数字信号解调的基本原理
数字信号调制
二进制频移键控
1 0 0 1 t t t
Acos(ω 2t+θ 2)
t
As(t)cos(ω 1t+θ 1)
t
As(t)cos(ω 2t+θ 2)
t
2FSK信号
t
数字信号调制
2FSK解调方法
二进制频移键控
带通 滤波器
1
相乘器
低通 滤波器 定时脉冲
e2 FSK (t )
cos 1t cos 2 t
某一时刻四个发送端发送的信号分别为1，1，-1，1；
则接收端X是如何提取出发送端C的信号的？
数字信号调制
移动通信
应用
码分多址CDMA（Code Devision Multiple Access）
接收端X收到的信号为： Z*i,m= （-1，-1，-1，1，1，-1，1，1）+ （-1，-1，1，1，-1，1，1，-1）+ （1，-1，1，-1，-1，-1，1，1）+
数字调制
引言
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。
数字信号调制
2ASK
二进制幅移键控
二进制幅移键控（2ASK）是指高频载波的幅度受调制信号的控制，而频 率和相位保持不变。用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和 断，所以又称通—断键控OOK（On—Off Keying）。
移动通信
应用
1G：模拟制式的移动通信系统，利用了FDMA技术实现语音通信。 2G：风靡全球十几年的数字蜂窝通信系统。2G是包括语音在内的全数字化 系统。GSM(Globalsystemformobilecommunication)是第一个商业运营 的2G系统，GSM采用TDMA技术。
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。
叙述调制解调器概念及工作原理
叙述调制解调器概念及工作原理
调制解调器（Modem）是一个将数字信号转换为模拟信号（调制）传输到远程地点，并将接收到的模拟信号转换为数字信号（解调）的设备。
调制解调器主要用于将计算机或其他数字设备产生的数字数据信号传送到远程位置，例如通过电话线传输数据。
调制解调器的工作原理如下：
1. 调制（Modulation）：调制器接收到来自数字设备的二进制数据信号，并将其转换为模拟信号。
这通常通过将数字信号与一个称为载波信号的高频调制信号相乘来实现。
这样可以使数字信号能够在模拟信道上传输。
2. 传输（Transmitting）：调制器将调制后的模拟信号通过传输介质（如电话线）发送到远程设备。
传输介质可以是电线、光纤或无线电波等。
3. 解调（Demodulation）：远程设备上的解调器接收到发送的模拟信号，并将其转换为数字信号。
解调器使用与发送端相同的载波信号和调制技术来反向操作。
解调器提取并恢复出原始的数字信号。
4. 接收（Receiving）：解调后的数字信号传送到接收设备，如计算机或其他数字设备。
调制解调器的速度通常以位每秒（bps）来衡量。
调制解调器的速度取决于多个因素，包括调制技术、传输介质的带宽和信
号噪声等。
调制解调器在互联网和通信领域起着重要的作用，它们允许计算机之间进行数据交换，并连接到因特网。
iq调制解调原理
IQ调制解调原理1. 什么是IQ调制解调在通信领域，IQ调制解调是指使用两路信号，即正交信号 I 和 Q 分量，来表达数字或模拟信号的一种调制和解调方式。
I 指的是实部，Q 指的是虚部。
这种调制方式常用于无线通信系统中，如蜂窝移动通信系统、卫星通信系统等。
IQ调制解调允许同时在相同的频率上发送两个独立的信号，从而实现更高的信道利用率和更好的抗干扰性能。
它广泛应用于高速无线通信、调频广播、数字电视和高清视频传输等领域。
2. IQ调制原理IQ调制的核心原理是将要传输的信号分为两个正交分量，即 I 和 Q 分量。
I 和Q 分量可以用正弦和余弦函数进行表示，也可以用基带数字信号进行表示。
假设要传输的数字信号为 bit sequence，其中 0 表示低电平，1 表示高电平。
则IQ调制过程如下：1.将 bit sequence 分成两份，分别作为 I 和 Q 分量。
2.对于每一个 bit，若为0，则 I 分量置为低电平信号；若为1，则 I 分量置为高电平信号。
3.Q 分量可以选择与 I 分量正交的信号（正弦函数）来表示。
4.将 I 和 Q 分量进行线性叠加，得到最终的调制信号。
3. IQ解调原理IQ解调的过程是对接收到的IQ信号进行解调，将其还原为原始的数字信号。
解调过程如下：1.接收到的信号经过滤波和放大处理后，得到 IQ 分量。
2.对每一个时刻的 IQ 分量进行解调，得到 I 和 Q 两个序列。
3.对 I 和 Q 序列进行采样，得到 I 和 Q 分量的值。
4.对 I 和 Q 分量的值进行判断，若为低电平信号，则对应的 bit 为0；若为高电平信号，则对应的 bit 为1。
5.将所有的 bit 进行重新组合，得到原始的数字信号。
