二进制数字调制原理
2进制的原理
2进制的原理二进制是一种基于二的数制系统，也被称为“基数为2的数制系统”。
它是计算机科学的基础，也被广泛应用于现代信息和通信技术中。
二进制使用两个数字来表示所有数值和数据，即0和1，这两个数字通常被称为“二进制位”或“比特”。
在二进制系统中，所有的数值和数据都被表示为由二进制位组成的序列。
二进制的原理源自于数字系统的发展和演变。
在古代，人们使用了一种基于十指的十进制系统，因为人类自然地有十根手指。
然而，随着对数学和计算的研究深入，人们开始意识到使用其他进制系统也是可能的。
二进制的基本原理是将数据和数值进行编码，使得计算机可以理解和处理这些信息。
在二进制系统中，每个二进制位只能是0或1。
通过将多个二进制位组合在一起，可以表示更大范围的数值和数据。
二进制所表达的数值是以2为基数进行计算的。
每个二进制位代表的是一个2的幂次方。
例如，最右边的二进制位代表2^0，下一个二进制位代表2^1，再下一个代表2^2，以此类推。
这种方式使得计算机可以通过位操作来进行加法、减法和其他数值计算。
在计算机中，二进制被广泛用于表示和存储数据。
计算机内存是由一系列二进制位组成的，每个二进制位代表一个存储单元，可以存储0或1。
通过组合多个存储单元，可以存储更大范围的数据，例如字符、数字、图像和音频。
在计算机中，二进制数值也被广泛用于进行逻辑运算。
逻辑门是一种基于二进制原理工作的电子元件，可以实现逻辑运算，如与、或和非。
这些逻辑门的操作是建立在二进制位上的，通过对一系列二进制位进行逻辑运算，可以实现复杂的计算和决策。
二进制数值的转换是计算机科学中的基本操作。
从十进制转换成二进制可以通过不断除以2，并将余数作为二进制位的值，直到商为0。
从二进制转换成其他进制也是类似的过程，只需要将相应的进制数作为除数。
除了在计算机科学中的应用，二进制也被广泛用于通信和信息技术中。
二进制数值可以通过数码编码和调制技术转换成电信号，在通信信道中传输。
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。
通信原理二进制调制技术原理报告
实验二二进制调制技术原理一:实验目的（1）根据题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。
（2）学习MA TLAB软件，掌握MA TLAB各种函数的使用。
（3）根据数字带通调制原理，运用MA TLAB进行编程，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。
（4）熟悉二进制调制的技术原理，能够利用二进制调制原理进行2ASK,2PSK,2FSK调制并分析在不同信噪比下它们的误码率。
二: 实验原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。
（1）2ASK：2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制和键控法。
解调有相干解调和非相干解调。
P=1时f(t)=Acoswt;p=0时f(t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移（2）2FSK：一个ＦＳＫ信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。
其解调和解调方法和ASK差不多。
2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。
（3）2PSK：2PSK以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。
三：实验内容：(1) 2ASK调制信噪比：snr=5db信噪比：snr=15db时信噪比：snr=25db时1.单极性NRZ基带信号的时域波形和频谱2.经过2ASK调制后的波形3.经过信道后的波形图4. 设计带通滤波器5经过理想低通6.抽样判决(2) 2PSK调制信噪比：snr=5db信噪比： snr=15db时信噪比：snr=25db时经过2ASK调制后的波形经过信道后的波形图设计带通滤波器经过理想低通后的波形图抽样判决四：实验结果2ASK程序代码：%clc;clear all;close all;echo off%echo on%------------------系统仿真参数A=1; %载波振幅fc=3; %载波频率（Hz）snr=5; %信噪比dB。
二进制数字幅度调制
则二进制振幅键控信号的功率谱密度P2ASK(f)为
P2 ASK (
f
)
1 16
Ts
S
a2
[
(
f
fs
fc ) ]
Sa2[ (
f
fs
fc
)
]
1 [ ( f
16
fc) ( f
fc )]
式中用到 P=1/2，
fs=1/Ts
P2A SK( f )
0 dB
－ 2fs －fc －fs －fc －fc ＋fs －fc ＋ 2fs O fc － 2fs fc －fs fc fc ＋fs fc ＋ 2fs f
