多进制数字调制系统

新一代无线通信系统中的多进制调制技术随着科技的不断进步，无线通信系统也在不断发展。

从最初的模拟通信系统到现在的数字通信系统，无线通信技术已经取得了巨大的进步。

而在新一代无线通信系统中，多进制调制技术成为了研究的热点之一。

一、多进制调制技术的背景在传统的无线通信系统中，常用的调制方式是二进制调制，即调制信号只有两个取值，通常表示为0和1。

这种调制方式在一定程度上满足了通信系统的需求，但随着无线通信系统的发展，二进制调制已经不能完全满足高速、大容量的通信需求。

二、多进制调制技术的原理多进制调制技术是指调制信号具有多个取值的调制方式。

与二进制调制不同，多进制调制技术可以将调制信号的取值扩展到多个，通常表示为0、1、2、3等。

这样一来，调制信号的取值范围就更广了，可以表示更多的信息。

三、多进制调制技术的优势多进制调制技术相比于二进制调制技术具有以下几个优势：1. 提高数据传输速率：多进制调制技术可以在单位时间内传输更多的信息，从而提高了数据传输速率。

这对于高速、大容量的通信系统来说非常重要。

2. 增加频谱利用率：多进制调制技术可以将更多的信息编码到调制信号中，从而增加了频谱的利用率。

这对于频谱资源有限的无线通信系统来说尤为重要。

3. 提高抗干扰能力：多进制调制技术可以通过调整调制信号的取值范围来提高抗干扰能力。

这对于无线通信系统中存在的各种干扰非常有帮助。

四、多进制调制技术的应用多进制调制技术在新一代无线通信系统中有着广泛的应用。

例如，在5G通信系统中，多进制调制技术可以用于提高数据传输速率和频谱利用率，从而满足高速、大容量的通信需求。

此外，多进制调制技术还可以应用于物联网、智能交通等领域，为各种应用场景提供更可靠、高效的通信服务。

五、多进制调制技术的挑战尽管多进制调制技术具有诸多优势，但其也面临着一些挑战。

首先，多进制调制技术需要更复杂的调制解调器，这对于硬件设计和实现来说是一个挑战。

其次，多进制调制技术在传输过程中对信道的要求更高，需要更好的信道估计和均衡技术。

本科毕业设计（论文）题目多进制数字信号调制系统设计学生姓名XX 学号0907050208教学院系电气信息学院专业年级通信工程2009级指导教师汪敏职称讲师单位西南石油大学辅导教师职称单位完成日期2013 年 6 月9 日Southwest Petroleum UniversityGraduation ThesisSystem Design of M-ary Digital Signal ModulationGrade: 2009Name:Liu ShaSpeciality: Telecommunications EngineeringInstructor: Wang MinSchool of Electrical Engineering and Information摘要由于数字通信系统的实际信道大多数具有带通特性，所以必须用数字基带信号对载波进行数字调制。

也因此，数字调制方法成为了当今的热点研究对象，其中最常用的一种是键控法。

在带通二进制键控系统中,每个码元只能传输1比特的信息，其频带利用率不高,而频率资源又是极其宝贵的，为了能提高频带利用率,最有效的办法是使一个码元能够传输多个比特的信息，这就是本文主要研究的多进制数字调制系统，包括多进制数字振幅调制(MASK)、多进制数字频率调制(MFSK)和多进制数字相位调制(MPSK)。

多进制键控系统可以看作是二进制键控系统的推广，可以大大提高频带利用率，而且因其抗干扰性能强、误码性能好，能更好的满足未来通信的高要求，所以研究多进制数字调制系统是很有必要的。

本文通过对多进制数字调制系统的研究，采用基于EP2C35F672C8芯片，运用VHDL硬件描述语言，完成了多功能调制器的模块化设计。

首先实现多进制数字振幅调制(MASK)、多进制数字频率调制(MFSK)和多进制数字相位调制(MPSK) 的设计，将时钟信号通过m序列发生器后产生随机的二进制序列，再通过串/并转换器转换成并行的多进制基带信号；其次分别实现数字调制模块2-M电平变换器、分频器以及四相载波发生器的设计；最后在顶层文件中调用并结合四选一多路选择器，从而完成多功能调制器的设计。

2012.No16摘 要 讨论了M进制数字系统中的误码率和误比特率的关系，指出当M个码元等概率分布，并且M为2的整数次方时，误码率和误比特率具有确定的数学关系式，但是当M不为2的整数次方时，该关系式不成立。

