通信原理多进制数字调制系统
通信系统中的数字信号调制原理
通信系统中的数字信号调制原理在通信系统中，数字信号调制是非常重要的一个环节。
数字信号调制的原理是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中能够准确传输和恢复原始信息。
下面我将详细介绍数字信号调制的原理。
数字信号调制的主要目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中可以准确传输信息。
这样一方面可以减小传输的带宽，另一方面也可以提高信号的传输质量和抗干扰能力。
数字信号调制主要有两种方式：ASK（Amplitude Shift Keying）和FSK（Frequency Shift Keying）。
对于ASK调制，其原理是通过改变信号的振幅来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定频率的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将振幅调制成一定水平；当需要传输低电平（0）时，将振幅调制成另一个水平。
这样，接收端可以通过测量信号的振幅来还原原始的数字信号。
而对于FSK调制，其原理是通过改变信号的频率来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定振幅的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将频率调制成一定值；当需要传输低电平（0）时，将频率调制成另一个值。
接收端则可以通过测量信号的频率来还原原始的数字信号。
值得注意的是，数字信号调制的过程中会引入一定的量化误差和噪声干扰，因此在设计通信系统时需要考虑到这些因素。
此外，不同的数字信号调制方式在传输效率、带宽利用率、抗干扰能力等方面可能有所不同，需要根据具体的应用场景进行选择。
总的来说，数字信号调制在通信系统中起着至关重要的作用。
掌握数字信号调制的原理和实现方法，可以帮助我们设计出更高效、更可靠的通信系统，从而更好地满足人们对信息传输的需求。
希望以上内容对您有所帮助。
多进制数字调制系统PPT课件(通信原理)
13
8PSK信号点
14
在L=8 的5种信号星座图可以看 出,(4) 是最佳的一种方案
在同样的性能下,即在保证信 号状态点之间的最小距离为2 的情况下,(4)方案所用的平 均信号功率最小.
15
1
6.4.1 MASK
L电平的调制信号
可看成由时间上不重叠的L个不同振幅值 的OOK信号的叠加,因而,其功率谱密度便是这L 个信号的功率谱密度之和,尽管叠加后的谱结构 很复杂,但就带宽而言,L电平调制信号的带宽与 二电平的相同.
2
A(t)
×
x(t)
A(t)
BPF
× LPF 抽样判决
… 门限电平
每个四进制码元又被称为双比特码元
ab
(A方式) (B方式)
00 10 11 01
0° 90° 180° 270°
225° 315° 45° 135°
8
10
01
11
11
00
参考相位
参考相位
00
10
01
QPSK信号的矢量图
9
a
×
输入
串/并变换
-π/2
b
×
输出
+
调制
×
LPF
抽样判决
a
-π/2
并/串
×
多进制数字调制系统
特点 1. 在相同的码元传输速率下，信息传输速
率比二进制系统高。 Rb=RBN㏒2N b/s 2. 在相同的信息传输速率下，多进制码元
传输速率比二进制低。增大码元宽度， 会增加码元的能量，并能减少由于信道 特性引起的码间干扰的影响。 3. 在相同的噪声下，多进制数字调制系统 的抗噪声性能低于二进制数字调制系统。
多进制数字调制中误码率和误信率之间的关系
2012.No16摘 要 讨论了M进制数字系统中的误码率和误比特率的关系，指出当M个码元等概率分布，并且M为2的整数次方时，误码率和误比特率具有确定的数学关系式，但是当M不为2的整数次方时，该关系式不成立。
最后解释了一般情况下误比特率低于误码率的原因，并指出在误码率和误信率关系问题上容易出现的误区。
关键词 数字系统 误码率 误比特率 M进制1 问题的提出数字通信的可靠性用误码率和 误信率来衡量，误码率Pe 定义为错误码元数占传输总码元数的比例，误信率Pb定义为错误比特数占传输总比特数的比例[1]。
与[1]配套的教辅资料[2]第7页表明，在M进制数字系统中，误码率Pe和误信率Pb的关系为：（1）这里没有对M进行限制。
必须注意的是，仅当M为2的整数次方，即M=2k（k为正整数）时，才有这个数学关系成立，否则不成立。
下面说明公式（1）的来历，并举反例说明当M不为2的整数次方时，公式（1）不成立。
