《通信原理》——现代数字调制技术
《数字通信原理》课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数字通信概述 • 数字信号的调制与解调 • 数字信号的传输方式 • 数字通信中的同步技术 • 数字通信系统的性能评价 • 数字通信的应用实例
01
数字通信概述
数字通信的定义与特点
电信网络
支持语音、视频和数据通信，提供高质量、低延迟的通信服务。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
通过压缩信源信息以减少传输的数据 量，从而提高频谱效率和传输速率。
信道编码
通过增加额外的信息以检测和纠正传 输过程中的错误，从而提高可靠性。
多输入多输出技术
利用多个天线同时传输信号，以提高 频谱效率和可靠性。
动态信道分配
根据信道状态动态分配信道资源，以 提高频谱效率和可靠性。
01
数字通信的应用实 例
数字通信的应用与发展趋势
总结词
数字通信在各个领域都有广泛的应用，如移动通信、卫星通信、光纤通信等。 未来数字通信将朝着高速化、宽带化、智能化方向发展。
详细描述
随着信息技术的发展，数字通信已经渗透到人们生活的方方面面，如手机通话 、上网冲浪、视频会议等。同时，随着5G、6G等新一代移动通信技术的不断发 展，数字通信的应用场景和性能将得到进一步提升。
总结词
数字通信是一种利用数字信号进行信息传输的通信方式，具 有抗干扰能力强、传输质量高、可复用性强等优点。
详细描述
数字通信采用离散的数字信号，将信息编码为二进制或多进 制数字形式，通过信道传输。与模拟通信相比，数字通信具 有更高的信息传输效率和可靠性，能够更好地抵抗噪声和干 扰，提供更好的通信质量。
《通信原理》经典教材
《通信原理》是一门广泛教授通信工程基础知识的课程，有很多经典的教材被广泛使用。
以下是一些被广泛认可的经典《通信原理》教材：
1. "通信原理" (Communication Systems) by Simon Haykin 和 Michael Moher：这是一本被广泛采用的教材，涵盖了通信原理的基本概念、模型和技术，包括调制、解调、多路复用、噪声和编码等内容。
2. "现代数字和模拟通信系统" (Modern Digital and Analog Communication Systems) by B.P. Lathi：这本教材全面介绍了通信系统的基本理论和设计原则，包括模拟调制、数字调制、信道编码和调制解调等方面。
3. "通信系统工程" (Communication Systems Engineering) by John G. Proakis 和 Masoud Salehi：这本教材详细介绍了通信系统的原理、设计和性能分析，包括模拟和数字调制、多址和分多址技术、信道编码和多路复用等内容。
通信原理模拟试题
”1 分“
”2 分，共 20 分）
的消息，其其所 。 分布；一般情况下，它服从
的消息，其所含的信息量越大；出现概率越
含的信息量越小。信息量 I 与消息出现的概率 P(x)之间的关系式为 分布；当信号功率与噪声功率之比很大时，它接近
信号加噪声的合成波包络分布与信噪比有关。 当信号功率与噪声功率之比很小时， 它接近
3、增量调制系统中的量化噪声有两种形式，过载量化噪声和一般量化噪声，通过提高系统 的（ ） ，可同时减低上述两种噪声。 B、量化台阶； C、前两者都行； D、前两者都不行。 ） 。
A、抽样速率；
4、同步检波器的参考信号应与被解调信号的载波（
A、同频正交； B、同频同相； C、同频不同相；D、不同频不同相。 5、在相干接收方式下，PSK 的误码率 Pe 为（ A.
