《通信原理》——现代数字调制技术

《通信原理》是一门广泛教授通信工程基础知识的课程，有很多经典的教材被广泛使用。

以下是一些被广泛认可的经典《通信原理》教材：
1. "通信原理" (Communication Systems) by Simon Haykin 和 Michael Moher：这是一本被广泛采用的教材，涵盖了通信原理的基本概念、模型和技术，包括调制、解调、多路复用、噪声和编码等内容。

2. "现代数字和模拟通信系统" (Modern Digital and Analog Communication Systems) by B.P. Lathi：这本教材全面介绍了通信系统的基本理论和设计原则，包括模拟调制、数字调制、信道编码和调制解调等方面。

3. "通信系统工程" (Communication Systems Engineering) by John G. Proakis 和 Masoud Salehi：这本教材详细介绍了通信系统的原理、设计和性能分析，包括模拟和数字调制、多址和分多址技术、信道编码和多路复用等内容。

摘要我们知道，数字化时代音视频是人们用来传递信息、交流感情的主要方式。

为了远距离传输这些信号，我们可以借助于无线电波。

但利用无线电波通信时，需满足一个基本条件，即：欲发射信号的波长必须与发射天线的几何尺寸相比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去。

对于频率较低的信号来说，所需的天线尺寸很大，甚至有些不现实。

因此，要想把低频率的音视频信号通过天线发射出去，我们可以将信源产生的原始低频率信号经过调制将其组合到更高频率的载波上。

关键字：数字调制，ADSL，GSM手机，DTV数字调制技术及其应用0 数字调制技术数字调制一般指调制信号是数字的，而载波是连续波的调制方式。

调制的过程就是按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程。

若正弦振荡的载波用Asin(2πft+φ)来表示，使其幅度A、频率f或相位φ随调制信号而变化，从而就可在载波上进行调制。

数字幅度调制又称为振幅键控（Amplitude ShiftKeying，ASK），即载波的振幅随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”用有载波输出表示，数字信号“0”用无载波表示，如图1（a）所示。

数字频率调制又称为频移键控（Frequency ShiftKeying，FSK），即载波的频率随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”用频率f1 表示，数字信号“0”用频率f2 表示，如图1（b）所示。

数字相位调制又称为相移键控（Phase ShiftKeying，PSK），即载波的初始相位随着原始数字信号而变化，例如数字信号“1”对应于相位180°，数字信号“0”对应于相位0°，如图1（c）所示。

以上我们讨论了数字调制的三种基本方式：数字幅度调制、数字频率调制和数字相位调制。

这三种数字调制方式是数字调制的基础。

然而，这三种数字调制方式都存在某些不足，如频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等。

为了改善这些不足，近几十年来人们陆续提出一些新的数字调制技术，以适应各种新的通信系统的要求。

QPSK 调制解调器的软件实现科研1.熟悉QPSK 调制与解调的基本原理主要内容2.研究QPSK 信号的谱特性3.研究QPSK 相干载波的提取方法用软件实现QPSK 的调制与解调基本要求参考资料周次应完成的内容1.用C 或C++语言实现QPSK 的调制与解调2.评价系统的性能（包括抗噪性能）。

3.软件具有一定的通用性，具有较高的可读性和可移植性，结构清晰。

《现代数字调制技术》《通信原理》《软件无线电技术》中国期刊网及google, researchindex等网络资源1—4 周5—8 周9—12 周13—16 周17—18 周查阅资料算法设计软件编程软件调试算法优化结果分析撰写论文指导教师：系级教单位审批：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。

