数字二进制信号的编码与调制技术
第3章 编码和调制
2
第3章 编码和调制
模拟信号在时域表现为连续的变化，在频域其频 谱是离散的。模拟信号用来表示模拟数据。 数字信号是一种电压脉冲序列，数据取离散值， 通常可用信号的两个稳态电平来表示，一个表示二 进制的0，另一个表示二进制的1。 3.1.1
3
第3章 编码和调制
3.1.2 信道 传输介质 传输介质是数据传输系统里发送器和接收器之 间的物理通路。 无线传输 10 10 10 10 10 10 10 10
《RFID原理与应用》第2版
单承赣 教授
合肥工业大学 计算机与信息学院
第3章 编码和调制
3.1信号和编码
3.1.1 数据和信号 数据可定义为表意的实体，分为模拟数据和数字 数据。模拟数据在某些时间间隔上取连续的值，例 如，语音、温度、压力等。 数字数据取离散值，为人们所熟悉的例子是文本 或字符串。在射频识别应答器中存放的数据是数字 数据 。
密勒码传输格式
密勒码 1 0
二位表示法的二进制数 10 或 01 11 或 00
密勒码两位表示法
15
第3章
数据 数据时钟 1
编码和调制
RFID中常用的编码方式及编解码器
0 1 1 0 0 1 0
NRZ 倒相的 曼彻斯特码
密勒码
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
密勒码波形及与NRZ码、曼彻斯特码的波形关系
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第3章 编码和调制
脉冲调制 3.3.2 PSK PSK1和PSK2
数据 NRZ 码 PP PSK1 P PSK2 P PP PP PP 0 0 1 1 PP
五种状态的二进制编码
二进制编码通常用于表示数字、字母、符号等数据，其中最常见的五种状态可能包括开/关、高/低、真/假、正/负等。
以下是五种状态的二进制编码示例：
1. 开/关状态：通常使用0表示关状态，1表示开状态。
例如，控制灯的开关可以用二进制编码0表示灯关闭，1表示灯打开。
2. 高/低状态：通常使用1表示高状态，0表示低状态。
例如，控制音量大小的二进制编码可以用1表示高音量，0表示低音量。
3. 真/假状态：通常使用1表示真状态，0表示假状态。
例如，判断一个条件是否为真的二进制编码可以用1表示真，0表示假。
4. 正/负状态：通常使用0表示负状态，1表示正状态。
例如，表示温度的二进制编码可以用0表示负温度，1表示正温度。
5. 成功/失败状态：通常使用0表示失败状态，1表示成功状态。
例如，任务完成的二进制编码可以用0表示任务失败，1表示任务成功。
需要注意的是，这些状态的二进制编码示例只是其中一些常见的用法，具体应用还需要根据实际情况来确定。
信号调制的基本原理
信号调制的基本原理
信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术。
它的基本原理可以概括为以下几个步骤：
1. 信息编码：将要传输的信息转换为二进制数字序列，例如 ASCII 码或 Unicode 码。
2. 调制信号生成：使用二进制数字序列生成一个调制信号，该信号可以是模拟信号或数字信号。
3. 信号传输：将调制信号通过传输介质（如电缆、无线电波或光纤）发送到接收端。
4. 信号解调：在接收端，使用解调技术将调制信号转换回原始信息。
在调制过程中，调制信号的特性（如频率、相位或幅度）会根据二进制数字序列的变化而改变。
这种变化可以用来表示信息的不同状态，例如 0 和 1。
在解调过程中，接收端会使用相应的解调技术来识别这些状态，并将其转换回原始信息。
调制技术的选择取决于许多因素，例如传输介质的特性、所需的传输速率、误码率要求等。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）和数字调制（例如 QPSK、16-QAM 等）。
总之，信号调制是一种将信息从原始信号转换为适合传输的形式的技术，它涉及信息编码、调制信号生成、信号传输和信号解调等步骤。
调制技术的选择取决于传输介质的特性和所需的传输速率等因素。
编码调制原理
在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。
数字传输的常用调制方式主要分为：正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。
键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。