4. IQ调制解调示意图下面是一个示意图，展示了IQ调制解调的过程：示意图中的矩形波表示原始的数字信号，经过IQ调制后得到IQ信号。
经过信道传输后，接收端对IQ信号进行解调，得到原始的数字信号。
信号调制解调
由上式可见，除了由于载波分量而在处形成两个冲激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相同。
2。幅度调制在中、短波广播和通信中使用甚多。幅度调制的不足是抗干扰能力差，因为各种工业干扰和天电干扰都会以调幅的形式叠加在载波上，成为干扰和杂波
四．解调的原理
解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）和脉冲波解调。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。对于多重调制需要配以多重解调。
过程：
输入信号经过乘法器与cos0t相乘，得到已调信号fS(t)=m(t)cos0t，其频谱为FS(j)=½{F[j(-0)]+F[j(+0)]}
而h(t)为一带阻滤波器，仅保留有效的频带。
输出得到频谱为 的信号
由此可见，原始信号的频谱被搬移到了频率较高的载频附近，达到了调制的目的。
已调信号的频谱表明原信号的频谱中心位于上，且关于对称。它是一个带通信号。
解调过程除了用于通信、广播、雷达等系统外还广泛用于各种测量和控制设备。例如，在锁相环和自动频率控制电路中采用鉴相器或鉴频器来检测相位或频率的变化，产生控制电压，然后利用负反馈电路实现相位或频率的自动控制。
五．调制解调的应用
调制在无线电发信机中应用最广。图1为发信机的原理框图。高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。其中调制器有两个输入端和一个输出端。这两个输入分别为被调制信号和调制信号。一个输出就是合成的已调制的载波信号。例如，最简单的调制就是把两个输入信号分别加到晶体管的基极和发射极，集电极输出的便是已调信号。
通信原理教程第三版课后答案
通信原理教程第三版课后答案1. 信号与系统。
1.1 信号的基本概念。
信号是指传递信息的载体，可以是电压、电流、光强等。
根据时间变化特性，信号可以分为连续信号和离散信号两种类型。
1.2 系统的基本概念。
系统是指对输入信号进行处理的装置，可以是电路、滤波器、调制器等。
系统的特性可以通过冲击响应、单位阶跃响应等来描述。
2. 模拟调制与解调。
2.1 调制的基本原理。
调制是将低频信号变换成高频信号的过程，常见的调制方式有调幅、调频、调相等。
2.2 解调的基本原理。
解调是将调制后的信号恢复成原始信号的过程，常见的解调方式有包络检波、同步检波等。
3. 数字调制与解调。
3.1 数字调制的基本原理。
数字调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，常见的数字调制方式有ASK、FSK、PSK等。
3.2 数字解调的基本原理。
数字解调是将数字信号恢复成原始数字信号的过程，常见的数字解调方式有包络检波、相干解调等。
4. 传输介质与信道。
4.1 传输介质的分类。
传输介质可以分为导体、光纤、无线电波等，每种介质都有其特点和适用范围。
4.2 信道的特性。
信道的特性包括信噪比、带宽、衰减等，这些特性会影响信号的传输质量。
5. 多路复用技术。
5.1 时分复用。
时分复用是指将多路信号按照时间顺序进行复用的技术，可以提高信道的利用率。
5.2 频分复用。
频分复用是指将多路信号按照频率进行复用的技术，可以实现多路信号的同时传输。
6. 错误控制编码。
6.1 码的基本概念。
编码是将原始信号转换成另一种形式的过程，常见的码有奇偶校验码、循环冗余校验码等。
6.2 错误控制编码的原理。
错误控制编码可以通过增加冗余信息来实现对传输中出现的错误进行检测和纠正。
7. 数字信号处理。
7.1 采样定理。
采样定理规定了对于一个带限信号，如果采样频率大于其最高频率的两倍，就可以完全恢复原始信号。
7.2 量化与编码。
量化是将连续信号转换成离散信号的过程，编码是将离散信号转换成数字信号的过程。
数字信号处理 pdf
数字信号处理什么是数字信号处理？数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一种利用数字计算机进行信号处理的技术。
它将输入信号采样并转换成数字形式，在数字域上进行各种运算和处理，最后将处理后的数字信号转换回模拟信号输出。
数字信号处理在通信、音频、视频等领域都有广泛的应用。
数字信号处理的基本原理数字信号处理涉及许多基本原理和算法，其中包括信号采样、量化、离散化、频谱分析、滤波等。
信号采样信号采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样定理指出，为了能够准确地还原原始信号，采样频率必须大于信号中最高频率的两倍。
常用的采样方法有均匀采样和非均匀采样。
