1. 常见的调制方式 调制方式用途 常规双边带调幅AM 广播 抑制载波双边带调幅DSB 立体声广播 线性调制 单边带调幅SSB 载波通信、无线电台、数传连 残留边带调幅VSB 电视广播、数传、传真 续 频率调制FM 微波中继、卫星通信、广播载非线性调制 相位调制PM 中间调制方式 波 幅度键控ASK 数据传输 调 频率键控FSK 数据传输 制 数字调制相位键控PSK 、DPSK 、QPSK 等数据传输、数字微波、空间 通信 其他高效数字调制QAM 、MSK 等数字微波、空间通信 脉幅调制PAM 中间调制方式、遥测脉冲模拟调制脉宽调制PDM （PWM ）中间调制方式 脉脉位调制PPM 遥测、光纤传输 冲脉码调制PCM 市话、卫星、空间通信 调增量调制DM 军用、民用电话 制脉冲数字调制差分脉码调制DPCM 电视电话、图像编码 其他语言编码方式ADPCM 、APC 、中低数字电话 LPC 2. 模拟调制系统
c 2.1 幅度调制（线性调制）的原理 幅度调制： 用载波信号去控制高频载波的振幅， 使其按照调制信号的规律而变化的过程。 调制信号 v t V cos t 载波信号 v c t V c cos c t 调幅波（ AM ）信号 S AM t V c K a v t cos c t V c 1 K cos t cos c t V c cos c t 1 KV 2 cos c t 1 KV 2 cos c t 比例系数 -- K a ，调幅指数 -- K 频域表达式 S AM c K a V V c 1 M M 2 2.2 抑制载波双边带（ DSB ）调制 DSB 信号 S DSB t v t V c cos c t 1 V V c 2 cos c t 1 KV 2 V c cos c 频域表达式 1 S DSB M 2 c M c 2.3 单边带（ SSB ）调制 SSB 信号，上边带 v SSB 上 t 1 V V c 2 cos c t 频域表达式 1 S SSB 上 M c 2 1 下边带 v SSB 下 t V V c cos c t 2 频域表达式 1 S SSB 下 M c 2 SSB 信 号 上 下 边 带 合 起 来 c c c c
串联谐振脉冲调制方法总结 调幅控制方法是通过调节直流电压源输出（逆变器输入）电压Ud（可以用移相调压电路，也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。即逆变器的输出功率通过输入电压调节，由锁相环（PLL）完成电流和电压之间的相位控制，以保证较大的功率因数输出。 脉冲密度调制方法就是通过控制脉冲密度，实际上就是控制向负载馈送能量的时间来控制输出功率。其控制原理，这种控制方法的基本思路是：假设总共有N个调功单位，在其中M个调功单位里逆变器向负载输出功率；而剩下的N－M个单位内逆变器停止工作，负载能量以自然振荡形式逐渐衰减。输出的脉冲密度为M/N，这样输出功率就跟脉冲密度联系起来了。因此通过改变脉冲密度就可改变输出功率。 脉冲密度调制方法的主要优点是：输出频率基本不变，开关损耗相对较小，易于实现数字化控制，比较适合于开环工作场合。 脉冲频率调制方法是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。 负载的阻抗随着逆变器的工作频率（f）的变化而变化。对于一个恒定的输出电压，当工作频率与负载谐振频率偏差越大时，输出阻抗就越高，因此输出功率就越小，反之亦然。
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致集肤深度也随之而改变，在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响，这在要求严格的应用场合中是不允许的。但是由于脉冲频率调制方法实现起来非常简单，故在以下情况中可以考虑使用它：1）如果负载对工作频率范围没有严格限制，这时频率必须跟踪，但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 2）如果负载的Q值较高，或者功率调节范围不是很大，则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 脉冲密度调制方法的主要缺点是：逆变器输出功率的频率不完全等于负载的自然谐振频率，在需要功率闭环的场合中，工作稳定性较差。由于每次从自然衰减振荡状态恢复到输出功率状态时要重新锁定工作频率，这时系统可能会失控。因此在功率闭环或者温度闭环的场合，工作的稳定性不好。其另一个缺点就是功率调节特性不理想，呈有级调功方式。 谐振脉冲宽度调制（PWM）方法 谐振脉冲宽度调制是通过改变两对开关管的驱动信号之间的相位差来改变输出电压值以达到调节功率的目的。即在控制电路中使原来同相的两个桥臂开关（S1，S2）、（S3，S4）的驱动信号之间错开一个相位角，使得输出的正负交替电压之间插入一个零电压值，这样只要改变相位角就可以改变输出电压的有效值，最终达到调节输出功率的目的。
不同方式解调下FSK、PSK、DPSK 的误码率比较 摘要一般来说，数字解调与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此数字调制技术有两种方法：1 利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；2 利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的振幅，频率和相位进行键控，便可获得振幅键控、频移键控、和相移键控三种基本的数字调制方式。这次为期一周的通信传输课程设计的实习,就是通过MATLAB编程仿真,来更好的理解FSK、PSK、DPSK的调制和解调过程。在这次的实习中，主要是应用MATLAB 进行编程仿真并显示结果。仿真的是
