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目录摘要 (1)1绪论 (3)1.1通信技术的历史和发展 (3)1.1.1通信的概念 (3)1.1.2通信的发展史简介 (3)1.2数字调制的发展现状和趋势 (4)2 4PSK调制解调的基本原理设计 (5)2.12PSK数字调制原理 (5)2.24PSK的调制和解调 (5)2.3 MATLAB软件的介绍 (8)34PSK的调制和解调MATLAB仿真 (10)4总结 (22)5参考文献 (1)附录 (1)摘要在数字信号的调制方式中4PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
调制技术是通信领域里非常重要的环节，一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。
4PSK调制是一种具有较高频带利用率和良好的抗噪声性能的调制方式，在数字移动通信中已经得到了广泛的应用。
本次设计在理解4PSK调制解调原理的基础上应用MATLAB语言来完成仿真，仿真出了4PSK的调制以及解调的仿真图，包括已调信号的波形，解调后的信号波形，眼图和误码率。
在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。
关键字：4PSK ；调制解调；MATLAB ；分析与仿真AbstractIn the digital signal in the 4PSK modulation is the most commonly used as a digital signal modulation, it has a high spectrum efficiency, a strong anti-interference, the circuit is relatively simple to achieve. The field modulation technique is a very important communication link, a good spectrum modulation technique not only can save resources and can provide a good communication performance. 4PSK modulation is a high bandwidth efficiency and good anti-noise performance of the modulation, the digital mobile communication has been widely used. The 4PSK modulation and demodulation in the understanding of design principles based on the application of the MATLAB language to complete the simulation, the simulation of a 4PSK modulation and demodulation of the simulation graph, including the modulated signal waveform, the demodulated signal waveforms, eye diagrams and bit error rate. In the simulation, based on the analysis and comparison of the performance of various modulation methods, and simulation model by comparing the performance with the theoretical calculations to prove the feasibility of thesimulation model.Keyword: 4PSK; modulation and demodulation; MATLAB; Analysis and Simulation1绪论1.1通信技术的历史和发展1.1.1通信的概念通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。
模拟调制和数字调制模拟调制和数字调制是通信领域中重要的技术，用于将原始信号转换为适合传输的信号。
本文将介绍模拟调制和数字调制的基本概念、原理和应用。
一、模拟调制模拟调制是将原始信号（模拟信号）转换为模拟载波信号的过程。
模拟信号是连续的，可以采用各种波形表示，如正弦波、方波等。
而模拟载波信号是通过调制技术将模拟信号的特征嵌入到载波信号中。
常见的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是调制信号的幅度变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
频率调制是调制信号的频率变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
相位调制是调制信号的相位变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
模拟调制广泛应用于广播电视、手机通信等领域。
例如，在广播电视中，音频信号经过幅度调制后，可以被传输到接收设备，再经过解调还原为原始音频信号。
类似地，手机通信中的语音信号也经过模拟调制后传输。
二、数字调制数字调制是将原始信号（数字信号）转换为数字载波信号的过程。
数字信号是离散的，由一系列二进制码组成。
数字载波信号是由一系列离散的数字值组成，用于表示数字信号的特征。
常见的数字调制技术有振幅移移键控调制（ASK）、频移键控调制（FSK）和相移键控调制（PSK）。
ASK是将数字信号的幅度变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
