接传输视频信号的线缆; 2.视频基带信号处在0-6M的频谱最低端,所以视频基带传输又是绝对衰减最小的一种传输方式。但也正是因为这一点,频率失真——高低频衰减差异大,便成为视频传输需要面对的主要问题;在视频传输通道幅频特性“-3db”失真度要求内,75-5电缆传输距离约为120—150米;工程应用传输距离在2、3百米以内还比较好,网上论坛里提供的“感官标准”传输距离数据,从3、5百米到1千多米都有,实际是没有标准,也就没有实际参考意义。 3.同轴视频基带传输的主要技术问题是:为实现远距离传输的频率加权放大和抗干扰问题。加权放大器可一定程度地抑制干扰,同时也能有效补偿电缆衰减和频率失真,属于抗干扰传输设备。其前端有源—后端无源抗干扰传输距离(75-5)在1000米左右,前后端都有源为1500-2000米;与加权视频放大器配套的抗干扰传输距离3公里,75-7电缆可以达到5公里。双绝缘双屏蔽抗干扰同轴电缆是与同轴电缆穿镀锌铁管原理一样,施工更方便,成本更低,在常见电磁干扰环境下,可以作为防止干扰入侵,又可方便设计和施工的工程选择; [同轴视频基带传输设备] 我国频率加权视频放大专利技术的出现,有效解决了视频传输的频率失真问题,产品已经比较成熟,在视频传输通道“-3db”失真度要求内,仅用一级末端补偿,75-5电缆传输距离已经提高到了2000米以上,前后双端补偿的视频恢复设备已经突破3公里。传输距离已可以满足多数中近距离工程需要,传输质量已达到高质量工程的要求; [认识、理解和应用上的盲区误区] 1.知道同轴传输有衰减,但不了解、不理解“频率失真才是视频同轴传输最需要重视的主要问题。频率失真改变了视频原信号各种频率成分的正常比例关系,降低了图像色度和清晰度;

实验二 数字信号载波调制

数字信号载波调制实验指导书 数字信号载波调制实验 一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输.研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2,研究频移键控的两种解调方式;相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生,扰码及解扰工作原理。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式:幅度键控(ASK ),频移键控(FSK )和相移键控(PSK )。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位,得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式,进行解调,还原为原数字基带信号。 在幅度键控中,载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0的控制下通或断,这种二进制幅度键控方式称为通—断键控(00K )。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。 在二进制频移键控中,载波频率随着调制信号1或0而变,1对应于载波频率f 1,0对应于载波频率f 2,二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽(B )与21||f f -之和。 在二进制相移键控中,载波的相位随调制信号1或0而改变,通常用相位0°和180°来分别表示1或0,二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同,只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列,是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列,其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此,在通信工程上得到广泛应用,在本实验中用于扰码和解扰。 扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中,将二进制数字信息先作“随机化”处理,变为伪随机序列,从而限制连“0”

模拟信号和数字信号调制解调

哈尔滨工业大学 信息科学与工程学院 通信原理实验报告 姓名:XXX 学号:XXX 2011年7月15日

一、任务与要求 1.1设计任务 1. 模拟调制与解调 用matlab实现AM、DSB、SSB调制与解调过程。 2. 数字调制与解调 用matlab实现2ASK、2FSK、2PSK调制与解调过程。 1.2设计要求 1. 掌握AM, DSB, SSB 三种调制方式的基本原理及解调过程。 2. 掌握2ASK, 2FSK, 2PSK 三种调制方式的基本原理及解调过程。 3. 学习MATLAB软件,掌握MA TLAB各种函数的使用,能将调制解调过程根据调制解调过程的框图结构,用matlab程序实现,仿真调制过程,记录并分析仿真结果。 4. 对作出的波形和曲线进行分析和比较,讨论实际值和理论值的误差原因和改进方法。 二、设计原理 (1)模拟调制与解调 DSB调制属于幅度调制。幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅,使其按调制信号的规律而变化的过程。 设正弦型载波c(t)=Acos(wc*t),式中:A为载波幅度, wc为载波角频率。 根据调制定义,幅度调制信号(已调信号)一般可表示为: f(t)=Am(t)cos(t)(公式1-1),其中,m(t)为基带调制信号。 设调制信号m(t)的频谱为M(),则由公式1-1不难得到已调信号(t)的频谱。 在波形上,幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。 如果在AM调制模型中将直流去掉,即可得到一种高调制效率的调制方式—抑制载波双边带信号(DSB—SC),简称双边带信号。 其时域表达式为f(t)=m(t)cos(t) 式中,假设的平均值为0。DSB的频谱与AM的谱相近,只是没有了在处的 函数,即f()=[M(w-wc)+M(w+wc)] 其典型波形和频谱如图1-1所示:

监控系统中视频信号传输方式

监控系统中视频信号传输方式 监控系统中,视频信号的传输是整个系统非常重要的一环,也是广大工程商挺挠头的一件事,随着工程中监控设备价格的透明性和工程商竞争的加剧,信号传输部分的费用越来越受到大家的重视;目前,在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式,对于不同场合、不同的传输距离,怎样能保证传输质量、降低费用,根据多年的工程经验,在这里我们作一些介绍供参考。 一、 同轴电缆传输 (一)通过同轴电缆传输视频基带信号 视频基带信号也就是通常讲的视频信号,它的带宽是0-6MHZ,一般来讲,信号频率越高,衰减越大,一般设计时只需考虑保证高频信号的幅度就能满足系统的要求,视频信号在5.8MHZ的衰减如下:SYV75-3 96编国标视频电缆衰减30dB/1000米, SYV75-5 96编国标视频电缆衰减 19dB/1000米,,SYV75-7 96编国标视频电缆衰减13dB/1000米;如对图象质量要求很高,周围无干扰的情况下,75-3电缆只能传输100米,75-5传输160米,75-7传输230米;实际应用中,存在一些不确定的因素,如选择的摄像机不同、周围环境的干扰等,一般来讲,75-3电缆可以传输150米、75-5可以传输300米、75-7可以传输500米;对于传输更远距离,可以采用视频放大器(视频恢复器)等设备,对信号进行放大和补偿,可以传输2-3公里;另外,通过一根同轴电缆还 可以实现视频信号和控制信号的共同传输,即同轴视控传输技术,下面简单介绍一下该技术: 在监控系统中,需要传输的信号主要有两种,一个是图像信号,另一个是控制信号。其中视频信号的流向是从前端的摄像机流向控制中心;而控制信号则是从控制中心流向前端的摄像机(包括镜头)、云台等受控对像;并且,流向前端的控制信号,一般又是通过设置在前端的解码器解码后再去控制摄像机和云台等受控对像的。同轴视控传输技术是利用一根视频电缆便可同时传输来自摄象机的视频信号以及对云台、镜头的控制功能,这种传输方式节省材料和成本、施工方便、维修简单化,在系统扩展和改造时更具灵活性;同轴视控实现方法有两类: 一是采用频率分割,即把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内,然后同视频信号复合在一起传送,再在现场做解调将两者区分

网络视频传输六大方式

网络视频传输六大方式 1、视频基带传输:是最为传统的电视监控传输方式,对0~6MHz 视频基带信号不作任何处理,通过同轴电缆(非平衡)直接传输模拟信号。其优点是:短距离传输图像信号损失小,造价低廉,系统稳定。缺点:传输距离短,300米以上高频分量衰减较大,无法保证图像质量;一路视频信号需布一根电缆,传输控制信号需另布电缆;其结构为星形结构,布线量大、维护困难、可扩展性差,适合小系统。 2、光纤传输:常见的有模拟光端机和数字光端机,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式,通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是:传输距离远、衰减小,抗干扰性能好,适合远距离传输。其缺点是:对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理,维护技术要求高,不易升级扩容。 3、网络传输:是解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式,采用MPEG2/ 4、H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是:采用网络视频服务器作为监控信号上传设备,只要有Internet 网络的地方,安装上远程监控软件就可监看和控制。其缺点是:受网络带宽和速度的限制,目前的ADSL只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像,动画效果十分明显并有延时,无法做到实时监控。 4、微波传输:是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法,将图像搭载到

高频载波上,转换为高频电磁波在空中传输。其优点是:综合成本低,性能更稳定,省去布线及线缆维护费用;可动态实时传输广播级图像,图像传输清晰度不错,而且完全实时;组网灵活,可扩展性好,即插即用;维护费用低。其缺点是:由于采用微波传输,频段在1GHz以上,常用的有L波段(1.0~2.0GHz)、S波段(2.0~3.0GHz)、Ku波段(10~12GHz),传输环境是开放的空间,如果在大城市使用,无线电波比较复杂,相对容易受外界电磁干扰;微波信号为直线传输,中间不能有山体、建筑物遮挡;如果有障碍物,需要加中继加以解决,Ku波段受天气影响较为严重,尤其是雨雪天气会有比较严重的雨衰现象。不过现在也有数字微波视频传输产品,抗干扰能力和可扩展性都提高不少。 5、双绞线传输(平衡传输):也是视频基带传输的一种,将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输,电磁环境相对复杂、场合比较好的解决方式,将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是:布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。其缺点是:只能解决1Km以内监控图像传输,而且一根双绞线只能传输一路图像,不适合应用在大中型监控中;双绞线质地脆弱抗老化能力差,不适于野外传输;双绞线传输高频分量衰减较大,图像颜色会受到很大损失。 6、宽频共缆传输:视频采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术,将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。其优点是:充分利用了同轴电缆的

第六章数字信号的调制传输.