FSK的相干、非相干和过零解调，PSK 的相干解调及DPSK的相干和差分解调。并比较相同调制后的信号不同的解调方式和不同调制后的信号相同的解调方式。关键字：频移键控，相移键控，误码率，信噪比ABSTRACT Generally speaking, digital demodulation and analog modulation of the basic principles of the same, but the digital signal has the characteristics of discrete values. Therefore, digital modulation techniques, there are two methods: one using analog modulation methods to achieve digital modulation, digital modulation that is seen as a special case of analog modulation to digital baseband signal as an analog signal a special case; 2 using digital signal characteristics of discrete values by keying switch carrier in order to achieve digital modulation. This method is usually referred to as keying method, such as the
课程设计任务书 学生姓名：杨刚专业班级：电信1302 指导教师：工作单位：武汉理工大学 题目：信号分析处理课程设计 －基于MATLAB的模拟信号频率调制（FM）与解调分析 初始条件： 1.Matlab6.5以上版本软件； 2.先修课程：通信原理等； 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行模拟频率（FM）调制与解调，观 察波形变化 2、画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果（含计算结 果和图表等），并对实验结果进行分析和总结； 3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写，具体包括： ⑴目录；⑵理论分析； ⑶程序设计；⑷程序运行结果及图表分析和总结； ⑸课程设计的心得体会（至少800字，必须手写。）； ⑹参考文献（不少于5篇）。 时间安排： 周一、周二查阅资料，了解设计内容； 周三、周四程序设计，上机调试程序； 周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。 指导教师签名： 2013 年 7月 2 日 系主任（或责任教师）签名： 2013年 7月 2日
目录 1 Simulink简介 (1) 1.1 Matlab简介······················································错误！未定义书签。 1.2 Simulink介绍 ···················································错误！未定义书签。 2 原理分析 ·····························································错误！未定义书签。 2.1通信系统 ·························································错误！未定义书签。 2.1.1通信系统的一般模型 ···································错误！未定义书签。 2.1.2 模拟通信系统 (3) 2.2 FM调制与解调原理···········································错误！未定义书签。 3 基于Matlab方案设计 (6) 3.1 Matlab代码 (6) 3.2 Matlab仿真 (8) 4 基于Simulink方案设计 (12) 4.1 使用Simulink建模和仿真的过程 (12) 4.1.1 Simulink模块库简介 (12) 4.1.2 调制解调模块库简介 (13) 4.2 FM调制与解调电路及仿真 (14) 4.3 仿真结果分析 (17) 5 心得体会 ·····························································错误！未定义书签。 6 参考文献 (20) 本科生课程设计评定表
衡量一个数字通信系统性能优劣的最为主要的指标是有效性和可靠性，下面主要针对二进制频移键控(2FSK)、二进制相移键控(BPSK)、二进制差分相移键控(DBPSK)以及四进制差分相移键控（DQPSK）数字调制系统，分别从误码率、频带利用率、对信道的适应能力以及设备的可实现性大小几个方面讨论。 1. 误码率 通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，信道噪声有可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。 在信道高斯白噪声的干扰下，各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比，而误码率表达式的形式则取决于解调方式：相干解调时为互补误 差函数erfc形式（k只取决于调制方式），非相干解调时为指数函数形式。 图1和图2是在下列前提条件下得到： ①二进制数字信号“1”和“0”是独立且等概率出现的； ②信道加性噪声n(t)是零均值高斯白噪声，单边功率谱密度为0n，信道参 恒定； ③通过接受滤波器后的噪声为窄带高斯噪声，其均值为零，方差为2nσ； ④由接收滤波器引起的码间串扰很小，忽略不计； ⑤接收端产生的相干载波的相位差为0。
图1 各种数字调制系统误码率 图2 二进制数字调制系统的误码率曲线 DBPSK ()erfc r 12r e - DQPSK (2sin )2erfc r M π —