残留边带调制（VSB）：抗多径传播效应好（即消除重影效果好），适合地面广播。
编码正交频分调制（COFDM）：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。
世广数字卫星广播系统的下行载波的调制技术采用TDM QPSK调制体制。
它比编码正交频分多路复用（COFDM）调制技术更适合卫星的大面积覆盖。
摘要：由于数字电视系统采用数字传输，而在传输系统中都使用到了数字调制技术，本文就对ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制方法进行详细的介绍。
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年代以来的事情。
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。
而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。
一数字调制数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们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，因此提高传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。
模拟通信很难控制传输效率，我们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电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。
调制技术
案例
脉冲调制有两种含义：第一种是指用调制信号控制脉冲本身的参数（幅度、宽度、相位等），使这些参数随 调制信号变化。此时，调制信号是连续波，载波是重复的脉冲序列。第二种是指用脉冲信号控制高频振荡的参数。 此时，调制信号是脉冲序列，载波是高频振荡的连续波。通常所说的脉冲调制都是指上述第一种情况。脉冲调制 可分为模拟式和数字式两类。模拟式脉冲调制是指用模拟信号对脉冲序列参数进行调制，有脉幅调制、脉宽调制、 脉位调制和脉频调制等。数字式脉冲调制是指用数字信号对脉冲序列参数进行调制，有脉码调制和增量调制等。 由于脉冲序列占空系数很小，即一个周期的绝大部分时间内信号为0值，因而可以插入多路其他已调脉冲序列，实 现时分多路传输。已调脉冲序列还可以用各种方法去调制高频振荡载波。常用的脉冲调制有以下几种。
脉幅调制（PAM)
用调制信号控制脉冲序列的幅度，使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。这是脉冲调制中最 简单的一种。脉幅调制是A.H.里夫在20世纪30年代发明的，在第二次世界大战中期已付之实用。但后来发现，脉 幅调制的已调波在传输途径中衰减，抗干扰能力差，所以很少直接用于通信，往往只用作连续信号采样的中间步 骤。
QPSK四相相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying)
四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的 调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列， 为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列 中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是 由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。
数字调制技术总结_技术季度总结
数字调制技术总结_技术季度总结数字调制技术是通信领域中最基础也是最重要的技术之一。
它将一定范围内的连续模拟信号转化为离散数字信号，通过数字信号的传输来实现信号的传输和处理。
数字调制技术已经广泛应用于多个领域，包括电信、无线通信、网络通信等。
本文将从数字调制的基本原理、应用和进展等几个方面进行总结。
一、数字调制的基本原理数字调制的基本原理是将模拟信号通过采样器进行离散化处理，获得一系列的数字信号，然后对这些数字信号进行处理，使之能够在数字传输信道中传输。
在数字调制中，数字信号通常使用二进制进行表示，而模拟信号通常使用正弦波进行表示。