FSK是将数字信号的频率变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
PSK是将数字信号的相位变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
数字调制在数字通信系统中得到广泛应用。
例如，无线局域网中的Wi-Fi技术就采用了OFDM（正交频分复用）调制技术，将数字信号转换为一系列正交的子载波，提高了传输效率和抗干扰性能。
此外，数字调制还被用于数字广播、数字电视等领域。
三、模拟调制与数字调制的区别模拟调制和数字调制在信号处理方式、传输效果和抗干扰性能上存在一些区别。
首先，模拟调制是将模拟信号转换为模拟载波信号，而数字调制是将数字信号转换为数字载波信号。
课程设计任务书学生姓名：陈欢专业班级：通信0902班指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院题目:4PSK调制与解调系统仿真设计任务与要求:（1）任务：设计一个4PSK调制解调系统（2）要求：1）4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择2）系统中要求加入高斯白噪声3) 4PSK解调方框图采用相干接收形式4）分析误码率（3）说明：设计报告必须包括建模仿真结果。
参考文献：1.《通信原理》王福昌熊兆飞黄本雄清华大学出版社20062.《MATLAB仿真技术与应用教程》钟麟王峰国防工业出版社20033.《MATLAB通信仿真与技术应用》刘敏魏玲国防工业出版社2001时间安排：第18周安排任务，设计仿真，撰写报告。
第19周完成设计，提交报告，答辩。
指导教师签名：2011 年月日系主任（或责任教师）签名： 2011 年月日目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 基本原理与方法 (3)1.1 MATLAB软件介绍 (3)1.2 4PSK的基本特点 (4)1.3 4PSK调制解调原理 (6)1.3.1 4PSK调制原理 (6)1.3.2 4PSK解调原理 (7)1.4 误码率的分析............................................................ 错误!未定义书签。
2 基于SIMULINK的4PSK调制解调系统 (9)2.1 信源的产生................................................................ 错误!未定义书签。
2.2 串并转换 (9)2.3 将非极性信号转换成极性信号 (9)2.4 调制 (9)2.5 信号的传输 (10)2.6 信号的解调 (10)2.7 比特错误率统计........................................................ 错误!未定义书签。
数字通信系统传输误码性能仿真（一）摘要：脉冲幅度调制（PAM）、频移键控（PSK）、正交振幅调制（QAM）等数字信号调制解调模式在经典和现代通信中得到广泛应用。
不同调制方式在不同的条件下传输可靠性能不尽相同。
Matlab/Simulink包含多种仿真模块库，可以对各种通信调制方式的调制解调进行仿真，并验证其传输可靠性能。
关键字：通信系统、仿真、PAM、PSK、QAMAbstract:Digital signal modulation and demodulation modes such as pulse amplitude modulation (PAM), frequency shift keying (PSK), quadrature amplitude modulation (QAM)are widely used in classical and modern communication. The transmission reliability of different modulation are different under different conditions. Matlab/Simulink contains a variety of library of simulation modules for various communications modem modulation to simulate and verify its transmission reliability.Keywords: communication systems, simulation, PAM,PSK,QAM0 引言系统仿真是进行协议标准制定、算法分析优化和产品总体设计的重要步骤，对验证算法和理论的设计性能、缩减设计开发时间、降低总体成本具有重要意义。
传统的系统仿真方法主要使用基于C语言等计算机编程语言的方法，工作量大，效率低，仿真程序的可读性、可靠性、可移植性无法达到现代大中型系统的要求。
MATLAB的PSK调制和解调及仿真实验Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。
本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。
通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。
最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。
MATLAB简介MATLAB 软件是美国Math works 公司的产品，MATLAB 是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。
从1984年推出了它的第一个DOS 版本至今，一经推出了6.5版。
Matrix Laboratory意为“矩阵实验室”，从它的本意可以知道，最初的MATLAB只是一个数学计算工具。
