第七章正弦载波数字调制系统
正弦波调制原理的应用
正弦波调制原理的应用1. 简介正弦波调制是一种常用的调制技术，广泛应用于无线通信、音频信号传输等领域。
本文将探讨正弦波调制的原理及其在实际应用中的一些案例。
2. 正弦波调制的原理正弦波调制是将一个基带信号嵌入到一个高频载波信号中的过程。
其原理可以简要概括为以下三个步骤：•步骤一：选取基带信号。
基带信号是指未调制的原始信号，其频率范围通常较窄。
常见的基带信号包括语音信号、音频信号等。
•步骤二：选取载波信号。
载波信号是一个高频信号，它的频率远高于基带信号。
通常情况下，载波信号采用正弦波形式，频率为基带信号频率的整数倍。
•步骤三：调制过程。
将基带信号的振幅、频率或相位与载波信号进行调制，通过改变载波信号的特征来传输基带信号。
常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
3. 正弦波调制的应用案例3.1 无线通信正弦波调制在无线通信中起到了至关重要的作用。
无线电、电视广播、手机通信等都是基于正弦波调制原理工作的。
通过将基带信号调制到载波信号上，可以实现信号的传输和接收。
无线通信中，幅度调制（AM）和频率调制（FM）是最常见的两种调制方式。
幅度调制广泛应用于调幅广播和短波通信，而频率调制则常用于调频广播和手机通信。
3.2 音频信号传输在音频信号传输中，正弦波调制同样扮演着重要的角色。
音频信号指的是人耳可听到的频率范围内的信号，通过正弦波调制，可以将音频信号传输到扬声器等设备中进行播放。
在CD、MP3等数字音频技术中，常采用激光读取信息并利用正弦波调制来传输音频信号。
通过正弦波调制，音频信号可以以数字形式记录，并在播放时通过解调还原成模拟音频信号。
4. 结论正弦波调制是一种重要的调制技术，广泛应用于无线通信、音频信号传输等领域。
本文简要介绍了正弦波调制的原理，并举例了它在无线通信和音频传输中的应用。
正弦波调制的应用不仅有助于提高通信信号的传输质量，还可以实现信号的同时传输。
随着科技的不断发展，正弦波调制技术将继续发挥着重要的作用，推动着无线通信和音频传输等领域的进步。
通信原理填空
通信原理填空1.数字通信系统包括信源、信源编码、信道编码，信道、解调、信道解码、信源解码和收信者。
2.数字信号的基带传输与载波传输的区别是：信道的条件不同：基带传输是在有线信道中传输，载波传输是在无线信道或光信道中传输。
3.脉冲编码调制主要包括：抽样、量化和编码三个部分。
4.一般情况下，在一个分组码码组内纠正t个误码，同时检测e （e>t）个误码，要求最小码距dmin≧e+t+1.；在一个分组码码组内检测e个误码，要求最小码距dmin≧e+1；；在一个分组码码组内检测t个误码，要求最小码距dmin≧2t+1.。
某一分组码中，码组间最小码距5，在一个码组内该分组码最多可以检测出4个误码，最多可以纠正2个误码。
5.香农信道容量公式为C=Wlog2（1+S/N），由此公式可知，当信道带宽无限增大时，信道容量仍然是有限的。
由定理可知：在码长及发送信息速率一定的情况下，为减小编码错误概率应增大信道容量。
6.设基带信号为m(t)，载波为coswct，则单边带上边带信号的一般表示式为s(t)=1/2m(t)coswct-1/2m(t)sinwct.7.设计最佳线性滤波器的两种准则是：最大输出信噪比准则、最小错误概率准则。
8.非线性调制是指已调信号的频谱中将出现与调制信号无对应线性关系的分量。
9.非均匀量化是指量化间隔是不相等的量化。
10.循环码的主要性质包括封闭性、循环性和线性。
11.若信息速率为Rb，码元速率为Rs，每个码元有N 种可能出现的符号，则它们之间的关系满足：Rb=Rslog2N(b/s)。
12.设输出信号s(t)，则匹配滤波器的时域冲激响应h(t)为：h(t)=kS(T-t).13.一个产生最长线性反馈移位寄存器序列（即m序列）的n级移位寄存器，其本原多项式F(x)必须满足的三个条件为：F(x)是既约的，既不能再分解因式；F(x)可整除xm+1,m=2n-1;;F(x)不能整除xq+1，q<m。
通信原理教程7-8数字调制系统详解
将上两式代入y(t)式，得到： A cos0 t nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t y(t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t 或