量化量化是将连续的模拟信号离散化为一组有限的量化值。
量化过程中，需要将连续信号的振幅映射为离散级别。
常见的量化方法有均匀量化和非均匀量化，其中均匀量化是最为常用的一种方法。
离散化在数字信号处理中，信号通常被表示为离散序列。
离散化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
频谱分析频谱分析是一种用于研究信号频域特性的方法。
通过对信号的频谱进行分析，可以提取出其中的频率成分，了解信号的频率分布情况。
滤波滤波是数字信号处理中常用的一种方法，用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
数字信号处理的应用数字信号处理在许多领域都有广泛应用，下面列举了其中几个重要的应用领域：通信在通信领域，数字信号处理主要用于调制解调、信道编码、信号分析和滤波等方面。
数字信号处理的应用使得通信系统更加稳定和可靠，提高了通信质量和传输效率。
音频处理在音频处理领域，数字信号处理广泛应用于音频信号的录制、编码、解码、增强以及音频效果的处理等方面。
数字音乐、语音识别和语音合成等技术的发展离不开数字信号处理的支持。
视频处理数字信号处理在视频处理领域也发挥着重要作用。
视频压缩、图像增强、视频编码和解码等技术都离不开数字信号处理的支持。
数字调频原理
数字调频原理
数字调频（Frequency Modulation，简称FM）是一种用于调制
和解调信号的调制方式。
它通过改变载波信号的频率来携带信息。
在数字调频系统中，信息信号被转换为数字形式，并与载波信号相乘，使得载波信号的频率按照信息信号的变化而变化。
这种调频方式相对于模拟调频具有许多优势，例如信号质量更稳定、抗干扰能力更强以及噪声影响较小。
数字调频通常使用连续相位调制（Continuous Phase Modulation，简称CPM）来实现。
CPM基于对信号的相位进
行变化，而不是对信号的幅度进行改变。
这种调制方式可以降低信号的带宽，从而提高频谱效率。
此外，数字调频还具有良好的容错性，使得它在无线通信领域得到广泛应用。
数字调频的原理是将信息信号分为离散的样点，并对每个样点进行数字编码。
这些编码可以是二进制码、四进制码或其他形式的码。
编码后的信息信号与载波信号相乘，使得载波信号的频率按照信息信号的编码进行变化。
解调时，接收端将接收到的信号进行解码，并还原出原始的信息信号。
数字调频的实现涉及到频率变换器、数字编解码器以及相位锁定环路等电路。
由于数字技术的发展，现代数字调频系统能够实现更高的速率和更高的频谱效率。
现有的数字调频系统在无线通信、广播电视以及卫星通信等领域得到了广泛的应用。
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7．3 数字信号解调的基本原理（简介）
7．3．1 2ASK信号的解调
2ASK信号有两种基本的解调方法，即非相干解调（包络检波法）与相干解调（同步检
测法）。 简单地说，非相干解调是指接收端不需要恢复载波信号即可实现解调的方法；相干
解调法则是在接收端必须恢复与发送端一致的载波才能实现解调的方法。
1．2ASK信号的非相干解调
2ASK非相干解调方框图如图7-29所示。
带通滤波器的作用是使2ASK信号完整地通过，经包络检波器后，输出其包络。低通滤
波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使基带信号（包络）通过。抽样判决器包括抽样、判
决及码元形成，经抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。定时抽样脉冲（位同步
信号）是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
2． 2ASK信号的相干解调
2ASK相干解调方框图如图7-30所示。
相干解调就是
同步解调，要求接收机产生一个与发送载波同频、同相的本地载波信号，称其为同步载波或
相干载波。
设输入信号为)(tx＝)(ts)cos(cct，本地载波为A)cos(11t，则乘法器输出
)(1ty＝)(ts)cos(cct A)cos(11t
＝0.5A)(ts)]()cos[(11cct＋
0.5A)(ts)]()cos[(11cct （7-16）
低通滤波器输出
)(1ty
＝0.5A)(tks)]()cos[(11cct （7-17）
式中，k为低通滤波器传输系数。
根据相干解调的定义，本地载波应与发送端载波同频、同相，即式（7-17）中，
1c
图7-29 2ASK非相干解调方框图
图7-30 2ASK相干解调方框图
＝０，1c＝０，最终输出
)(ty＝0.5A)(tks
（7-18）
采用同步检波法，接收端必须提供一个与2ASK信号载波保持同频、同相的相干振荡信
号，可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波。显然，提取本地载波会导致设备复杂、
