第6章 基本的数字调制系统

【例6-1】 设发送的二进制信息为101100011，采用2ASK 方式传输。已知码元传输速率为1200B，载波频率为2400H Z。

（1）试构成一种2ASK 信号调制器原理框图，并画出2ASK 信号的时间波形； （2）试画出2ASK 信号频谱结构示意图，并计算其带宽。

解：（1）2ASK 信号调制器原理框图如图6-1所示。图中数字基带)(t A 应是单极性不

归零波形。

)

(a

)

(b

根据题中已知条件，码元传输速率为1200B 载波频率为2400H Z。因此，在2ASK 信号的时间波形中，每个码元时间内共有两个周期的载波。数字基带信号)(t A 和2ASK 信号的时间波形如图6-2

所示。

T )

(t A (t s

（2）2ASK 信号是一种双边带调制信号，其功率谱结构是将数字基带信号的功率谱线性搬移到载频位置。2ASK 信号功率谱密度的数学表示式为： ()()()[]c s c s ASK f f P f f P f P ?++=

4

1

2 式中，)(f P s 是二进制基带信号)(t s 的功率谱密度。由第5章可知，)(t s 的功率谱密度为：

∑∞

?∞

=??+

?=m s s

s

s s mf f mf G P f f G P P f f P )(|

)()1(||)(|)1()(2

2

δ

在发送“0”和“1”符号概率相等时，即2

1

=

P 时有 )(41

)(4

)(2f fT Sa T f P s s s δπ+=

将上式代入)(2f P ASK 表示式中可得：

图6-2

图6-1 2ASK 信号调制原理图

)]()([|)0(|16

1]|)(||)([|161)(22

222c c s c c s ASK f f f f G f f f G f f G f f P ?+++?++=

δδ )]()([161)()(sin )()(sin 162

2c c s c s c s c s c s f f f f T f f T f f T f f T f f T ?+++??????????+++=δδππππ 式中，B T f H f s

s z c 12001

,2400==

=。 2ASK 信号功率谱密度结构示意图如图6-16所示，其由离散谱和连续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号)(t A 波形确定。由图6-3可以看出，2ASK 信号的功率谱分布在整个频谱范围，若以功率谱主瓣宽度计算带宽，则2ASK 信号带宽ASK B 2为

24001200222=×==s ASK f B （H z

）

ASK 2

【例6-2】 设发送的二进制绝对信息为1010110110，采用2DPSK 方式传输。已知码元传输速率为2400B，载波频率为2400H z 。

（1）试构成一种2DPSK 信号调制器原理框图，并画出2DPSK 信号的时间波形； （2）若采用相干解调加码反变换器方式进行解调，试画出各点时间波形。

解：（1）2DPSK 信号使用已调信号前后两个码元载波相位的相对变化携带数字基带信号信息。已调信号前后两个码元载波相位差?Δ有两种定义：一种是后一码元初始相位与前一码元初始相位之差；另一种定义是后一码元初始相位与前一码元终止相位之差。当一个码元时间间隔包含整数个载波周期时，这两种定义是相同的。当一个码元时间间隔包含非整数个载波周期时，这两种定义是不相同的。本题中一个码元时间间隔包含一个载波周期，因此两种定义是相同的。

2DPSK 信号调制器通常实现的方法是先将基带信号由绝对码变为相对码，再由相对码进行2PSK 调制，输出就是2DPSK 信号。2DPSK 信号调制器原理框图如图6-4（a）所示，图中码变换完成将绝对码变为相对码的工作。

根据题中已知条件，码元传输速率为2400B，载波频率为2400H z 。因此，在2DPSK 信号的时间波形中，每个码元时间内共有1个周期的载波。定义前后两个码元的载波相位变换关系为

???=Δ,

,

0π? ”发送“”发送“10

图6-3

2DPSK 信号的时间波形如图6-4（b）所示。

)

)

(

a

)

(b

（2）对于2DPSK 信号的解调，可以采用相干解调加码反变换方式进行，解调器原理图如图6-5(a)所示。解调器由带通滤波器、相乘器、低通滤波器、抽样判决器和码反变换五部分组成，各点时间波形如图6-5(b)所示。

)

(a 0b

f

a b c

d e

f

)