[ A nc (t )]cos0 t ns (t ) sin 0 t y (t ) nc (t ) cos0 t ns (t ) sin 0 t
14
第16讲 基本的数字调制系统之一
二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表示式：
A cos(1t 1 ) s(t ) A cos( 0 t 0 ) 当发送“ 1”时 当发送“ 0”时
调频器 s(t)
产生方法：
调频法： 相位连续
A(t)
频率源0
开关电路
开关法： 相位不连续
“1” “0” “1” “ 1” “ 0” “ 1”
T
2019/3/7 第16讲 基本的数字调制系统之一
T
T
T
3
二进制振幅键控(2ASK)
基本原理
0t T 表示式： s(t ) A(t ) cos(0t ) 式中，0 ＝ 2f0为载波的角频率； 当发送“ 1”时, A A(t ) 当发送“0”时。 0
假定判决门限值等于h，并规定当V > h时，判为 收到“1”；当V h时，则判为“0”。 可以计算出，
1 当大信噪比时，误码率为： P e
e r / 4
2
2019/3/7
第16讲 基本的数字调制系统之一
13
【例】设有一个2ASK信号传输系统，其中码元速率RB = 4.8 106 Baud，接收信号的振幅A = 1 mV，高斯噪声的单 边功率谱密度n0 =2 10-15 W / Hz。试求：1）用包络检波 法时的最佳误码率；2）用相干解调法时的最佳误码率。 解：基带矩形脉冲的带宽为1/T Hz。2ASK信号的带宽应该 是它的两倍，即2/T Hz。故接收端带通滤波器的最佳带宽应 为: B 2/T = 2RB =9.6 106 Hz 2 8 n B 1 . 92 10 W 故带通滤波器输出噪声平均功率等于: n 0 2 6 A 10 因此其输出信噪比等于： r 26 1
通信原理(樊昌信)第7章 数字调制
谱零点带宽：
§7.2 二进制数字调制系统 抗噪声性能
概述
性能指标：系统的误码率 Pe 分析方法：借用数字基带系统的方法和结论 分析条件：恒参信道（传输系数取为 K ） 信道噪声是加性高斯白噪声
背景知识： 窄带噪声 正弦波+窄带噪声
§7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
2ASK---相干解调
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点：转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
d
t
e
t
f
t
g
2 FS K信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
三、2FSK信号的解调 1、非相干解调，如图（b）； 2、相干解调，如图（a）。 3、过零检测法；
e2 DPSK (t ) 带通
滤波器 延迟TB a 相乘器 b c 低通 滤波器 d 抽样 判决器 定时 脉冲 e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
带通 滤波 器
a
相乘 器 b
c
低通 滤波 器
d
抽样 判决 器 定时 脉冲
e
延迟 Ts
参考
(a )
DPSK信号 a b
c d 二进 制信息 反相 e
0
0
§7.1.1 二进制振幅键控 （2ASK）
原理： s(t)载波幅度
表达式：
单极性
波形：
1 0 1 1 0 1 t
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。
0701_数字频带系统_2ASK
TB 2 1 P ( f ) = Sa (π f TB ) + δ ( f ) s 4 4
2ASK信号的功率谱密度 信号的功率谱密度
1 则当 P = 1 − P = 时， 2
TB 2 P (f)= Sa π ( f + fc ) TB + Sa2 π ( f − fc ) TB 2ASK 16 1 + δ ( f + fc ) +δ ( f − fc ) 16
s (t ) =
∑
a n g (t − n TB )
2ASK信号的功率谱密度 信号的功率谱密度
1 P2ASK( f ) = [Ps ( f + f c ) + Ps ( f − f c )] 4
