正弦载波数字调制系统
正弦脉冲调制波
正弦脉冲调制波
正弦脉冲调制（Sinusoidal Pulse Modulation，SPM）是一种基于脉冲调制的数字信号处理技术，它通过将正弦波与矩形脉冲序列进行混合，生成带有信息的脉冲调制波形。
在正弦脉冲调制中，正弦波是脉冲序列的载波信号，矩形脉冲序列则用于传输信息。
通过改变脉冲宽度和频率，可以改变脉冲调制波形的幅度和频率，从而实现对信息信号的传输。
正弦脉冲调制波形具有调制度高、信噪比高和传输带宽大等优点，因此被广泛应用于音频、视频和通讯等领域。
例如，PCM（脉冲编码调制）技术就是一种基于正弦脉冲调制的数字音频编码技术，通过将音频信号变成数字脉冲信号进行传输和储存。
此外，正弦脉冲调制还可以通过多种方式进行改进和扩展，如采用多级脉冲调制、Delta调制和Adaptive Delta调制等技术，来满足不同应用领域对信号传输性能的不同要求。
总的来说，正弦脉冲调制是一种非常重要的数字信号处理技术，它在现代通信与娱乐领域扮演着重要的角色，为技术的进步和发展做出了重要贡献。
正弦载波数字调制系统
选通开关
2FSK信号非相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK(t) 包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
带通滤波器
包络 检波器 (a)
2FSK信号相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK (t) 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
相乘器
cos 1t cos 2t 带通滤波器 相乘器 (b)
2
( A / 2) cos 0 ( A / 2) sin
2 2
令 cos 0 0
则检测输出 ( A2 / 2)
二进制相移键控（2PSK)
在二进制数字调制中，当正弦载波的相 位随二进制数字基带信号离散变化时， 则产生二进制移相键控(2PSK)信号。 通常用已调信号载波的 0°和 180°分别 表示二进制数字基带信号的 1 和 0。 二 进制移相键控信号的时域表达式为
0 0 1 0 0
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e 输出
cos ct
1 a 1 1
b
c
d
e
2PSK信号的解调采用相干解调， 解调器 原理图如图所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如图所 示。 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解 调出的数字基带信号将与发送的数字基 带信号正好是相反，解调器输出数字基 带信号全部出错。这种现象通常称为 “倒π”现象。
正弦载波数字调制系统原理：用数字信号控制载 波的参数，使已调信号适合于信道传输。 分类：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键 控(PSK)三种基本形式 内容：时域表达式、波形图；频域表达式、频谱 图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数学 描述；抗高斯白噪声的性能。
§6.2 二进制数字调制原理
基于simulink的qpsk的调制与解调.
通信原理课程设计题目：基于SIMULINK的QPSK的调制与解调仿真设计——QPSK的解调设计学院计算机与通信工程学院专业通信工程学号姓名指导老师2015年12月通信原理课程设计评分标准摘要随着移动通信技术的发展，以前在数字通信系统中采用FSK、ASK、PSK等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代。
本文设计出一个产生QPSK信号的仿真模型，通过此次实验，可以更好地了解QPSK系统的工作原理。
正交相移键控，是一种数字调制方式。
四相绝对移相键控(QPSK)技术具有抗干扰能力好、误码率低、频谱利用效率高等一系列优点。
现正广泛地应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信和有线电视系统之中。
论文主要介绍了正交相移键控(QPSK)的概况，以及正交相移键控(QPSK)的解调概念和原理，了解Simulink中涉及到QPSK的各种模块的功能，利用Matlab中的Simulink模块对QPSK的调制系统进行了仿真，并对QPSK调制性能进行了分析。
从中了解QPSK调制的原理及对现代通信的影响和意义。