但现在的MATLAB 已经远不仅仅是一个“矩阵实验室”，它已经成为一个集概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现于一体的集成环境，它拥有许多衍生的子集工具[9]。
新的版本集成了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等等的常用功能。
在MATLAB 环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。
MATLAB 提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩阵对象时，不要求作明确的维数说明，所谓交互式语言，是指人们给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。
该语言无需像 C 和Fortran 语言那样，首先要求使用者去编写源程序，然后对之进行编译、连接，最终形成可执行文件。
这无疑会给使用者带来了极大的方便，因此，利用MATLAB可以节省大量的编程时间。
2002年6月Mathworks公司正式推出MATLAB Release 13，即MATLAB 6.5／Simulink 5.0 这是目前应用最广的版本。
数字通信系统传输误码性能仿真（一）摘要：脉冲幅度调制（PAM）、频移键控（PSK）、正交振幅调制（QAM）等数字信号调制解调模式在经典和现代通信中得到广泛应用。
不同调制方式在不同的条件下传输可靠性能不尽相同。
Matlab/Simulink包含多种仿真模块库，可以对各种通信调制方式的调制解调进行仿真，并验证其传输可靠性能。
关键字：通信系统、仿真、PAM、PSK、QAMAbstract:Digital signal modulation and demodulation modes such as pulse amplitude modulation (PAM), frequency shift keying (PSK), quadrature amplitude modulation (QAM)are widely used in classical and modern communication. The transmission reliability of different modulation are different under different conditions. Matlab/Simulink contains a variety of library of simulation modules for various communications modem modulation to simulate and verify its transmission reliability.Keywords: communication systems, simulation, PAM,PSK,QAM0 引言系统仿真是进行协议标准制定、算法分析优化和产品总体设计的重要步骤，对验证算法和理论的设计性能、缩减设计开发时间、降低总体成本具有重要意义。
传统的系统仿真方法主要使用基于C语言等计算机编程语言的方法，工作量大，效率低，仿真程序的可读性、可靠性、可移植性无法达到现代大中型系统的要求。
《通信原理》实验报告实验七: 振幅键控（ASK)调制与解调实验实验九：移相键控（PＳＫ/DPＳK）调制与解调实验系别：信息科学与技术系专业班级：电信０9０2学生姓名：同组学生:成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：２０11年１2月1日——201１年12月1日)华中科技大学武昌分校ﻬ实验七振幅键控（ASK）调制与解调实验一、实验目的1、掌握用键控法产生AＳK信号的方法。
2、掌握ＡSK非相干解调的原理。
一、实验器材1、 信号源模块一块 2、 ③号模块一块 3、 ④号模块一块 4、 ⑦号模块一块 5、 ２0M双踪示波器一台 6、 连接线若干二、基本原理调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。
由于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2AS Ｋ)、二进制移频键控（2FSK)、二进制移相键控(２PS Ｋ）三种最基本的数字频带调制信号,而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。
1、 ２ASK 调制原理。
在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化而变化的。
使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“１”或“0”,这样就可以得到2AS Ｋ信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控(O ＯK ）。
２ASK 信号典型的时域波形如图9-1所示，其时域数学表达式为：2()cos ASK n c S t a A t ω=⋅（9-1）式中,A 为未调载波幅度,c ω为载波角频率,n a 为符合下列关系的二进制序列的第n 个码元:⎩⎨⎧=PP a n －出现概率为出现概率为110 ﻩﻩ (９-2)综合式９-1和式9-2，令A ＝1，则2ASK 信号的一般时域表达式为：t nT t g a t S c n s n ASK ωcos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑t t S c ωcos )(= ﻩ(9-3)式中，T s 为码元间隔，()g t 为持续时间 [－T s /２，T s /2］ 内任意波形形状的脉冲（分析时一般设为归一化矩形脉冲),而()S t 就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。
第1篇一、实验目的1. 理解数字载波调制的基本原理和过程。