图3a MDPSK 信号误码率曲线 图3b MPSK 信号的误码率曲线 (1) 通过图1从横向来看并结合图2得到： 对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率，相干解调方式的抗噪声性能优于非相干解调方式。但是，随着信噪比r 的增大，相干与非相干误码性能的相对差别越不明显，误码率曲线有所靠拢。 (2) 通过图1从纵向来看： ①若采用相干解调，在误码率相同的情况下，2224ASK FSK BPSK r r r ==，转化成分贝表示为22()3()6()ASK FSK BPSK r dB dB r dB dB r dB =+=+，即所需要的信噪比的要求为：BPSK 比2FSK 小3dB ，2FSK 比2ASK 小3dB ；BPSK 和DBPSK 相比，信噪比r 一定时，若 ()e BPSK P 很小，则()()/2e DBPSK e BPSK P P ≈，若()e BPSK P 很大，则有()()/1e DBPSK e BPSK P P ≈，意味着()e DBPSK P 总是大于()e BPSK P ，误码率增加，增加的系数在1~2之间变化，说明DBPSK 系统抗加性白噪音性能比BPSK 的要差；总之，使用相干解调时，在二进制数字调制系统中，BPSK 的抗噪声性能最优。 ②若采用非相干解调，在误码率相同的情况下，信噪比的要求为：DBPSK
《通信原理》考试重要知识点 第1章绪论 掌握内容：通信系统的基本问题与主要性能指标；模拟通信与数字通信；信息量、平均信息量、信息速率。 熟悉内容：通信系统的分类；通信方式。 了解内容：通信的概念与发展； 1.1---1.3 基本概念 1、信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。 2、消息：信息的物理表现形式。如语言、文字、数据或图像等。 3、信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。 4、数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。 5、模拟信号是指信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的。 6、数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。 7、模拟通信是指利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的。 8、数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。 9、通信系统的一般模型
10、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 11、模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。 12、数字通信系统是传输数字信号的通信系统。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。 13、数字信道模型 14、通信系统的分类 1 、按通信业务分类分为话务通信和非话务通信。
调制方式
调制方式 概述 1、ASK--又称幅移键控法 2、PSK--又称相移键控法 3、FSK--又称频移键控法 4、QAM--又称正交幅度调制法 5、MSK--又称最小移频键控法 6、GMSK--又称高斯滤波最小移频键控法 7、OFDM -- 正交频分复用调制 概述 11Mbps DSSS物理层采用补码键控(CCK)调制模式。CCK与现有的IEEE802.11 DSSS具有相同的信道方案，在2.4GHz ISM频段上有三个互不干扰的独立信道，每个信道约占25MHz。因此，CCK具有多信道工作特性。在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。数字传输的常用调制方式主要分为：正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。残留边带调制（VSB）：抗多径传播效应好（即消除重影效果好），适合地面广播。编码正交频分调制（COFDM）：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。世广数字卫星广播系统的下行载波的调制技术采用TDM QPSK调制体制。它比编码正交频分多路复用（COFDM）调制技术更适合卫星的大面积覆盖。通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波调制。但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。 1、ASK--又称幅移键控法 载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，这种方式还可称作通-断键控或开关键控(OOK) 。l 调制方法：用相乘器实现调制器。l 调制类型：2ASK,MASK。l 解调方法：相干法，非相干法。MASK，又称多进制数字调制法。在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有如下两个特点：第一：在相同的信道码源调制中，每个符号可以携带log2M比特信息，因此，当信道频带受限时可以使信息传输率增加，提高了频带利用率。但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。第二，在相同的信息速率下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。二进制2ASK与四进制MASK调制性能的比较：在相同的输出功率和信道噪声条件下，MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。这说明MASK应用对SNR的要求比普通OOK要高。在相同的信道传输速率下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽。即在符号速率相同的情况下，二者具有相同的功率谱。虽然，多电平MASK调制方式是一种高效率的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而它一般只适宜在恒参信道下采用。 2、PSK--又称相移键控法 根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。产生PSK信号的两种方法：1)、调相法：将基带数字信号（双极性）与载波信号直接相乘的方法：2)、选择法：用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控