t
e0(t)
s(t)
t
(b)
(c)
载波发 生器
开关
S
e(t)
s(t) (a)
1
0
1
1
0
0
1
s(t) t
Tb
载波信 号
t
2ASK信号
t
(b)
图 3 2ASK信号的产生及波形模型
载 波 振～ 荡
R1 V1
R3 V2
V3V4Βιβλιοθήκη R2R4基带脉 冲输入
调幅信 号输出
图 4 桥式调制器产生2ASK信号
基带脉 冲输入 R1
V
载波振 荡
R2
＋
～ －
Eb
图 5 简单的三极管调幅器
周期 方波源
s(t) 基带信号
÷N a
b
&c
＋E1
d
带通滤波器 e e(t)
－E2
图 6 2ASK信号的实现方法
2ASK信号的功率谱及带宽
一个2ASK信号可以表示成：e0 (t) s(t) cosct
2psk调制解调的原理
2psk调制解调的原理2PSK调制（2-Phase Shift Keying）是一种基本的数字调制方式。
它通过改变载波的相位来传输数字信号，每个数字比特对应两个不同的相位。
以下将详细解析2PSK调制的原理。
2PSK调制主要涉及到两个过程：调制和解调。
调制过程：1. 文字编码：将要传输的信息进行数字编码，例如使用二进制编码方式，将每个数字比特用0和1代表。
2. 符号分配：每个数字比特对应一个相位，通常选择相位0和相位π来表示0和1。
3. 载波生成：产生一个恒定频率和幅度的正弦波，这个波被称为载波信号。
4. 相位调制：根据编码的数字比特，将相应的相位信息融入到载波信号中。
比如，相位0可以对应载波信号的相位不变，而相位π可以对应载波信号的相位反转。
5. 调制信号生成：得到相位调制后的信号，该信号即为调制信号。
解调过程：1. 接收信号采样：接收到经过信道传输的调制信号，并对信号进行采样。
2. 相位判决：根据接收到的信号的相位信息，进行相位判决以确定每个数字比特的数值。
例如，如果接收到的信号相位为0，则判定为0；如果接收到的信号相位为π，则判定为1。
3. 数字解码：将解调的数字比特翻译回原始的信息字符。
2PSK调制的优点：1. 简单性：2PSK调制的实现比较简单，仅需要改变相位即可。
2. 抗噪声性能：2PSK调制的抗噪声性能较好，因为每个数字比特对应的相位差异明显，相位误差引起的误码率较低。
2PSK调制的局限：1. 带宽效率：2PSK调制一次只能传输一个比特，相比其他复杂调制方式，其带宽利用率较低。
2. 灵活性：2PSK调制只能传输二进制信号，不能传输多元信号。
总结：2PSK调制通过改变载波的相位来传输数字信号。
在调制过程中，信号经过文字编码、符号分配、载波生成和相位调制等步骤。
在解调过程中，信号经过接收信号采样、相位判决和数字解码等步骤。
2PSK调制简单易实现，抗噪声性能好，但带宽利用率相对较低，适用于二进制信号的传输。
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
#21二进制数字调制系统
莱斯分布
– 解调支路2输出： x0(t) ni2(t)nQ 2(t)
瑞利分布
2FSK 的误比特率（非相干解调）
x1(t)[AnI(t)2 ]nQ 2(t) x0(t) ni2(t)nQ 2(t)
• 如果x1(t)<x0(t)则出现误码： Pe 1 P ( x1 x 0 ) f 1 ( x1 ) f 0 ( x 0 )dx 1dx 0
2ASK 的误比特率（相干解调）
• 求误比特率
f 0( x )
f 1( x )
D
0
A
x
pe1p(xD)f1(x)dx
D
p e1
p e0
D
1 e
2sn
x p(x [2 sA n 2)2]d
x11er(fDA)
22
2sn
pe0p(xD) Df0(x)dx
1
• 式中：
率密度曲线的交点，即最佳判决点DG
s f0(x)
f 1 ( D G ) f 2 ( D G ) D G D G 0n
f 1( x )
s s f0
(
x)
x
s
2 n
f1(x)
x
2
e
x2
2s
2 n
I0(A2x)e(x22sn A 22)
n
n
0
p e1
D
p e0
DG
x
A2
2sn2
lnI0(Asn2D G)r
D
s 1-
D
x σn2
IO(
Ax)e(x22sn A 2 2)dx 2 n
2ASK 的误比特率（非相干解调）
DPSK
主要内容： 7.1 数字带通传输系统概述 7.2-5 二进制数字调制原理-2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 7.6 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.7 二进制数字调制系统的性能比较 7.8-9 多进制数字调制系统-MASK和MFSK、QPSK和QDPSK 7.10-11 新型数字带通调制技术-正交振幅调制QAM 、最小移
＋
an
bn
bn－ 1 延迟Tb (a)
码变换 器
an= bn ⊕bn-1
