通信原理-调制解调

通信原理教程第三版课后答案1. 为什么通信系统需要调制和解调？调制和解调的基本原理是什么？通信系统需要调制和解调是因为在通信过程中，信号需要经过传输介质，而传输介质对于不同频率的信号有不同的衰减特性，为了使信号能够顺利传输并且不受干扰，需要将信号进行调制，将其转换成适合传输的信号。

而接收端需要将接收到的信号进行解调，还原成原始信号。

调制的基本原理是利用载波信号的振幅、频率或相位来携带原始信号的信息，常见的调制方式有调幅、调频和调相。

解调的基本原理则是将接收到的调制信号按照一定的规则进行处理，提取出原始信号。

2. 请简要介绍调幅调制和解调的原理及其在通信系统中的应用。

调幅调制的原理是利用原始信号的振幅来调制载波信号，其数学表达式为，\(s(t) = (1 + m(t)) \cdot \cos(2\pi f_c t)\)，其中\(m(t)\)为原始信号，\(f_c\)为载波频率。

在通信系统中，调幅调制常用于调制音频信号，如广播电台和电话系统中。

调幅调制的解调原理是利用包络检波或同步检波的方法，将调幅信号还原成原始信号。

包络检波是通过取出调幅信号的包络来还原原始信号，而同步检波则是利用载波信号和接收信号进行同步，提取出原始信号。

3. 请简要介绍调频调制和解调的原理及其在通信系统中的应用。

调频调制的原理是利用原始信号的频率来调制载波信号，其数学表达式为，\(s(t) = \cos[2\pi f_c t + 2\pi k_f \int_0^tm(\tau) d\tau]\)，其中\(k_f\)为调频系数。

在通信系统中，调频调制常用于无线电通信系统中，如调频广播和移动通信系统中。

调频调制的解调原理是利用频率-相位检波器来提取原始信号，通过测量载波频率的变化来还原原始信号。

4. 请简要介绍调相调制和解调的原理及其在通信系统中的应用。

调相调制的原理是利用原始信号的相位来调制载波信号，其数学表达式为，\(s(t) = A_c \cos[2\pi f_c t + k_p m(t)]\)，其中\(k_p\)为调相系数。

DPSK调制解调实验一、实验任务利用卷积编码、DPSK调制和前导码等技术构建通信系统，学习其发射机结构和工作原理，学习其接收机结构，实现接收机代码，完成接收信号的滤波、DPSK 解调、定时同步和卷积码译码。

通过该DPSK系统实验，能对通信系统的一般流程与模块功能有更清晰的认识，同时掌握差分编解码方法和基于前导码的定时同步方法。

二、实验基本原理2.1 发射机结构DPSK通信系统发射机如图1所示，具体步骤如下：图 1 发射机结构（1）随机信源比特从指定数据文件中读取。

（2）对二进制序列进行卷积编码，编码器参数是[171,133]，编码约束长度是7，编码前在信息比特的末尾添加6个0作为结尾比特。

（3）在编码比特之前插入前导码，前导码由16个固定比特组成，用于接收机的定时同步。

（4）差分编码用于对比特流进行处理，以避免接收端的相位模糊。

（5）差分编码结果映射为BPSK码元，注意： 0映射为+1，1映射为-1。

（6）对BPSK码元上采样，从码元速率Rs上采样到系统采样率Fs。

（7）脉冲成型用平方根升余弦滚降滤波。

（8）最后将信号送往发射电路发射。

2.2 接收机结构DPSK通信系统接收机如图2所示，具体步骤如下：图 2 接收机结构（1）首先对来自接收电路的信号进行匹配滤波。

（2）然后进行DPSK差分相干解调。

（3）通过搜索前导码，确定第一个数据码元的时间位置。

（4）对解调信号进行抽样，得到码元抽样序列。

（5）送入卷积码译码器译码，得到接收比特序列，译码采用matlab函数vitdec, 译码结果要去掉6个尾比特。

2.3 关键信号SendBit：发送的信源比特序列SendBpsk：差分编码后的BPSK码元SendSig： DPSK已调信号RecvSigFiltered：接收信号匹配滤波RecvDpskDemod：DPSK解调信号RecvCorr：前导码相关搜索结果RecvSymbolSampled：码元抽样RecvBit：恢复的数据比特2.4 关键参数系统参数（不可更改）：Fs = 200kHz，系统采样率Rs = 10k码元/秒，码元速率SigLen = 200k，发射信号SendSig的采样点数信道参数：Amax = 1，最大信号幅度Pmax = pi，最大相位偏差Fmax = 16，最大频率偏差，单位HzTmax = 0.005，最大时间偏差，单位秒SNR = 0，信噪比三、模块设计与实现3.1 发射机模块1、参数设置，随机信源比特从指定数据文件中读取，获取其长度。