第三章（模拟调制原理）习题及其答案【题3－1】已知线性调制信号表示式如下： （1）cos cos c t w t Ω（2）(10.5sin)cos c t w t +Ω 式中， 6 c w=Ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 【答案3－1】 （1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图 设 () M S w是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有 ()[()() 2 ()()] [(7)(5)(5)(7)] 2 M c c c c S w w w w w w w w w w w w w π δδ δδ π δδδδ =+Ω+++Ω- +-Ω++-Ω- =+Ω+-Ω++Ω+-Ω （2）如图所示分别是(10.5sin)cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：
设 () M S w是(10.5sin)cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有 ()[()()] [()() 2 ()()] [(6)(6)] [(7)(5) 2 (7)(5)] M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδ π δδ δδ πδδ π δδ δδ =++- ++Ω+++Ω- --Ω+--Ω- =+Ω+-Ω ++Ω+-Ω --Ω-+Ω 【题3－2】根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB及AM信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。 t m(t) 【答案3－2】 AM波形如下：
通过低通滤波器后，AM 解调波形如下： DSB 波形如下： 通过低通滤波器后，DSB 解调波形如下： 由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。 【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为 4cos10t π，进行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。 【答案3－3】 可写出上边带的时域表示式
目录 1.Chirp信号 (2) 2.LoRa调制 (3) 3 LoRa调制的具体方案 (5) 3.1 数据速率 (6) 3.2调制 (6) 3.3扩频调制的数学表示 (8) LoRa调制是基于这个调制方案，但是具体的实现我还是有些谜。 (9)
1.Chirp信号 LoRa调制使用基于线性调频扩频调制（chirp Spread Spectrum,CSS）方案的调制。chirp信号是sine信号，其频率随着时间线性增加(upchirp)或随着时间线性减小(downchirp)。即chirp=cos(x(t));x(t)为时间t的二次函数。如下式所示s ( t ) = a(t) cos [θ(t)] a(t)是s(t)的包络，在（0,T）范围之外的取值为零。 这样，信号扫过的带宽B=|u|*T s(t)=a(t)cos(2*π*fc*t+ π*u*t^2+?) 这样，定义信号扫过的带宽BW=|u|*T Chirp（upchirp）信号如下所示： Chirp信号的频谱
Chirp信号的频率随时间的变化关系图。 最基础的基于 chirp信号扩频调制是upchirp代表1，downchirp代表0. 2.LoRa调制 LoRa调制信号的频率随时间变化的关系（以upchirp信号为例） LoRa调制中的每一个符号都可以表示为sine信号，频率在时间周期内变化如上图所示，fc为中心信号扫过频率范围的中心频率，频带范围为[fc-BW/2,fc+BW/2]，LoRa符号持续时间为Ts，从频率范围内的某一个初始频率开始上升，到最高频率fc+BW/2，然后回落到最低频率fc-BW/2,继续开始上升，知道符号的持续时间Ts,所以在一个Ts时间内，LoRa符号的频率一定会扫过整个频带范围。符号频率的初始值可能为2^SF,SF为传播因子。（论文上有这样提
1.常见的调制方式 2.模拟调制系统 幅度调制（线性调制）的原理 幅度调制：用载波信号去控制高频载波的振幅，使其按照调制信号的规律而变化的过程。 调制信号()t V t v ΩΩΩ=ωcos 载波信号()t V t v c c c ωcos =
调幅波（AM ）信号 ()()[]()()()t KV t KV t V t t K V t t v K V t S c c c c c c c c c a c AM ΩΩΩΩ-+++=+=+=ωωωωωωωωcos 2 1 cos 21cos cos cos 1cos 比例系数--a K ，调幅指数--c a V V K K Ω = 频域表达式 ()()()[]()()[]c c c c AM M M S ωωωωωωδωωδπω-+++ -++=ΩΩΩΩ21 抑制载波双边带（DSB ）调制 DSB 信号 ()()()()ΩΩΩΩΩ-++=*=ωωωωωc c c c c c DSB V KV t V V t V t v t S cos 21 cos 21cos 频域表达式()()()[]c c DSB M M S ωωωωω-++=ΩΩ2 1 单边带（SSB ）调制 SSB 信号，上边带 ()()t V V t v c c SSB ΩΩ+=ωωcos 21 上 频域表达式()()c SSB M S ωωω+=Ω2 1 上 下边带 ()()t V V t v c c SSB ΩΩ-=ωωcos 21 下 频域表达式()()c SSB M S ωωω-=Ω2 1 下 SSB 信号上下边带合起来()t V V t V V t v c c c c SSB ΩΩΩΩ±=ωωωωsin sin 2 1 cos cos 21合 通过相移法可得SSB 信号 相干解调与包络检波 2.4.1相干解调 相干解调也称同步检波。相干解调器的一半模型，它由相乘法器和LPF 组成