＋
bn
an
延迟Tb bn－ 1 (b)
码反变换器
2DPSK信号的表示
2DPSK信号的表达式与2PSK的形式应完全相同，
所不同的只是s(t) 信号表示的是差分码数字序列bn。
s2DPSK (t) s(t) cosct
s(t) bng(t nTB )
1 0 1 1 0 0 1 绝对码
an
0°初相
180°初相
1 1 0 1 1 1 0 相对码
bn
7.5 二进制数字调制原理2DPSK
2DPSK 信号的表示、时间波形 2DPSK信号的功率谱密度 2DPSK 信号的调制原理 2DPSK 信号的解调
2DPSK信号的功率谱密度 --与2PSK相同
bn = an ⊕bn-1
2DPSK调制原理 差分码 + 2PSK = 2DPSK
绝对相移2PSK
绝对码an
差分码bn
s(t)
码型变换
乘法器
e 2DPSK(t)
bn = an ⊕bn-1
双极性 NRZ
cos ct
2PSK调制器原理框图 (a) 模拟调制 法
2DPSK调制原理
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n iS 2 A
2
（<<1）
2 A (V与频偏呈线性关系—鉴频！)
2
Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
3、频谱特性
2FSK信号可看作两个不同频率交替发送的 2ASK信号的叠加，其功率谱
P2 FSK f
这种现象通常称为2PSK的“倒”现象 或“反向工作”现象。
Communication
7.1.3
2PSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
2、 2DPSK（差分相移键控）
利用前后相邻码元载波的相对相位表示 数字信息的调制方式。即用载波相位相对变 化传送数字信息，所以又称为相对调相。
令为当前码元初相与前一码元初 相之差，则2DPSK调制规则为
判决
定时脉冲
LPF
CoS c t
(b) 相干解调
Communication
1 1 0 0 1 0 0 0 1
Ch6 数字调制传输系统
0 1
a
b
c
d
图 2ASK信号非相干解调过程的时间波形
Communication
7.1.1
2ASK系统原理
Ch6 数字调制传输系统
3、频谱特性
s2 ASK ( t ) st cos c t
幅度键控信号的功率谱是基带信号功率谱的线性 搬移，频谱宽度是二进制基带信号频谱 Ps ( f )的2倍。
P2 ASK ( f ) 1 4 [ Ps ( f f c ) Ps ( f f c )]
根据6.2节数字基带信号功率谱的分析可知， 当g(t)为单极性矩形脉冲，且 P 0 P 1 1 时
Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
(3) 差分检波法
t KSF 2S
BPF
C
b
LPF
V
判决
定时脉冲
a
原理：
延时
an
C： t 0 SoCA LPF:
2
t 0 SoCA
（频偏的函数）
0 SoC 2 A V
比较判决
BPF2
相干解调器2 包络检波器2
CoS (a) 非相干解调c2 t
an
(b) 相干解调
Communication
带 通滤 波 器 包络 检 波器
Ch6 数字调制传输系统
1
e 2F S K (t )
定 时脉 冲
抽样 判 决器
输出
带 通滤 波 器 (a )
包络 检 波器
6.1 二进制数字调制原理
2ASK，2FSK，2PSK（2DPSK） 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而 6.1.1 二进制幅度键控（2ASK） 变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则 为二进制振幅键控。 载波幅度随数字调制信号(1和0)而在两个电平 之间变化。其最简单的形式称为通-断键控(OOK)， 即载波在数字信号1或0的控制下通或断。
反码
0 , 概率为 P 这里 an , 1 , 概率为 1 P
1 , 概率为 P an 0 , 概率为 1 P
Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
2. 解调原理
非相干 (包络)检测，相干解调，过零点 检测和差分检测法。 1 0 0 1 (1) 相干和非相干解调
Communication
S t
1
0
0
Ch6 数字调制传输系统
1
S2 ASK t
fC 1
fC 2
S 一 般 时 域2 FSK (t ) an g (t nTs ) cos(c1t n ) n
表达式：
an g (t nTs ) cos(c 2t n ) n
带 通滤 波 器
1
e 2F S K (t )
相 乘器 co s 1 t
低 通 滤 波器
定 时脉 冲
抽样 判 决器
输出
co s 2 t 带 通滤 波 器
相 乘器
低通 滤 波器
(b )
