通信原理-数字调制_4

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通信原理4

fmfmfmfm分析模型图中的高斯白噪声fm限幅鉴频50441输入信噪比设输入调频信号为故其输入信号功率为输入噪声功率为fm调频信号的带宽即带通滤波器的带宽因此输入信噪比为fm442大信噪比时的解调增益在输入信噪比足够大的条件下信号和噪声的相互作用可以忽略这时可以把信号和噪声分开来计算
第4章模拟调制系统
或
ni (t) V (t) cos[0t (t)]
由于
ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) Ni
式中 Ni －解调器输入噪声的平均功率
设白噪声的单边功率谱密度为n0，带通滤波器是高度为 1、带宽为B的理想矩形函数，则解调器的输入噪声功
率为 Ni n0 B
21
第4章模拟调制系统
SSB信号的性能 SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB
调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。
14
第4章模拟调制系统
4.1.4 残留边带（VSB）调制
原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留一小部分，如下图所示： M
则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成 sm (t) Am(t) cosct

4相位psk调制

四相位相移键控（4-PSK）调制是一种数字通信技术，它的原理是在正弦波的相位上引入四个固定的、等间隔的相位差，以表示不同的数字信息。4-PSK可以将二进制码流映射为4个符号，每个符号代表2个比特。

在4-PSK调制中，一个完整的符号周期被分为4个等长的相位区间，每个相位区间对应一个特定的相位值。这4个相位值通常被选为0、90、180和270度。发送端将二进制码流按照每两个比特一组进行分组，然后将每组二进制码映射到相应的四个相位值中的一个。接收端接收到信号后，通过检测相位值来恢复二进制码流。

4-PSK调制的优点在于它具有高效率和低误码率的特点。相比于二进制振幅移键控（BPSK）调制，4-PSK可以用相同的带宽传输更多的数据，从而提高了信道利用率；同时，由于4-PSK的相位差较大，所以它相比于QPSK（四相位正交调制）和8PSK（八相位相移键控）等调制方式，具有更低的误码率。4-PSK调制在数字通信领域有着广泛的应用，比如在数字电视、移动通信、卫星通信等领域中都有着重要的地位。

通信原理第4章数字信号的基带传输

A 0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb
t
也接能收正端确收地到进的行码判元决极。性与发送端的完全相反，
•
• 码型波形与码元本身极性无关
第4章
数字信号基带传输系统
多元码
多个二进制符号对应一个脉冲码元波形与二元码传输相比，在码元速率相同的情况下，它们的传输带宽是相同的，但多元码的信息传输速率是二元码的log2M倍。
0 0
0 0
0
0
0
0 0
0 0
-1 -1
0 0
0 0
0
0
0 0
0 0
0 0
1 1
0
V+ 0
0 V-
第4章
数字信号基带传输系统
检查所编HDB3码是否正确的方法： – 检查V符号：是否每4个连“0”串的第四个0都换成了V，V符号的极性是否和前一非0符号同极性；相邻V的极性是否符合交替反转规律； – 将已编HDB3码中的V暂时取下，然后观察剩下码字是否符合正负极性交替变化。
1---10（π相位的一个周期的方波）
第4章
数字信号基带传输系统
1——正负脉冲表示（10） 0——正负脉冲表示（10）或 0——负正脉冲表示（01） 1——负正脉冲表示（01）
曼彻斯特码

通原实验4-数字调制PSK实验

2、相干解调-码变换法电路组成与工作原理
此法即是2PSK解调加差分译码。
A.电路组成
S2DPSKt
BPF
鉴相器
LPF
判决
码(反) an
变换
载波提取电路
cosC t
Ts
位同步提取电路
此电路与差分解调电路相比，解调时需要码变换器和相干载波提
取电路。故设备比较复杂；且抗噪声性能差；系统误码率增加，通
Ø切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。
Ø仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。 Ø注意仪表允许安全电压（或电流），切勿超过！
当被测量的大小无法估计时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐渐减小量程。
厚德博学追求卓越
四、实验内容与步骤
源自文库实验用数字调制与解调电路模块的基本组成：
PSK调制解调单元模块电路
号，是一对倒相的序列。因此，2DPSK和2PSK信号具有相同的表达式：
S2DP (t)S K S2PS (t)K nang(tns)T cocts
1 , 以P an 1 , 以1P
不同的是2PSK表达式中的s(t)是数字基带信号，2DPSK表达式中
的s(t)是由数字基带信号变换而来的差分码数字信号。
通信原理实验
数字调制与解调系统实验
数字调制与解调技术的重点是:数字基带信号与数字频带信号之间的转换,实验的目的是掌握实现这种转换的技术。目前数字调制采用最多的方法是键控法,它是用数字基带信号控制高频载波的可控参数。实际工程中常应用的数字调制方式有:ASK、FSK与PSK。

