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。
模拟调制和数字调制
模拟调制和数字调制模拟调制和数字调制是通信领域中重要的技术，用于将原始信号转换为适合传输的信号。
本文将介绍模拟调制和数字调制的基本概念、原理和应用。
一、模拟调制模拟调制是将原始信号（模拟信号）转换为模拟载波信号的过程。
模拟信号是连续的，可以采用各种波形表示，如正弦波、方波等。
而模拟载波信号是通过调制技术将模拟信号的特征嵌入到载波信号中。
常见的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是调制信号的幅度变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
频率调制是调制信号的频率变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
相位调制是调制信号的相位变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
模拟调制广泛应用于广播电视、手机通信等领域。
例如，在广播电视中，音频信号经过幅度调制后，可以被传输到接收设备，再经过解调还原为原始音频信号。
类似地，手机通信中的语音信号也经过模拟调制后传输。
二、数字调制数字调制是将原始信号（数字信号）转换为数字载波信号的过程。
数字信号是离散的，由一系列二进制码组成。
数字载波信号是由一系列离散的数字值组成，用于表示数字信号的特征。
常见的数字调制技术有振幅移移键控调制（ASK）、频移键控调制（FSK）和相移键控调制（PSK）。
ASK是将数字信号的幅度变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
FSK是将数字信号的频率变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
PSK是将数字信号的相位变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
数字调制在数字通信系统中得到广泛应用。
例如，无线局域网中的Wi-Fi技术就采用了OFDM（正交频分复用）调制技术，将数字信号转换为一系列正交的子载波，提高了传输效率和抗干扰性能。
此外，数字调制还被用于数字广播、数字电视等领域。
三、模拟调制与数字调制的区别模拟调制和数字调制在信号处理方式、传输效果和抗干扰性能上存在一些区别。
首先，模拟调制是将模拟信号转换为模拟载波信号，而数字调制是将数字信号转换为数字载波信号。
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 。
数字调制系统
数字信号在传输过程中可能会受到各种干扰和噪声的影响，导致信号失真或误码。因此，在传输过程 中需要进行适当的信号处理和纠错编码，以保证信号的可靠传输。
数字信号的接收
接收端在接收到信号后，需要进行解调和解码操作，以获取原始的数字信息。在接收过程中，还需要 进行必要的信号质量评估和误码检测，以确保信号的准确性和可靠性。
数字信号的生成
数字信号的生成通常由数字信号发生器完成，它能够根据需要产生各种数字信 号。这些信号可以是二进制、八进制、十六进制等不同进制形式的信号。
数字信号的编码
在数字信号的生成过程中，为了提高信号的抗干扰能力和传输效率，通常需要 对数字信号进行编码。常见的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
现代数字调制系统
随着技术的发展，现代数字调制系统如16QAM、64QAM和256QAM等高阶调制方式 逐渐成为主流，能够实现高速数据传输。
未来发展趋势
未来数字调制系统将朝着更高阶的调制方式、更高的频谱利用率和更强的抗干扰能力方 向发展，以满足不断增长的数据传输需求。
02
数字调制系统的基本原 理
调制解调的基本概念
信道编码与解码技术
总结词
信道编码与解码技术是数字调制系统中用于 提高传输可靠性的关键技术。
详细描述
信道编码通过在信息位中添加冗余位，使得 在接收端能够检测和纠正传输过程中可能出 现的错误。常见信道编码技术包括线性分组 码、循环码、卷积码等。解码技术则是与编 码相对应的过程，用于从接收信号中提取原 始信息位。解码算法的选择应根据编码方式 和具体应用场景而定。
04
数字调制系统的性能优 化
调制方式的优化选择
总结词
调制方式的选择对于数字调制系统的性 能至关重要，合适的调制方式能够提高 系统的传输效率和可靠性。
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。
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A2 2
Rs ( ) cos 2πfc
其202中0/9，/23Rs ( ) 是数字基带信号的平均相关函数。
10
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
2ASK信号的功率谱为
A2
P2ASK ( f ) 4 Ps ( f fc ) Ps ( f fc )
式中，Ps(f)为s(t)的功率谱。 对于2ASK信号，s(t)是幅度为1的单极性NRZ二元基
带通滤波器 1 f1
低通滤波器
码元定时脉冲
uo(t)
抽样判决器
cos(2πf1t)
带通滤波器 2 f2
低通滤波器
cos(2πf2t) (b) 2FSK信号的相干解调
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图6-8 2FSK信号的解调原理框图
14
6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
e2FSK(t)
限幅器 a
整流器 b 单稳态触发器 c
2ASK信号的自相关函数为
Rm (t , t) E A2s(t ) cos2πfc (t )s(t) cos 2πfct
A2
E 2
Rs (t , t) cos 2πfc cos 4πfct 2πfc
A2 2
Rs (t
,
t) cos 2πfc cos 4πfct
2πfc
a
O
t
b
O
t
c
O
t
图6-4 2ASK的非相干解调的几个模块输出点的波形示意图
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6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
