通信原理-数字调制_4
通信系统中的数字信号调制原理
通信系统中的数字信号调制原理在通信系统中，数字信号调制是非常重要的一个环节。
数字信号调制的原理是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中能够准确传输和恢复原始信息。
下面我将详细介绍数字信号调制的原理。
数字信号调制的主要目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中可以准确传输信息。
这样一方面可以减小传输的带宽，另一方面也可以提高信号的传输质量和抗干扰能力。
数字信号调制主要有两种方式：ASK（Amplitude Shift Keying）和FSK（Frequency Shift Keying）。
对于ASK调制，其原理是通过改变信号的振幅来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定频率的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将振幅调制成一定水平；当需要传输低电平（0）时，将振幅调制成另一个水平。
这样，接收端可以通过测量信号的振幅来还原原始的数字信号。
而对于FSK调制，其原理是通过改变信号的频率来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定振幅的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将频率调制成一定值；当需要传输低电平（0）时，将频率调制成另一个值。
接收端则可以通过测量信号的频率来还原原始的数字信号。
值得注意的是，数字信号调制的过程中会引入一定的量化误差和噪声干扰，因此在设计通信系统时需要考虑到这些因素。
此外，不同的数字信号调制方式在传输效率、带宽利用率、抗干扰能力等方面可能有所不同，需要根据具体的应用场景进行选择。
总的来说，数字信号调制在通信系统中起着至关重要的作用。
掌握数字信号调制的原理和实现方法，可以帮助我们设计出更高效、更可靠的通信系统，从而更好地满足人们对信息传输的需求。
希望以上内容对您有所帮助。
4相位psk调制
4相位psk调制
四相位相移键控（4-PSK）调制是一种数字通信技术，它的原理是在正弦波的相位上引入四个固定的、等间隔的相位差，以表示不同的数字信息。
4-PSK可以将二进制码流映射为4个符号，每个符号代表2个比特。
在4-PSK调制中，一个完整的符号周期被分为4个等长的相位区间，每个相位区间对应一个特定的相位值。
这4个相位值通常被选为0、90、180和270度。
发送端将二进制码流按照每两个比特一组进行分组，然后将每组二进制码映射到相应的四个相位值中的一个。
接收端接收到信号后，通过检测相位值来恢复二进制码流。
4-PSK调制的优点在于它具有高效率和低误码率的特点。
相比于二进制振幅移键控（BPSK）调制，4-PSK可以用相同的带宽传输更多的数据，从而提高了信道利用率；同时，由于4-PSK的相位差较大，所以它相比于QPSK（四相位正交调制）和8PSK（八相位相移键控）等调制方式，具有更低的误码率。
4-PSK调制在数字通信领域有着广泛的应用，比如在数字电视、移动通信、卫星通信等领域中都有着重要的地位。
通原实验4-数字调制PSK实验
常认为增加一倍；所以DPSK解调大多采用差厚分德相博干学接收追。求卓越
1.8 2DPSK信号解调
B.相干解调-码变换法电路工作原理
以数字序列 =[101001]为例
发送数据 0 1 0 1 0 0 1
2DPSK
0
载波
这就避免了2PSK中的倒π现象发生，为此得到了广泛的工程应用。 相乘输出
低通输出 由以上分析可知，2DPSK与2PSK的波形不同，他们的同一相位
厚德博学 追求卓越
三、实验应知知识
1.数字移相键控PSK调制的基本原理
数字相位调制又称移相键控，简记PSK,二 进制移相键控记作2PSK。它是利用载波相位 的变化来传送数字信息的。
通常有两种类型：
(1)绝对相移(2PSK或BPSK)
(2)相对相移(差分相移/2DPSK 或DBPSK)
厚德博学 追求卓越
1、2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱
2、2DPSK与2PSK信号带宽相同，是基带信号带宽Bs的两倍， 即
3、2DPSK与2PSK信号频带利用率也相同，为
B 2DP SB K 2PS K 厚2德fs博学 追求卓越
1.8 2DPSK信号解调
差分相干解调和相干解调-码变换法，后者又称为极性比较－码 变换法。
Ø切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。
Ø仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 Ø注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！
当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐 渐减小量程。
厚德博学 追求卓越
四、实验内容与步骤
实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：
PSK调制解调单元模块电路
通信原理实验
通信原理简答题及答案
通信原理简答题及答案第一章绪论1-2 何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把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。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。
答：按照消息传递的方向与时间关系分类。