AM调制与解调仿真一、实验目的：1．掌握AM 的调制原理和Matlab Simulink 仿真方法2．掌握AM 的解调原理和Matlab Simulink 仿真方法二、实验原理：1. AM 调制原理基带信号m(t)先与直流分量A叠加，然后与载波相乘，形成调幅信号。

2.AM 解调原理调幅信号再乘以一个与载波信号同频同相的相干载波，然后经过低通滤波器，得到解调信号。

三、实验内容：1. AM 调制方式 Matlab Simulink 仿真1.1 仿真框图图1 仿真图图中的Sine Wave1和Sine Wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号的角频率ωc都设为40rad/s，调幅系数为１；调制信号m(t)由Sine Wave模块产生，其为正弦信号，角频率为5rad/s，幅度为1V；直流分量A0由Constant模块产生，为2V；低通滤波器模块的截止角频率设为5rad/s。

1.2 仿真参数设置图图2 低通滤波器截止角频率参数设置图3 发送端、接收端的载波信号Sine Wave1、Sine Wave2 角频率参数设置图4 调制信号角频率参数设置1.3仿真结果图5 调制信号波形图6 AM信号波形图7 基带信号频谱2. AM 解调方式 Matlab Simulink 仿真2.1 仿真框图\图7 仿真图图中的Sine Wave1和Sine Wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号的角频率ωc都设为40rad/s，调幅系数为１；调制信号m(t)由Sine Wave模块产生，其为正弦信号，角频率为5rad/s，幅度为1V；直流分量A0由Constant模块产生，为2V；低通滤波器模块的截止角频率设为5rad/s。