2. 掌握常见的数字调制方式，如振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
3. 学习数字调制信号的生成和解调方法。
4. 通过实验，加深对数字调制技术在实际通信系统中的应用理解。
二、实验原理数字载波调制是数字通信中一种常见的信号处理技术，它通过改变载波的某些参数（如幅度、频率或相位）来携带数字信息。
常见的数字调制方式包括：1. 振幅键控（ASK）：通过改变载波的幅度来表示数字信息，通常用高电平表示“1”，低电平表示“0”。
2. 频移键控（FSK）：通过改变载波的频率来表示数字信息，通常用不同的频率分别表示“1”和“0”。
3. 相移键控（PSK）：通过改变载波的相位来表示数字信息，通常用不同的相位来表示不同的数字符号。
数字调制信号可以通过以下步骤生成：1. 基带信号生成：将数字信息转换成基带信号，通常为二进制序列。
2. 调制：将基带信号与载波信号相乘，得到已调信号。
3. 滤波：对已调信号进行滤波，去除不必要的频率分量。
数字调制信号的解调过程如下：1. 载波恢复：从已调信号中恢复出载波信号。
2. 解调：将恢复的载波信号与已调信号相乘，得到基带信号。
3. 判决：根据基带信号的幅度或频率，判断原始数字信息。
三、实验器材1. 数字信号发生器2. 数字示波器3. 数字信号分析仪4. 信号源5. 连接线四、实验步骤1. 实验一：ASK调制和解调- 使用数字信号发生器生成二进制序列。
- 将基带信号与载波信号相乘，得到ASK调制信号。
- 使用数字示波器观察ASK调制信号的波形。
- 将ASK调制信号与恢复的载波信号相乘，得到解调信号。
- 使用数字示波器观察解调信号的波形。
2. 实验二：FSK调制和解调- 使用数字信号发生器生成二进制序列。
- 将基带信号与两个不同频率的载波信号相乘，得到FSK调制信号。
- 使用数字示波器观察FSK调制信号的波形。
数字调携原理数字调制原理数字调制是将数字信号转换为模拟信号的过程,以便在模拟通信信道上传输数字信息。
数字调制技术广泛应用于现代数字通信系统中,如移动通信、卫星通信、有线电视传输等。
下面是一些常见的数字调制方法及其原理:1. 调幅键控(ASK)ASK调制将二进制数字信号映射到不同的载波振幅。
比如"1"表示载波振幅为A,"0"表示载波振幅为0。
这是最简单的数字调制方式。
2. 调频键控(FSK)FSK调制将二进制数字信号映射到不同的载波频率。
比如"1"对应频率f1,"0"对应频率f2。
频率间隔需足够大以便接收端能够检测和区分。
3. 调相键控(PSK)PSK调制将二进制数字信号映射到不同的载波相位。
最常见的是二进制PSK(BPSK),其中"1"对应相位0度,"0"对应相位180度。
还有四进制PSK(QPSK)等高阶调制方式。
4. 正交幅值调制(QAM)QAM是综合了ASK和PSK的调制方式。
它将多个二进制数字映射到信号的振幅和相位的组合。
例如16QAM每个符号包含4比特。
QAM可以在给定的带宽下提高数据传输速率。
5. 码分多址(CDMA)CDMA并非典型的调制技术,而是利用扩频序列对数字信号进行编码,使得多个用户可以共享同一载波。
CDMA广泛应用于3G/4G移动通信系统。
数字调制技术的选择取决于系统的带宽、功率和复杂度等要求,不同的应用场景会采用不同的调制方案。
调制技术的发展也推动了现代数字通信系统的高速率、高质量和高效率传输。
4FSK（4频移键控）调制是一种数字调制方式，其通过在多个频率之间切换来传输信息。
在MATLAB中模拟4FSK调制并分析其波形可以提供有关这种调制方式性能的深入理解。
对于4FSK调制，结论可能包括以下几个方面：
1.频率变化：观察波形可以明显看出信号的频率随着时间变化。
每个符号（在
4FSK中代表一位信息）对应一个特定的频率。
通过分析波形，可以观察到频率跳变的过程，以及这些跳变如何与信息位相对应。
2.解调性能：如果波形在解调后与原始信息匹配，那么可以得出结论，解调过
程是成功的。
如果波形与原始信息不匹配，那么可能需要调整解调参数或分析其他可能的解调方法。
3.抗干扰性能：通过向波形添加噪声或干扰，可以观察其对信号的影响。
如果
4FSK调制在添加噪声后仍能正确解调信息，那么可以得出结论，其抗干扰性能良好。
4.频带效率：由于4FSK使用多个频率，所以它使用的频带宽度比其他一些调
制方法更宽。
这可能导致频带效率较低。
通过比较使用不同调制技术的波形，可以得出频带效率的结论。
5.同步问题：对于FSK（频移键控）调制，接收器需要知道何时进行频率跳变。
如果接收器与发射器的时钟不同步，那么可能会发生错误。
通过观察波形，可以分析同步问题的影响。
6.多径效应：在存在多径传播的环境中，信号可能会经历延迟和衰减。
这可能
会影响4FSK的解调性能。
通过模拟多径效应并观察其对波形的影响，可以得出关于多径效应对4FSK性能影响的结论。
以上只是一些可能的结论，具体结论取决于所进行的实验和分析的细节。
目录引言 (1)1.QDPSK的组成、原理 (2)1.1QDPSK的调制原理 (2)1.2QDPSK的解调原理 (3)1.3QDPSK调制中差分编码与解码 (4)1.4QDPSK中抽样判决 (6)1.5QDPSK中逆码变换模块 (6)2.QDPSK系统的仿真 (7)2.1QDPSK调制系统的仿真 (7)2.2QDPSK解调系统的仿真 (8)3.QDPSK结果分析 (10)4.小结 (12)附录A (13)附录B (15)参考文献 (16)引言在现实生活中数字信号的传输可分为基带传输和带通传输。
不经载波调制而直接传输数字基带信号的方式称为数字基带传输。
然而，实际中大多数信道因具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须对数字基带信号进行数字调制。
常用的数字调制方式包括振幅键控、频移键控和相移键控三种基本方式。
这三种方式虽是最近几十年里最基础的数字信号编码解码方式，但还不是很完善，有许多值得改进的地方。