单工通信：消息只能单向传输。
半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。
全双工通信：通信双方可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。
并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串行传输使用与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。
通信原理名词解释
模拟信号：指代表消息的信号参量随消息连续变化的信号。
信号参量连续，时间上无限制。
数字信号：时间上和幅度上都离散的信号数字通信】把需要传送的原始信号变成一系列数字脉冲（最常用的是二进制编码）来传输的通信方式.特点是传递离散的（不连续的）数字脉冲. 优点：1、由于在传输过程中只需识别脉冲的有无，故抗干扰能力强；2、由于在传输过程中可通过再生中继器将失真了的脉冲再生为完整的脉冲，故失真不致沿线积累，传输距离远；3、各种不同形式的信号，如电话、传真、电视等，都化成数字脉冲传输，有利于组成统一的通信网和提高传输质量，并便于保密；4、由于大量采用逻辑电路，便于集成电路化；也易于利用现代固体器件及计算技术的成果。
目前世界上大多数国家都在采用数字通信。
解调：是调制的逆过程，作用是将已调信号汇总的调制信号恢复出来。
基带信号：把反映原始消息的电信号频带信号：即已调信号，经过调制的信号调制：让基代信号F （t）去控制载波参数的过程。
线路传输码型：有线信道中传输的数字基带信号码型编码：把数字信息表示为电脉冲的过程码型译码：由码型还原为数字信息的过程位同步：把在收端产生与接收码的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步。
方法：插入导频法（外同步法）和自同步法（内同步法）帧同步：接收方应当能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始与终止。
为了解决帧同步中开头和结尾的时刻常采用：帧标记同步法和自同步法。
插入特殊码组实现帧同步的方法有;集中插入方式和分散插入方式。
网同步：为了保证通信网各点之间可靠的进行数字通信，必须在网内建立一个统一的时间标准差错控制：差错编码的基本思想是在被传输信息中增加一些冗余码，利用附加码元和信息码元之间的约束关系加以校验，以检测和纠正错误，增加冗余码的个数可增加纠检错能力。
频分复用？什么叫时分复用？答：将不同信号调制在不同的频率上传输来实现信道复用的方试叫频分复用；将信号经过离散化后在不同的时间段上来传输不同的信号以实现信道复用的方试叫频分复用最佳基带系统：即无码间干扰由满足最加接收条件的数字基带传输系统称做最佳基带系统物理层：通过物理媒体传输位流，处理与物理媒体有关的细节网络接入层：到实际网络硬件的逻辑接口，提供可靠交付网际层：为高层屏蔽物理网络的配置细节；提供路由选择运输层：在端点之间传送数据应用层：为用户提供TCP/IP环境接入，同时也提供分布式的信息服务均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化串行传输：数据流的各个比特是一位挨着一位的在一条信道上传输。
通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)
η AM
边带功率 = AM总功率
调制指数a（调幅系数）
ＡＭ 信号表达式
S AM (t ) = [1 + m (t ) ] Ac cos ωc t
其中 1 + m(t ) 中的直流为 １，交流为 m(t ) 。为了包络解调 不失真恢复原始基带信号，要求 m ( t ) ≤ 1 。 ＡＭ 信号一般表示为 S AM (t ) = Ac 1+ amn (t ) cos ωc t ，
第4章 模拟调制系统
本章的主要内容
一、调制的目的、定义和分类 二、幅度调制（ＡＭ、ＤＳＢ、ＳＳＢ、ＶＳＢ）
n n n
时域和频域表示、带宽 调制与解调方法
抗噪声性能 三、角度调制（ＦＭ、ＰＭ）
n n n n
基本概念 单频调制时：调频和调相信号的时域表示 宽带调频信号的带宽
抗噪性能 四、频分复用
《通信原理》
解：
(2) 基带信号为随机信号时已调信号的频谱特性 在一般情况下，基带信号是随机信号，如语音信号。此时
，已调信号的频谱特性用功率谱密度来表示。 AM已调信号是一个循环平稳的随机过程，其功率谱密度为 其自相关函数时间平均值的傅里叶变换。 分析可知，在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下， 分别求出的已调信号功率表达式是相似的。 参见教材７０页。
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
H(w) 1 -w c 0 1 0 wc w wc w
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
通过推导（参见教材 ７１－７２ 页），可得 ＳＳＢ 信号的时域表达式
S SSB (t) = Ac m(t ) cos ωct m Ac m (t )sin ωct
通信原理简答题答案1(个人整理)
通信原理第六版课后思考题第1章绪论1、何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号：电信号的参量取值连续；两者的根本区别在于电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
2、画出模拟通信系统的一般模型。