(b

图6-4

图6-5

数字调制系统的性能比较

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

数字信号调制与解调技术论文---副本

数字信号调制与解调技术 张海超(天津712) 摘要 调制技术是把基带信号变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂。 调制技术又分为模拟调制技术与数字调制技术，其主要区别是：模拟调制是对载波信号的某些参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续估值，而数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送信息，在接收端只对载波信号的离散调制参量进行检测。与模拟调制系统中的调幅、调频和调相相对应，数字调制系统中也有幅度键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)三种方式，其中移相键控调制方式具有抗噪声能力强、占用频带窄的特点，在数字化设备中应用广泛，具体的数字调制方式有2FSK、2ASK、2PSK、QPSK、QAM、GSMK、MSK等。 数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速发展的今天，人们越来越离不开数字信息，数字通信也越来越重要，因此数字调制解调技术越来越被广泛应用。 由于信道资源的紧张与人们越来越希望更快的通信速度与更好通信质量的要求的矛盾，将来必然还要寻找更加好的调制技术，它要求功率效率高，频带利用率高，并且易于实现，节能低碳，环保。激光调制通信、卫星通信、非恒包络调制等都是研究方向。数字调制解调的发展，必定会有力地推进通信、数字技术等各个领域的进步。 关键字：数字、调制方式、解调方式

一、概述 调制是将各种基带信号转换成适于信道传输的调制信号(已调信号或频带信号)，就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。 调制技术分为模拟调制技术与数字调制技术，其主要区别是：模拟调制是对载波信号的某些参量进行连续调制，在接收端对载波信号的调制参量连续估值，而数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送信息，在接收端只对载波信号的离散调制参量进行检测。 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。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。 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，除此之外，数字调制抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。在现在文明高速发展的今天，人们越来越离不开数字信息，数字通信也越来越重要，因此数字调制解调技术越来越被广泛应用。

多进制数字调制系统抗噪性能分析

安康学院 学年论文﹙设计﹚ 题目多进制数字调制系统抗噪性能分析 学生姓名任永森学号 2009222343 所在院(系)安康学院 专业班级电子信息工程 09级（1班） 指导教师张申华 2012年 6月8日

多进制数字调制系统抗噪性能分析 （作者：任永森） （安康学院电子与信息工程系电子信息工程专业09级，陕西安康725000） 指导教师：张申华 【摘要】本文以双模噪声为背景噪声，详细分析了二进制数字调制系统的抗噪声性能。它是对原建立在高斯噪声基础上通信与信号处理理论的完善与补充，有一定的普遍意义。在理论分析的基础上，给出了仿真结果并进行了分析。 【关键词】双模噪声相干检测非相干检测高斯型混合 Anti-noise performance of M-ary digital modulation system Author: Ren Y ongsen （Department of electronics and Information Engineering Ankang University of electronic information engineering09，Ankang 725000，Shaanxi） Directed by Zhang Shenhua Abstract：The bimodal noise background noise, a detailed analysis of the binary digital modulation noise immunity performance of. It is to build in the Gauss noise based on communication and signal processing theory perfect and supplement, has certain common sense. On the basis of theoretical analysis, simulation results and analysis. Key words：Bimodal Noise coherent detection noncoherent detection Gauss hybrid 0 引言 通信与信号处理理论一般是建立在高斯噪声基础之上的，它对建立在高斯噪声基础上的数字调制系统中的背景噪声为高斯噪声时的性能分析理论上已经比较完善。非高斯噪声研究是现代信号处理的核心内容之一，其应用范围以涉及地球物理各个领域。在信号处理方法中，特别是对于各种污染非高斯噪声的接收信号的检测和处理，用高斯噪声进行近似分析不能得到满意效果，所以在处理信号和数据时，首先要分清混有那类噪声，建立其数学模型进行处理。非高斯噪声比高斯噪声更具

数字调制系统(数字频带传输系统)

121 第六章 数字调制系统（数字频带传输系统） 6.1 引 言 在实际通信中，有不少信道都不能直接传送基带信号，而必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调制。 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，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测。 数字调制信号也称键控信号。 在二进制时，有 ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控 正弦载波的三种键控波形 见樊书P129，图6－1 6.2 二进制数字调制原理 6.2.1 二进制振幅键控（2ASK ） 一、一般原理及实现方法 2ASK 是用“0”，“1” 码基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时 断时续地输出。 最早使用的载波电报就是这种情况。 数字序列{}n a ()t s 单极性基带脉冲序列 ()()t t s t e c ω=cos 0 与t c ωcos 相乘，()t s 频谱搬移到c f ±附近，实现2ASK 。 {}n a 信号 2ASK 调制的方框图 转换成 数字调制系统的基本结构图

