相干解调与非相干解调
二进制数字调制系统的性能比较
二进制数字调制系统的性能比较应用物理07-1班 3070950103 安迎波1.引言数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。
为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。
在这个过程中就要用到数字调制。
一般说来，数字调制技术可分为两种类型：(1) 利用模拟方法去实现数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；(2) 利用数字信号的离散取值特点键控载波， 从而实现数字调制。
第(2)种技术通常称为键控法， 比如对载波的振幅、频率及相位进行键控，便可获得振幅键控(ASK)、 频移键控(FSK)及相移键控(PSK)调制方式。
键控法一般由数字电路来实现， 它具有调制变换速率快，调整测试方便，体积小和设备可靠性高等特点。
本篇的目的在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview 仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真，同时对以上系统进行性能比较。
2 二进制振幅键控 2ASK2.1调制系统：实验原理：2ASK 的实现在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。
一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK ）。
二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。
这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信中用的不多。
但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。
二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。
非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解(a )模拟调制法（相乘器法）开关电路(t)(b)通-断键控(OOK,On-Off Keying )二进制不调系统。
2ASK 解调器原理框图：2.2调制解调系统： 系统相关参数：基带信号频率=50HZ ，电平=2，偏移=1，载波频率=1000HZ 模拟低通频率=225HZ,极点数为3.系统运行时间为0.3S ，采样频率=20000HZ 。
2ASK的相干解调器及非相干解调器的设计
2ASK的相干解调器及非相干解调器的设计相干解调器与非相干解调器是通信系统中常用的两种调制解调技术，它们在信号传输和接收方面有着不同的特点和优势。
本文将介绍2ASK 的相干解调器和非相干解调器的设计原理及应用。
一、2ASK的相干解调器设计1. 相干解调器原理相干解调器是一种通过匹配接收端的载波频率、相位和幅度，实现信号恢复的技术。
在2ASK（双倍振幅键控）的调制方式下，载波的幅度来表示信号的二进制数据，即“0”和“1”。
相干解调器通过检测载波的幅度变化，恢复出原始的二进制信号。
2. 相干解调器设计步骤（1）载波恢复：相干解调器的第一步是从接收信号中恢复载波，以便解码出原始的二进制信号。
通常会使用相位锁定环路（PLL）等技术来实现。
（2）信号检测：接下来，利用信号检测电路对恢复的载波进行幅度检测。
比如通过比较放大器的输出与一个阈值电平，判断幅度的高低，从而恢复出原始的二进制信号。
3. 相干解调器应用相干解调器适用于高带宽和低误码率的通信系统。
其优点在于能够提供较高的信号传输效率和较低的误码率，但对接收端的硬件要求较高。
二、非相干解调器的设计1. 非相干解调器原理非相干解调器是另一种常见的解调技术，不需要恢复原始的载波信息。
它是通过检测信号的能量变化来解调信号的。
在2ASK调制方式下，当信号幅度为“1”时，能量较高；当信号幅度为“0”时，能量较低。
2. 非相干解调器设计步骤（1）能量检测：非相干解调器的第一步是对接收信号的能量进行检测。
可以使用功率放大器来提升信号的能量。
（2）信号判决：接下来，通过对信号能量的比较，判断是“1”还是“0”信号。
通常是通过一个比较器和一个阈值电平来实现。
3. 非相干解调器应用非相干解调器适用于对带宽要求不高，误码率要求相对较低的通信系统。