通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。 两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号） 2、数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 信源编码与译码目的： 提高信息传输的有效性 完成模/数转换 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致 3、数字通信的特点 优点： （1）抗干扰能力强，且噪声不积累 （2）传输差错可控 模拟通信系统模型 信息源 信源编码 信道译码 信道编码信 道数字调制 加密 数字解调解密 信源译码 受信者 噪声源 数字通信系统模型
（3）便于处理、变换、存储 （4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点： （1）需要较大的传输带宽 （2）对同步要求高 4、通信系统的分类 （1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统（2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （7）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。 （1）模拟通信系统： 有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。 （2）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。 可靠性：常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud） 信息传输速率R b：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量(eg:8个等概率波形，即8进制波形，含3bit信息)。等概率发送时，信息源的熵有最大值。 第二章 1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 （1）按照周期性区分：周期信号和非周期信号 （2）按照能量区分：能量信号和功率信号： 特点：能量信号的功率趋于0，功率信号的能量趋于 3、确知信号在频域中的性质有四种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 4、确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。 5、自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。能量信号的自相关函数R（0）等于信号的能量；功率信号的自相关函数R（0）等于信号的平均功率。
3.4.1数字调制概述 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。 1．数字调制概述 数字信号的载波调制是信道编码的一部分，之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此在充分得利用现有资源的前提下，提高传输效率就是通信系统所追求的最重要指标之一。 模拟通信很难控制传输效率，最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有―0‖和―1‖两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式一般均为较简单的键控方式。 常用的数字调制技术有2ASK（Amplitude Shift Keying，幅移键控）、4ASK、8ASK、BIT/SK（Phase Shift Keying，相移键控）、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM，其频带利用率可达8bit/s/Hz，8倍于2ASK或BIT/SK。此外，还有可采用减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。 2．映射 信息与表示、承载它的信号之间存在着对应关系，这种关系称为―映射‖。接收端正是根据事先约定的映射关系从接收信号中提取发射端发送的信息的。信息与信号间的映射方式可以有很多种，不同的通信技术就在于它们所采用的映射方式不同。实际上，数字调制的主要目的在于控制传输效率，不同的数字调制技术正是由其映射方式区分的，其性能也是由映射方式决定的。 一个数字调制过程实际上是由两个独立的步骤实现的：映射和调制，这一点与模拟调制不同。映射将多个二元比特转换为一个多元符号，这种多元符号可以是实数信号（在ASK调制中），也可以是二维的复信号（在PSK和QAM调制中）。例如在QPSK调制的映射中，每两比特被转换为一个四进制的符号，对应着调制信号的4种载波。多元符号的元数就等于调制星座的容量。在这种多到一的转换过程中，实现了频带压缩。 3.4.2 调制方式 数字调制就是将数字符号变成适合于信道传输的波形。所用载波一般是余弦信号，调制信号为数字基带信号。利用基带信号去控制载波的某个参数，就完成了调制。 调制的方法主要是通过改变余弦波的幅度、相位或频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的上述三个参数中的一个上，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制或相位