122 带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。 二、2ASK 信号的功率谱及带宽 ()()()() ∑∞-∞ =-=ω=n s n c nT t g a t s t Cos t s t e 0 ???-=p p a n 110，概率为，概率为随机变量 ()()()()()() ()()()s s T f j s a s T j s a s e fT S T f G e T S T G E t e S t s G t g 002 π-ω-?π=???? ??ω=ωω?ω?ω?或，设 ()()()[]c c S S E ω-ω+ω+ω=ω21 ()()()的功率为： 则在频率轴上互不重叠，，假如t e S S c c 0ω-ωω+ω ()()()[]()()()[] c S c S E c S c S E f f P f f P f P P P P -++=ω-ω+ω+ω= ω4 1 4 1 或 )(f P S 为)(t s 的功率谱， 可见，知道了)(f P S 即可知道)(f P E 。 由前面，二进制随机序列)(t s 的功率谱： 的门函数 12s 2 s t t t

数字调制技术

数字调制技术 一般情况下，信道不能直接传输由信息源产生的原始信号，信息源产生的信号需要变换成适合信号，才能在信道中传输。将信息源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程称为调制。在调制电路中，调制信号是数字信号，因此这种调制称为数字调制。数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点：数字调制具有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗及更高的安全性。在数字调制中，调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列，其中每个符号可以有m种有限状态，而每个符号又可采用n比特来表示。主要的数字调制方式包括幅移键控（amplitude shift keying，ASK）、频移键控（frequency shift keying，FSK）、相移键控（phase shift keying，PSK）、多电平正交调幅（multi level quadrature amplitude modulation，mQAM）、多相相移键控（multiphase shift keying，mPSK），也包括近期发展起来的网格编码调制（trellis coded modulation，TCM）、残留边带（vestigial sideband，VSB）调制、正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）调制等。 1.幅移键控 幅移键控就是用数字信号控制高频振荡的幅度，可以通过乘法器和开关电路来实现。幅移键控载波在数字信号1或0的控制下通或断。在信号为1的状态下，载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么，在接收端就可以根据载波的有无还原出数字信号1和0。移动通信要求调制方式抗干扰能力强、误码性能好、频谱利用率高。二进制幅移键控的抗干扰能力和抗衰落能力差，误码率高于其他调制方式，因此一般不在移动通信中使用。 2. 频移键控 频移键控或称数字频率控制，是数字通信中较早使用的一种调制方式。频移键控广泛应用于低速数据传输设备中。它的调制方法简单、易于实现，解调不需要回复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落能力强。因此，频移键控成为在模拟电话网上传输数据的低速、低成本异步调制解调器的一种主要调制方式。频移键控是用载波的频率来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的

各种数字调制方法对比

调制是所有无线通信的基础，调制是一个将数据传送到无线电载波上用于发射的过程。如今的大多数无线传输都是数字过程，并且可用的频谱有限，因此调制方式变得前所未有地重要。 如今的调制的主要目的是将尽可能多的数据压缩到最少的频谱中。此目标被称为频谱效率，量度数据在分配的带宽中传输的速度。此度量的单位是比特每秒每赫兹（b/s/Hz）。现在已现出现了多种用来实现和提高频谱效率的技术。 幅移键控（ASK）和频移键控（FSK） 调制正弦无线电载波有三种基本方法：更改振幅、频率或相位。比较先进的方法则通过整合两个或者更多这些方法的变体来提高频谱效率。如今，这些基本的调制方式仍在数字信号领域中使用。 图1显示了二进制零的基本串行数字信号和用于发射的信号以及经过调制后的相应AM和FM信号。有两种AM信号：开关调制（OOK）和幅移键控（ASK）。在图1a中 ,载波振幅在两个振幅级之间变化，从而产生ASK调制。在图1b中，二进制信号关断和导通载波，从而产生OOK调制。 图1:三种基本的数字调制方式仍在低数据速率短距离无线应用中相当流行： 幅移键控（a）、开关键控（b）和频移键控（c）。在载波零交叉点发生二进制状态变化时，这些波形是相 干的。 AM在与调制信号的最高频率含量相等的载波频率之上和之下产生边带。所需的带宽是最高频率含量的两倍，包括二进制脉冲调制信号的谐波。 频移键控（FSK）使载波在两个不同的频率（称为标记频率和空间频率，即fm和fs）之间变换（图1c）。FM会在载波频率之上和之下产生多个边带频率。产生的带宽是最高调制频率（包含谐波和调制指数）的函数，即： m = Δf（T） Δf是标记频率与空间频率之间的频率偏移，或者： Δf = fs –fm T是数据的时间间隔或者数据速率的倒数（1/bit/s）。