通信原理实验(4)

实验四振幅键控、移频键控、移相键控解调实验

一、实验目的

1、掌握2ASK相干解调的原理。

2、掌握2FSK过零检测解调的原理。

3、掌握2DPSK相干解调的原理。

二、实验内容

1、观察2ASK、2FSK、2DPSK解调信号波形。

2、观察2FSK过零检测解调器各点波形。

3、观察2DPSK相干解调器各点波形。

三、实验器材

1、信号源模块

2、数字调制模块

3、数字解调模块

4、同步信号提取模块

5、20M双踪示波器一台

四、实验原理

1、2ASK解调原理。

2ASK解调有非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法）两种方法，相应的接收系统原理框图如图16-1所示：

（a）

（b）

图16-1 2ASK解调原理框图

（a）非相干方式（b）相干方式

我们采用的是包络检波法。2ASK调制信号从“ASK-IN”输入，经CA03和RA02组成的耦合电路至半波整流器（由DA02、DA03组成），半波整流后的信号经电压比较器UA01（LM339）与参考电位比较后送入抽样判决器进行抽样判决，最后得到解调输出的二进制信号。标号为“ASK判决电压调节”

的电位器用来调节电压比较器UA01的判决电压。判决电压过高，将会导致正确的解调结果的丢失；判决电压过低，将会导致解调结果中含有大量错码，因此，只有合理选择判决电压，才能得到正确的解调结果。抽样判决用的时钟信号就是2ASK基带信号的位同步信号，该信号从“ASK-BS”输入，可以从信号源直接引入，也可以从同步信号恢复模块引入。在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰的条件。本实验中为了简化实验设备，在调制部分的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道是理想的，所以在解调部分的输入端也没有加带通滤波器。

通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)

分析：
是否可以采用包络解调？
n 载波提取电路：1）加导频 2）平方环法
载波提取（了解）
导频的作用：在接收端可以利用调谐于载频 fc的窄带滤波器滤出离散的导频分量作为相干解调的恢复载波。
载波提取
结论
１） S DSB (t ) 波形包络不再与 m (t ) 的形状相同，而是按 m(t ) 的规律变化。所以ＤＳＢ信号的解调必须采用相干解调（同步解调），而不能采用非相干解调；２）除不再含有载频分量离散谱外，ＤＳＢ信号的频谱与ＡＭ信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所以ＤＳＢ信号的带宽与ＡＭ信号的带宽相同。即 BDSB = BAM = 2W
η AM
1 = = 33.3% 3
调制效率低是ＡＭ调制的最大缺点。ＡＭ调制的优点是可用包络检波法解调，不需要本地同步载波信号，设备简单。
AM信号的解调
问题：如果恢复载波与接收信号载波同频不同相呢？
总结
1、时域表达式 2、带宽 3、平均功率 4、调制效率 5、调幅系数a 6、解调方式
= Ac2 cos 2 ωc t + Ac2 m 2 (t ) cos 2 ωc t + 2 Ac2 m (t ) cos 2 ωc t
假设 m(t ) = 0 ， cos 2 ω c t =
1 (1 + cos 2ω c t ) , 2

通信原理4

通信原理辅导及习题解析（第六版）

第4章信道

本章知识结构及内容小结

[本章知识结构]

[知识要点与考点]

1．信道的分类

根据传输媒介的不同，信道可分为无线信道与有线信道两大类。无线信道利用电磁波在空间中的传播来传输信号，主要分为地波、天波与视线传播三种。有线信道主要有明线、对称电缆、同轴电缆与光

纤四种。

2．信道的数学模型

信道的数学模型根据噪声对信号的影响和传输体质的不同，分为调制信道与编码信道模型两类。

（1）调制信道模型

① 数学模型： ()()()()o i e t k t e t n t =+

()k t ~ 乘性干扰，包括各种线性和非线性畸变；

()n t ~ 加性噪声(干扰)，与()i e t 独立。

② 分类：恒参信道与随参信道

信道特性基本不随时间化的信道称为恒参信道，各种有线信道和部分无线信道，如卫星链路等均属于恒参信道；信道特性随机变化的信道为随参信道，绝大部分无线信道属于随参信道。