2.2仿真结果图8 解调信号波形从示波器 Scope 可以看到 AM 信号及解调信号的波形，如图5所示。

从图中可以看出，解调前后在频域上市频谱的搬移，时域上解调后的信号延时输出，经过解调的波形与原调制信号波形基本相同。

数据通信原理数据通信原理是指通过传输介质将数据从一个地点传递到另一个地点的过程。

在数据通信中，数据被分割为一系列的数据包，并通过网络传输到目的地。

数据通信原理主要涉及以下几个方面：1.调制解调：调制解调是将要传输的数据从数字信号转换为模拟信号的过程，然后将模拟信号传输到接收方后再进行解调还原为数字信号。

调制的目的是将数字信号转换为适合传输的频率范围内的模拟信号，解调则是将接收到的模拟信号转换为可供使用的数字信号。

2.传输介质：数据通信中使用的传输介质有多种，包括电缆、光纤、无线信号等。

不同的传输介质具有不同的特点和适应场景，如电缆传输适合短距离高带宽传输，光纤传输适合长距离高速传输等。

3.编码和解码：为了提高数据传输的可靠性和效率，数据在传输过程中会进行编码和解码。

编码将原始数据转换为特定编码格式，使其具备一定的容错能力，能够纠正一定数量的传输错误；解码则是将接收到的编码数据转换为原始数据。

4.传输协议：数据通信中使用的传输协议规定了数据在网络中的传输方式和规则。

常见的传输协议包括TCP/IP协议，用于互联网传输；以太网协议，用于局域网传输等。

5.差错控制：在数据通信过程中，可能会因为传输噪声、干扰等原因导致数据传输错误。

差错控制技术可用于检测和纠正传输过程中的错误，常见的差错控制技术包括奇偶校验、CRC校验等。

6.流量控制：为了保证数据传输的平稳进行，需要对数据的传输速度进行控制。

流量控制技术可用于调节发送方的传输速度，防止接收方无法及时处理数据导致的数据丢失或堆积等问题。

7.路由选择：在数据通信中，如果传输路径有多个选择，需要选择最佳的传输路径。

路由选择技术可用于确定数据传输的最佳路径，提高数据传输的效率和稳定性。

数据通信原理包括调制解调、传输介质、编码和解码、传输协议、差错控制、流量控制和路由选择等方面的内容，对于数据的可靠传输和高效传输起着重要的作用。

通信原理公式在通信领域，通信原理公式是非常重要的基础知识，它们可以帮助我们理解和分析各种通信系统的工作原理。

本文将介绍一些常见的通信原理公式，希望能够帮助大家更好地理解通信原理。

首先，让我们来看一下调制和解调的基本公式。

调制是将要传输的信息信号转换成载波信号的过程，而解调则是将接收到的信号还原成原始的信息信号。

调制和解调的基本公式可以用以下公式表示：调制过程，s(t) = Acos(2πfct + φ)。

解调过程，m(t) = s(t)cos(2πfct + φ)。

其中，s(t)代表调制后的信号，m(t)代表解调后的信号，A代表信号幅度，fc代表载波频率，φ代表初始相位。

接下来，让我们来看一下信噪比的计算公式。

信噪比是衡量信号和噪声之间关系的重要指标，它可以用以下公式表示：信噪比（SNR）= 10log10(Ps/Pn)。

其中，Ps代表信号功率，Pn代表噪声功率。

信噪比的计算公式可以帮助我们评估信号质量，从而选择合适的调制方式和解调方式。

除此之外，通信系统的频谱利用效率也是一个重要的指标。

频谱利用效率可以用以下公式表示：频谱利用效率（η）= Rb/B。

其中，Rb代表数据传输速率，B代表信号带宽。

频谱利用效率的计算公式可以帮助我们评估通信系统的性能，从而优化系统设计。

另外，误码率是衡量数字通信系统性能的重要指标。

误码率可以用以下公式表示：误码率（BER）= 1/2 erfc(√(Eb/N0))。

其中，Eb代表比特能量，N0代表单边噪声功率谱密度。

误码率的计算公式可以帮助我们评估数字通信系统的性能，从而优化系统设计。

最后，让我们来看一下香农定理。

香农定理是通信领域的经典定理，它可以用以下公式表示：C = B log2(1 + SNR)。

其中，C代表信道容量，B代表信号带宽，SNR代表信噪比。

香农定理的公式可以帮助我们理解信道的极限传输速率，从而指导通信系统的设计和优化。

总结一下，通信原理公式是通信领域的重要基础知识，它们可以帮助我们理解和分析各种通信系统的工作原理。

调制解调器原理
调制解调器是一种电子设备，用于将信息信号调制成载波信号进行传输，并将接收到的调制信号解调还原为原始信号。

其原理可以分为调制和解调两个过程。

调制是将原始信息信号（例如语音、数据等）转换为能够在传输介质中传播的高频载波信号。

常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。

在调制过程中，信息信号被转换为一种能够和载波信号进行叠加的中间频率信号，形成调制信号。

解调是将接收到的调制信号还原成原始信息信号的过程。

解调过程与调制过程相反，通过提取调制信号中的信息部分，并去除载波信号的影响来实现信号的恢复。

常见的解调方式包括包络检波、频率鉴别解调和相干解调等。

调制解调器通常由调制电路和解调电路组成。

调制电路负责将原始信号进行调制，可以使用不同的调制方式来满足不同传输要求。

解调电路则负责接收调制信号，并通过特定的解调方法将其还原成原始信息信号。

调制解调器还可能包括其它辅助电路，如滤波电路用于去除杂散信号和频率偏移电路用于修正频率偏移等。

通过调制解调器，可以将原始信息信号进行有效的传输和接收。

调制可以使信号克服传输介质的限制，在传输过程中较大程度地保持信号的稳定性和可靠性。

解调则能够恢复被调制信号中的信息部分，使接收端能够获取到原始的信息内容。

总之，调制解调器通过将原始信息信号进行调制和解调，实现了信号在传输过程中的转换和恢复，为信息的传输和接收提供了有效的手段。

实验报告哈尔滨工程大学教务处制DSB信号的调制及相干解调一、整体方案及参数设置1.1 方案设计DSB的调制过程实际上是一个频谱搬移的过程，即是将低频信号的频谱（调制信号）搬移到载频位置（载波）。