数字调制系统-2ASK

成绩 西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：数字频带系统--2ASK系统 院系：通信与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： （班内序号） 指导教师：张明远 报告日期：2013年10月13日

●实验目的： 1、掌握2ASK信号的波形和产生方法； 2、掌握2ASK信号的频谱特点； 3、掌握2ASK信号的解调方法； 4*、掌握2ASK系统的抗噪声性能。 ●知识要点： 1、2ASK信号的波形和产生方法； 2、2ASK信号的频谱； 3、2ASK信号的解调方法； 4*、2ASK系统的抗噪声性能。 ●仿真设计电路及系统参数设置： 采用模拟相乘法和键控法产生2ASK信号，经调制后用相干解调法和包络解波法进行解调系统框图： 时间参数：No. of Samples =8192；Sample Rate =10000Hz 单极性不归零码Rate = 200Hz，Amp =0.5V，Offset = 0.5V 载波Amp = 1V，Frep = 1000Hz； 图14为带通滤波器，Low Fc = 8000Hz，Hi Fc = 1200Hz 图18为全波整流器 图4和19为低通滤波器，截止频率为200Hz 图5和20为采样器，采样频率为200Hz 图8和21为保持器 图7和22为比较器，比较条件为a>=b,True Output=1v，False Output=-1v ●仿真波形及实验分析： 1.调制信号 原始信号，模拟相乘法得2ASK，键控法得2ASK瀑布图

原始信号频谱 模拟相乘法得2ASK 键控法的2ASK信号 分析：原始信号经模拟相乘法和键控法所得的2ASK信号波形相同，频谱也相同。所以两种方法均可获得2ASK信号

数字调制系统分析与仿真

1 引言 1. 1 数字调制的意义数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此，大部分现代通信系统都使用数字调制技术。另外，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合业务数字网（ISDN 网），所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此，对数字通信系统的分析与研究越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要部分之一，对它的研究也是有必要的。通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能。 1. 2 Matlab 在通信系统仿真中的应用随着通信系统复杂性的增加,传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要,通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性.。计算机仿真是根据被研究的真实系统的模型,利用计算机进行实验研究的一种方法.它具有利用模型进行仿真的一系列优点,如费用低,易于进行真实系统难于实现的各种试验,以及易于实现完全相同条件下的重复试验等。Matlab 仿真软件就是分析通信系统常用的工具之一。 Matlab 是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境,它用于科学和工程的计算与可视化。Matlab 的编程功能简单,并且很容易扩展和创造新的命令与函数。应用Matlab 可方便地解决复杂数值计算问题。Matlab 具有强大的Simulink 动态仿真环境,可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink 支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统,也支持多种采样速率的多速率系统;Simulink 为用户提供了用方框图进行建模的图形接口,它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比,更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab 和Simulink 两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包(Communication toolbox,也叫Commlib,通信工具箱)是Matlab 语言中的一个科学性工具包,提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能,可以在Matlab 环

多进制数字调制2

导入新课： 随着数字通信的发展，人们对频带利用率的要求不断提高，多进制数字调制作为一种解决方案获得了广泛应用。 讲授新课： 课题二 多进制数字调制 一、多进制数字调制系统 由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用中受到一些限制。在信道频带受限时 为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。所谓多进制数字调制系统就是用多进制的基带信号去调制载波的幅度、频率或相位。相应地有多进制振幅调制、多进制频率调制和多进制相位调制。 与二进制数字调制系统相比具有如下特点： 1）在相同的码元速率RB 下，多进制数字调制系统的信息速率比二进制高； )/( log 2s bit M R R B b 2）在相同的信息速率下， 多进制码元速率比二进制系统的低，增大码元宽度，可以增加码元的能量，并能减小码间干扰的影响。 二、多进制数字振幅调制系统 1、多进制数字振幅调制(MASK)的原理 多进制数字振幅调制又称多电平调制，它是二进制数字振幅键控方式的推广。M 进制数字振幅调制信号的载波幅度有M 种取值，在每个符号时间间隔Ts 内发送M 个幅度中的一种幅度的载波信号。 四进制数字振幅调制信号的时间波形 M 进制数字振幅调制可以看成是M 个不同振幅的2ASK 信号的叠加。 b) 多进制数字振幅调制信号的功率谱密度 M 进制数字振幅调制可以看成是M 个不同振幅的2ASK 信号的叠加。 M