（2）编码信道模型

无记忆二进制编码信道的误码率表达式为：

(0)(1/0)(1)(0/1)e P P P P P =+

3．信道特性对信号传输的影响

（1）恒参信道特性对信号传输的影响

恒参信道特性对信号传输的影响包括振幅－频率畸变、相位－频率畸变、谐波失真、相位抖动等。

（2）随参信道对信号传输的影响

随参信道对信号传输的影响在于产生了多径效应，例如单音余弦信号经过随参信号后会变成一个包络与相位缓慢变化的窄带信号。这

种包络起伏称为快衰落，因为衰落的周期可以与码元周期相比。反之，如果衰落起伏周期较长，这种衰落称为慢衰落，是由于传播条件引起。

现代通信原理4第四章模拟角度调制

nd(t)=V(t)sin[θ(t)-(t)] = V(t)sin[θ(t)]
这就是载频为0的窄带高斯噪声的正交分量，具有与ni(t)相同的单边功率谱密度n0
式4-101中，鉴频后输出噪声项为 nd(t)具有功率谱密度n0，噪声的时域求导对应
于频域乘以j，相当于噪声通过了一个微分网络。则理想微分网络的功率传递函数为
其中窄带噪声 ni(t)=nI(t)cosωct-nQ(t)sinωct =V(t)cos[ωct+θ(t)]
1、大信噪比情况
上式中(t)为调频信号的瞬时相位，V(t)为窄带高斯噪声的瞬时幅度，(t)窄带高斯噪声的瞬时相位。
上面两个同频余弦合成为下面的一个余弦波。
Si(t)+ni(t)=B(t)cos[c(t)+(t)]
解调器的输出信噪比
信噪比增益
这里B(t)对解调器的输出无影响，只有(t)是需要关心的。
三个矢量如下，分别表示信号、噪声和合成矢量。
大信噪比时，构成如图所示的矢量关系。
大信噪比
鉴频器输出上式中，第一项是信号项，第二项是噪声项。
其中
解调输出信号为：输出信号功率为：
由于窄带高斯噪声的瞬时相位在（-，）范围内服从均匀分布。所以：
-卡森公式 • 有效计算频带宽度的公式称为卡森公式。
式中βFM为调频指数。 fm为调制信号的带宽。

通信原理大作业-4ASK数字通信系统性能仿真

通信原理大作业

题目 4ASK 数字通信系统性能仿真

姓名

专业班级

指导教师

学院完成日期

宁波理工学院

实验目的

1、理解并掌握相干解调的原理及方法。

2、采用Matlab 编程完成对4ASK 的通信过程进行仿真。

一、实验内容

双极性4ASK 数字通信系统相干解调性能仿真研究。要求至少仿

真5个不同的信噪比情况下的误码率，并画出误码率-信噪比曲线。

二、实验原理

多进制数字幅度调制（MASK ）又称为多电平调制，它是二进制

数字幅度调制方式的推广。M 进制幅度调制信号的载波振幅有M 种

取值，在一个码元期间b T 内，发送其中的一种幅度的载波信号。

MASK 已调信号的表达式为

()()cos MSK c t S t t

s ω=

这里，是S(t)为M 进制数字基带信号：

()()b n n S t g t nT a ∞

=-∞=

-∑

本实验我们做的是双极性4ASK 数字通信系统相干解调性能仿

真研究。相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）

的参考信号和载频相乘。

4ASK 信号产生及其相干解调原理框图如图（1）：

图（1）4A S K信号产生极其相干解调原理框图

三、实验步骤

1)产生原始信号

2)产生4ASK信号

3)由于在信道的传输过程中，都会有噪声的的加入，因此添加高斯

白噪声进行噪声模拟。

4)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：Acos(ωt+θ)cos(ωt+θ)，再利用积化和差公式可以得到

通信原理第四章

•那么为什么要对信号进行调制处理？什么是调制呢？我们先看看下面的例子
• 我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么在传播人声音时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因此声音可以传得比较远。
话筒
扩音机
m0 cosc m(t) cosc
Sm () m0 ( c ) ( c )
1 2
M
(

c
)

M
(

c
)
cosct ( c ) ( c ) m(t) M ()
卷积定理
f1(t)
f2 (t)
SDSB()
(a)
－c
0
c

HSSB()
(b)
－c
0
c

SSSB()
(c)
－c
0
c

HSSB()
(d)
－c
0
c

SSSB()
(e)
－c
0
c

单边带信号频谱示意图
• 若保留上边带，则HSSB(ω)应具有高通特性如图（b）所示。
H
SSB
(
)