数字调制的主要方法包括脉冲编码调制(Pulse Code Modulation, PCM)、频率调制(Frequency Modulation, FM)、相位调制(Phase Modulation, PM)、振幅调制(Amplitude Modulation, AM)等。
每种数字调制方法都有其独特的优点和适用范围。
二、数字调制的应用数字调制技术已经广泛应用于多个领域，包括电信、无线通信、网络通信等。
在电信领域中，数字调制广泛用于数字传输系统中，如数字电路交换、卫星通信、网路电话等。
在无线通信中，数字调制被广泛应用于手机、无线电等设备中。
在网络通信中，数字调制被广泛应用于无线（WiFi、蓝牙等）和有线（光纤、以太网等）通信设备中。
三、数字调制技术的进展数字调制技术随着科技的不断进步也在不断改进，目前已经出现了一些新的数字调制技术和标准。
比如QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制、16QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制和最新的64QAM调制等，这些新技术的出现不仅显著地提高了信号的传输效率和可靠性，而且大大降低了成本。
同时，数字调制技术的应用也在不断地扩展和深化。
比如数字调制技术被广泛应用于导航、传感器、雷达等领域中。
数据通信编码技术
数据通信编码技术数据通信编码技术是指将数据转换为一定的信号形式以便在通信中传输的技术。
编码技术可以提高数据传输的可靠性、容量和效率，以及抵抗噪声和干扰的能力。
常见的数据通信编码技术包括如下几种：1. 数字编码：将数字信号（二进制）转换为模拟信号，如脉冲编码调制（PCM）和Δ调制（DM）。
常用于电话网络和音频传输。
2. 奇偶校验码：在数据传输的过程中，通过添加奇偶校验位来检测和纠正错误。
常用于串行通信中。
3. 压缩编码：使用一定的压缩算法将数据进行压缩，以减少传输带宽和存储空间。
常用于图像、音频和视频传输。
4. 编码/解码器：将数据进行编码和解码以提高传输的可靠性和正确性。
例如，前向纠错编码（FEC）可以在接收端纠正传输过程中产生的错误。
5. 数字签名：用于验证数据的完整性和真实性。
数字签名使用非对称加密算法生成一个与数据相关联的数字签名，接收方可以使用发送方的公钥验证签名。
6. 哈希函数：将数据映射为固定长度的哈希值。
哈希函数常用于数据完整性校验和数据的唯一标识。
7. 编码调制：将数字数据转换为模拟信号进行传输，如调频调制（FM）、调幅调制（AM）和正交频分复用（OFDM）。
编码调制技术在无线通信和有线通信中广泛应用。
8. 声音编码：将模拟声音信号转换为数字信号进行传输，如脉冲编码调制（PCM）和自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）。
声音编码技术常用于音频通信和语音识别。
9. 图像编码：将模拟图像信号转换为数字信号进行传输，如JPEG、PNG和GIF等。
图像编码技术常用于图像传输和存储。
以上是常见的数据通信编码技术，不同的技术适用于不同的通信场景和要求。
pcm工作原理
pcm工作原理PCM（脉冲编码调制）是一种数字信号传输技术，广泛应用于音频、视频和通信领域。
它的工作原理是将模拟信号转换为数字信号，然后通过调制和解调来实现信号的传输和恢复。
PCM的工作原理可以分为三个主要步骤：采样、量化和编码。
首先是采样过程。
模拟信号是连续变化的，为了将其转换为数字形式，需要对其进行采样。
采样是以固定时间间隔对模拟信号进行离散化处理，将其转换为一系列离散的采样点。
采样频率越高，采样点越密集，可以更准确地还原模拟信号。
接下来是量化过程。
采样得到的一系列采样点是连续的模拟值，为了将其表示为有限的数字值，需要对其进行量化。
量化是将连续的模拟值映射到一组有限的离散值，通常使用固定的量化级别。
量化级别越高，表示的精度越高，但同时也会增加数据量。
最后是编码过程。
量化后的离散值通常以二进制形式表示。
编码是将离散的量化值转换为二进制数据流，便于传输和存储。
常用的编码方法有脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）和压缩编码（如MP3）等。
其中，PCM是一种常用的编码方式，它将每个量化值转换为固定位数的二进制码字，再将这些码字按照一定规则串联起来形成数据流。
在接收端，需要进行解码和重构过程，将接收到的PCM数据流转换为模拟信号。