进制数字振幅调制信号的功率谱密度是这M 个不同振幅的2ASK 信号功率谱密度之和。尽管叠加后频谱结构很复杂，但其带宽与2ASK 信号的相同。 多进制数字振幅调制信号的带宽：基带22B f B s MASK == c) MASK 信号的产生及解调 MASK 信号的产生方法与2ASK 类似，差别在于基带信号为M 电平。 将二进制信息n 位（n=log2M ）分为一组，然后变换为M 电平，再送入幅度调制器。除了可以采用双边带调制外，也可以用多电平残留边带调制或单边带调制等。基带信号的波形最简单的为矩形脉冲，为了限制信号频谱也可用其他波形如升余弦滚降波形，或部分响应波形等。 MASK 信号的解调可以采用非相干解调即包络检波，或相干检测。 三、多进制数字频率调制系统 1、多进制数字频率调制的基本原理 多进制数字频率调制(MFSK)简称多频调制，它是2FSK 方式的推广。 时域表达式：( )()t t s t e i i MFSK ωcos = ()???<<<<=”时发送的符号不为“0，在时间间隔0”时发送的符号为“0在时间间隔 ，i T t i T t A t s s s i ωi 为载波角频率，共有 M 种取值。通常可选载波频率 fi=n/2T ，n 为正整数，此时M 种发送信号相互正交。 2、多进制数字频率调制的基本原理

多进制调制解调..

南华大学电气工程学院 通信原理课程设计 设计题目：多进制数字调制解调系统设计 专业：通信工程 学生姓名:学号: 起迄日期:2015 年6月29日~2015年7月10日指导教师: 系主任：

《通信原理课程设计》任务书

摘要：多进制数字调制基于二进制调制，通过采用多进制调制的方式，使得每个码元传送多个比特的信息，从而在信息传送速率不变的情况下提高频带利用率。与二进制类似，多进制调制有多进制振幅键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）、多进制相移键控（MPSK）和多进制差分相移键控（MDPSK）。本文介绍了多进制调制的原理，并通过Systemview软件，设计了MASK和MFSK调制解调系统。 关键词：多进制调制MASK MFSK

目录 1绪论 (6) 1.1引言 (6) 1.2 MASK调制的基本原理介绍 (7) 1.3 MFSK调制的基本原理介绍 (8) 2 MASK调制设计方法与步骤分析 (9) 2.1 建立仿真电路 (9) 2.2参数设置 (10) 2.3运行时间设置 (10) 2.4 运行系统 (11) 2.5测试结果和分析 (12) 3 MFSK调制设计方法与步骤分析 (13) 3.1 建立仿真电路 (13) 3.2参数设置 (14) 3.3运行时间设置 (14) 3.4 运行系统 (15) 3.5测试结果和分析 (15) 4 心得与体会 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)

1绪论 1.1引言 二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式，具有较好的抗干扰能力。但是由于一个码元只能传送两个比特的信息，因此其频带利用率较低，这一点使得其在实际应用中受到一定的限制。在信道频带受限时，为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现的复杂性。由信息 传输速率R b 、码元传输速率R B 和进制数M之间的关系可知，在信息传送速率不 变的情况下，通过增加进制数M可以降低码元传送速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统的频带利用率。虽然多进制调制带来了信号功率上升和实现上更加复杂，但是随着现代社会的发展，对数据传输要求的迅速增长必然要求多进制调制的进一步应用，而电子技术的飞速发展也使得其调制解调的实现也变得相对简单起来，因此多进制调制的应用必然变得更加广泛。 与二进制数字调制系统相类似，若用多进制数字基带信号去调制载波的振幅，频率或相位，则可相应地产生多进制振幅调控、多进制数字频率调制和多进制数字相位调制。 1.2多进制振幅键控（4ASK）的调制解调原理 振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在4Ask中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应四进制信息“0”或“1”或“2”或“3” MASK信号的一般表达式为 e2ASK（t）=s（t）coswct 其中 s（t）=Σa n g(t-nTs) 式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts的基带脉冲波形，为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。 MASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法，相应的调制器如图1-1所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；