2 问题的解决假设M个码元是等概的，由于M=2k，所以每个码元有k比特，分别编码为00...0，00...1，...，11...1等，并且每个比特位上0和1出现的概率各为1/2，即0和1各出现2k-1次。
假设每个码元都等概地错成别的码元，那么每个0和1都有2k-1-1次不发生错误，2k-1次发生错误，即在发生误码的条件下，每个比特发生错误的概率为2k-1/[(2k-1-1)+2k-1]，即2k-1/(2k-1)，所以误比特率为（2）用M代替2k，即得公式（1）。
如果M不为2的整数次方，那么公式（1）不成立。
例如，当M=3时，码元0,1,2分别用唯一可译等长码00,01,10表示，这时由于0和1不是等概出现的，就不能用公式（1）计算误码率和误信率的关系。
事实上，当误码率为1/3，容易计算得误比特率为2/9，而用公式（1）计算得误比特率为1/4。
因此，必须对公式（1）中的M加以限制，只有当M为2的整数次方时，公式才成立。
《通信原理》复习汇报材料
《通信原理》复习材料一、填空题1. 通信系统按其传输信号形式可分为 和、 。
2. 通信系统按传输媒介可分为 和、 。
3. 出现概率越 的消息，其所含的信息量越大；出现概率越 的消息，其所含的信息量越4. 某二进制符号出现的概率为1/16，它所包含的信息量为 bits 。
5. 对于各态遍历的平稳随机过程，可以用 代替统计平均。
6. 实平稳随机过程()t ξ的自相关函数为()R ξτ,则()t ξ的交流功率为。
7.某二进制信源，各符号独立出现。
若“1”符号出现的概率为3/4，则“0”符号的信息量为 。
8. 理论上，四元离散信源可能达到的最大熵为 bit/符号。
9. 当二进制信源的每个符号出现概率 时，该信源的熵最大。
10.设某信息源由A 、B 、C 、D 4个信息符号组成，发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同，且设每一符号的出现是相互独立的，则该信源的平均信息量为。
11. 某二进制符号出现的概率为1/8，它所包含的信息量为 bps 。
12. 已知某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 四个符号构成，且每一符号独立出现。
若各符号出现的概率分别为12、14、18、18，该信源的平均信息量（熵）为 bits ；该信源在 条件下，有最大平均信息量 bits 。
13. 已知一个十六进制信号的符号速率为1200Baud ，则其对应的信息速率为bps 。
14.某系统传输八进制数字信号，每个码元占有的时间为1ms,各种码元等概率出现，则系统信息速率为 bps 。
15. 已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率为 比特/秒。
16．在连续信道中,当传输系统的信噪比下降时,为保持信道容量不变,可采的办法,这是基于香农理论得出的。
17.香农公式可表示为C = ，其中C 表示 条件下的 。
18.已知电话信道的带宽为3.4KHZ ，接收信噪比30S dB N =时，信道容量为 Kbps 。
19.若信道带宽为10KHZ ，信噪比为30dB,该信道的最高信息传输速率理论值为。
通信原理复习题1
通信原理复习题1通信原理复习题一、填空题1、数字通信的有效性用衡量，可靠性用衡量。
2、广义平稳随机过程的数学期望，方差与___________无关，自相关函数只与时间差有关。
3、为了消除码间干扰，基带传输系统的传输函数，即乃奎斯特第一准则为ss is T T T i H πωπω≤=+∑,)2(，其对应的冲激函数为___________。
4、部分响应系统的最高频带利用率为___________。
5、PCM30/32路基群系统中，帧长为___________比特；帧同步信号在第___________时隙传输。
6、十六进制符号速率为800波特，则信息传输速率为___________。
7、8、在相同符号速率条件下，对于2ASK 、2FSK 、2PSK 数字调制方式中频带利用率最低的是___________。
9、一个八进制数字传输系统，若码元速率为2400Baud ，则该系统的最大可能信息速率为_____。
10、一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为1/8、1/8、1/4、1/2，该信源的平均信息量为_____，平均信息速率为_____。
11、功率信号的自相关函数和其能量谱密度是_____关系。