1, 0,
c c

数字通信原理

添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
信道容量的计算：根据香农定理，信道容量与信道带宽和信噪比有关
提高信道容量的方法：增加信道带宽、提高信噪比、采用更高效的调制方式等
数字通信网络
数字通信网络的结构
01 02
03 04
05
数字通信网络由终端设备、传输介质和网络设备组成。
终端设备包括计算机、手机、平板等，负责数据的产生和接收。
添加标题
接收器：接收和处理信息的设备，如电话、计算机等
添加标题
同步设备：保持收发双方信号的同步，如时钟等
编码器：将原始信息转换为适合传输的信号
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
信道：传输信息的媒介，如电话线、光纤等
添加标题
信宿：接收和处理信息的设备，如电话、计算机等
添加标题
纠错设备：检测和纠正传输中的错误，如校验和等
数字通信的特点
抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到干扰，传输质量高。传输速度快：数字信号的传输速度比模拟信号快，可以传输更多的信息。易于加密：数字信号可以通过加密技术进行加密，提高通信的安全性。易于处理：数字信号可以通过计算机进行数据处理，如压缩、解压缩等。
数字通信的应用领域
合成：将解码后的信号进行合成，以获得所需的信号
数字信号处理的应用

通信原理第04章模拟数据和数字信号

H
f H 5B 由此可知，当 f nB 时，能重 H 建原信号 m(t ) 的最小抽样频率为 f s 2B
由图4–5 f H 5B
的抽样频谱
（2）若 f H 最高频率不为带宽的整数倍，即 f H nB kB， 0 k 1，此时, fB n k ，由定 nk 理知，m是一个不超过的最大整数，显然， m n ，所以能恢复出原信号 m(t ) 的最小抽样速率为

,根据图示
n2 q( ) 2 Sa n2 2 n T 其中 2 2 f2 2 2 fm 4 fm 1 ,样值信号频谱 M ( ) 2 M ( ) Q( ) n ，于是 M ( ) Sa M ( n

（4-2）
只在t nTS 时才存在，其它时刻均为0。m(nTs ) 为t nTS 时刻的抽样值。 2.频谱关系和解调根据 ms t m t t
(t nTs )
1 f1 (t ) f 2 (t ) F1 ( ) * F2 ( ) 2
S
1 M s ( ) Ts

M 这意味着，只要 ( f s 2 f H ) s 2H ，就周期性地重复而不重叠，因而 ms t 中包含了 m t 的全部信息。图4-9是经过自然抽样后的PAM波形及频谱。

通信原理第4章

解 : (1) f s低通 = 2 f H = 2 × 5 = 10( kHz)
( 2) B = f H − f L = 5 − 3 = 2( MHz )
f H (即5MHz )除以B (即2MHz ), 商为2.5
∴ n = 2, k = 0.5
∴ f s带通
k 0.5 = 2 B (1 + ) = 2 × 2 × (1 + ) = 5( MHz ) n 2
y = f ( x)
� 接收端采用一个与压缩特性相反的扩张器来恢复x 。
32
图压缩器和扩张器的特性
�
压缩器和扩张器的特性刚好相反。压缩器是对小信号进行放大，对大信号进行压缩。而扩张器是对小信号进行压缩，对大信号进行放大。压缩器特性是小信号时斜率大于 1，大信号时斜率小于1。而且还可以看出：如果将纵坐标均匀分级，由于压缩的原因，结果反映到输入信号就成为了非均匀量化。
� A 律压扩特性压缩器的入出关系表示为:
� �
其中，x 为归一化输入，y 为归一化输出（归一化是指信号电压与信号最大电压之比，归一化后的最大值为1）。式 (2) 是A 律的主要表达式，但它当x=0 时，y→- ∞，不能满足对压缩特性的要求，所以当x 很小时应对它加以修正，即过零点作切线，这就是式 (1)。
i =1 M
i
M
mi+1

通信原理数字带通传输系统课件

此时误码率为：大信噪比时定义归一化门限值：
其中：
为信噪比
❖ 26
二、2ASK系统的抗噪声性能(5)
2、包络检波法：包络检测以前与相干检测法一样。
由式(7.2-7)： (1)、发1码，在Ts内BPF的包络输出：
其输出包络的一维概率密度函数服从广义瑞利分布：
发0码，在Ts内BPF的包络输出：其输出包络的一维概率密度函数服从瑞利分布：
代入(7.1-６ )得： 0、 1等概时， 2ASK 信号的双边功率谱密度：
5) 、如图7-6。第一，2ASK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，连续谱取决于s ( t ) 经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定；第二，若只计基带脉冲频谱的主瓣，2ASK 信号的带宽是基带脉冲波形带宽的两倍。
❖20
一、2DPSK调制系统的原理(4)
调制方法： 1、模拟调制法: 图(7-13a)；
2、键控调制法: 图(7-13b)
码变换：
❖ 21
一、2DPSK调制系统的原理(5)
解调方法： 1、相干解调:
图(7-20a)
等效：
其中反码变换：
2、差分相干解调: 图(7-21a)。
相干解调时各点时间波形,如图7-20。功率谱:与2PSK一样。优点：不会产生“倒π”现象或“反向工作”现象。
A方式