关键词：QPSK调制 Simulink仿真 Matlab目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 概念及基本组成部分 (1)1.3 QPSK系统简介 (2)1.4 课题研究现状 (4)1.5 本文主要研究工作及研究目的 (4)1.5.1 研究工作 (4)1.5.2选题的目的和意义 (5)1.6 本章小结 (5)第2章 QPSK的调制与解调原理 (7)2.1 数字调相 (7)2.1.1 数字基带传输系统 (7)2.1.2 正弦载波数字调制系统 (8)2.2 QPSK调制和解调原理 (10)2.2.1 调制 (8)2.2.2 解调 (9)2.2.3 QPSK的调制原理 (10)2.2.4 QPSK解调的工作原理 (11)2.3 QPSK的产生 (12)2.3.1 QPSK的星座图 (12)2.3.2 QPSK的产生方法 (13)2.4 本章小结 (15)第3章 Matlb/Simulink简介 (13)3.1 Matlab简介 (13)3.2 Simulink简介 (13)3.2.1 Simulink概述 (13)3.2.2 Simulink特点 (14)3.2.3 Simulink常用模块库 (14)第4章基于simulink的QPSK系统仿真分析 (16)4.1 正交调相法产生QPSK信号 (16)4.2 QPSK调制过程主要器件的功能及参数设置 (20)4.2.1 产生需要的信号源 (20)4.2.2 串并变换 (21)4.2.3 单极性信号转双极性信号模块组 (22)4.2.4 调制模块 (23)4.2.5 星座图模块 (24)4.3 simulink仿真结果 (25)4.3.1 仿真波形 (25)4.3.2 仿真星座图 (30)4.4 仿真结果分析 (31)4.4.1 仿真结果 (31)4.4.2 遇到的问题及解决情况 (31)4.4.3 未解决的问题 (32)4.5 本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (25)附录系统总框图 (26)第1章绪论1.1 引言数字通信是用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
中国科学院大学860通信原理2020年考研专业课初试大纲
2020年中国科学院大学考研专业课初试大纲中国科学院大学硕士研究生入学考试《通信原理》考试大纲一、基本要求及适用范围：《通信原理》考试大纲适用于中国科学院大学信息与通信工程等专业的硕士研究生入学考试。
通信原理是信息与通信工程学科基础理论课程。
它的主要内容包括信号与随机信号分析，信息论基础，各种模拟调制和数字调制原理，多路复用原理，信道分集和编码技术，同步原理和通信网及交换技术。
要求考生对信源信道编码的基本概念及定理，有较深入的了解，熟练掌握各种通信方法的基本原理和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
二、考试形式：闭卷，笔试，考试时间180分钟，总分150分。
试卷结构：选择题：约20%。
填空题：约20%。
简答、计算及证明：约35%。
综合题：约25%。
三、考试内容：（一）绪论1、通信系统概念；2、通信系统的分类及通信方式；3、信息及其度量；4、系统主要性能指标。
（二）随机信号分析1、随机过程的数字特征；2、平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；3、高斯过程；4、窄带随机过程；5、正弦波加窄带高斯过程；6、随机过程通过线性系统。
（三）模拟调制1、常规双边带调幅（AM），抑止载波双边带调幅（DSB-SC），单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）的时域和频域表示，调制和解调方法；2、线性调制的一般模型；3、线性调制系统的抗噪声性能；4、调频（FM）和调相（PM）基本概念；精都考研网（专业课精编资料、一对一辅导、视频网课）。
通信原理6.6恒包络调制
6 正弦载波数字调制：小结3
AWGN信道条件下，且频带利用率相同， 进制数大于四时，QAM比MPSK的抗噪声 性能优，功率利用率高；
MSK和GMSK等调制方式与普通的ASK、 FSK、PSK或DPSK和QAM调制方式相比， 已调信号对邻道的干扰小，有效提高了 频谱资源的使用效率。
6 正弦载波数字调制：小结4
1
m 11
f2 fc 4TS (N
) 4T
MSK的相位特点:
相位约束条件：
k
k1
(ak
ak
1
)
2
(k
1)
k 1
k 1 (k 1)
当ak ak1 当ak ak1
若 0 0 则 k 0 或 （mod 2 )
MSK信号的特点
振幅恒定 频偏固定h=0.5 相位变化π/2 码元周期是四分之一载波周期的整数倍 码元转换时刻相位连续
MSK（最小频移键控）
k (t)
ct
ak
2TS
t
k
1
1 d k (t) 2 dt
fc
ak 4Ts
fc 4TS 1
fc 4TS
调制指数：
h
1 2Ts
Ts
0.5
a1 a1
MSK（最小频移键控）
一般2FSK两个波形的相关系数:
sin2 ( f2 f1)Ts sin4fcTs
2 ( f 2 f1 )Ts
4f cTs
相关系数为0的条件是:
f
f2
f1
n 1 2TS
n的最小值是1，对应最小正交频移键控。
MSK（最小频移键控）
上式还表明，MSK信号在每一码元周期内必须包含四分之一 载波周期的整数倍。fc
通信原理第五章(正弦载波数字调制系统)习题及其答案
第五章（正弦载波数字调制系统）习题及其答案【题5－1】设发送数字信息为 011011100010，试分别画出 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
【答案5－1】2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形如下图所示。
【题5－2】已知某2ASK 系统的码元传输速率为103Band ，所用的载波信号为()6cos 410A π⨯。
1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK 信号波形示意图；2）求2ASK 信号的带宽。
