验证数字信号正交调制、解调系统原理

一、实验目的

验证数字信号正交调制、解调系统原理。

二、实验器材

安装有MATLAB微型计算机一台。

三、实验原理

为了提高频谱利用率，通信系统常采用正交调制。一般我们在教科书上看到的正交调制模型为：

图1 正交信号的产生

I(t)为同相支路(I路)的基带信号，Q(t)为正交支路(Q路)

的基带信号。I路信号与载波相乘，Q路信号与载波相乘，

然后将两路乘积加起来作为发送信号s(t)。之所以Q路信号采用-sin是因为这样可以方便用等效复数基带模型来表示。接下来简要回顾一下等效复数基带模型。由于信道是模拟的，所以信道本身肯定不可能传输复数信号。输入信号包含相互独立的I/Q两部分，在理论分析上常用I(t)+jQ(t)来表示，即I路信号代表复数信号的实部，Q路信号代表复数信号的

虚部，这就是正交调制的复数基带模型。如果我们将I/Q两路载波也用类似的方式表示为复数载波。则发送的信号实际上是复数基带信号与复数载波混频后的实部

图2 正交信号解调

A t=Aq2+Ai2 (1) ϕ (t)=arctan(Sq Si) (2)

f t=Δ( ϕ (t)) (3)

四、实验步骤

（一）数字正交信号生成

（二）数字正交信号解调

五、实验结果

图3 射频I支路波形

图四射频Q支路波形

图五解调原始信号波形

六、心得及建议

对于数字通信，在基带处理带通信号，可以是有效带宽减少一半，进而对于AD 的采样率要求，FFT的处理能力等都有改善。之后又介绍了正交采样，即将一个连续(模拟)的带通信号数学化并使其频谱以0Hz为中心的过程。通过一个一个正交采样的实例，我们知道正交采样方式的优点有：每个A/D转换的采样频率仅仅是标准的实信号采样频率的一半

在许多硬件实现时，工作在更低的时钟频率可以降低功耗对一个给定的采样频率fs，我们可以获得带宽更宽的模拟信号由于更宽的频率覆盖范围，正交序列可以使FFT的效率更高由于正交序列实际上是2倍因子过采样，这样使得信号自乘

时无需上采样,获取了信号的相位信息就可以进行相关运算。正交采样使在解调时更容易测量到信号的瞬时幅度和相位。通过三维频域描述帮助我们理解正交信号的产生，频域中的传输，合成与分离。知道了正交信号并不复杂，而且在信号的传输以及处理过程中，正交信号比是信号更加方便。