·4·
《通信原理》模拟试题 三套
“通信原理”模拟试题三 一、填空题（每“
1 出现概率越 2 分布。 3 在基带传输系统中，对传输所用的数字基带信号主要有两个方面的要求： ； ； ；当采用频率分集时，载波频率间隔应满 ；当采用时间分集时，重复发送的时间间隔应满 。 5、架空明线、电缆、中长波地波传播、超短波、微波视距传播都属于 道信道对信号传输的影响是 生 和 成 7.香农信道容量公式是 。 6. 在简单增量调制中所产生的两种量化噪声是 。 。 噪声 噪声，当输入信号的斜率超过最大跟踪斜率时，将造 信道。恒参信 ；对信号在时间上产 ① 对代码的要求是： ② 对所选码型的电波形要求是： 足 足 足
；
7、衡量均衡器均衡效果的两个准则是 8、在简单增量调制中，系统的最大跟踪斜率为 9、传输 2FSK 信号所需的频带宽度为 10 、 已 调 信 号 有 三 个 特 征 ： ⑴ ⑶ 。 ，⑵
数字调制技术及其应用
摘要我们知道，数字化时代音视频是人们用来传递信息、交流感情的主要方式。
为了远距离传输这些信号，我们可以借助于无线电波。
但利用无线电波通信时，需满足一个基本条件，即：欲发射信号的波长必须与发射天线的几何尺寸相比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去。
对于频率较低的信号来说，所需的天线尺寸很大，甚至有些不现实。
因此，要想把低频率的音视频信号通过天线发射出去，我们可以将信源产生的原始低频率信号经过调制将其组合到更高频率的载波上。
关键字：数字调制，ADSL，GSM手机，DTV数字调制技术及其应用0 数字调制技术数字调制一般指调制信号是数字的，而载波是连续波的调制方式。
调制的过程就是按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。
若正弦振荡的载波用Asin(2πft+φ)来表示，使其幅度A、频率f或相位φ随调制信号而变化，从而就可在载波上进行调制。
数字幅度调制又称为振幅键控（Amplitude ShiftKeying，ASK），即载波的振幅随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”用有载波输出表示，数字信号“0”用无载波表示，如图1（a）所示。
数字频率调制又称为频移键控（Frequency ShiftKeying，FSK），即载波的频率随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”用频率f1 表示，数字信号“0”用频率f2 表示，如图1（b）所示。
数字相位调制又称为相移键控（Phase ShiftKeying，PSK），即载波的初始相位随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”对应于相位180°，数字信号“0”对应于相位0°，如图1（c）所示。
以上我们讨论了数字调制的三种基本方式：数字幅度调制、数字频率调制和数字相位调制。
这三种数字调制方式是数字调制的基础。
然而，这三种数字调制方式都存在某些不足，如频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。
为了改善这些不足，近几十年来人们陆续提出一些新的数字调制技术，以适应各种新的通信系统的要求。
qpsk
QPSK 调制解调器的软件实现科研1.熟悉QPSK 调制与解调的基本原理主要内容2.研究QPSK 信号的谱特性3.研究QPSK 相干载波的提取方法用软件实现QPSK 的调制与解调基本要求参考资料周次应完成的内容1.用C 或C++语言实现QPSK 的调制与解调2.评价系统的性能（包括抗噪性能）。
3.软件具有一定的通用性，具有较高的可读性和可移植性，结构清晰。
《现代数字调制技术》《通信原理》《软件无线电技术》中国期刊网及google, researchindex等网络资源1—4 周5—8 周9—12 周13—16 周17—18 周查阅资料算法设计软件编程软件调试算法优化结果分析撰写论文指导教师：系级教单位审批：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。
本任务书一式二份，教师、学生各执一份。
（输入章及标题）摘要现代移动通信已经深入到人们生活的方方面面。
而调制解调技术是现代移动通信技术的关键部分。
本次毕业设计主要介绍了数字通信中的QP SK 调制解调的原理和过程。
通过用Matlab对这一过程的编程,分析信号在理想信道和加噪信道中模拟传输时的时域图。
本文主要进行了以下工作：1. 介绍了现代移动通信技术中数字调制技术的特点和基本方式，为下文对QPSK 调制解调技术的详细介绍进行铺垫。
2. 分析了QPSK 调制信号的特点，介绍了QPSK 信号的调制与解调的基本方法，重点讨论了平方环路法解调及其优缺点。
3. 对QPSK 信号的频谱特性进行分析，说明了QPSK 的循环平稳性的抗噪声性能。
4. 使用Matlab进行编程，模拟仿真QPSK 调制解调的通信过程，对仿真结果进行分析，验证QPSK 调制解调方法的传输特性。
关键词数字相位调治；QPSK；平方环路法；频谱特性；循环平稳信号I燕山大学本科生毕业设计（论文）Abstract[Click here and input abstract in English] Keywords [Click here and in put keywords in English]II目录摘要.............................................................................................................I Abstract ......................................................................................................II 第1 章绪论.................................................................................... ............11.1课题背景 ............................................................ .. (1)1.2Q P S K技术简介……………………………………………………………1.3 1.4本文研究内容本章小结第2章数字调制技术 ............................................................ ....................52.1调制发展概况 ............................................................ .................10 2.1.1移动通信技术发展趋势…………………………………..2.1.2调制技术………………………………………………….. 2.2 数字调制技术 2.2.1 数字调制技术的发展 2.2.2 数字调制技术的基本方式 2.3 本章小结第3章Q P S K调制解调基本原理 (1)83.1Q P S K调制信号的特点 ............................................................ ... 18 3.2 QPSK 调制原理 3.2.1 数字相位调制 3.2.2 QPSK 调制 3.3 QPSK 解调原理 3.3.1 QPSK 信号的调制特性 3.3.2 QPSK 信号的基本解调方法 3.3.3 平方环路法解调 3.4 时钟恢复 3.5 其他 QPSK 简介i燕山大学本科生毕业设计（论文）3.6 本章小结第 4 章 QPSK 信号的频谱特性 4.1 QPSK 信号的功率谱和带宽 4.2 QPSK 信号的仆相关特性 4.2.1 循环平稳信号 4.2.2 循环平稳信号的糟声抑制性能 4.2.3 QPSK 信号的循环平稳性 4.3 本章小结第 5 章 QPSK 调制解调的软件实现 5.1 编程要求和基本思想 5.2 QPSK 信号在通过加性高斯噪声信道的解调 5.3 编程原理框图和流程图5.4仿真结果分析结论 ............................................................ . (23)参考文献 ............................................................ ........................................ 24 附录 1 ............................................................ ............................................. 25 附录 2 ............................................................ ............................................. 26 致谢 ............................................................ (27)ii（输入章及标题）第 1 章绪论1.1 课题背景人类社会一直从自然界获取、处理、分析、传递和利用信息。
《通信原理》——数字信号
6.3.3 量化误差和量化噪声
量化误差和量化噪声概念 量化误差为q=x-y=x-Q(x) 量化噪声功率为
2 E{[ x Q(x)]2}
信号和误差函数
6.3.4 均匀量化的量化噪声功率和信噪比
均匀量化的概念
量化间隔，量化层次和量化范围的关系 均匀量化PAM信号，即线性PCM编码
等级
基群 二次群 三次群 四次群
μ律
信息速率 kb/s
1544 6312 44736 274176
包含路数
24 24×4＝96 96×7＝672 672×6＝
4032
A律
信息速率 kb/s
2048 8448 34368 139264
包含路数
30 30×4=120 120×4=480 480×4＝
1920
在简单的△调制中，信噪比与信号频率的平方成反比，而与采样频率的三 次方成正比。
自适应增量调制系统
增量调制波形图
6.5 时分复用
6.5.1 时分复用的概念
帧，帧周期，帧频率，时隙，数据率。
时分复用系统 示意图
电子开关示意图
6.5.2 数字电话系统
以美国、加拿大和日本地区的μ律标准为例。对语音采样 率是每秒8000个样本。用7＋1＝8位二进制编码。每一路 通话速率是64K比特/秒。“基群” 每秒8000帧，每一T1 帧宽度为0.125ms。
第6章 数字信号
6.1 模拟信号的数字化
6.1.1 A/D变换（模拟/数字变换）
A/D变换的步骤： 模拟信号通过: 采样（时间上离散）； 量化（幅度上量化）； 转为数字信号；
数字信号通过: 编码； 转换为数据信息。
6.1.2 模拟脉冲调制（PAM）
现代通信原理与技术第三版课后_思考题答案
第一章1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么？在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。
收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么？数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。
他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。
1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点？传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。
另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。
1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么？数字通行系统的模型见图1-4 所示。
通信原理ppt课件
详细描述移动通信系统的各个组成部分，包括基站、移动终端、 网络设备等。
移动通信工作原理
阐述移动通信的工作原理，包括信号的发射、传输和接收过程， 以及移动终端如何实现移动通信。
有线通信系统
有线通信概述
介绍有线通信的基本原理、特点和应用领域。
有线通信系统组成
详细描述有线通信系统的各个组成部分，包括电 话线、光纤、交换机等。
多进制解调
在接收端使用相应的算法将接收到的波形还原为原始的数字 信号。
数字通信的优缺点
优点 抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到干扰，能够保证信息的准确传输。