3、何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，有以下特点：1）传输的信号是离散式的或数字的；2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应；3）抗干扰能力强，因为信号可以再生，从而消除噪声积累；4）传输差错可以控制；5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；6）便于加密，可靠性高；7）便于实现各种信息的综合传输3、画出数字通信系统的一般模型。
答：4、按调制方式，通信系统如何分类？答：分为基带传输和频带传输5、按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以分为模拟通信系统和数字通信系统6、按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM）7、通信系统的主要性能指标是什么？第3章随机过程1、随机过程的数字特征主要有哪些？它们分别表征随机过程的哪些特征？答：均值：表示随机过程的n 个样本函数曲线的摆动中心。
方差：表示随机过程在时刻t 相对于均值a(t)的偏离程度。
相关函数：表示随机过程在任意两个时刻上获得的随机变量之间的关联程度。
2、何谓严平稳？何谓广义平稳？它们之间的关系如何？答：严平稳：随机过程δ(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关。
广义平稳：1）均值与t 无关，为常数a 。
2）自相关函数只与时间间隔τ=t 1-t 2有关。
严平稳随机过程一定是广义平稳的，反之则不一定成立。
4、平稳过程的自相关函数有哪些性质？它与功率谱的关系如何？答：自相关函数性质：(1) R(0)=E[ξ2(t)]——ξ(t)的平均功率。
(2) R(τ)=R(-τ)——τ的偶函数。
通信原理第四章
• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度 （光速）（m/s）；f为音频（Hz）。
• 可见，要将音频信号直接用天线发射出 去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可 接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波 长越短）
Sm
()
1 2
M
(
c
)
M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。
4psk调制与解调
课程设计任务书学生姓名：陈欢专业班级：通信0902班指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院题目:4PSK调制与解调系统仿真设计任务与要求:（1）任务：设计一个4PSK调制解调系统（2）要求：1）4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择2）系统中要求加入高斯白噪声3) 4PSK解调方框图采用相干接收形式4）分析误码率（3）说明：设计报告必须包括建模仿真结果。
参考文献：1.《通信原理》王福昌熊兆飞黄本雄清华大学出版社20062.《MATLAB仿真技术与应用教程》钟麟王峰国防工业出版社20033.《MATLAB通信仿真与技术应用》刘敏魏玲国防工业出版社2001时间安排：第18周安排任务，设计仿真，撰写报告。
第19周完成设计，提交报告，答辩。
指导教师签名：2011 年月日系主任（或责任教师）签名： 2011 年月日目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 基本原理与方法 (3)1.1 MATLAB软件介绍 (3)1.2 4PSK的基本特点 (4)1.3 4PSK调制解调原理 (6)1.3.1 4PSK调制原理 (6)1.3.2 4PSK解调原理 (7)1.4 误码率的分析............................................................ 错误!未定义书签。
2 基于SIMULINK的4PSK调制解调系统 (9)2.1 信源的产生................................................................ 错误!未定义书签。
2.2 串并转换 (9)2.3 将非极性信号转换成极性信号 (9)2.4 调制 (9)2.5 信号的传输 (10)2.6 信号的解调 (10)2.7 比特错误率统计........................................................ 错误!未定义书签。
通信原理基础知识
通信原理基础知识
通信原理是指信息在传输过程中所遵循的一组基本规律和原则。
下面介绍几个通信原理的基础知识：
1. 信号传输：通信中的信息通过信号的传输来实现。
信号可以是一种物理量（如电流、电压），也可以是一种电磁波（如无线电波）。
信号的传输可以通过导线、光纤等媒介进行，也可以通过无线电等无线方式进行。
2. 信号调制：为了适应传输媒介和提高传输效率，信息信号通常需要进行调制。
调制是指将信息信号转换成适合传输的调制信号。
常见的调制方式有模拟调制（如调幅、调频）和数字调制（如调制解调器中的ASK、FSK、PSK等）。
3. 信道传输：信道是指信号传输的通道或媒介，包括有线信道和无线信道。
在信道传输过程中，信号可能会受到噪声、干扰和衰减等影响，从而导致传输质量下降。
为此，通信系统需要采取一些手段来提高传输的可靠性和性能。
4. 信号解调：在接收端，接收到的调制信号需要进行解调，将其转换回原始的信息信号。
解调过程通常与调制过程相反，可以恢复出原始信号。
5. 编码与解码：在数字通信中，对于数字信号的传输，常常需要进行编码与解码处理。
编码是指将数字信号转换成一种特定的编码格式，以便在传输中进行处理和恢复。