最后解释了一般情况下误比特率低于误码率的原因，并指出在误码率和误信率关系问题上容易出现的误区。

关键词 数字系统 误码率 误比特率 M进制1 问题的提出数字通信的可靠性用误码率和 误信率来衡量，误码率Pe 定义为错误码元数占传输总码元数的比例，误信率Pb定义为错误比特数占传输总比特数的比例[1]。

与[1]配套的教辅资料[2]第7页表明，在M进制数字系统中，误码率Pe和误信率Pb的关系为：（1）这里没有对M进行限制。

必须注意的是，仅当M为2的整数次方，即M=2k（k为正整数）时，才有这个数学关系成立，否则不成立。

下面说明公式（1）的来历，并举反例说明当M不为2的整数次方时，公式（1）不成立。

2 问题的解决假设M个码元是等概的，由于M=2k，所以每个码元有k比特，分别编码为00...0，00...1，...，11...1等，并且每个比特位上0和1出现的概率各为1/2，即0和1各出现2k-1次。

假设每个码元都等概地错成别的码元，那么每个0和1都有2k-1-1次不发生错误，2k-1次发生错误，即在发生误码的条件下，每个比特发生错误的概率为2k-1/[(2k-1-1)+2k-1]，即2k-1/(2k-1)，所以误比特率为（2）用M代替2k，即得公式（1）。

如果M不为2的整数次方，那么公式（1）不成立。

例如，当M=3时，码元0,1,2分别用唯一可译等长码00,01,10表示，这时由于0和1不是等概出现的，就不能用公式（1）计算误码率和误信率的关系。

事实上，当误码率为1/3，容易计算得误比特率为2/9，而用公式（1）计算得误比特率为1/4。

因此，必须对公式（1）中的M加以限制，只有当M为2的整数次方时，公式才成立。

多进制数字调制系统多进制数字调制具有以下两个特点：（1）在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率比二进制高。

Rb=RB2 bit/sRb=logN bit/s(2) 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率比二进制低，, BN＜B2可增加码元的能量,减小干扰的影响。

1. 多进制数字振幅调制(MASK)(1)多进制数字振幅调制的原理。

——多进制数字振幅调制又称多电平调制。

*MASK表示式: (波形)eASK=bn=P1+P2+……..PM=1(2) 系统的带宽: BASK =(3)单位频带内有超过2bit/s.Hz的信息传输速率。

2. 进制数字频率调制(MFSK)(1)多进制数字频率调制的原理——MFSK调制简称多频制,是二进制数字频率键控方式的直接推广。

(2) 一个多频制系统的组成方框如图:●带通滤波器的中心频率就是多个载频的频率。

●抽样判决器-----在给定时刻上比较各包络。

(3) MFSK系统带宽:BFSK=|fM-fl|+ΔfΔf单个码元宽度。

3. 多进制数字相位调制(MPSK)(1) 多进制数字相位调制的原理——多进制数字相位调制又称多相制。

*利用载波的多种不同相位(或相位差)表征数字信息的调制方式。

也可分为绝对移相(MPSK)和相对(差分)移相(MDPSK)两种。

*多进制相位调制: M=2k K位码元。

一个相位表示K位二进码元.*以四相制为例(2) QPSK(QDPSK)信号调制的原理(A)QPSK:定义:用载波的四种不同相位来表征数列中的信息。

两个信息比特与载波相位关系如下,分为A方式, B方式。

(B) QDSK:定义:利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。

以前一码元相位作为参考,并令Δ为本码元与前一码元的初相差。

信息比特与载波相位变化Δ的关系如上所示,分为A方式, B方式。

(C) 波形:(D) 表达式:ePSK ==式中：——受调相位。

M进制用M种不同相位来表征。

《通信原理》复习材料一、填空题1. 通信系统按其传输信号形式可分为 和、 。

2. 通信系统按传输媒介可分为 和、 。

3. 出现概率越 的消息，其所含的信息量越大；出现概率越 的消息，其所含的信息量越4. 某二进制符号出现的概率为1/16，它所包含的信息量为 bits 。

5. 对于各态遍历的平稳随机过程，可以用 代替统计平均。

6. 实平稳随机过程()t ξ的自相关函数为()R ξτ,则()t ξ的交流功率为。

7.某二进制信源，各符号独立出现。

若“1”符号出现的概率为3/4，则“0”符号的信息量为 。

8. 理论上，四元离散信源可能达到的最大熵为 bit/符号。

9. 当二进制信源的每个符号出现概率 时，该信源的熵最大。

10.设某信息源由A 、B 、C 、D 4个信息符号组成，发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同，且设每一符号的出现是相互独立的，则该信源的平均信息量为。