本任务书一式二份，教师、学生各执一份。

（输入章及标题）摘要现代移动通信已经深入到人们生活的方方面面。

而调制解调技术是现代移动通信技术的关键部分。

本次毕业设计主要介绍了数字通信中的QP SK 调制解调的原理和过程。

通过用Matlab对这一过程的编程,分析信号在理想信道和加噪信道中模拟传输时的时域图。

本文主要进行了以下工作：1. 介绍了现代移动通信技术中数字调制技术的特点和基本方式，为下文对QPSK 调制解调技术的详细介绍进行铺垫。

2. 分析了QPSK 调制信号的特点，介绍了QPSK 信号的调制与解调的基本方法，重点讨论了平方环路法解调及其优缺点。

3. 对QPSK 信号的频谱特性进行分析，说明了QPSK 的循环平稳性的抗噪声性能。

4. 使用Matlab进行编程，模拟仿真QPSK 调制解调的通信过程，对仿真结果进行分析，验证QPSK 调制解调方法的传输特性。

关键词数字相位调治；QPSK；平方环路法；频谱特性；循环平稳信号I燕山大学本科生毕业设计（论文）Abstract[Click here and input abstract in English] Keywords [Click here and in put keywords in English]II目录摘要.............................................................................................................I Abstract ......................................................................................................II 第1 章绪论.................................................................................... ............11.1课题背景 ............................................................ .. (1)1.2Q P S K技术简介……………………………………………………………1.3 1.4本文研究内容本章小结第2章数字调制技术 ............................................................ ....................52.1调制发展概况 ............................................................ .................10 2.1.1移动通信技术发展趋势…………………………………..2.1.2调制技术………………………………………………….. 2.2 数字调制技术 2.2.1 数字调制技术的发展 2.2.2 数字调制技术的基本方式 2.3 本章小结第3章Q P S K调制解调基本原理 (1)83.1Q P S K调制信号的特点 ............................................................ ... 18 3.2 QPSK 调制原理 3.2.1 数字相位调制 3.2.2 QPSK 调制 3.3 QPSK 解调原理 3.3.1 QPSK 信号的调制特性 3.3.2 QPSK 信号的基本解调方法 3.3.3 平方环路法解调 3.4 时钟恢复 3.5 其他 QPSK 简介i燕山大学本科生毕业设计（论文）3.6 本章小结第 4 章 QPSK 信号的频谱特性 4.1 QPSK 信号的功率谱和带宽 4.2 QPSK 信号的仆相关特性 4.2.1 循环平稳信号 4.2.2 循环平稳信号的糟声抑制性能 4.2.3 QPSK 信号的循环平稳性 4.3 本章小结第 5 章 QPSK 调制解调的软件实现 5.1 编程要求和基本思想 5.2 QPSK 信号在通过加性高斯噪声信道的解调 5.3 编程原理框图和流程图5.4仿真结果分析结论 ............................................................ . (23)参考文献 ............................................................ ........................................ 24 附录 1 ............................................................ ............................................. 25 附录 2 ............................................................ ............................................. 26 致谢 ............................................................ (27)ii（输入章及标题）第 1 章绪论1.1 课题背景人类社会一直从自然界获取、处理、分析、传递和利用信息。

第一章1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么？在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么？数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。

1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点？传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。

1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么？数字通行系统的模型见图1-4 所示。

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。

《现代通信原理与技术》简答题第一章1－1、什么是数字信号和模拟信号，两者的区别是什么？凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），则称为模拟信号。

凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。

区别：在于信号参量的取值。

1－2、何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点。

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。

优点：①抗干扰能力强，且噪声不积累。

②差错可控。

③易于与各种数字终端接口。

④易于集成化。

⑤易于加密处理。

缺点：占用频带宽，需要同步。

1－3、画出数字通信系统的一般模型，简述各小方框的主要功能。

数字通信系统的一般模型如下图（1）信源编码与译码：数据压缩（减少码元数目和降低码元速率），减小传输带宽，提高通信的有效性。

模/数转换，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。

（2）信道编码与译码：通过加入监督码元（纠错/检错）提高通信的可靠性。

（3）加密与解密：通过加密保证所传信息的安全性。

（4）数字调制与解调：把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。

1－4、在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么？各有哪些重要指标？有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利用率）可靠性——差错率（误码率、误信率）1－5、按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？单工、半双工、全双工。

1－6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率（R B）：单位时间内传输码元的数目。

信息速率（R b）：单位时间内传递的平均信息量或比特数。

R b=R B·H(b/s)【信息速率=码元速率×平均信息量】第三章3－1、什么是狭义信道，什么是广义信道？狭义信道：仅是指信号的传输媒质；广义信道：如果信道不仅是传输媒质而且包括通信系统中的一些转换装置。

信道的组成框图：3－2、在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？调制信道：调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装置三部分。