【答案5－2】1）由题中的已知条件可知310B R Baud =因此一个码元周期为3110s B T s R -==载波频率为664102102s f Hz ππ⨯==⨯载波周期为61102T s -=⨯所以一个码元周期内有2000个载波周期。
如下图所示我们画出2ASK 信号的波形图，为简便，我们用两个载波周期代替2000个载波周期。
2）根据2ASK 的频谱特点，可知其带宽为222000B B R Hz T ===【题5－3】设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为1000Hz 或 2000 HZ 。
1）若发送数字信息为011010，试画出相应的ZFSK 信号波形；2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调？3）若发送数字信息是等可能的，试画出它的功率谱密度草图。
【答案5－3】1）由题意可画出ZFSK 信号波形如下图所示。
2）由于ZFSK 信号载波频差较小，频谱有较大重叠，采用非相干解调时上下两个支路有较大串扰，使解调性能降低。
由于两个载频人与人构成正交信号，采用相干解调可减小相互串扰，所以应采用相干解调。
3）该2FSK 信号功率谱密度草图如下图所示。
【题5－4】假设在某2DPSK 系统中，载波频率为 2400 Hz ，码元速率为 1200 Band ，已知相对码序列为11000101ll 。
通信原理各章重要知识
第一部 各章重要习题及详细解答过程第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212-=1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
1112通信原理考题A答案
2011-2012学年度第2学期期末考试试题（A卷）课程名称：通信原理使用班级：09052一、填空题：（每空1分，共30分）1通信的任务是（传递消息中所包含的信息或克服距离上的障碍快速而准确地传递消息）。
2按照消息传送的方向与时间关系,通信方式可分为（单工）、（半双工）和（全双工）。
:3门限效应是指（当输入信噪比降低到一定情况时,输出信噪比急剧恶化的现象）。
4非线性调制包括（幅度调制）和（相位调制）。
5带通信号的最小抽样频率等于（2B（1+k/n））。
6基带传输与频带传输的最主要区别是（是否采用载波调制）。
7当码间串扰非常严重时，眼图中的“眼睛”会完全闭合（睁开、闭合）起来。
8非均匀量化与均匀量化的主要区别是（量化间隔是否相等）。
9已知二元信息序列为00000010010，则其AMI码为（00-00-），HDB3码为（00+1-10+1000+V0-1000-V+1-1+B00+V0-100+10）。
10正弦载波数字调制有三种基本形式,分别为（幅度键控或ASK）、（频移键控或FSK）和（相移键控或PSK）。
11在2PSK输出解调时存在0， 相位模糊，解决办法是采用（2DPSK ）。
12脉冲编码调制包括（抽样）、（量化）和（编码）。
%13（n，k）分组码中，有（k）位信息码元，有（n-k ）位监督码元。
14循环码具有的性质有（线性）、（封闭性）和（循环性）。
15一般情况下，在一个分组码码组内纠正t个误码，要求最小码距d min ( 2t+1 )。
16 m序列的全称是（最长线性反馈以为寄存器序列）。
17按照同步的功用把同步分为载波同步，（群同步），（码元同步）和（网同步）。
二、简答题（每题5分，共40分）1、说明通信系统的组成及各部分的功能。
)信息源发送设备信道接收设备受信者（2分）信息源：将各种消息转换为原始电信号；发送设备：产生适合在信道中传输的信号；信道：用来将来自发送设备的信号传送到接收端；接收设备：将信号放大和反变换，从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号；受信者：传送消息的目的地，把原始电信号还原成相应的消息；（5分）2、为什么通信系统中要对基带信号采取调制的方式进行传输1）、提高频带利用率; （2分）2）、便于信号的接收; （4分）(3）、提高传输的可靠性（5分）3、 从抗噪声性能、频带利用率、调制解调等方面对各种模拟调制系统进行比较。
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G( f
fc) 2
G( f
fc) 2
1 16
f
2 s
G(0) 2 (
f
fc) (
f
fc )
pE ( f
)
Ts
16
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) (
f
fc )
离散谱
PB( f )
(a)
ps ( f
fc )
因S(t)是单极性的随机矩形脉冲序列， 所以利用前面得到的随机基带序列的功 率谱的求法得到ps(f)
ps (
f
)
fs p(1
p)G( f
)2
f
2 s
(1
p)2
G(mf s ) 2 ( f mf s )
m
G( f ) g(t)
根据矩形波形g(t)的频谱特点，对所有的 m≠0的整数，有G(mfs)=0 故上式变为：
－fs 0 fs
f
离散谱
PASK( f )
(b)
－ fc－fs －fc － fc＋fs 0
fc－fs fc fc＋fs
f
2ASK信号的功率谱
结论