11. 某二进制符号出现的概率为1/8，它所包含的信息量为 bps 。

12. 已知某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 四个符号构成，且每一符号独立出现。

若各符号出现的概率分别为12、14、18、18，该信源的平均信息量（熵）为 bits ；该信源在 条件下，有最大平均信息量 bits 。

13. 已知一个十六进制信号的符号速率为1200Baud ，则其对应的信息速率为bps 。

14.某系统传输八进制数字信号，每个码元占有的时间为1ms,各种码元等概率出现，则系统信息速率为 bps 。

15. 已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率为 比特/秒。

16．在连续信道中,当传输系统的信噪比下降时,为保持信道容量不变,可采的办法,这是基于香农理论得出的。

17.香农公式可表示为C = ，其中C 表示 条件下的 。

18.已知电话信道的带宽为3.4KHZ ，接收信噪比30S dB N =时，信道容量为 Kbps 。

19.若信道带宽为10KHZ ，信噪比为30dB,该信道的最高信息传输速率理论值为。

通信原理复习题1通信原理复习题一、填空题1、数字通信的有效性用衡量，可靠性用衡量。

2、广义平稳随机过程的数学期望，方差与___________无关，自相关函数只与时间差有关。

3、为了消除码间干扰，基带传输系统的传输函数，即乃奎斯特第一准则为ss is T T T i H πωπω≤=+∑,)2(，其对应的冲激函数为___________。

4、部分响应系统的最高频带利用率为___________。

5、PCM30/32路基群系统中，帧长为___________比特；帧同步信号在第___________时隙传输。

6、十六进制符号速率为800波特，则信息传输速率为___________。

7、8、在相同符号速率条件下，对于2ASK 、2FSK 、2PSK 数字调制方式中频带利用率最低的是___________。

9、一个八进制数字传输系统，若码元速率为2400Baud ，则该系统的最大可能信息速率为_____。

10、一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为1/8、1/8、1/4、1/2，该信源的平均信息量为_____，平均信息速率为_____。

11、功率信号的自相关函数和其能量谱密度是_____关系。

12、设X 是a=0，σ=1的高斯随机变量，则随机变量Y=cX+d 的概率密度函数为______，其中c ，d 均为常数13、平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同，其以为分布与_____无关，二维分布只与_____有关。

14、调制信道分为_____和_____，调制信道包括_____，媒质，_____。

15、连续信道香农公式可表示为_____，当信道带宽趋于无穷大时，信道容量趋于_____。

16、AM 系统在_____情况下会出现门限效应。

17、3码为_____。

18、2DPSK ，2ASK ，2PSK 和2FSK ，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列次序为_____。

1. 写出香农信道容量公式及所能得出的结论，和在实际生活中的体现？①香农信道容量公式：220log (1)log (1)S S C B B N n B=+=+ ②结论：a 。

S ↑时C ↑,且S →∞时C →∞;ｂ。

0n ↓时C ↑,且00n →时C →∞;c 。

B ↑时C ↑,但B →∞时01.44S C n ;（存在极限) ③实际应用中的体现:2log (1)S I CT BT N ==+a.S B N↔；例:实时通信,ＣDM Ａ,扩频通信; b 。

B T ↔例:下载，扩频通信；ｃ。

S T N ↔例:空间通信； 扩展:香农信道容量公式三要素：S ,0n ，B2. 如何评价模拟通信系统和数字通信系统的有效性和可靠性?①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。

②可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量"问题。

③对于模拟通信系统：有效性用带宽来衡量,可靠性用信噪比来衡量。

④对于数字通信系统：有效性用传输速率或频带利用率来衡量，可靠性用误码率来衡量。

模拟通信系统:已调信号带宽越小，有效性越好,解调器输出信噪比越高,可靠性越好。

数字通信系统：频带利用率越高,有效性越好,误码率越小，可靠性越高.3. 列举三种常见的复用方式，并进行比较。

精解:①频分复用(FDM)：利用不同频段传送不同信号。

（同时不同频)②时分复用(ＴDM):利用不同时隙传送不同信号。

(同频不同时)③码分复用（ＣDM)：利用不同正交码传送不同信号。

(同频同时)4. 电话信道特性不理想时，会产生哪种影响?如何去解决?★★★电话信道属于恒参信道，如果信道特性不理想的话,会导致信号发生幅度畸变,相位畸变,从而导致码间干扰。