解码则是将接收到的编码信号转换回原始的数字信号。
以上是通信原理的一些基础知识，了解这些原理对理解通信系统的工作原理和性能优化有很大帮助。
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1）双比特与载波相位的关系
注：对应关系可有不同 规定，但相邻码组应符 合格雷码编码规则
双比特码元 ab
a 0（−1） 1（+1） 1（+1） 0（−1）
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
载波相位 φn
A 方式
0° 90° 180° 270°
QDPSKB 方式
将相对码 cd
⇨绝对码 ab
c
a
差分
译码
d
b
差分相干解调（相位比较法）
B
MASK的抗噪声能力差， 常用多进制正交振幅调制（MQAM）来代替。
§7.4.2 多进制频移键控 （MFSK）
MFSK可视为2FSK方式的推广。 4FSK采用 4种不同的频率分别表示双比特信息：
MFSK调制与解调的原理框图：
要求载频之间的距离足够大，以便用滤波器分 离不同频率的谱。
改进思路：
信号点不作对角线移动 即双比特ab不同时跳变
4 OQPSK (偏置或交错QPSK，Offset QPSK) 改进思路：
信号点不作对角线移动 即双比特ab不同时跳变
如何实现？
见下图
OQPSK 相位路径 相位跳变 0或± 90°
OQPSK
限带QPSK 与 限带OQPSK 对比：
0,
an
1,
以概率P1 以概率P2
M 1, 以概率PM
M
且有
Pi 1
i1
4ASK信号振幅有4种取值，每个码元含2bit。
MASK调制:
与2ASK的产生方法相似，区别在于: 发送端输入的二进制数字基带信号需要先经过电平变 换器转换为M电平的基带脉冲，然后再去调制。
也有正交调相法 和 相位选择法 仅需在QPSK调制器基础上增添差分编码（码变换）
a
输入 串/并 变换
b
差分 编码
将绝对码 ab ⇨相对码 cd
c
载波 振荡
d
x
cosct
移相
2
sin ct
x
QDPSK +
B方式
码变换+绝对调相 原理图
3 QDPSK解调
相干解调（极性比较）+码反变换
B 方式
225° 315° 45° 135°
矢量图
双比特码元 ab
a 0（−1） 1（+1） 1（+1） 0（−1）
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
波形
载波相位 φn
A 方式
0° 90° 180° 270°
B 方式
225° 315° 45° 135°
2） QPSK调制
正交调相法
4-QPSK优势：
§7.4.4 多进制差分相移键控 （MDPSK ）
1 基本原理
原理与 2DPSK 类似：利用相邻码元载波的相对相位 变化 表示 数字信息。
4DPSK 也称 QDPSK
QDPSK与QPSK的关系，如同2DPSK与2PSK关系 QDPSK的矢量图与QPSK的矢量图相似
MFSK信号占用较宽的频带，信道频带利用率不高。
Bห้องสมุดไป่ตู้
fM
f1
2 TB
MFSK一般用于 调制速率(1/TB) 不高的衰落信道 传输场合。
§7.4.3 多进制相移键控 （MPSK）
1 基本概念
利用载波的M种不同相位表示数字信息。 信号矢量图（星座图）：
2 4PSK 调制
QPSK的每一种载波相位代表两个比特： （00、01、10 或 11）
MASK解调:
与2ASK信号解调也相似，有相干和非相干解调两种。
• MASK信号的功率谱 与 2ASK信号具有相似的形式;
• 谱零点带宽是 M 进制数字基带信号带宽的两倍。
B
2RB
2Rb log2 M
B 2 2 TB Tb log2 M
• 在 Rb相同时，MASK信号带宽是 2ASK的 1 / log2M 倍 。
——只是参考相位 是前一码元的载波相位
双比特码元 ab
a 0（−1） 1（+1） 1（+1） 0（−1）
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
矢量图
n
载波相位 φn
A 方式
0° 90° 180° 270°
B 方式
225° 315° 45° 135°
前一码元 载波相位
波形
2 QDPSK调制
a 输入 串/并
变换
b
I (t) x
载波
cosct
振荡
移相
2
QPSK
+
sin ct
Q(t) x
相位选择法 a b
B方式
原理： 根据当时的双比特ab，选相电路从候选的4
个相位中选择相应相位的载波输出。
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
最大相位跳变180°
——包络起伏大
最大值 最小值
——频谱扩展大
相位跳变周期 2Tb
最大相位跳变90°
——包络起伏小
最大值 最小值
2
——频谱扩展小
影响
主瓣
相位跳变周期 Tb
带宽
5 /4 - QPSK
原理和特点：
• 由两个相差/4的QPSK星座图交替产生： A方式: 0°,± 90°,180° B方式: ± 45°, ± 135°
QPSK 特点：
相位跳变：0°, ± 90°, ± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B = Rb
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起伏 很大，并出现包络零点。
频谱扩展大，旁瓣对邻道干扰大。
改进思路：
QPSK 相位路径 最大相位跳变 180°
§7.4
多进制 数字调制系统
引言
M
log 2M
二进制：每个码元只携带 1 bit 信息
Rb RB log2 M
西安电子科技大学 通院
§7.4.1 多进制振幅键控 （MASK）
MASK可看成是二进制振幅键控（2ASK）的推广。
M
eMASK (t) ang(t nTs )cosct n1