现代通信原理课件：现代数字调制技术

现代数字调制技术
9.1.2 数字调制技术在数字电视(DTV)上的应用 DTV 是将活动图像、声音和数据,通过数字技术进行压
缩、编码、传输、存储,实时发送、广播,供观众接收、播放的视听系统。
数字高清晰度电视的图像信息速率接近1GB/s,要在实际信道中传输,除应采用高效的信源压缩编码技术、先进的信道编码技术之外,采用高效的数字调制技术来提高单位频带的数据传送速率也是极为重要的。
改进之二是解调方式, π/4-QPSK 在发送端采用差分编码, 因而可以采用差分相干解调,避免了 QPSK 信号和 OQPSK 信号相干解调中的“倒 π 现象”,同时大大简化接收机的设计,π/4-QPSK 又称 π/4-DQPSK。π/4-QPSK 已应用于美国的 IS 136数字蜂窝系统、日本的数字蜂窝系统 (PDC)和美国的个人接入通信系统(PACS)中。
现代数字调制技术
数字电视信号经信源编码及信道编码后,要进行信号传输,传输目的是最大限度地提高数字电视覆盖率,根据数字电视信道的特点,要进行地面信道、卫星信道、有线信道的编码调制后,才能进行传输。由于数字电视系统中传送的是数字电视信号,因此必须采用高速数字调制技术来提高频谱利用率,从而进一步提高抗干扰能力,以满足数字高清晰度电视系统的传输要求。
现代数字调制技术
现代数字调制技术
9.1 现代调制技术的应用 9.2 偏移四相相移键控 9.3 π/4四相相移键控 9.4 最小频移键控与高斯最小频移键控 9.5 正交幅度调制 9.6 正交频分复用 9.7 本章 MATLAB仿真实例本章小结习题

通信原理答案4

第四章模拟调制系统

已知调制信号 m(t)=cos(2000πt)+cos(4000πt)，载波为cos104πt，进行单边带调制，

试确定该单边带信号的表达试，并画出频谱图。

解：方法一：若要确定单边带信号，须先求得m(t)的希尔伯特变换

m’（t）=cos（2000πt-π/2）+cos（4000πt-π/2）

=sin（2000πt）+sin（4000πt）

故上边带信号为

S USB(t)=1/2m(t) cos w c t-1/2m’(t)sin w c t

=1/2cos(12000πt)+1/2cos(14000πt)

下边带信号为

S LSB(t)=1/2m(t) cos w c t+1/2m’(t) sin w c t

=1/2cos(8000πt)+1/2cos(6000πt)

其频谱如图所示。

方法二：先产生DSB信号：s m(t)=m(t)cos w c t=···，然后经过边带滤波器，产生SSB信号。

1.将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若次信号的传输函数H(w)如图所示。

当调制信号为m(t)=A[sin100πt +sin6000πt]时，试确定所得残留边带信号的表达式。

解：设调幅波sm(t)=[m

根据残留边带滤波器在f c处具有互补对称特性，从H(w)图上可知载频f c=10kHz，因此得载波cos20000πt。故有

sm(t)=[m0+m(t)]cos20000πt

=m0cos20000πt+A[sin100πt+sin6000πt]cos20000πt

=m0cos20000πt+A/2[sin(20100πt)-sin(19900πt)

通信原理-数字调制_4

通信原理4

4相位psk调制

通信原理 第4章 数字信号的基带传输

通原实验4-数字调制PSK实验

通信原理实验(4)

通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)

通信原理4

现代通信原理4第四章模拟角度调制

通信原理大作业-4ASK数字通信系统性能仿真

通信原理第四章

数字通信原理

通信原理 第04章 模拟数据和数字信号

通信原理第4章

通信原理数字带通传输系统课件

现代通信原理课件：现代数字调制技术

通信原理答案4

通信原理第4章数字信号的基带传输

通信原理第04章模拟数据和数字信号