解决方法：采用均衡技术。

5. 为什么绝大多数无线信道对信号的影响要比有线信道大？在无线通信系统中,主要采用什么技术解决这种影响？①大多数无线信道都属于随参信道，随参信道的特点:信道参数随时间变化,损耗时变,时延时变,多径传播；②随参信道对信号的影响：瑞利型衰落，多径传播引起的频率弥散，频率选择性衰落；③在无线通信系统中多采用分集技术。

多进制数字调制原理咱先得知道啥是数字调制哈。

你想啊，咱们生活中有好多信息，像你给朋友发的短信内容啊，手机上看的视频啥的，这些信息在传播的时候可不能就那么原封不动地“走”，得经过处理，这个处理的过程就有点像给信息穿上不同的“衣服”，这就是调制啦。

那多进制数字调制又是啥呢？普通的二进制数字调制呢，就像是只有两种选择，是或者不是，0或者1。

但是多进制数字调制就像是打开了一个多选项的大门。

比如说四进制数字调制，就有0、1、2、3这四个选项呢。

这就好比你去买冰淇淋，二进制的时候就只有香草味和巧克力味两种选择，四进制就像是突然多了草莓味和抹茶味。

多进制数字调制为啥要这么干呢？这是因为它能在同样的带宽下传输更多的信息。

就像一条小路上，二进制的时候一次只能运两种东西，多进制的时候就能运更多种类的东西啦。

比如说在无线通信里，咱们都想在有限的频段里传更多有用的信息，多进制数字调制就像是一个超级搬运工，能把更多信息一股脑儿地搬过去。

那多进制数字调制是怎么实现的呢？这就涉及到一些数学魔法啦。

咱们以四进制相移键控（QPSK）为例。

它是通过改变信号的相位来表示不同的数字信息的。

想象一下，信号就像一个小舞者在跳舞，它可以跳到四个不同的位置，每个位置就代表一个四进制的数字。

比如说，0度的相位可以代表0，90度的相位代表1，180度代表2，270度代表3。

这小舞者可机灵了，它根据要传输的数字信息，快速地跳到相应的位置，接收端呢，就看着这个小舞者跳到哪了，然后就知道传来的是啥数字啦。

再说说多进制数字调制的信号特点吧。

它的信号看起来可比二进制复杂多啦。

就像是一幅色彩更丰富的画，二进制的画可能只有黑白两种颜色，多进制的画就有好多种颜色混合在一起。

但是这种复杂也带来了一些挑战。

比如说在接收端，要更准确地判断这个复杂的信号到底代表啥数字就有点难度，就像你在一堆五颜六色的小珠子里找特定颜色组合的珠子一样。

在实际的通信系统里，多进制数字调制可是大功臣呢。

通信原理_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.若在带宽为4kHz的信道上采用8进制传送6000bit/s的信号，则其频带利用率为。

答案:1.5 bit/s/Hz2.选择基带传输系统的码型时，以下准则中哪一个与数字基带信号的码型设计不相关：。

答案:便于提取载波同步信息。

3.若二进制数字信息速率为6000bps，则基带采用矩形脉冲的8PSK、4ASK信号功率谱密度主瓣宽度分别为: 。

答案:4kHz，6kHz4.已知信息传输速率为64kbit/s，若采用滚降系数为的升余弦滚降数字基带传输系统，则采用二进制传输时的频带利用率为。

答案:4/3 bps/Hz5.对正弦信号进行均匀量化，量化位数由8位增加到12位，量噪比提高。

答案:24dB6.PCM四次群的接口码型为。

答案:CMI码7.数字通信系统的位同步方法主要有。

答案:外同步法和自同步法8.在连续可变斜率的增量调制（CVSD）语音编码系统中，通过哪种方法实现量阶的自适应改变。

答案:连码检测，音节平滑9.下面关于Costas环与平方环的描述，哪些是准确的？。

答案:Costas环可以直接获得解调输出，而平方环没有这种功能。

Costas环的工作频率即为载波频率，相较于平方环的工作频率低，易于实现。

10.下列关于MSK延时判决相干解调法的描述，正确的是。

答案:延时判决相干解调法利用了前后两个码元的信息对于前一个码元做出判决。

延时判决相干解调法需要在两个符号周期内积分。

11.下面关于第I部分响应系统的描述正确的是。

答案:相对于采用相同带宽的理想低通传输特性的系统，该系统传输特性的尾部衰减更快。

频带利用率可以达到2波特/Hz。

通过加入预编码可以避免差错传播现象。

12.数字基带信号传输系统中，发送滤波器能够起到的作用是。

答案:频谱成型滤除带外噪声对输入基带信号进行变换13.下列关于码间串扰的相关说法，正确的是。

答案:码间串扰是前面码元波形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。