与相干解调器相比，其硬件要求较低，但信号传输效率和误码率相对较高。
三、相干解调器与非相干解调器的比较相干解调器和非相干解调器都有各自的优势和适用场景。
数字信号处理中的调制与解调技术
数字信号处理中的调制与解调技术数字信号处理技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。
它可以对信号进行调制与解调，使得信号可以在不同的载体(比如无线电波、光纤等)传输和传递。
本文将介绍数字信号处理中的调制与解调技术。
一、调制技术调制技术是将基带信号(即未调制的信号)转换为能够在载体中传输的信号的过程。
它可以用来改变信号的频率、幅度和相位等属性。
常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
1. 幅度调制(AM)幅度调制是最简单的调制技术之一，它通过将基带信号和一个高频载波信号进行乘法运算，来改变信号的幅度。
结果可以用下式表示:s(t) = Ac[1 + m(t)]cos(2πfct)其中，Ac是载波的幅度，f是载波频率，m(t)是基带信号，s(t)为调制后的信号。
可以看出，载波信号的幅度随着基带信号而变化，从而实现了对信号幅度的调制。
2. 频率调制(FM)频率调制是一种常见的调制方式，在广播电台、卫星通信等领域得到广泛应用。
它是通过改变载波频率的大小，来反映出基带信号的变化。
这个过程可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfc t + kf∫m(τ)dτ]其中，kf是调制指数，m(t)是基带信号，∫m(τ)dτ是对基带信号的积分。
这里，频率调制实质是将基带信号的斜率值转化为频率的变化，从而体现了基带信号的变化。
3. 相位调制(PM)相位调制是另一种常见的调制方式，它通过改变相位来反映出基带信号的变化。
相位调制可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfct + βm(t)]其中，β是调制指数，m(t)是基带信号。
可以看出，相位调制实质上是将基带信号的变化转化为相位的变化。
二、解调技术解调技术是将调制后的信号还原为原始基带信号的过程。
它在通信中起着至关重要的作用，可以保证信息的正确传递。
1. 相干解调相干解调是最常见的解调方式，它是通过连续时间信号的乘法运算来分离出基带信号的。
第4章抗噪性能
Si
=
A0 2
+f 2
2 (t)
=
22 + 2
1 2
× 10 − 4
= 0.225mW
,
Ni = n0 BAM = 2n0 f m = 2 × 10−4 × 10 4 =2 µW
( Si Ni
) AM
= 112.5
（倍）
即 20.5dB
可见，如果两者解调器的输入噪声功率谱密度相同，输入的信号功率也相等，则双边带
和单边带在解调器输出端的信噪比是相同的。也就是说，从抗噪声的观点来衡量，双边带的
解调性能和单边带是相同的。
二、AM调制系统的抗噪声性能(非相干解调)
AM信号可用相干解调和包络检波两种方法解调，若用不同的方法解调，解调器输出端
f 2 (t) 2
Ao2 + f 2 (t) f 2 (t)
2 Ao2 + f 2 (t)
DSB
第 4 章 抗噪性能
1 f 2 (t) 2
f 2 (t)
n0 BDSB
2 fm
1 f 2 (t) 4
n0 BSSB
fm
1 f 2 (t) 4
6
2 1
SSB
例 1 某调幅波，未调载波功率 Pc =1kW,调制信号是幅度为 Am 的单音振荡。分别求以下两
第 4 章 抗噪性能
1
第4章 抗噪性能
本章重点在于了解以下内容： 1． 各种调幅信号相干解调的噪声性能的比较. 2． WBFM 及 WBPM 噪声性能比较 3． 门限效应、予加重去加重
第一节 调幅波抗噪性能的分析 一、幅度调制系统的抗噪声性能 (相干解调)
2023年通信原理期末考试试题及答案及考点总结
通信原理期末考试试题及答案一、填空题（总分24, 共12小题, 每空1分）1.数字通信系统的有效性用传输频带运用率衡量, 可靠性用误码率衡量。
2.模拟信号是指信号的参量可连续取值的信号, 数字信号是指信号的参量可离散取值的信号。
3.广义平均随机过程的数学盼望、方差与时间无关, 自相关函数只与时间间隔有关。
4.一个均值为零方差为的窄带平稳高斯过程, 其包络的一维分布服从瑞利分布, 相位的一维分布服从均匀分布。
5.当无信号时, 加性噪声是否存在？是乘性噪声是否存在？否。
6、信道容量是指: 信道传输信息的速率的最大值, 香农公式可表达为: 。