解码是将二进制数据流转换为离散的量化值，然后通过反量化将其恢复为连续的模拟值。
最后，使用重构滤波器对模拟值进行平滑处理，以还原原始的模拟信号。
PCM技术具有很多优点。
首先，它可以提供高质量的音频和视频传输，因为它可以准确地还原原始信号。
其次，PCM是一种通用的数字信号表示方法，可以适用于各种类型的信号。
此外，PCM可以通过调整采样率和量化级别来平衡信号质量和数据量，以满足不同应用的需求。
然而，PCM也存在一些局限性。
首先，由于需要以固定频率对模拟信号进行采样，因此在处理宽频带信号时可能会导致信息丢失。
其次，高采样率和精度会导致数据量增加，从而增加存储和传输的成本。
此外，由于PCM采样和量化是在固定时间间隔内进行的，因此对于快速变化的信号，可能无法完全准确地还原原始信号。
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数字二进制信号的编码与调制技术随着科技的不断发展，数字通信技术的重要性越来越凸显。
而
数字通信技术中的关键性能之一就是数字信号的传输质量，其中
数字信号的编码和调制技术至关重要。
本文将深入探讨数字二进
制信号的编码与调制技术的相关知识。
一、数字信号与模拟信号
数字信号是指以数字形式储存、处理、传输数据的信号，其中
数据一般用二进制数表示。
与之相对的是模拟信号，模拟信号指
的是以连续的电压、电流或其他物理量形式的信号。
常见的模拟
信号有声音、图像等。
相比较而言，数字信号由于使用二进制数
表示，储存、处理和传输都可以用计算机等数字设备完成，并且
抗干扰能力强，信号传输质量好。
二、数字二进制信号的编码方式
数字信号在传输的过程中需要进行编码，其中最常用的数字编
码方式是二进制编码方式。
1、非归零编码（NRZ）
非归零编码（NRZ）是将0和1分别转化为低电平和高电平的
编码方式。
因为只需要判断电平的高低，所以NRZ编码是最基本、也是最简单的编码方式。
但是，在NRZ编码方式中，如果数据连
续传输数个 0 或 1 时，就会产生"磁化"现象，从而导致信号的偏移，产生时钟抖动。
这也是NRZ编码方式的局限性。
2、归零编码（RZ）
归零编码（RZ）通过在每个位的中间加入一个零值来解决
NRZ编码方式的问题。
具体操作是，将0加成一个低电平和一个
高电平，将 1 加成一个高电平和一个低电平。
当数据连续传输 0 时，由于中间插入了一个 0，不会再产生"磁化"现象，而且数据时
钟总是能够与信号时钟同步。
因此，RZ编码方式经常用在数据速
率较慢的情况下。
3、曼彻斯特编码（Manchester）
曼彻斯特编码（Manchester）是通过在每个位的中间加入一个
反向电平的方式来编码数字信号。
具体操作是，将 0 加成一个宽
电平下降和宽电平上升，将1 加成一个宽电平上升和宽电平下降。
这样，每个位都有一个电平变化，可以解决"磁化"问题。
曼彻斯
特编码具有较高的数据速率，但是需要双倍的带宽作为传输质量
控制。
4、差分曼彻斯特编码（Differential Manchester）
和曼彻斯特编码类似，差分曼彻斯特编码（Differential Manchester）也是在每个位的中间加入了反向电平。
但是与曼彻斯特编码不同的是，差分曼彻斯特编码在每个位的中间加入的反向
电平的幅度，与该位的前一个位编码的幅度相反。
这样做的优点是，无需时钟同步，而且在传输时具有高抗干扰性。
三、数字二进制信号的调制方式
调制技术是将数字信号转换为模拟信号的过程，可以方便数字
信号在模拟信道中传输。
数字二进制信号的调制主要包括两种方式：基带调制和带通调制。
1、基带调制
基带调制指的是将数字信号直接转换为模拟信号，并通过模拟
信道传输。
基带信号的调制方式包括脉冲振幅调制（PAM）、脉
冲编码调制（PCM）、脉冲位置调制（PPM）等。
这些调制方式
相对较简单，数字信号在现代通信技术中也有很多的应用。
2、带通调制
带通调制是将数字信号变换为基带信号，在经过一系列的变化
后形成带通信号。
带通调制的模型包括线性调频（LFM）和正交
振幅脉冲调制（QAM）等。
带通调制的主要优点是数据带宽较小，可以减少传输噪声，提高传输效率。
四、总结
本文详细介绍了数字二进制信号的编码与调制技术。
通过对数
字信号、模拟信号、数字信号的编码方式、基带调制、带通调制
以及相关模型的介绍，可以说数字二进制信号的编码与调制技术方面的基础知识已经涵盖了面面俱到。
数字通信技术的发展为人们日常生活带来了许多便利，我们正沿着数字化社会的道路不断前进。