单载波调制和多载波调制优缺点比较 大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。 所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM（QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。 上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。 QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。 正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。 我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20M bit/S，如果选用16-QAM调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4位数据，即码率为4bit/S。由此可知其载波最高频率约为6MHz，经高频调制后采用残留边带发送，其载频带宽大约为7点多MHz。 所谓多载波调制，就是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：n-COFDM，其中n为子载波数目。清华的DMB-T方案选用的是多载波调制，在DMB-T方案中采用3780-COFDM调制方式。多载波调制也叫编码正交频分复用调制。 就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与n-QAM单载波调制的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为3780组），然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组I信号和Q信号，而后用3780组I信号和Q信号分别对3780个频率各不相同的载波进行正交调制，最后把所有的调制信号合在一起进行传送。 上面我们简单介绍了单载波调制和多载波调制的工作原理，下面我们进一步来分析单载波调制和多载波调制的优、缺点。 根据上面分析，采用16-QAM单载波调制，其最高码率为24Mbit/S，载波频率为6MHz；如果选用多载波调制，在码率同样为24Mbit/S 的情况下，采用3780-OFDM多载波调制，对于3780个载波平均下来，每个载波平均传送的码率大约只有6.3Kbit/S，这样，哪怕每个载波都选用QPSK调制，其载波的最高频率还是可以选得很低；如果选用16-QAM或64-QAM调制，其载波的最高频率还可以进一步降低。但这是在没有考虑解码以及图像信号处理需要时间的理想情况，实际并不是这样。 一方面，在数字电视机中，选用的载波频率也不能太低，因为，数字信号传送的速度一定要大于图像信号处理的速度，这样，最后输出信号才不会产生间断。例如，我国HDTV的行扫描频率大约为32KHz，如果不考虑MPEG解码电路以及图像信号处理电路对输入信号处理所需要的时间，那么，多载波的最低频率就不能低于32KHz，否则，行扫描电路就会出现没有信号可扫描的情况，图像显示就会出现间断。因此，MPEG解码电路以及图像信号处理电路对数字信号传送速度也有同样的要求。 另一方面，多载波解调制对数字信号进行分批处理时候，每次都需要等3780个载波传送的数据全部到齐以后，才能一次性地对数据
调制方式按照调制信号的性质分为模拟调制和数字调制两类；按照载波的形式分为连续波调制和脉冲调制两类。模拟调制有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。数字调制有振幅键控（ASK）、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)和差分移相键控(DPSK)等。脉冲调制有脉幅调制(PAM)、脉宽调制（PDM）、脉频调制（PFM）、脉位调制(PPM)、脉码调制(PCM)和增量调制（ΔM）。 按照传输特性，调制方式又可分为线性调制和非线性调制。广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调制信号成线性变化的调制过程。狭义的线性调制,是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带的调制过程。此时只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)。 1、模拟调制 一般指调制信号和载波都是连续波的调制方式。它有调幅、调频和调相三种基本形式。（1）调幅(AM)：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化。已调波称为调幅波。调幅波的频率仍是载波频率，调幅波包络的形状反映调制信号的波形。调幅系统实现简单,但抗干扰性差,传输时信号容易失真。 （2）调频(FM)：用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。已调波称为调频波。调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。调频系统实现稍复杂，占用的频带远较调幅波为宽，因此必须工作在超短波波段。抗干扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。 （3）调相(PM)：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。已调波称为调相波。调相波的振幅保持不变，调相波的瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。在调频时相角也有相应的变化，但这种相角变化并不与调制信号成比例。在调相时频率也有相应的变化，但这种频率变化并不与调制信号成比例。在模拟调制过程中已调波的频谱中除了载波分量外在载波频率两旁还各有一个频带，因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。这两个频带统称为边频带或边带。位于比载波频率高的一侧的边频带，称为上边带。位于比载波频率低的一侧的边频带，称为下边带。在单边带通信中可用滤波法、相移法或相移滤波法取得调幅波中一个边带，这种调制方法称为单边带调制(SSB)。单边带调制常用于有线载波电话和短波无线电多路通信。在同步通信中可用平衡调制器实现抑制载波的双边带调制(DSB-SC)。在数字通信中为了提高频带利用率而采用残留边带调制(VSB),即传输一个边带（在邻近载波的部分也受到一些衰减）和另一个边带的残留部分。在解调时可以互相补偿而得到完整的基带。 2、数字调制 一般指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。它有四种基本形式：振幅键控、移频键控、移相键控和差分移相键控。①振幅键控(ASK)：用数字调制信号控制载波的通断。如在二进制中,发0时不发送载波,发1时发送载波。