12、设X 是a=0，σ=1的高斯随机变量，则随机变量Y=cX+d 的概率密度函数为______，其中c ，d 均为常数13、平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同，其以为分布与_____无关，二维分布只与_____有关。
14、调制信道分为_____和_____，调制信道包括_____，媒质，_____。
15、连续信道香农公式可表示为_____，当信道带宽趋于无穷大时，信道容量趋于_____。
16、AM 系统在_____情况下会出现门限效应。
17、3码为_____。
18、2DPSK ，2ASK ，2PSK 和2FSK ，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列次序为_____。
通信原理第7章
以概率P 发送“”时 1 以概率1 P 发送“0”时
1
载波
t
2ASK
t
4
第7章数字带通传输系统
2ASK信号的一般表达式 e2ASK (t ) st cosc t
其中
s(t ) an g (t nTs )
n
Ts － 码元持续时间； g(t) － 持续时间为Ts的基带脉冲波形，通常假设是高
10
第7章数字带通传输系统
P2 ASK 1 2 2 f s P (1 P ) G ( f f c ) G ( f f c ) 4
1 2 2 f s (1 P ) 2 G (0) ( f f c ) ( f f c ) 4
G( f ) TS Sa( f TS )
13
第7章数字带通传输系统
7.1.2 二进制频移键控（2FSK）
基本原理
表达式：在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1
和f2两个频率点间变化。故其表达式为
A cos(1t n ), e2FSK (t ) A cos( 2 t n ), 发送“”时 1 发送“ ”时 0
概率为 P 1, an 1, 概率为 1 P
即发送二进制符号“0‖时（an取+1），e2PSK(t)取0相位；发送
二进制符号“1‖时（ an取 -1）， e2PSK(t)取相位。这种以载
波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式， 称为二进制绝对相移方式。
26
第7章数字带通传输系统
键控法
开关电路
cos ct
e2 ASK (t )
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。
通信原理(张会生)课后习题答案
思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。
1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。
（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题答案第一章习题答案1-1 解：1-2 解：1-3 解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。
通信原理第六版课后答案及思考题答案
5-2 数字基带信号有哪些常见的形式？它们各有什么特点？它们的时域表示式如何？
答：数字基带信号常见的形式有： 第一：单极性码波形特点：在码元时间内或者有电压或者无电压，电极性单一。 第二：双极性码波形特点：二进制符号0，1分别与正，负电位相对应。 第三：单极性归零码波形特点：它的电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位。 第四：双极性归零码波形特点：每一符号都有零电位的间隙产生。 第五：差分码波形特点：波形所代表的信息符号与码元本身电位无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。 第六：多元码波形特点：一个脉冲可以代表多个二进制符号。
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：随参信道的特点：第一：对信号的衰耗随时间而变化； 第二：传输的时延随时间而变化；第三：多径传播。信号在随参信道中传输时会发生衰落现象是因为：多径传播的结果使确定的载波信号变成了包络和相位受到调制的窄带信号；从频谱上看，多径传输引起了频率弥散，即由单个频率变成了一个窄带频谱。
3-6 信道中常见的起伏噪声有哪些？它们的主要特点是什么？
6-1 什么是数字调制？它和模拟调制有哪些异同点？
答：数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息， 在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。 模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端则对载波信号的调制参量连续的进行估计。