7、设调制信号为f（t）载波为, 则克制载波双边带调幅信号的时域表达式为, 频域表达式为。
8、对最高频率为fH的调制信号m（t）分别进行AM、DSB.SSB调制, 相应已调信号的带宽分别为2fH 、2fH 、fH 。
9、设系统带宽为W, 则该系统无码间干扰时最高传码率为2W 波特。
10、PSK是用码元载波的相位来传输信息, DSP是用前后码元载波的相位差来传输信息, 它可克服PSK的相位模糊缺陷。
11.在数字通信中, 产生误码的因素有两个: 一是由传输特性不良引起的码间串扰, 二是传输中叠加的加性噪声。
12、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时, A律对数压缩特性采用13 折线近似, 律对数压缩特性采用15 折线近似。
二、简答题（总分18, 共4小题）1.随参信道传输媒质的特点？（3分）答: 对信号的衰耗随时间变化、传输的时延随时间变化、多径传播2.简述脉冲编码调制的重要过程。
(6分)抽样是把时间连续、幅值连续的信号变换为时间离散, 幅值连续的脉冲信号；量化是把时间离散、幅值连续的脉冲信号变换为幅值离散、时间离散的多电平脉冲信号；编码是把幅值、时间均离散的多电平脉冲信号用一组数字序列表达。
3、简朴叙述眼图和系统性能之间的关系？（6分）最佳抽样时刻相应眼睛张开最大时刻；对定期误差的灵敏度有眼图斜边的斜率决定；图的阴影区的垂直高度, 表达信号幅度畸变范围；图中央横轴位置相应判决门限电平；抽样时刻上, 上下阴影区的间隔距离之半为噪声容限。
幅值调制的解调方法
幅值调制的解调方法
幅值调制，也被称为振幅调制或AM，是常见的调制方法之一。
在幅值调制中，载波信号的振幅根据输入信号的大小而变化。
解调则是将已调信号还原为原始信号的过程。
以下是一些常用的幅值调制的解调方法：
1、同步解调：
在同步解调中，一个与发送端同步的本地载波信号用于解调。
通过乘法器将已调信号与本地载波相乘，得到一个脉动的包络信号。
包络信号经过滤波器滤除高频成分后，得到原始的调制信号。
2、包络检波法：
包络检波法是一种非相干解调方法。
它利用二极管或类似器件的导通特性，将已调信号的包络检测出来。
这种方法简单，但当信号受到噪声干扰时，可能会受到影响。
3、相干解调：
相干解调需要一个与发送端同步的本地载波信号。
已调信号与本地载波相乘后，再通过低通滤波器滤除高频成分，得到原始的调制信号。
4、频域解调：
频域解调是将已调信号进行快速傅里叶变换（FFT），在频域直接获取调制信号。
这需要较为复杂的计算，但可以避免在时域解调中可能遇到的困难。
5、希尔伯特变换法：
希尔伯特变换法能够从已调信号中准确地恢复出原始信号。
它首先对已调信号进行希尔伯特变换，得到解析信号。
解析信号与原始已调信号只相差一个常数因子。
6、相角解调：
相角解调是利用接收到的信号相位信息来恢复原始调制信号。
它需要一个本地载波信号，并测量已调信号与本地载波之间的相位差。
通过这个相位差信息，可以恢复原始的调制信号。
在实际应用中，选择哪种解调方法取决于具体的应用场景、系统复杂度、性能要求和可用资源等因素。
高速数据传输中的信号解调方法
高速数据传输中的信号解调方法随着科技的不断发展，高速数据传输已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
在我们日常生活中，无论是互联网、移动通信还是数字电视等，都离不开高速数据传输。
而在高速数据传输中，信号解调方法起着至关重要的作用。
本文将探讨高速数据传输中的信号解调方法，并分析其在不同领域的应用。
一、调制解调的基本原理调制解调是高速数据传输中的核心技术之一。
调制是指将要传输的数字信号转换成模拟信号，而解调则是将模拟信号转换回数字信号。
调制解调的基本原理是通过改变信号的某些特征参数，如频率、相位、幅度等，来实现信号的传输。
二、常见的信号解调方法1. 相干解调相干解调是一种基于相位信息的解调方法。
它通过对接收到的信号进行相位比较，从而恢复出原始的数字信号。
相干解调方法在高速数据传输中应用广泛，尤其在光纤通信领域。
由于光信号在传输过程中容易受到干扰，相干解调能够有效地提高信号的抗干扰能力，提高数据传输的可靠性。
2. 非相干解调非相干解调是一种不依赖于相位信息的解调方法。
它通过对接收到的信号进行幅度比较，从而恢复出原始的数字信号。
非相干解调方法简单易实现，适用于一些对信号质量要求不高的场景，如无线通信中的调幅解调。
3. 频率解调频率解调是一种基于频率信息的解调方法。
它通过对接收到的信号进行频率比较，从而恢复出原始的数字信号。