数字调制系统仿真

一数字调制系统仿真实验 基本原理 当调制信号位二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在二 进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态，常用的二进制数字调制方式有以下几种：二进制振幅键控调制（2ASK ）、二进制频移键控（2FSK ）、二进制移相键控（2PSK ）和二进制相对（或差分）相位键控（2DPSK ）。 1、 二进制振幅键控（2ASK ） 1) 调制方法 2ASK 信号可表示为： 式中，g(t)是持续时间为Ts 的矩形脉冲，即： 产生2ASK 的方法有两种，如图所示。 相应的调制输出如下图所示： 1) 2ASK 信号的解调 相干解调法： 包络检波法 2、 二进制频移键控（2FSK ） 1) 调制方法 2FSK 信号可表示为： 式中，g(t)是持续时间为Ts 的矩形脉冲，即：???≤=t T t t g s 其它02/1)( 产生2FSK 的方法有两种，如图所示。 FSK 调制信号的输出如下图所示： 2) 解调方法 2FSK 信号有两种基本解调方法：非相干解调和相干解调，此外，还 有鉴频法、过零检测法和差分检波法。 包络检波法 相干解调法 实验步骤 2ASK 仿真部分： 1、 根据2ASK 调制原理，采用相乘器或者开关电路产生2ASK 信号，用

SystemVue仿真实现，观察输出的2ASK波形。 2、计算ASK信号的带宽，并与利用分析窗口得到的信号功率谱进行对比。 3、根据信号的带宽设定合适的带通滤波器，并采用非相干解调法（包络检 波法）或者相干解调法对产生的2ASK信号进行解调，注意缓冲器中判 决门限电平的设置，观察解调后的信号的波形，并与原波形进行比较。 4、具体的仿真系统如下图所示： FSK仿真部分： 1、根据2FSK调制原理，采用相乘器或者开关电路产生2FSK信号，用 SystemVue仿真实现，观察输出的2FSK波形。 2、计算2FSK信号的带宽，并与利用分析窗口得到的信号功率谱进行对比。 3、根据信号的带宽设定合适的带通滤波器，（若基带信号的码速率为10b/s， 载波频率为150Hz和100Hz,则可设定带通滤波器的两个截止频率分别为 120Hz和170Hz）并采用非相干解调法（包络检波法）或者相干解调法 对产生的2FSK信号进行解调，（其中包络检波器可采用截止频率为5Hz 的低通滤波器表示）观察解调后的信号的波形，并与原波形进行比较。 4、具体的仿真系统如下图所示： 实验结果 1、假定数字基带信号的码速率为10b/s，采用频率为30Hz的载波进行2ASK 调制，试画出2ASK信号的频谱图。 2、修改ASK中缓冲器的判决门限电平，解调输出的波形将发生什么变化？ 3、假定数字基带信号的码速率为10b/s，采用频率为100Hz和150Hz的载波 进行2FSK调制，试画出2FSK信号的频谱图。 数字基带传输系统仿真及性能分析数字基带传输系统 基带传输包含着数字通信技术的许多问题，频带传输是基带信号调制后再传输的，因此频带传输也存在基带问题。基带传输的许多问题，频带传输同样须考虑。如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基带传输系统。理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统来代替。 基带传输系统设计中的误码 产生误码的原因：基带传输中的误码将造成基带系统传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。误码是由接收端抽样判决器的错误判决造成的，造成错误判决的原因主要有两个：码间串扰和信道加性噪声的影响。码间串扰是由于系统传输总特性（包括收发滤波器和信道特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。

数字调制技术及其应用

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。这些调制技术的研究，主要是围绕着寻找频带利用率高，同时抗干扰能力强的调制方式而展开的。现代数字调制技术主要有：正交振幅调制（QAM）、四相移键控（QPSK）、正交频分复用调制（OFDM）、高斯滤波最小频移键控（GMSK）、无载波振幅/相位调制（CAP）、离散多音频调制(DMT)、多电平正交幅度调制（MQAM）、多电平残留边带调制（MVSB ）及正交频分复用调制（OFDM）等。 1 数字调制技术的应用 1.1 数字调制技术在ADSL上的应用