6-2 什么是振幅键控？2ASK信号的波形有什么特点？
通信原理复习题(含答案)
1.与二进制系统相比，多进制调制的特点是什么？答：①在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率高于二进制数字调制系统；②在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率低于二进制数字调制系统；③在相同噪声情况下，多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调制系统。
2.一般的复用形式有哪几种？什么是时分多路复用？答：频分复用、时分复用和码分复用。
时分多路复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同时间的时间区间。
在同一信道上同时传送的基带信号具有相同的抽样频率，但抽样脉冲在时间上交替出现占据不同的时隙b5E2RGbCAP3.什么是加性高斯窄带白噪声？答：高斯窄带白噪声是指一个噪声概率密度服从正态分布<即高斯噪声），其功率谱密度在整个频域内均匀分布，且其还满足窄带条件，即其带宽远远小于中心频率，而且中心频率偏离零频很远，这样的噪声称为高斯窄带白噪声。
p1EanqFDPw4.试画出二进制确定信号的最佳接收结构。
5.简单增量调制的主要优缺点是什么？优点：① 低比特率时,量化信噪比高于PCM.② 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作③便译码器比PCM 简单.缺点：存在斜率过载和动态范围问题。
6.数字通信系统中编码分为哪两类？并简述其各自的作用。
信源编码和信道编码两类。
①信源编码完成的是将模拟信号转换为数字信号，目的是提高传输的有效性。
②信道编码完成是将信源编码输出的数字信号变换成适合于信道传输的码型，目的是提高传输的可靠性。
DXDiTa9E3d7.为什么简单增量调制的抗误码性能优于线性脉冲编码调制？答：增量调制是用一位二进制码表示相邻抽样的相对大小，用相邻抽样值的相对变化来反应模拟信号的变化规律，且在接收端只需要用一个线性网络便可以恢复模拟信号，而线性脉冲编码调制是将模拟信号抽样值变成二进制码组的过程，为减少量化噪声，一般需要较长的代码及教复杂编译码设备。
RTCrpUDGiT8.在模拟调制中改善门限效应的方法及原理。
通信原理简答题题库
通信原理简答题题库简答题：1、数字通信有何优点？答案：差错可控；抗⼲扰能⼒强，可消除噪声积累；便于加密处理，且保密性好；便于与各种数字终端接⼝，可⽤现代化计算技术对信号进⾏处理、加⼯、变换、存储；便于集成化，从⽽使通信设备微型化。
难度：较难2、在PCM 系统中，信号量噪⽐和信号（系统）带宽有什么关系？答案： )/(22/H f B q N S =，所以PCM 系统的输出信号量噪⽐随系统的带宽B 按指数规律增长。
难度：难3、⾮均匀量化的⽬的是什么？答案：⾸先，当输⼊量化器的信号具有⾮均匀分布的概率密度时，⾮均匀量化器的输出端可以得到较⾼的平均信号量化噪声功率⽐；其次，⾮均匀量化时，量化噪声对⼤、⼩信号的影响⼤致相同，即改善了⼩信号时的量化信噪⽐。
难度：较难3、什么是奈奎斯特准则？什么是奈奎斯特速率？答案：为了得到⽆码间串扰的传输特性，系统传输函数不必须为矩形，⽽容许具有缓慢下降边沿的任何形状，只要此传输函数是实函数并且在f=W 处奇对称，称为奈奎斯特准则。
同时系统达到的单位带宽速率，称为奈奎斯特速率。
难度：难4、什么是带通调制？带通调制的⽬的是什么？答案：⽤调制信号去调制⼀个载波，使载波的某个（些）参数随基带信号的变化规律去变化的过程称为带通调制。
调制的⽬的是实现信号的频谱搬移，使信号适合信道的传输特性。
难度：难5、若消息码序列为1101001000001，试写出AMI 和HDB3码的相应序列。
答案：AMI ：+1-10+100-100000+1（-1+10-100+100000-1）HDB3：+1-10+100-1000-v0+1（-1+10-100+1000+v00-1）难度：难6、什么是多径效应？答案：在随参信道当中进⾏信号的传输过程中，由于多径传播的影响，会使信号的包络产⽣起伏，即衰落；会使信号由单⼀频率变成窄带信号，即频率弥散现象；还会使信号的某些频率成分消失，即频率选择性衰落。
这种由于多径传播对信号的影响称为多径效应。
通信原理第7章(樊昌信第七版)
注：对应关系可有不同 规定，但相邻码组应符 合格雷码编码规则