解调是调制的逆过程，即是将已调信号还原成原始基带信号的过程，信号的接收端就是通过解调来还原已调信号从而读取发送端发送的信息。

本次实验采用相干解调法解调DSB信号（即将已调信号与相同载波频率相乘），这种方式将广泛应用在载波通信和短波无线电话通信中。

但在信道传输过程中定会引入高斯白噪声，虽然经过带通滤波器后会使其转化成窄带噪声，但它依然会对解调信号造成影响，对信号频谱进行分析时将对比讨论加噪声与不加噪声对其影响。

图一：DSB频谱图图二：DSB调制图三：DSB解调DSB信号与本地相干载波相乘后的输出为：Z(t)= Sdsb(t)cos ωct=m(t)cosωct*cosωct=[m(t)/2]*(1+cos2ωct)，经过低通滤波后就能够无失真地恢复原始调制信号为：So(t)= 1/2 m(t)，因而可得到无失真的调制信号。

1.2参数设计这儿不知道咋写……你写了给我看下吧1.3实验大纲a.绘制出DSB调制波形时域频域图，用载波将其调制，得到已调波形;b.绘制已调波形时，分为加噪与不加噪两种，分析其频谱上有何差别;c.用与载波频率相同的波对上述两种已调信号进行解调，分别分析两种波形解调结果有何不同。

二．设计实现2.1 实验程序n=2048;fs=n;s=400*pi;i=0:1:n-1;t=i/n;m=sin(10*pi*t);c=cos(300*pi*t);x=m.*c;y=x.*c;x1=awgn(x,30);x2=awgn(x,30);x3=awgn(x,30);x4=awgn(x,30);y1=x1.*c;y2=x2.*c;y3=x3.*c;y4=x4.*c;z1=x1-x;z2=x2-x;z3=x3-x;z4=x4-x;n1=z1.*c;n2=z2.*c;n3=z3.*c;n4=z4.*c;wp=0.1*pi;ws=0.12*pi;Rp=1;As=15; [N,wn]=buttord(wp/pi,ws/pi,Rp,As); [b,a]=butter(N,wn);m1=filter(b,a,y);m1=2*m1;m2=filter(b,a,y1);m2=2*m2;M=fft(m,n);C=fft(c,n);X=fft(x,n);Y=fft(y,n);X1=fft(x1,n);Z1=fft(z1,n);Z2=fft(z2,n);Z3=fft(z3,n);Z4=fft(z4,n);N1=fft(n1,n);N2=fft(n2,n);N3=fft(n3,n);N4=fft(n4,n);[H,w]=freqz(b,a,n,'whole');f=(-n/2:1:n/2-1);figure(1);subplot(221),plot(t,m,'k');axis([0,1,-0.25,1.25]);title('m(t)波形');subplot(222),plot(t,abs(fftshift(M)),'k');%axis([-300,300,0,250]); title('m(t)频谱');subplot(223),plot(t,c,'k');axis([0,0.2,-1.2,1.2]);title('c（t)波形');subplot(224),plot(t,abs(fftshift(C)),'k');%axis([-300,300,0,600]); title('c(t)频谱');figure(2);subplot(221),plot(t,x,'k');axis([0,1,-1.2,1.2]);title('无噪时已调DSB时域波形');subplot(222),plot(t,abs(fftshift(X)),'k');%axis([-300,300,0,600]); title('无噪时已调DSB频谱图');subplot(223),plot(t,x1,'k');axis([0,1,-1.2,1.2]);title('有噪时已调DSB时域波形');subplot(224),plot(t,abs(fftshift(X1)),'k');%axis([-300,300,0,600]); title('有噪时已调DSB频谱图');figure(3);subplot(311),plot(t,abs(fftshift(H)),'k');%axis([-300,300,0,200]); title('滤波器特性');subplot(312),plot(t,m1,'k');axis([0,1,-0.25,1.25]);title('DSB解调后信号波形(无噪)');subplot(313),plot(t,m2,'k');axis([0,1,-0.25,1.25]);title('DSB解调后信号波形(有噪)');2.2实验结果三．总结从程序运行结果可以看出DSB调制是对基带信号进行频谱搬移。