图 二进制移频键控信号解调器原理图 (a) 非相干解调; (b) 相干解调
Communication
2
Ps ( f )
Ts 4
Sa (fTs )
2
1 4
( f )
所以，2ASK信号的功率谱密度为
Communication
7.1.1
2ASK系统原理
Ch6 数字调制传输系统
2
P2 ASK f
Ts 16 1 16
S
2 a
f f c Ts Sa f f c Ts
cos C t
S 2 DPSKtt 2 PSK
0
差分码变换 S t
S22 DPSK t S PSK t
S t
Communication
7.1.3
2PSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
3、2DPSK信号解调
S 22DPSKt S PSK t
可采用相干解调和差分相干解调法
频移键控是利用载波的频率变化来
传递数字信息。 对于二进制，载波频率随着数字调制 信号不同在两个频率之间变化。
如“1”对应于载波频率c 1 f 对应于另一载波频率c 2 。 f ，则“0”
Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
1．2FSK调制原理
载波 f C 1 载波 f C 2
1, an 0,
出现概率为 出现概率为
P 1 P
Communication
7.1.1
2ASK系统原理解调原理
有两种基本解调方法：非相干解调(包络检测) 和相干解调: 定时脉冲
BPF 整流器 LPF 判决
S2 ASK t
BPF
(a) 非相干解调
an
当基带数字信号采用幅度为1宽度为TS的矩形 脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为
S 2 PSK ( t ) an g( t nTs ) cos c t n
1 , 以 P an 1 , 以 1 P
cos c t 发"1" "0" 相 cos c t 发"0" " " 相
S t
S2 FSK t
0 1
(a) (b)
1
0
S t
S2 ASK t
fC 1
fC 2
Communication
a b c
Ch6 数字调制传输系统
ak s(t) s(t) 1 0 1 1 0 0 1 t t t
d
t
e
t
f
t
g
2 F SK 信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
分析可知，2FSK信号可以 看作两路2ASK信号的叠加。 其解调也可用两路2ASK解 调来实现。
fC 1
fC 2
fC 1
fC 1
fC 1
fC 2
Communication
7.1.2
2FSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
CoS c1t
S 2FSK t
BPF1
相干解调器1 包络检波器1 定时脉冲
数字信号（码）和已调载波的相位关系
Communication
7.1.3
2PSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
首先对数字基带信号进行差 相对调相信号 分编码，即由绝对码变为相对码， 的产生过程
然后再进行绝对调相。
双极性 不归零 差分码
a. 2PSK a’. 2DPSK S t 差分 模拟调制 模拟调制 码变换 b’. 2PSK b. 2DPSK 键控调制 键控调制 载波 移相
Ch6 数字调制传输系统
2FSK 信号频谱
带宽：B2 FSK 2 f s f c 2 f c1
Communication
Ch6 数字调制传输系统
6.1.3 二进制相移键控 1、2PSK(绝对移相)
受键控的载波相位按基带脉冲 如，0 而改变的数字调制方式。
相位 1 “” 相位 0” “
Communication
7.1.3
2PSK系统的原理
Ch6 数字调制传输系统
这种用载波不同相位直接去表示相应 数字信息的相位键控，常称为绝对移相。
由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的， 因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相 位作为参考。一旦接收端参考相位发生变化，则恢 复出的数字信息也会出现0和1的反转，从而导致接 收端错误接收。
第六章 数字信号的调制传输
数字调制的过程就象用数字信息 去控制开关，从几个具有不同参量的 独立振荡源中选择所需参量，所以把 数字调制称为“键控”。
Communication
Ch6 数字调制传输系统
高频载波的一般形式：
数字调制，载波的参数改 变只能取有限个取值，称 键值
u (t ) U
改变三参数对应三种不同的调制：
PS f
fC
2ASK 信号频 谱
fS 0 fS
fC
f
B2ASK
谱零点带宽 在功率谱密度的第一过零点之间集中
了信号的主要功率，因此常取第一对过零点的带宽 作为传输带宽。