载波相位 φn
b 0（−1） 0（−1） 1（+1） 1（+1）
10
A 方式
0° 90 ° 180° 270°
பைடு நூலகம்
B 方式
225° 315° 45 ° 135°
矢量图
11
b(1) 01
00 参考相位
11 a(1) 10 b(0)
a(0) 00
MFSK一般用于 调制速率(1/TB) 不高的衰落信道
传输场合。
§7.4.3 多进制相移键控 （MPSK） 1 基本概念
利用载波的M种不同相位表示数字信息。
信号矢量图（星座图）：
随着 M 的增加，多相制信号可以在相同的带宽中传输 更多比特的信息，从而提高频带利用率。
随着 M 的增加，星座图上的相邻信号点的距离会逐渐 减小（判决范围减小/噪声容限减小），导致抗噪性能
rb
(a) 非相干解调
MFSK –相干解调系统的误码率:
Pe ( M 1)erfc( r )
比较相干和非相干解调 的
误码率，当 log2M > 7时，
误码率的上界都可表示为：
Pe
M 1 A2 / 4 n2 Pe e 2
rb
(b) 相干解调
MPSK(M≥ 4) 相干解调系统的误码率:
课 件
第7章
数字带通传输
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
二进制数字调制/解调原理
2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
第7章 数字调制
二进制数字调制系统抗噪声性能
数字通信原理
数字通信原理
数字通信原理是一种将信息通过数字信号进行传输的通信
方式。
它包括了数字信号的产生、编码、调制、传输、解
调和解码等过程。
在数字通信中，信息经过模拟到数字转换的过程，被转换
为数字信号，然后通过编码和调制等处理，转换为适合传
输的信号。
传输过程中，为了提高传输效率和抵抗噪声干扰，通常会采用调制技术，将数字信号转换为模拟信号进
行传输。
接收端根据接收到的模拟信号进行解调和解码，
将数字信号恢复为原始信息。
数字通信原理的关键技术包括：
1. 数字信号的产生：通过采样和量化将模拟信号转换为数
字信号。
2. 编码：将数字信号表示为二进制码，提高可靠性和效率。
3. 调制：将数字信号转换为模拟信号，适应信道传输特性，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
4. 传输：通过传输介质将调制后的信号从发送端传输到接
收端，包括有线传输和无线传输。
5. 解调：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
6. 解码：将数字信号转换为原始信息。
数字通信原理可以应用于很多领域，例如电视广播、移动
通信、计算机网络等。
它能够提供更高的传输速率、更好
的抗干扰能力和更高的可靠性，成为现代通信领域的主要
通信方式。
第17讲 多进制数字调制原理
相加 电路
s(t)
b
相乘 电路
图7-37 第一种QPSK信号产生方法
通信原理
第6章 数字带通传输系统
码元串并变换： 0
0 1
1 2 3 4 (a) 输入基带码元
2 4 (b) 并行支路a码元
5
t t t
3 5 (c) 并行支路b码元 图7-38 码元串/并变换
通信原理
第6章 数字带通传输系统
矢量图：
f1 00
f2 01
f3 10
f4 11
(b) 4FSK信号的取值
通信原理
第6章 数字带通传输系统
• MFSK信号的带宽： B = fM - f1 + f 式中， f1 － 最低载频 fM － 最高载频 f － 单个码元的带宽
通信原理
第6章 数字带通传输系统
• MFSK非相干解调器的原理方框图：
通信原理
第6章 数字带通传输系统
– 正交相移键控（QPSK） • 4PSK常称为正交相移键控（QPSK） • 格雷（Gray）码 – 4PSK信号每个码元含有2 比特的信息，现用ab代表 这两个比特。 – 两个比特有4种组合，即00、01、10和11。它们和 相位k之间的关系通常都按格雷码的规律安排，如 下表所示。 QPSK信号的编码： a 0 0 1 1 b 0 1 1 0
01 10 11 11
10
01 00 00
10 t
0
(c) 基带多电平双极性不归零信号
11 01 00 00 11
01
10
10
10
0
t
(d) 抑制载波MASK信号
通信原理
第6章 数字带通传输系统
6.5.2 多进制频移键控（MFSK）
通信原理简答题
19、试画出第一类部分响应编码基带传输系统的原理框图，如果发送端的四进制信码为000132103231，试写出预编码器和相关编码器输出的信号序列。