二进制数字调制系统的性能比较

《通信原理》 第四十三讲 §7．3 二进制数字调制系统的性能比较 下面我们将对二进制数字通信系统的误码率性能、频带利用率、对信道的适应能力等方面的性能做进一步的比较。 一、 误码率 表7-1 二进制数字调制系统的误码率公式一览表 从横向来比较，对同一种数字调制信号，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。从纵向来比较，在误码率一定的情况下，2PSK、 2FSK 、2ASK 系统所需要的信噪比关系为 e P 22224ASK FSK PSK r r r == (7.3-1) 将式(7.3-1)转换为分贝表示式为 22()3()6()ASK dB FSK dB PSK dB r dB r dB r =+=+2 (7.3-2) 反过来，若信噪比r 一定，2PSK 系统的误码率低于2FSK 系统，2FSK 系统的误码率低于2ASK 系统。

图7-33 误码率与信噪比的关系曲线 e P r 二、 频带宽度 s T 若传输的码元时间宽度为， 222 ASK PSK s B B T == (7.3-3) 2212 FSK s B f f T =?+ (7.3-4) 从频带利用率上看，2FSK 系统的频带利用率最低。 三、 对信道特性变化的敏感性 在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性的变化是否敏感。在2F SK 系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。在2P SK 系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。 2ASK 系统，判决器的最佳判决门限为a /2(当P(1)=P(0)时)，它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生

数字调制技术之MSK

HEFEI UNIVERSITY 现代数字调制技术之MSK 系别 专业 班级 学号 姓名 指导老师 完成时间

摘要： 最小频移键控（Minimum-Shift Keying，缩写：MSK），是数字通信中一种连续相位的频移键控调制方式。类似于偏移四相相移键控（OQPSK），MSK同样将正交路基带信号相对于同相路基带信号延时符号间隔的一半，从而消除了已调信号中180°相位突变的现象。与OQPSK不同的是，MSK采用正弦型脉冲代替了OQPSK基带信号的矩形波形，因此得到恒定包络的调制信号，这有助于减少非线性失真带来的解调问题，可以用于特殊的一些场合。 关键词：MSK 正交性相位连续性调制解调功率谱特性

1、最小频移键控（MSK）的介绍 最小频移键控（Minimum-Shift Keying，缩写：MSK），是数字通信中一种连续相位的频移键控调制方式。 OQPSK和π/4-QPSK因为避免了QPSK信号相位突变180度的现象，所以改善了包络起伏，但并没有完全解决这一问题。由于包络起伏的根本原因在于相位的非连续变化，如果使用相位连续变化的调制方式就能从根本上解决包络起伏问题，这种方式称为连续相位调制。 最小频移键控（MSK）是2FSK的改进，它是二进制连续相位频移键控的一种特殊情况。2FSK信号虽然性能优良，易于实现，并得到了广泛的应用，但它还存在一些不足之处。首先，它的频带利用率较低，所占用的频带宽度比2PSK 大；其次，用开关法产生的2FSK信号其相邻码元的载波波形的相位可能不连续，通过带限系统后，会产生影响系统性能的包络起伏。此外，2FSK信号的两种波形不一定保证严格正交，而对于二进制数字调制信号来说，两种信号相互正交将改善系统的误码性能。为了克服上述缺点，对2FSK信号进行改进，提出MSK 调制方式。 MSK称为最小频移键控，有时也称为快速频移键控，所谓最小是指这种调制方式能以最小的调制指数（0.5）获得正交信号；而快速的含义是指在给定同样的频带内，MSK能比2PSK的数据传输速率更高，且带外频谱分量衰减得比2PSK快。 总结如下： 1.1、FSK的不足之处 （1）频带利用率低，所占频带宽度比2PSK大； （2）存在包络起伏，用开关法产生的2FSK信号其相邻码元的载波波形的相位可能不连续，会出现包络的起伏； （3）FSK信号的两种波形不一定保证严格正交。 1.2 、MSK信号的特点 （1）MSK信号的包络恒定不变； （2）MSK是调制指数为0.5的正交信号，频率偏移等于（±1/4Ts）Hz； （3）MSK波形的相位在码元转换时刻是连续的； （4）MSK波形的附加相位在一个码元持续时间内线性地变化±π/2 。