QDPSK（4 differential phase shift keying）即四相差分相移键控技术是多进制数字调相系统中经常使用的一种技术，它除了可以实现调制解调的最基本目标外，还具有抗干扰能力强、误码性能好、频谱利用率高、对临道干扰小等优点，而且，它成功地解决了四进制绝对移相键控（QPSK）在相干解调过程中产生的相位模糊问题，使系统的性能得以提高。
第三代移动通信系统中的VV-CDMA采用的就是这种调制方式。
此外，随着技术的进步，特别是超大规模集成电路和数字技术的发展，使得复杂的电路设计得以用少量的集成电路模块实现，甚至使用软件代替实现。
因此根据这一现实要求，使用SystemView软件实现QDPSK系统的硬件仿真，使得QDPSK可以更好的被理解和应用。
1.QDPSK的组成、原理1.1 QDPSK的调制原理多进制数字相位调制又称多进制，它利用载波的多种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。
四进制基带传输系统的仿真与误码性能验证
1. 确定系统参数：首先，确定系统的基本参数，例如传输速率、调制方式、传输距离等。
这些参数将影响系统的性能。
2. 生成基带信号：使用符号映射技术将数字数据转换为基带信号。
在四进制系统中，可以采用一种映射方案，将每个输入比特映射为一个对应的四进制符号。
3. 加入信道效应：模拟信道对信号的影响。
可以考虑添加噪声、衰落、多径传播等效应，以模拟实际通信环境。
4. 接收端解调：在接收端，使用与发送端相同的调制方案，将接收到的信号转换回数字数据。
可以使用相应的解调算法进行解调操作。
5. 误码性能评估：通过比较接收到的数据与发送的原始数据进行误码性能评估。
可以计算误码率（BER）或误比特率（BER），并与系统设计要求进行比较。
6. 优化与改进：根据误码性能评估结果，可以对系统进行优化和改进。
可以尝试不同的调制方式、编码方案、信道均衡算法等，以提高系统性能。
在进行仿真和误码性能验证时，可以使用软件工具（如MATLAB、Python等）进行系统建模和仿真。
这些工具提供了丰富的函数和算法，用于生成基带信号、添加信道效应、解调接收信号并计算误码率等。
QPSK系统仿真及误码率性能分析QPSK系统仿真及误码率性能分析摘要：为实现QPSK应用到无线激光通信中，该文对QPSK系统性能进行了理论研究。
介绍了QPSK调制解调原理,对高斯白噪声信道的系统性能进行了研究，分析对比了在高斯白噪声信道下的系统误码性能。
为基于副载波QPSK无线激光通信系统的研究奠定了理论基础。
关键词：无线激光通信；QPSK调制解调；系统性能；误码性能中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)09-1995-02Simulation System of QPSK and Performance Analysis of BERWANG Lin, LIU Jin-zhu, DUAN De-ping(Nanjing University of Information Science & Techunology, Nanjing 210044, China)Abstract:For the application of the QPSK(Phase-Shift-Keying) to the wireless laser communication, this paper emphasizes the system of QPSK's performance, theoretically. In the paper, the principle of the QPSK's modulation and demodulation were introduced in brief and the performance of the system at white Gaussian noise(AWGN) channel was also analyzed carefully. The above results provide the theoretical foundation for the wireless laser communication system based on the QPSK withsub-carrier.Key words: wireless laser communication; modulation and demodulation of QPSK; performance of system; performance of BER无线激光通信是利用激光束作为载波在空间进行数据、语音、图像信息双向传送的一种技术；传输特点是光束以直线传播[1]。
课程设计课程设计名称：四进制振幅键控（4ASK）数字调制系统仿真和分析1 需求分析在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。
在二进制键控系统中，每个码元知传输1bit信息，其频带利用率不高，而频带资源是极其宝贵和紧缺的。
为了提高频带利用率，最有效的办法是使没一个码元传输多个比特的信息。
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。
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。
加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。
本次课程设计的任务是四进制振幅键控（4ASK ）数字调制系统仿真和分析。
主要内容是对二进制数字信源进行四进制振幅键控（4ASK ）数字调制，画出信号波形及功率谱。
并分析其性能。
2 概要设计实际通信中的许多信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即正弦载波调制。
在数字通信系统中，有二进制数字调制和多进制调制。
多进制数字调制与二进制数字调制相比又具有如下两个特点：在相同的码元传输率下，多进制系统的信息传输率比二进制系统的高；在相同的信息速率下，多进制信号码元的持续时间要比二进制的长，因此会增加码元的能量，减小信号特性引起的码间干扰的影响，利用层次化和模块化的设计方法，通过MATLAB 软件平台，设计并实现了多进制幅移键控（M-ary Amplitude-Shift Keying ，MASK ）中的四电平调制（4-ary Amplitude Shift Keying ，4ASK ） 的调制系统和解调系统。