频率解调方法在一些特定的应用中具有独特的优势，如无线电广播和数字音频领域。
通过频率解调，可以实现对信号的精确还原，提高音质和接收效果。
三、信号解调方法在不同领域的应用1. 通信领域在通信领域，信号解调方法是实现高速数据传输的关键技术之一。
无论是有线通信还是无线通信，都离不开信号解调的支持。
高速数据传输中的信号解调方法能够提高信号的传输速率和可靠性，实现更高效的通信。
2. 多媒体领域在多媒体领域，信号解调方法被广泛应用于数字音频和视频的传输。
通过合适的信号解调方法，可以实现音频和视频信号的高保真传输，提高音质和图像质量。
相干解调与非相干解调
相⼲解调与⾮相⼲解调
1、⾮相⼲解调就是说，在解调时不需要提取载波信息来进⾏解调；
实现效果不太好，但电路简单容易实现。
2、相⼲解调就是说，在解调时，⾸先要通过锁相环提取出载波信息，通过载波信息与输⼊的信息来解调出信号；
实现的质量好，但电路复杂，难以实现，需要同步解调信号
因此，可以看出，相⼲解调的性能肯定要优于⾮相⼲解调。
⽽实际中，也是如此，⼤都采⽤相⼲解调，因此锁相环也是实际中⽐较关键的部件。
DQPSK就是差分QPSK，也就是⾮相⼲的，它是利⽤前后码元的关系来进⾏解调的。
在AWGN信道中，相⼲解调的性能优于⾮相⼲解调3dB。
⾄于为什么是3dB，找⼀本通信原理⽅⾯的教材，上⾯都会有推导的。
TIPs：
相⼲解调法只适⽤于窄带调频。
⼆进制相移键控（BPSK）解调必须要采⽤相⼲解调，由于BPSK信号是抑制载波双边带信号，不存在载频分量，因⽽⽆法从已调信号中⽤直接滤波法提取本地载波。
只有采⽤⾮线性变换才能产⽣新的频率分量，常⽤的载波恢复电路有两种，⼀种是平⽅环电路，另⼀种是科斯塔斯环。
多进制相移键控（MPSK）最常⽤的是4PSK⼜称QPSK。
MPSK信号可以⽤两个正交的载波信号实现相⼲解调。
MPSK可以看成由两个BPSK调制器构成，所以它也必须要采⽤相⼲解调。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
相干解调与非相干解调
相干解调（Coherent Demodulation）
解调也称检波，是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的基带调制信号恢复出来。
解调方法可以分为：相干解调和非相干解调。
相干解调也叫同步检波，它适用于所有线性调制信号的解调。
实现相干解调的关键是在接收端恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波。
相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。
恢复载波性能的好坏，直接关系到接收机解调性能的优劣。
非相干解调也称为包络检波，包络检波就是直接从已调波的幅度中恢复出原调制信号。
不需要相干载波。
AM信号一般都采用包络检波。
相干关系
所谓相干，泛泛地说就是相互干扰；相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。
比如，原始信号A与载频cos(ωt+θ)调制后得到信号Acos(ωt+θ)；解调时引入相干（同频同相）的参考信号cos(ωt+θ)，则得到：
F(t)=Acos(ωt+θ)cos(ωt+θ)(1)
利用积化和差公式可以得到：
A*1/2*[cos(ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θ-ωt-θ)]
=A*1/2*[cos(2ωt+2θ)+cos(0)]
=A/2*[cos(2ωt+2θ)+1]
=A/2+A/2cos(2ωt+2θ)（2）
利用低通滤波器将高频信号cos(2ωt+2θ)滤除，即得原始信号A。
因此相干解调需要接收机和载波同步；而非相干解调不使用乘法器，不需要接收机和载波同步。
利用开源软件无线电，诸如研究各种调制解调的经济、快捷和有效的手段。
非相干解调
在通信系统中，接收端想要从被调制的高频信号中恢复出原来的数字基带信号，就需要对接收信号进行解调。
所谓非相干解调，即不需提取载波信息（或不需恢复出相干载波）的一种解调方法。
非相干解调是解调方法的一种，是相对相干解调而言的。
优缺点
非相干解调是通信原理中的一种重要的解调方法，无论在模拟系统和数字系统中都非常重要。
非相干解调的优点是可以较少的考虑信道估计甚至略去，处理复杂度降低，实现较为简单，但相比相干解调方法性能下降，从定量角度来看，普遍的结果是非相干解调性能上比相干解调差3dB。