答：其目的是为了提高解调器的输出信噪比。因为鉴频器输出噪声功率谱密度与噪声频率平方成正比，对此噪声进行去加重处理可以降低高频噪声，从而减小解调器输出噪声功率。预加重器用以增强基带信号的高频成分，使去加重器输出基带信号不失真，功率不变。
9、在2FSK通信系统中，若1码和0码对应的信号幅度不相同，当无噪声时，对传输信息有影响吗？为什么？
4、如何由白噪声得到窄带白噪声，窄带白噪声的功率与其同相分量的功率及正交分量的功率有何关系：
答：将白噪声通过窄带带通滤波器，就可以得到窄带白噪声，窄带白噪声的功率与其同相分量的功率以及正交分量的功率是相同的。
5、定性说明误码率与码间串扰、信噪比、位同步信号相位抖动大小及码速率之间的关系。
答：码间串扰越大，误码率越大；信噪比越大，误码率越大；位同步信号相位抖动越大，误码率越大；码速率越大，误码率越大。
6、最佳接收机的误码率通常小于非最佳接收机的误码率，为什么？试加以解释。
7、如何评价模拟通信系统和数字通信系统的有效性有可靠性？
答：模拟通信系统：已调信号带宽越小，有效性越好；解调器输出信噪比越高，可靠性越好；数字通信系统：频带利用率越高，有效性越好；误码率越小，可靠性越好。
8、FM通信系统中采用预加重/去加重技术可达到什么目的？为什么？
34、简述无码间串扰的时域和频域条件。
35、简述多进制数字调制系统的特点。
通信原理课件——数字调制系统
② 2DPSK信号的解调
——
极性比较—码变换法即是2PSK解调加差分译码，其方框图如（a） 原理：2DPSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码{bn}，再由差分译码器把 相对码转换成绝对码，输出{an}，从而恢复发送的信息。在次过程中，若相干
载波产生1800模糊，会发生“反向工作”现象。但是经过码反变换器后，输出的 绝对码不会发生任何倒置现象。
根据题中已知条件，码元传输速率为1000B，“1”码元的载 波频率为3000Hz，“0”码元的载波频率为2000Hz。因此， 在2FSK信号的时间波形中，每个“1”码元时间内共有3个 周期的载波，每个“0”码元时间内共有两个周期的载波。
数字基带信号s(t)和2FSK信号的时间波形如图：
（2）2FSK信号是一种非线性调制信号，其功率谱结构可以近似看成是两 个2ASK信号频谱的叠加。
n
n
n1
（2） 2PSK和2DPSK信号的调制
模拟调相法：原理框图如图所示，码变换器（即差分编码器）是用来完成绝
对码波形到相对码波形变换的，去掉码变换器，则可进行2PSK信号的调制。
（3） 2PSK和2DPSK信号的解调 ① 2PSK信号的解调
——
2PSK信号的解调只能采用相干解调的方法，其方框图及波形如图所示。
2. 二进制频移键控（2FSK）
数字频率调制又称频移键控，记作FSK（Frequency Shift Keying）， 二进制频移键控记作2FSK。
（1） 2FSK信号的调制方法：
前面已提到，2FSK信号可以采用模拟调频法和数字键控法来产生。
模拟调频法：用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器的某些参数（例如电
3. 二进制相移键控及二进制差分相位键控
通信原理知识
通信原理知识
通信原理是指在传输信息时，通过信号的生成、编码、调制、调整及解码等过程，从发送端将信息通过信道传输到接收端，并从接收端恢复原始信息的技术原理和方法。
其核心目标是实现信息的可靠传输和高效传送。
在通信原理中，常见的技术原理包括：
1. 模拟通信原理：模拟通信是指将原始信息转换成连续变化的模拟信号，通过调制、放大、传输等步骤进行传输的通信方式。
常见的模拟调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
2. 数字通信原理：数字通信是指将原始信息转换为离散的数字符号，通过编码、传输和解码等步骤进行传输的通信方式。
常见的数字调制技术有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、
相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
3. 噪声及信道模型：通信过程会受到噪声和信道影响，因此了解噪声与信道的特性对通信原理至关重要。
噪声主要包括加性白噪声和信道噪声，信道模型则用于描述信号在信道中的传输特性。
4. 调制解调技术：调制解调技术是实现信号调制和解调的关键环节。
调制将原始信号转换为适合传输的信号，解调则将接收到的信号恢复为原始信号。
常见的调制解调技术有振幅调制解调、频移键控解调、相移键控解调和正交幅度调制解调等。
5. 误码控制：为了保证信息的可靠传输，通信系统常常采用纠错编码、交织技术和反馈控制等方法来进行误码控制。