实现困难。
对于2ASK信号，通常使用包络检波法。包络检波法具有设备简单、稳定性好、可靠性
高、价格便宜等优点。
7．3．2 2FSK信号的解调
2FSK信号同样有两种基本的解调方法，即非相干解调（包络检波法）与相干解调（同
步检测法）。但是，由于从FSK信号中提取载波较困难，目前多采用非相干解调的方法，如
鉴频法、分路滤波包络检波法、过零点检测法等。
1．分路滤波包络检波法
分
路滤波包
络检波法
方框图如
图7-31所
示。
当频移宽度较大时，可把2FSK信号看成是两个幅移键控信号的叠加，此时，利用两个
中心频率为1f；2f的带通滤波器将两路分别代表1码和0码的信号进行分离，经包络检波
器后分别取出它们的包络。抽样
判决器起比较器作用，把两路包
络信号同时送到抽样判决器进
行比较，从而判决输出基带数字
信号。
若上、下支路的抽样值分别
用1y、2y表示，则当1y≥
2
y
时，判决输出1码：当1y＜
2
y
时．判决输出0码。
分路滤波包络检波法方框
图各点波形如图7-32所示。
图7-31 分路滤波包络检波法方框图
图7-32 分路滤波包络检测法各点波形
分路滤波包络检波法的缺点是频带利用率低，但实现比较容易，主要用于解调相位不连
续的FSK信号。
2．过零点检测法
过零点检测法的基本思想是：2FSK信号的过零数随不同的载波而异，即频率高则过零
点数目多，频率低则过零点数目少，因此通过检测过零点数目可以判断载波的异同。过零点
检测法方框图如图7-33所示。
将
FSK信号经限幅、微分、整流得到与频率变化相应的单极性脉冲序列（该序列代表调频波
的过零点数），然后经脉冲形成电路形成一定宽度的脉冲，经低通滤波器形成相应的数字信
号，实现过零检测，各点波形如图
7-34所示。
过零点检测法广泛应用于数
字调频系统中，可用于解调相位连
续或相位离散的FSK信号。
图7-33 过零点检测法方框图
图7-34 过零点检测法各点波形
7．3．3 相移键控的解调
对于调相信号，相位本身携带信息，在识别它们时必须依据相位，因此，必须使用相干
解调法。
1． 绝对调相的解调
绝对调相解调原理框图如图7-35所示。
二进制绝对调相解调框图各点波形如图7-36所示。
2PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过
程，故常称为极性比较法解调。
在2PSK解调中，关键是恢复发送端的载波信号。通常的方法是倍频一分频法，如图
7-37所示。首先，对2PSK信号进行全波整流，实现倍频，产生频率为2Cf的谐波；然后
通过滤波器输出2Cf分量；最后经过二分频取得频率为Cf的本地相干载波，各点波形如图
7-38所示。
由于2PSK信号是以一个固定初相的未调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频、同
相的本地同步载波。从上面的分析可知，频率为Cf的本地相干载波的相位由于干扰、同步
误差等原因，存在相位模糊问题，即其相位是不确定的。如果本地相干载波的相位倒相（比
较图7-38④、⑤），即0相位变为π相位或π相位变为0相位，则会造成0判断为1、1判
断为0的判断错误。这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“反
向工作”现象。因此，绝对调相的严重缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作情况，实际
应用中使用少。
图7-35 2PSK解调原理框图
解决绝对调相严重缺点的方法是采用相对调相。
2．相对调相的解调
2 DPSK信号的解调有两种方式，一种是极性比较法解调，另一种是相位比较法解调。
极性比较法解调实际上是间接产生法相对调相的反过程，即先按绝对调相接收，把
图7-36 2PSK解调各点波形图
图7-37 倍频－分频法框图
图7-38 倍频一分频法各点波形图
2DPSK信号解调为相对码基带信号，然后经过码变换器将相对码变换为绝对码。极性比较
法解调方框图如图7-39所示。
图7-40说明了极性比较法解调的过程和DPSK是如何克服反向工作的。①、②、③、
④是载波未发生倒相时的解调波形，而①、⑤、⑥、④是载波发生倒相时的解调波形。可以
看到，无论本地载波是否发生倒相，最终的解调输出都是发送端发送的基带信号，这是因为
要经过码变换器的缘故。在码变换器中，按照式1nnnbab、式1nnnbba进行码
变换。
相位比较法解调直接使用相位比较器比较前、后码元载波的相位差而实现解调，故又称
差分相干解调法。相位比较法解调方框图如图7-41所示。
图7-39 极性比较法解调方框图
图7-40 2DPSK解调各点波形图
相位比较法不需要相干载波发生器，设备简单、实用，但需要精确的延时电路。延时电
路的输出起着参考载波的作用，乘法器起着相位比较（鉴相）的作用。相位比较法各点波形
如图7-42所示。
图7-41 相位比较法解调方框图
图7-42 相位比较法各点波形