保密性好：数字通信可以通过加密技术保证信息的安全性。
数字通信的优缺点
• 便于存储和复制：数字信号可以方便地存储和复制，不会因传输而损失信息。
有线通信工作原理
阐述有线通信的工作原理，包括信号的传输和接 收过程。
计算机网络通信系统
计算机网络概述
介绍计算机网络的基本概念、发展历程和应用领域。
计算机网络组成
详细描述计算机网络的各个组成部分，包括路由器、交换机、服务 器等。
计算机网络工作原理
阐述计算机网络的工作原理，包括信号的传输和接收过程，以及如何 实现网络通信。
STEP 03
周期性
模拟信号通常具有周期性 ，可以通过傅里叶变换将 其分解为不同频率的正弦 波。
模拟信号在传输过程中满 足线性叠加原理，即不同 频率的信号可以相互叠加 。
调幅调制与解调
调幅调制
将需要传输的消息信号与载波信号相乘，得到调幅波信号，实现将消息信号加载到载波 信号上的过程。
解调
通过将调幅波信号再次与载波信号相乘，得到原始的消息信号，实现从调幅波中提取出 消息信号的过程。
通信原理-第六版-课后答案
思考题第一章1-2 数字通信有那些特点答：第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类？答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为：第一：电报通信系统；第二：电话通信系统；第三：数据通信系统；第四：图像通信系统。
1-4 按调制方式，通信系统如何分类？答：按调制方式，通信系统可以分为：基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按传输信号的特征，通信系统可以分为：模拟通信系统和数字通信系统。
1-6 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：按传送信号的复用方式，通信系统可以分为：频分复用，时分复用和码分复用。
1-7 通信方式是如何确定的？答：通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。
1-8 通信系统的主要性能指标是什么？答：通信系统的主要性能指标是：传输速率和差错率。
1-9 什么是误码率？什么是误信率？它们之间的关系如何？答：所谓误码率，是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切起的说，误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率，又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者更确切地说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
二者之间的关系：它们都是表示差错率的。
1-10什么是码元速率？什么是信息速率? 它们之间的关系如何？答：码元速率是指每秒钟传送码元的数目，单位为“波特“，常用符号“B”表示。
信息速率是指每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。
二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同；在N进制下，设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有：Rb=Rbn*log2N(bit/s)1-12 什么是信源符号的信息量？什么是离散信源的信息熵？答：信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。
现代通信原理与技术思考题答案【张辉、曹丽娜】
《现代通信原理与技术》简答题第一章1－1、什么是数字信号和模拟信号，两者的区别是什么？凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），则称为模拟信号。
凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。
区别：在于信号参量的取值。
1－2、何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点。
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
优点：①抗干扰能力强，且噪声不积累。
②差错可控。
③易于与各种数字终端接口。
④易于集成化。
⑤易于加密处理。
缺点：占用频带宽，需要同步。
1－3、画出数字通信系统的一般模型，简述各小方框的主要功能。
数字通信系统的一般模型如下图（1）信源编码与译码：数据压缩（减少码元数目和降低码元速率），减小传输带宽，提高通信的有效性。
模/数转换，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。
（2）信道编码与译码：通过加入监督码元（纠错/检错）提高通信的可靠性。
（3）加密与解密：通过加密保证所传信息的安全性。
（4）数字调制与解调：把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。
1－4、在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么？各有哪些重要指标？有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利用率）可靠性——差错率（误码率、误信率）1－5、按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？单工、半双工、全双工。
1－6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率（R B）：单位时间内传输码元的数目。
信息速率（R b）：单位时间内传递的平均信息量或比特数。
R b=R B·H(b/s)【信息速率=码元速率×平均信息量】第三章3－1、什么是狭义信道，什么是广义信道？狭义信道：仅是指信号的传输媒质；广义信道：如果信道不仅是传输媒质而且包括通信系统中的一些转换装置。
信道的组成框图：3－2、在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？调制信道：调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装置三部分。