由图可知，OOK信号的功率谱由连续谱和离散谱 两部分组成，它的谱零点带宽Bs=2fs，fs为基带信 号的谱零点带宽，在数量上与基带信号的码元速 率Rs相同。
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
fc )
Ts
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
fc )
Ts
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
G(
f
fc )
Ts
sin ( (f
f fc )Ts fc )Ts
pE ( f
) 1 16
fs
说明
OOK信号的传输带宽是码元速率的2倍。 OOK信 号的带宽是基带脉冲波形带宽的2倍。
• 二、二进制频移键控（2FSK）
• 2FSK是利用载波的频率变化来传递数字 信息的。在二进制情况下，1对应于载波 频率f1，0对应于载波频率f2。
（1)产生方法：模拟法、键控法
• 2FSK信号在形式上如同两个不同频率交
说明 2ASK（OOK）信号是双边带调幅信号。
an
1
0
0
1
B(t)
0 t
sOOK (t) A 0
t －A
OOK信号波形
（1) 2ASK信号的产生与解调 产生的方法有两种：模拟法、键控法
2ASK信号的产生及波形
(2)2ASK信号的解调 方法也有两种： 相干解调（同步检测法） 非相干解调（包络检波法）
pE
(
f
)
1 16
fs
G( f
fc) 2
G( f
fc) 2
1 16
f
2 s
G(0) 2 ( f
fc) ( f
fc )
g(t)的频谱为：
矩形脉冲的频谱
G
(
f
)
TS
(
s
in fTs fTs
)e
jfTs
ESa( )
2
G(
f
)
TS
(
s
in fTs fTs
)e
jfTs
G(0) Ts
G(
f
fc )
Ts
2ASK信号的接收系统组成方框图 (a)非相干方式、(b)相干方式
(3) 2ASK信号的频谱
• 2ASK信号的表示：
e0
(t
)
n
ang(t nTs ) cosct s(t) cosct
设e0(t)的功率谱密度为pe(f)、 S(t)的功率谱密度为ps(f)
pe ( f
)
1 4
ps
(
f
fc)
ps ( f fc ) fs p(1 p) G( f fc ) 2 fs2(1 p)2 G(0) 2 ( f fc )
代入得： pE ( f
)
1 4
fs p(1
p)
G( f
fc) 2
G( f
fc) 2
1 4
f
2 s
(1
p)2
G(0) 2 (
f
fc) (
f
fc )
• 当概率P=1/2时，上式为：
这三种形式是： 振幅键控ASK、移频键控FSK、 移相键控PSK。
(a)振幅键控;(b)移频键控;©移相键控
注意 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制
数字调制是用载波信号的某些离散状态来表 征所传输的信息
6.2 二进制数字调制原理
• 一、二进制振幅键控ASK（通断键控OOK）
• 在2ASK中，载波幅度随着调制信号1和0的取 值而在两个状态之间变化。 二进制幅度键控中最简单的形式称为通——断键 控（OOK），即载波在数字信号1或0的控制下 来实现通或断。OOK信号的时域表达式为
e0
(t
)
an g(t nTs ) cosct
n
g(t)为持续时间为Ts 的矩形脉冲,an为二进制数 字信息，它的取值服从下述关系：
1, an 0,
出现概率为P 出现概率为1-P
令 s(t) an g(t nTs )
n
则 e0 (t) s(t) cosct
为双边带调幅信号的时域表达式
● —— 主要内容
第 六 章 正弦载波数字调制系统
6.1引言
6.2 二 进 制 数 字 调 制 原理
6.3 二 进 制 数 字 调 制 系统的抗噪能比较
6.5 多 进 制 数 字 调 制 系统
6.6 改进的数字调制方 式
6.1 引言
• 数字信号有两种传输方式，一种是基带 传输方式，另一种就是本章要介绍的调 制传输或称为频带传输。
问题
为什么一定要在带通型信道中传输数字信号呢？
原因
是带通型信道比低通型信道带宽大得多，可以采 用频分复用技术传输多路信号； 另外，若要利用无线电信道，必须把低频信号 “变”成高频信号。
已讨论过的问题
以正弦波作为载波的模拟调制系统 现在讨论的问题
以正弦波作为载波的数字调制系统 •与模拟调制一样，数字调制也有调幅、调频、调相 三种形式。
已讨论的问题 数字基带传输系统
• 然而，实际通信中，不少信道都不能直 接传送基带信号。
•在通信系统中实际使用的信道多为带通型，例如各 个频段的无线信道、限定频率范围的同轴电缆等。
而数字基带信号往往具有丰富的低频成分， 只适合在低通型信道中传输（比如双绞线）。
为了使数字信号能在带通信道中传输，必须用基带信 号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参 量随基带信号的变化而变化，采用数字调制方式。
ps ( f
)
fs p(1
p) G(
f
)2
f
2 s
(1
p)2
G(0) 2 (
f
)
pe ( f
)
1 4
ps
(
f
fc)
ps ( f
fc )
ps (
f
)
fs
p(1
p) G(
f
)
2
f
2 s
(1
p)2
G(0)
2 (
f
)
ps ( f fc ) fs p(1 p) G( f fc ) 2 fs2(1 p)2 G(0) 2 ( f fc )