有时也把代表多个符号的多电平振幅调制称为振幅键控。振幅键控实现简单，但抗干扰能力差。②移频键控(FSK)：用数字调制信号的正负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为f1，当数字信号的振幅为负时载波频率为f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。③移相键控(PSK)：用数字调制信号的正负控制载波的相位。当数字信号的振幅为正时，载波起始相位取0；当数字信号的振幅为负时,载波起始相位取180°。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控。移相键控抗干扰能力强，但在解调时需要有一个正确的参考相位，即需要相干解调。 ④差分移相键控(DPSK)：利用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。
本科学生实验报告 学号114090315姓名李开斌 学院物电学院专业、班级11电子 实验课程名称数字信号处理（实验） 教师及职称李宏宁 开课学期2013 至 2014 学年下学期填报时间 2014 年 6 月 4 日 云南师范大学教务处编印
实验序号 11 实验名称 信号的幅度调制和解调 实验时间 2014年6月4日 实验室 同析3栋313 一．实验预习 1．实验目的 加深信号幅度调制与解调的基本原理，认识从时域与频域的分析信号幅度调制和解调的过程掌握信号幅度调制和解调的方法，以及信号调制的应用等。 2．实验原理、实验流程或装置示意图 实验原理： 连续时间信号的幅度调制与解调是通信系统中常用的调制方式，其利用信号的傅里叶变换的频移特性实现信号的调制。 2.1 抑制载波的幅度调制与解调 对消息信号x(t)进行抑制载波的正弦幅度调制的数学模型为： ()()cos()c y t x t t ω= （3.1.1） 式中：cos()c t ω为载波信号； c ω为载波角频率。 若信号x(t)的频谱为()X j ω，根据信号傅里叶变换的频移特性，已调信号的y(t)的频谱为()Y j ω为： 1 ()[(())(())]2 c c Y j X j X j ωωωωω=++- （3.1.2） 设调制信号x(t)的频谱如图 3.1.1（a ）所示，则已调信号y(t)的频谱如图3.1.1(b)所示。可见，正弦幅度调制就是将消息信号x(t)“搬家”到一个更合适传输的频带上去。这种方法中已调信号的频带宽度是调制信号频带宽度的两倍，占用频带较宽。 在接收机端，通过同步解调的技术可以将消息信号x(t)恢复，这可经由 01 ()()cos()()[1cos(2)]2 c c x t y t t x t t ωω== + 11 ()()cos(2)22 c x t x t t ω= + （3.1.3）
1、模拟调制与数字调制的区别，不同点和相同点？168 相同点：调制原理相同，调制目的相同，未调载波（正弦波相同）； 不同点：调制信号不同（前者为数字基带信号s（t)；后者为模拟基 带信号m(t)),已调载波的参量取值不同（前者离散取值，后者连续 取值）. 2、AM 、PSB、SSB、DSB带宽大小调试 AM：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。主 要用在中波和短波调幅广播。 DSB调制：优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但设备较复杂。 应用较少，一般用于点对点专用通信。 SSB调制：优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗 选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收 设备都复杂。SSB常用于频分多路复用系统中。 VSB调制：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播、数传等 系统中得到了广泛应用。 FM： FM的抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。 缺点是频带利用率低，存在门限效应。 3、什么是线性、非线性调制？ 在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱 结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到 常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又 称为线性调制。
角度调制：频率调制和相位调制的总称。已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。 4、什么是基带传输？114频带传输？误码率大小？ 基带传输又叫数字传输，是指把要传输的数据转换为数字信号，使用固定的频率在信道上传输。基带传输是由发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决其组成。 频带传输又叫模拟传输，是指信号在电话线等这样的普通线路上以正弦波形式传输的方式。 误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标，其取决于解调器输入信噪比，表达方式取决于调制方式。 5、几种常用的传输码型 原则不含直流，且低频分量尽量少； 应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号； 功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带； 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； 具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测。 编译码简单，以降低通信延时和成本。 AMI码：传号交替反转码 HDB3码：3阶高密度双极性码 双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码差分双相码 密勒码：又称延迟调制码 CMI码：CMI码是传号反转码的简称。