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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。
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。
多进制数字调制技术及应用
多进制数字调制技术是一种将数字信号转化为不同进制数字的技术。
常用的数字进制有二进制、八进制、十进制和十六进制，不同进制数字可以用不同的符号表示。
在通信系统、计算机网络、数字信号处理、电力系统等领域都有广泛的应用。
在计算机领域，多进制数字调制技术被广泛应用于数据传输和存储。
计算机内部使用二进制数字表示数据，而外部输入输出的数据则常常使用八进制或十六进制数字表示，便于人们理解和操作。
同时，不同进制数字之间的转换也是计算机编程中的基本操作之一。
在通信系统中，多进制数字调制技术可以用于数字信号的编码和解码。
常见的数字调制方法包括ASK、FSK、PSK、QAM等，这些方法都可以将数字信号转化为不同进制数字进行传输。
例如，QAM技术常用的是十六进制数字表示，可实现高速数据传输和高传输效率。
在电力系统中，多进制数字调制技术可以用于电力系统的控制与保护。
例如，电力系统中的控制设备常使用二进制数字表示开关状态、变量状态等信息，以便进行控制和监测。
总之，多进制数字调制技术是一种非常重要的技术，在许多领域都有应用，它可以大大提高数据传输和处理的效率。
在数字化时代，我们需要更加深入地了解和
掌握这一技术。
多进制数字调制
所谓多进制数字调制，就是利用多进制数字基带信号去调制高频载波的某个参量，如幅度、频率或相位的过程。
根据被调参量的不同，多进制数字调制可分为多进制幅度键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）以及多进制相移键控（MPSK 或MDPSK）。
也可以把载波的两个参量组合起来进行调制，如把幅度和相位组合起来得到多进制幅相键控（MAPK）或它的特殊形式多进制正交幅度调制（MQAM）等。
由于多进制数字已调信号的被调参数在一个码元间隔内有多个取值，因此，与二进制数字调制相比，多进制数字调制有以下几个特点：
（1）在码元速率（传码率）相同条件下，可以提高信息速率（传信率），使系统频带利用率增大。
码元速率相同时，进制数传系统的信息速率是二进制的倍。
在实际应用中，通常取，为大于1的正整数。
（2）在信息速率相同条件下，可以降低码元速率，以提高传输的可靠性。
信息速率相同时，进制的码元宽度是二进制的倍，这样可以增加每个码元的能量，并能减小码间串扰影响等。
正是基于这些特点，使多进制数字调制方式得到了广泛的使用。
不过，获得以上几点好处所付出的代价是，信号功率需求增加和实现复杂度加大。
M进制幅度调制系统原理框图。
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。
数字通信的调制方式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) 。
●调制方法：用相乘器实现调制器。
●调制类型：2ASK,MASK。
●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。
2、四相绝对移相键控(QPSK)系统
a)QPSK信号的产生
QPSK信号利用载波的四种不同相位来表示数字信息。
由于每一种载波相位代表两比特信息，因此每个四进制码元称为双比特码元。
两个二进制码元中的前一比特用a 表示，后一比特用 b 表示，采用体系，则双比特ab 与载波相位的关系如右表。
在2PSK信号相干解调过程中会产生180︒相位模糊。
同样，对QPSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0︒, 90︒,180︒和270︒四个相位模糊。
故在实际中更实用的是四相相对移相调制，即QDPSK方式。
3、四相相对移相键控(QDPSK)系统
四相相对移相键控(QDPSK)信号是利用前后码元之间载波四种不同的相对相位变化来表示数字信息。
若以前一双比特码元相位作为参考，∆ϕn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如右表（π/2体系）
五、正交振幅调制（QAM）
在系统带宽一定的条件下，多进制调制的信息传输速率比二进制高，也就是说，多进制调制系统的频带利用率高。
但是，多进制调制系统频带利用率的提高是通过牺牲功率利用率来换取的。
因为随着M 值的增加，在信号空间中各信号点的最小距离减小，相应的信号判决区域也随之减小。
因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号的错误概率也将随之增大。
振幅相位联合键控（APK）或正交振幅调制（QAM）就是为克服上述问题而提出来的。
在M 较大时，可以获得较好的功率利用率，同时，其设备组成也比较简单。
因此，它是目前研究和应用较多的一种调制方式。
正交振幅调制（QAM）是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同
频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列，再分别经过 2 电平到L 电平的变换，形成L 电平的基带信号。
为了抑制已调信号的带外辐射，该L 电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。
最后将两路信号相加即可得到QAM 信号。
正交振幅调制（QAM）的原理
五、总结
六、布置作业：
课后习题。