第六章 正弦载波数字调制系统 6.1 引言 一、 三要素 1、数字基带信号, 2、被调制信号:载波信号,例正弦信号 3、已调制信号:两信号迭加后形成的信号(键控信号) 二、分类 1、数字基带信号去改变载波A 、F 、P 幅度键控:ASK 频率键控:FSK 相位键控:PSK 2、二进制数字调制:2ASK 、2FSK 、2PSK 多进制数字调制:4ASK 、4FSK 、4PSK 线性调制:2ASK 、2PSK 非线性调制:2FSK 6.2 二进制数字调制原理 一、2ASK 1、数字基带信号的时域和频域 (1)、时域(以单极性不归零码为例) ()() ? ??→-→=-=? ? ? ????? ??∑”0“0”1“11:传传其中p p a nT t g a t s n s n n (2)、频域 {

()()()f T Sa T f G t g S S π=? ()()f f T Sa T f G s f f G s f f G p s f f G p p s f f s P S S δπδδ4 1 4) ()0(2241 )(241) ()0(2)1(2)(2)1()(22+=+=-+-=∴ 2、2ASK 时域和频域表达式 (1)、时域表达式 ()()()t nT t g a t t S t e c n n c ωωcos cos 0?? ? ???-==∑ (2)、频域表达式 ()()()()()()[]()()()c s c s c S c S E c S f f G f f f G f f f P f f P f P t t S f P t S +++= -++=??δω2 2201611614 1 cos 其中:P s (f)为S(t)的功率谱密度 2ASK 带宽: 2ASK 带宽 2×数字基带带宽 故:2ASK 带宽=2×(正频域第一过零点)=2×(1/波形宽度)=2/T S 3、2ASK 调制 定义为

常见视频传输方式及施工技巧

常见视频传输方式及施工技巧 1、同轴电缆传输 在闭路监控系统中,同轴电缆是传输视频图像最常用的媒介。同轴电缆截面的圆心为导体,外用聚乙烯同心圆状绝缘体覆盖,再外面是金属编织物的屏蔽层,最外层为聚乙烯封皮。同轴电缆对外界电磁波和静电场具有屏蔽作用,导体截面积越大,传输损耗越小,可以将视频信号传送更长的距离。 摄像机输出通过同轴电缆直接传输至监视器,若要保证能够清晰地加以显示,则同轴电缆的长度有限制。如果要传得更远,一种方法是改用截面积更大的同轴电缆类型,另一种方法是在靠近监视器处安装一台后均衡视频放大器(post equalizing video mplifier),通过补偿视频信号中容易衰减的高频部分使经过长距离传输的视频信号仍能保持一定的强度,以此来增长传输距离。需要指出的是,后均衡视频放大器只能安装在靠近监视器之处,如果安装在摄像机附近则失效。此外,所有电缆均应是阻抗为75欧姆的纯铜芯电缆,绝对不可用镀铜或铝芯电缆。采用同轴电缆传送视频信号时,由于存在不平衡电源线负载等因素会导致各点之间存在地电位差,其电压峰-峰幅值在0~10V。为此应采用被动式接地隔离变压器(GRO UND ISOLATION TRANSFORMER),它可放置在同轴电缆中存在地电位差的任何一处,并可放置多个,用它可以消除存在地电位差带来的问题,并有效地降低50Hz频率共模电压。 电缆的选择 认真选择合适的电缆对于设备是否能达到最佳性能至关重要,同轴电缆的阻抗都为75欧姆。 材质 只能使用纯铜芯导线的电缆。不要采用镀铜的铜芯电缆或铝芯电缆,因为它们不能在CATV网所用的整个频段上有效地传输信号。CATV信号传输要求电缆芯线具有底的直流阻抗。 在不发生弯折的情况下,实心裸铜导线最适于视频应用。如果在正常使用中,弯则无法避免,则应选用绞芯线。 绝缘材料最好是多孔(泡沫)聚乙烯。它比实心的聚乙烯有更好的电气特性,但容易受潮湿影响。因此在潮湿环境的应用中应采用实心聚乙烯绝缘的外部有厚绝缘层的电缆。屏蔽层必须是覆盖95%以上铜丝编辑层。 安装技巧:不要拉伸电缆或使之过度弯曲。避免电缆同供热管道和其他热源的接触。即使热量不足以造成对电缆的明显损害,也会使传输特性受到影响。在电缆必须连续弯曲的场合(如有扫描仪或水平俯仰云台),应使用专门的电缆。这种电缆的芯导线应是多股胶合线。只使用压接型的BNC连接器。 电缆类型和操作距离:最常用的电缆有RG-59/U和RG-11/U两类。每种都包括一系列具有不同电气特性的电缆产品,其中一些是不适于CATV应用的。当采用Belden之外的电缆时,应以表A中电缆的特性作为准则。材质和结构必须遵循上述原则。表B列出了最大电缆长度同图像质量之间的关系。除非特别说明,建议使用下列的同轴电缆。 2、光纤视频传输 光纤是能使光以最小的衰减从一端传到另一端的透明玻璃或塑料纤维,光纤的最大特性是抗电子噪声干扰,通讯距离远。 光纤有多模光纤和单模光纤之分。单模光纤只有单一的传播路径,一般用于长距离传输,多模光纤有多种传播路径,多模光纤的带宽为50M Hz~500M Hz/Km,单模光纤的带宽为2000MHz/Km,光纤波长有850 nm,1310 nm和1550 nm等。850nm波长区为多模光纤通信方式;1550 nm波长区为单模光纤通信方式;1

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