这些技术可以提高通信系统的容错性，减小信道传输中出现的错误率。
综上所述，通信原理涉及信号的调制与解调、噪声与信道模型、误码控制等多个方面的知识。
深入理解通信原理对于设计和改进通信系统具有重要的意义。
专升本《通信原理》_试卷_答案
B.5.2MHz
C.5.7MHz
D.10MHz
标准
答案：
B,C
48.2DPSK系统中若载波频率fc是信息速率Rb的整数倍，则可采用（）解 调。（2分）
A.包络检波
B.过零检测
C相干
D.差分相干
标准
答案：
C.D
49.（）是适合在非线性频带受限信道中使用的恒包络调制方式。（2分）
A.MASK
D.可靠性的指标
标准
答案：
A,D
26. 跳频码分多址系统中，只要各用户的跳频图案不重合，就无（）。（2
A.人为干扰
B.随机噪声
C误码
D.多址干扰
标准
答案：D
27.数字调制系统中，一般相同条件下误比特率最大的是（）系统 分）
A.2ASK
B.2FSK
C.2PSK
D.2DPSK
标准
答案：A
28.数字通信系统，信道编码的作用是（）。（2分）
B.2FSK
C.2PSKHale Waihona Puke D.2DPSKA.1
B.2
C.3
D.6
标准
答案：
A,B
24.扩频通信中常用到PN码，它是一种（）信号。（2分）
A.短周期序列
B.完全随机序列
C.伪随机序列
D.伪噪声序列
标准
答案：
C,D
25.数字通信系统中，误比特率就是指（）。（2分）
A.误信率
B.错误码元数/传输总码元数
C.有效性的指标
C.SSB
D.DSB
答案：
D（（
45.数字基带信号码型中，最不便于提取位同步的是（）码型。（2分）
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联合战术通信教研室
张伟明
理工大学通信工程学院
5.5 5.5.1
多进制数字调制系统
多进制振幅键控（MASK）
5.5.2
5.5.3
多进制频移键控（MFSK）
多进制相移键控（MPSK）
5.5.4
5.5.5
多进制差分相移键控（MDPSK）
振幅相位联合键控系统（APK）
5.5
多进制数字调制系统
2 i
1 2 2 M 2 3M 1 E h Eg 2 6
认为g(t)具有 单位能量
5.5.1
多进制振幅键控
1 2 2M 2 3M 1 E h 2 6
M＝2 M＝4
E
1 2 h Eg 4
h' 7h
E
7 2 h Eg 4
结论
在相邻幅值间距相等的情况下，平均能量随进制数的增加 而增加 在平均能量相等的情况下，进制数越大，则相邻幅值的间 距越小 因此在相同信噪比条件下，进制数越大，误码率也越大
输入 输出
1
In
Qn
+ + 1
2 2
1 1 0 0
电平 输出 变换
+ +
0
0
t t
5.5.3 多进制相移键控
QPSK调制器方框图
电平变 an 换器
In
同相支路
输入二进 制序列 接收到两位信息 后，同时送到两 个支路，每个支 路各送一位
串/并变 换器
cos 2f ct
相移 900
QPSK信号
bn
t
Ts是符号间隔
假设
M个频移键控信号具有相同的能量、先验等概；
信号间彼此正交，信号之间的频率间隔为1/(2Ts)Hz
Ts
0
Ei si (t )s j (t )dt 0
i j i j
5.5.2
多进制频移键控
二、信号带宽
B f M f1 2 Ts
r=E/n0为平均接收 信号的信噪比
5.5.2
5.5.3
多进制频移键控（MFSK）
多进制相移键控（MPSK）
5.5.4
5.5.5
多进制差分相移键控（MDPSK）
振幅相位联合键控系统（APK）
5.5.2
多进制频移键控
一、信号数学表达式
i si (t ) a cos 2 f c t Ts
fc=nc/(2Ts)， nc是 某个固定的整数
研究对象：多进制数字调制系统
研究目的：在信道频带受限时多进制数字调制是如 何增加信息的传输速率（即比特率），提高系统的 频带利用率从而提高数字传输系统有效性，或者通 过牺牲频带资源从而提高系统可靠性的。
研究方法：原理及抗噪声性能结论
5.5
多进制数字调制系统
定义：在码元间隔0≤t≤TS内，可能发送的码元有 M种：si(t)，i=1，2，，M。实际应用中，通 常取M=2k（k>1为整数）。
MFSK相干解调性能
5.5.2
多进制频移键控
M 1 2 Pe e 2
r
MFSK非相干解调性能
MFSK与2FSK的比较
功率谱密度
0 1 0 1
2FSK 8FSK
0
0 1 1 0
0 0 1 1
0 1
f0 f1 f0 f1 f0 f0 f1 f1 f0 f0 f0 f1 f1 f0 f1 f2 f4 f6 f1 f5
M=16
结论