2ASK信号可以视为基带信号与正弦载波的乘积， 因此，2ASK信号的功率谱是相应基带信号功率谱平移 ±fc的结果。
P2ASK(f)
-fc
O
fc-Rs fc
图6-5 2ASK信号的功率谱密度示意图
低通滤波器 d
抽样判决器 e uo(t)
(a) 原理方框图 a O
b
O
t
c
O
t
d
O
t
e
O
t
(b) 相关点的信号波形示意图
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图6-9 2FSK信号的过零检测法
通信原理
第6章正弦载波数字调制系统
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6.1 引言
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。 基本键控方式：振幅键控、频移键控、相移键控。
数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
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2
6.2 二进制数字调制原理
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数
字调制技术，而其频率和初始相位保持不变。当数字基带信
号为二进制时，称为二进制振幅键控(2ASK)。
设发送的二进制符号序列由“0”、“1”序列组成，发送
符号“0”的概率为P，发送符号“1”的概率为1-P，且相互
带信号，它的功率谱为
Ps
(
f
)
Ts 4
Sa2 (Ts
f
)
1 4
(
f
)
2ASK信号的功率谱为
P2ASK ( f
)
A2Ts 16
Sa2[( f fc )Ts ] Sa2[( f fc )Ts ]
A2 16
[ ( f
fc) (
f
fc )]
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6.2.2 二进制频移键控（2FSK）
(t
)
s(t
)
cos(ct
)
n
an
g
(t
nTs
)
cos(ct
)
A
cos
ct
0
an 1 an 0
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4
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
s(t)
O
t
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
c(t)
O
t
e2ASK(t)
O
t
图6-1 2ASK信号的时域波形示意图
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5
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
fc+Rs
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f
9
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
将2ASK信号功率谱的主瓣宽度作为其带宽，即 B2ASK 2Rs
其中， Rs=1/Ts为系统的比特传输率。其实，2ASK信号 的带宽是相应基带信号带宽B的两倍，即B2ASK = 2B，对 于NRZ方波信号，B = Rs（第一零点带宽）。
2ASK信号产生方法：
二进制 不归零信号
s(t )
乘法器
cos(ct)
e2ASK (t)
cos(ct)
开关电路
e2ASK (t)
s(t)
(a) 模拟相乘法
(b)数字键控法
图6-2 2ASK/OOK信号调制器原理框图
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6
6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
2ASK信号解调方法
独立。该二进制符号序列可表示为
s(t) an g(t nTs )
n
1 概率为 P
an
0
概率为 1 P
g
(t)
1 0
0 t Ts Others
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6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
设载波信号为c(t) = Acos(ωct)，则二进制振幅键控 信号可表示为
e2ASK
e2ASK( t )
带通 滤波器
a
b
包络检波器
抽样 判决器
c 输出
e2ASK( t )
带通 滤波器
( a) 非相干解调方式
定时 脉冲
相乘器
ห้องสมุดไป่ตู้
低通 滤波器
抽样 判决器
输出
cos (ωc t)
( b) 相干解调方式 图 6-3 2ASK信号的接收系统组成方框图
定时 脉冲
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6.2.1 二进制振幅键控(2ASK）(续)
2FSK(或BFSK)是二进制频移键控(Binary frequency shift Keying)的简称，它是利用载波的频率变化来传递数 字信息的，在一个码元周期内，其时域信号可以表示为
e2FSK
(t
)
A A
cos(2πf1t) cos(2πf2t)
e2FSK(t)
1
0
an 1 an 0
1
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6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的常用解调方法采用如图6-8所示的非相干 解调、相干解调和过零检测法。
带通滤波器 1 f1
包络检波器
e2FSK(t)
码元定时脉冲
抽样判决器
uo(t)
带通滤波器 2 f2
包络检波器
e2FSK(t)
(a) 2FSK信号的非相干解调
O
t
图6-6 2FSK信号的波形示意图
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6.2.2 二进制频移键控（2FSK）（续）
2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用 模拟调频电路来实现，另一种可以采用键控法来实现。
基带信号
振荡器 1 f1
反相器
选通开关
相加器
e 2FSK(t)
振荡器 2 f2
选通开关
图 6-7 键控法产生 2FSK 信号的原理图