标题：深入理解BPSK调制解调原理：相关书籍推荐一、BPSK调制解调原理概述在数字通信领域，二进制相移键控（BPSK）调制解调技术是一种常见的调制解调方式。

它通过改变载波的相位来表示数字信号的“0”和“1”，在无线通信、卫星通信以及光通信等领域中得到广泛应用。

深入理解BPSK调制解调原理对于理解数字通信系统以及解决实际工程问题具有重要意义。

二、相关书籍推荐1. 《数字通信原理》（作者：李文光）该书系统地介绍了数字调制技术，包括BPSK调制解调原理在内的多种调制方式。

书中详细阐述了BPSK调制原理、解调原理、误码率性能分析等内容，适合作为数字通信专业的教材使用，也适合工程技术人员参考。

2. 《数字通信系统设计与应用》（作者：杨宗坤）该书介绍了数字通信系统的基本原理、技术规格以及应用场景。

其中对于BPSK调制解调原理进行了深入分析，结合实际案例进行讲解，对于理解BPSK调制解调技术有很好的辅助作用。

3. 《现代数字通信》（作者：周文杰）本书系统介绍了现代数字通信技术，其中有专门章节对BPSK调制解调原理进行了详细介绍。

该书理论与实践并重，适合具有一定数字通信基础的读者阅读，对于BPSK调制解调原理的理解和应用具有很好的指导意义。

三、选择适合自己的书籍阅读以上推荐的书籍时，读者可以根据自身的专业水平和兴趣爱好进行选择。

对于初学者来说，建议先选择针对初学者编写的教材，如《数字通信原理》；对于已经有一定通信基础的人员，可以选择更深入的专业书籍进行学习。

四、其他学习资源推荐除了书籍之外，还可以通过网络课程、学术论文、专业全球信息湾等途径进行学习。

国内外许多知名大学都会开设相关的数字通信课程，通过网络评台可以观看这些课程的录像，并进行学习与交流。

各种学术期刊和专业全球信息湾上也会有大量的相关论文和技术资料可供参考。

五、结语BPSK调制解调技术是数字通信领域的重要内容之一，深入理解其原理对于相关领域的研究和应用至关重要。

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IEEE DSSS具有相同的信道方案，在 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。

1.1 通信的目的是传递消息中所包含的信息,包括传输和交换.一般通信系统模型如下:按媒质的不同，通信方式可分为两大类：有线通信和无线通信。

1.2按照信号参量的取值方式不同可分为两类：模拟信号和数字信号。

模拟信号的某个参量与消息相对应而连续取值，数字信号的参量是离散取值的。

根据通信系统所传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分成模拟通信系统与数字通信系统。

在短距离的有线传输场合也可使用基带传输的方式。

综上通信系统可分为模拟基带传输系统，模拟调制传输系统，数字基带传输系统，数字调制传输系统。

数字通信的主要优点：(1)抗干扰能力强；(2)便于加密，有利于实现保密通信；(3)易于实现集成化，使通信设备的体积小、功耗低；(4)数字信号便于处理、存储、交换，便于和计算机联接，也便于用计算机进行管理。

1.4通信系统传输的具体对象是消息，其最终的目的在于通过消息的传送使收信者获知信息。

这里的信息指的是收信者在收到消息之前对消息的不确定性。

信息与消息的关系：消息是具体的，而信息是抽象的。

信息量：衡量信息多少的物理量为信息量。

①.信息量的大小与消息所描述事件的出现概率有关。

信息量应该是消息出现概率的单调递减函数。

②.如果收到的不是一个消息，而是若干个互相独立的消息，则总的信息量应该是每个消息的信息量之和。

③对于由有限个符号组成的离散信源来说，随着消息长度的增加，其可能出现的消息数目却是按指数增加的。

平均信息量是指每个符号所含信息量的统计平均值。

1.5 通信系统的质量指标有效性—有效传输带宽，频带宽度越窄，则有效性越好；可靠性—接收端最终的输出信噪比，信噪比越大，通信质量越高。

数字通信系统的有效性用传输速率和频带利用率来衡量。

数字信号由码元组成，定义单位时间传输的码元数为码元速率R s,单位为码元/秒，又称波特；定义单位时间传输的信息量为信息速率R b,单位为比特/秒，又称比特率。

一个二进制码元的信息量为1bit,一个M进制码元的信息量为log2M bit, R b=R s log2M(bit/s)两个传输速率相等的系统如果使用的带宽不同则传输效率也不同，所以频带利用率更本质地反映了数字通信系统的有效性。

第一章绪论1．以无线广播和电视为例，说明图1-3模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波2．何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的3．何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5.设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。

4．数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。

其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。

第一章1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么？在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么？数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。

1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点？传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。

1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么？数字通行系统的模型见图1-4 所示。