其中： P ( f ) 为单极性不归零码数字基带信号的 其中： s 功率谱密度； 功率谱密度； 1 当 P = 1 − P = 时，
2ASK信号的波形 信号的波形
2ASK信号的产生方法 信号的产生方法
模拟调制法
键控法
发送端 原始载波
数字基带信号
2A S K 信 号
键控开关
2ASK信号的数学表达式 信号的数学表达式 e 2ASK (t ) = s (t ) cos ω c t
其中： 其中： n T B 为码元宽度； 为码元宽度； g ( t ) 为持续时间为 T B ，幅度为 1 的 矩形脉冲； 矩形脉冲； 1 , 以概率P an = 0 , 以概率1 − P
数字 解调
抽样 判决 定时
接收数 字序列
本章要点
二进制正弦载波数字调制系统（ 二进制正弦载波数字调制系统（2ASK、 、 2FSK、2PSK、2DPSK）的调制解调原 、 、 ） 理及抗噪声性能分析：波形、产生方法、 理及抗噪声性能分析：波形、产生方法、 数学表达式、功率谱密度、解调方法、 数学表达式、功率谱密度、解调方法、 误码率； 误码率； 多进制正弦载波数字调制系统的调制解 调原理及抗噪声性能。 调原理及抗噪声性能。
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 。
BA章数字调制系统习题及答案_通信原理
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2000Hz 或 4000 HZ 。
1）若发送数字信息为011010，试画出相应的2FSK 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2FSK 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 。
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在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1 和f2两个频率点间变化。
sFSK
(t)
A cos 1t , A cos 2t ,
发“1”时 发“0”时
g
(t)
1, 0,
0 t Ts 其它
15
2FSK典型波形
1
0
1
0
(a)2FSK信号 t
（b) s1 t cos1t
t
(c) s2 t cos2t
第7章 正弦载波数字调制系统
1 引言 2 二进制数字调制原理 3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 4 二进制数字调制系统性能比较 5 多进制数字调制系统 6 改进的数字调制方式
1
7.1 引言
基带传输 适合在低通型的有线信道传输。 频带传输 适合在带通型的信道中传输。
（无线信道、有线信道） 数字信号对载波调制后的信号频谱具有带通的性 质，故称为数字信号的频带传输系统。
数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号 （已调信号）的过程。 数字带通传输系统：包括调制和解调过程的数字传 输系统。
2
数字调制与模拟调制的异同
相同点： 调制原理相同、调制目的相同、未调载波相同。
不同点： 调制信号不同（前者是数字基带信号，后者是模拟基带
信号）。
已调载波的参量取值不同（前者是离散取值，后者是连
低通 滤波器
c
抽样
判决器
定时 脉冲
d
输出
e2 ASK (t)
带通 滤波器
相乘器
c os ct
低通 滤波器
输出 抽样 判决器
定时 脉冲
9
2ASK信号的抽样判决
1、由于信道传输特性的不理想以及噪声干扰，在接收端抽样 判决再生数字信号过程中会产生错误判决。
v(t)
t
2、输出波形进行抽样判决再生的数字信号不存在噪声，但 可能会出现误码且误码率与信噪比有关！
Ps (
f
fc )
可见，2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱Ps (f)的线性搬移 （属线性调制）。
知道了Ps (f)即可确定P2ASK (f) 。
11
2ASK信号的功率谱密度
由单极性的随机脉冲序列功率谱的一般表达式
Ps ( f )
fs P(1 P)
G( f ) 2
f
2 s
(1
P)
2