在相同信噪比条件下，进制数越大，误码率也越大; 为得到相同的误码率，多电平调制需要比二进制更高的信噪比； 多电平调制尽管提高了频带利用率，但抗噪声性能却下降了，尤 其抗衰落的能力不强，因而它一般只适宜在恒参信道中采用。
5.5 5.5.1
多进制数字调制系统
多进制振幅键控（MASK）
• 四、MASK信号带宽
• M进制振幅调制信号可以看 成由M个时间上不重叠的二 进制振幅调制信号叠加。 • 在符号速率（码元速率）相 等的情况下
11 10 01 0 01 00 00 10
11 10 01
11
t
BMASK＝ B2ASK
0
11 10 01 01 00 00 10
11 10 01
11
t
11 10 01 0 01 00 00 10
5.5.3 多进制相移键控
三、QPSK信号的产生
设第n个码元内的数字信息为 anbn ，QPSK信号的载 波相位为 n 。 sQPSK (t ) cos(2f c t n ) cos n cos 2f c t sin n sin 2f c t I n cos 2f c t Qn sin 2f c t
多进制振幅键控
r=Eav/n0为 信噪比
发送M个电平的可能性相同时，MASK相干解调时误码率为
Pe 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 0 5 10 15 20
M 1 3r Pe ( )erfc 2 M M 1
M=2
M=4 M=8
25 30 r/dB
5.5.4
5.5.5
多进制差分相移键控（MDPSK）
振幅相位联合键控系统（APK）
5.5.3
多进制相移键控
MPSK信号
MPSK信号的一般原理
QPSK信号的波形 QPSK信号的产生 QPSK信号的功率谱及带宽 QPSK信号的解调
QPSK信号的抗噪声性能
5.5.3 多进制相移键控
电平变 换器
Qn sin 2fct
正交支路
QPSK由两个2PSK信号相加而成。
I (t )cos ct Q(t )sin ct
5.5.3 多进制相移键控
eMPSK (t ) I (t )cos ct Q(t )sin ct
I (t ) an g (t nTs )
n
Q(t ) bn g (t nTs )
n
电平变 换器
I (t )
4
)
5.5相移键控
a(0) a(1) 00
11
b(0)
10
数字信息 参考载波
1
1
0
1
0
0
1
0
1
t
t
QPSK波形
t
4
3 4
5 4
7 4
3 4
QPSK波形特点： （1）相邻码元载波相位不连续 （2）相邻码元载波相位最大跳变180度，出现在01与10， 00与11 的变化时。
11 10 01
11
t
5.5.1
多进制振幅键控
五、MASK信号解调
对于M元确知信号的最佳接收可以描述为，在观察时间(0，Tb)内收到的波 形r(t)将包含M个信号si(t)（i=1，2，，M）中的一个
s (t )
r (t ) s1 (t )
Tb
0
( )dt
r1
选 择 最 大 者
a
' k
同相支路
输入二进 制序列 接收到两位信息 后，同时送到两 个支路，每个支 路各送一位
串/并变 换器
cos 2f ct
相移 900
电平变 换器 MPSK信号
Q(t )
sin 2f ct
正交支路
5.5.3
多进制相移键控
3 (01) 4
二、QPSK信号的波形
Y
(11) 4
X
5 4 (00)
三、抗噪声性能
非相干解调
相干解调
r M 1 2 Pe e 2
r M 1 Pe erfc 2 2
5.5.2
多进制频移键控
r M 1 Pe erfc 2 2
MASK与2ASK比较
平均功率相同
11 01 00 10 01
4ASK
1
2ASK
1
0
1
0
0
1
0
0
1
MASK与2ASK比较
载波振幅间隔相同
11 01 00 10 01
4ASK
1
2ASK
1
0
1
0
0
1
0
0
1
5.5.1
多进制振幅键控
11 10 10 01 00 00 t 11 10 01 11 01 0
二进制信息 串/并 变换
an
n
I n cosn Qn sin n
In
同相支路
cos 2f ct
QPSK信号
bn
Qn
sin 2f ct
正交支路
5.5.3 多进制相移键控
输入信息与同相分量及正交分量之间的关系
an bn
1 0 0 1
输入
n
/4
3 / 4 5 / 4 7 / 4
一、MPSK信号的一般原理
载波相位只 有0和两种 取值
0
以0°载波相 位作为参考 相位
1 参考相位
1
载波相位只 有±/2两 种取值
参考相位
载波相位四 种取值
00
图6-28 二进制数字相位调制信号矢量图
01 01 11
0
11 参考相位
45o 参考相位