G(mfs ) 2 ( f mfs )
10
2ASK信号的功率谱密度
2ASK信号可以表示成
e0
(t
)
n
ang(t nTs ) cosct s(t) cosct
式中 s(t) －二进制单极性随机不归零矩形脉冲序列
设：Ps (f) － s(t)的功率谱密度 PE (f) － 2ASK信号的功率谱密度
PE (
f
)
1 4
Ps
(
f
fc)
第一旁瓣峰值比主峰衰 减14dB
fc
零点带宽 BASK 2 fs 2Rs （传输带宽）
f fc -2fs fc fs fc fc fs fc 2fs
B2ASK是基带信号 波形带宽的两倍
ASK信号的传输带宽是数字信 号码元速率的两倍！
14
7.2.2 二进制移频键控(2FSK)
2FSK信号的原理
1
t
由图可见，2FSK 信号的波形(a)可以分解为波形(b)和波形（c）， 也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号 的叠加。
16
2FSK的一般表达式
e2FSK
(t)
n
an
g(t
m
式中 fs = 1/Ts
G(f) － 单个基带信号码元g(t)的频谱函数。
对于全占空矩形脉冲序列，根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有的m 0的整数，有
G(mf S ) TS Sa(n ) 0
，故上式可简化为
Ps f
fs P(1 P) G( f ) 2
f
2 s
(1
P)
2
G(0) 2 ( f )
单极性的随机 矩形脉冲序列
方法一 模拟调制的相乘法，将数字基带信号看成是模拟信号的特例 方法二 数字键控法：利用代表数字信息（“0”或“1”）的基带矩形 脉冲去键控一个连续的载波——通断键控（OOK）
8
2ASK信号的解调
• 非相干解调(包络检波法)
e2 ASK (t)
带通
a
全波
b
滤波器
整流器
• 相干解调(同步检测法)
0
1
t
振幅键控
t
t
频移键控
相移键控
5
第7章 正弦载波数字调制系统
1 引言 2 二进制数字调制原理 3 二进制数字调制系统的抗噪声性能 4 二进制数字调制系统性能比较 5 多进制数字调制系统 6 改进的数字调制方式
6
7.2.1 二进制振幅键控(2ASK)
单极性NRZ码
数字基带信号
s(t) an g(t nTb )
➢ 频移键控（FSK） 载波的频率参量来传递数 字信号。---Frequency
➢ 相移键控（PSK/DPSK） 载波的相位参量来 传递数字信号。---Phase
4
数字调制实现方式
数字调制技术有两种方法：
• 利用模拟调制的方法去实现数字式调制； • 通过开关键控载波，通常称为键控法。
1
0
1
1
0
1
1
续取值）。
性能的衡量指标不同（误码率等/信噪比，码元速率等/
有效传输带宽）。
输出解调不同（前者是波形识别，后者是参量估值）。
3
三种基本数字调制方式
m (t ) 调制器 sm (t )
数字基带 信号
C (t )
正弦载波
➢ 幅移键控（ASK） 载波的幅度参量来传递数 字信号。---Amplitude
n
Ts ——信号间隔
s(t)
1
0
g(t)——调制信号的时间波形
Tb
1
1
0
0
1
t
载波信号
t
2ASK信号时域一般表达式 2ASK信号
t
0, an 1,
e0
(t
)
n
ang(t nTs ) cosct s(t) cosct
发送概率为p 发送概率为1-p
数字基带信号对载波的双边带调制
7
2ASK信号的产生
将其代入
PE ( f
)
1 4
Ps
(
f
fc ) Ps ( f
fc )
12
2ASK信号的功率谱密度
PE
1 4
f
s
P(1
P)
G(
f
fc) 2
G( f
f
c
)
2
1 4
f2 s(1Fra bibliotekP)2
G(0) 2 ( f
fc) ( f
fc )
当概率P =1/2时，并考虑到
G( f ) TS Sa( f TS ) G(0) TS
则2ASK信号的功率谱密度为
PE (
f
)
Ts
16
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
sin ( f fc )Ts ( f fc )Ts
2
1 (
16
f
fc) (
f
fc )
13
2ASK信号的功率谱密度示意图
离散谱：由载波 分量确定
P2ASK f
连续谱：由基带信号 波形g(t)确定