本文首先介绍了四电平调制和解调的原理，随后介绍载波产生、振幅调制、振幅判别等功能模块的设计，最后给出了整体调制解调的模块图和仿真波形及在基于VHDL 的EPF10K10LC84硬件平台上的测试结果。
课程设计任务书学生：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 振幅调制与解调初始条件：振幅调制与解调原理，Multisim软件要求完成的主要任务:〔1〕设计任务根据振幅调制与解调的原理，设计电路图，并在multisim软件仿真出波形结果。
〔2〕设计要求①惰性失真测试；②负峰切割失真的测试；③检波器电压系数的测试；时间安排：1、2014 年11月17 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2014 年11月17 日，查阅相关资料，学习根本原理。
3、2014 年11月18 日至2014 年11月20日，方案选择和电路设计。
4、2014 年11月20 日至2014 年11月21日，电路仿真和设计说明书撰写。
5、2014 年11月23 日上交课程设计报告，同时进展辩论。
课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。
指导教师签名：年月日系主任〔或责任教师〕签名：年月日摘要本文是振幅调制与解调的原理分析与multisim仿真实现，其中包括其调制与解调的根本原理、数学定义、电路框图、仿真原理、仿真波形与其在现代通信领域的重要性，其中详细讲述了电压调制系数的定义、计算、与其对调制与解调结果的影响，最后对解调的两种失真，惰性失真和负峰切割失真，进展了深入的分析并给出了减小这种失真的方法。
关键字：振幅调制，AM信号解调，multisim仿真。
AbstractThis paper is the principle of amplitude modulation and demodulation analysis and multisim simulation implementation, including its basic principle of modulation and demodulation, mathematical definition, circuit diagram and simulation principle and simulation waveform and its importance in the field of modern munications, the definition and calculation of voltage modulation coefficient is described in detail, and its effect on the result of the modulation and demodulation, the last of demodulation of the two kinds of distortion, inert distortion and negative peak cutting distortion, carried on the thorough analysis and the way to minimize this distortion is given.Key words: amplitude modulation, AM signal demodulation, multisim simulation.目录1振幅调制的原理31.1调制在通信系统中的作用31.2调制的根本方式41.3振幅调制原理与实现方式41.4全载波调幅电路模型与工作原理41.5电压调制系数52振幅调制的仿真62.1 multisim软件简介62.2振幅调制的时域分析62.3振幅调制的频域分析73调幅信号解调的原理93.1调制信号的解调93.2包络检波94调幅信号解调的仿真95惰性失真的测试与分析105.1惰性失真产生原因105.2惰性失真的仿真测试116负峰切割失真的测试与分析116.1负峰切割失真的产生原因116.2负峰切割失真的仿真测试127总结138参考文献：131振幅调制的原理1.1调制在通信系统中的作用调制技术是《高频电子线路》课程中一个十分重要的技术，它是一种信号处理技术。
基于VHDL的4PSK调制器设计与仿真1 引言目前．数字调制正逐渐取代模拟调制。
许多调制都使用多进制数字调制．四进制数字相位调制是利用载波的4 种不同相位来表征数字信息调制的．相位调制具有误码性能好，节省带宽。
信息传输速率高等优点。
采用Altera 的开发工具MAX+plusII 设计调制器便于仿真，它可根据仿真结果分析电路是否正确。
提高电路设计的灵活性和准确性。
利用VHDL 硬件描述语言来描述硬件电路的功能。
根据信号连接关系及定时关系的语言能有效表示硬件电路特性。
2 4PSK 原理移相键控即受键控的载波相位调制是按基带脉冲改变的一种数字调制方式。
其中，四相移相键控制(4PSK)的应用广泛，它是用4 种不同相位代表4 种不同相位的信息，因此对于输入的二进制数字序列应该先分组，将每两个比特编为一组；然后用4 种不同的相位对其表征。
例如，若输入的二进制数字信息序列为10110010…，则可将他们分成10，11，00，10，…，然后用4 种不同的相位对其表征。
该系统设计采用相位选择法产生4PSK 信号，以实现4PSK 调制器的设计。
其框图如图1 所示。
3 系统设计与实现采用相位选择法实现4PSK 调制器，其系统设计框图如图2 所示。
整个系统分为分频器、m 序列产生器、串，并转换电路、跳变检测、逻辑选相电路、正弦信号发生器和D／A 转换器等部分。
3．1 序列发生器序列以其具有随机特性、预先可确定性、循环特性而广泛应用于通信领域。
该调制系统的输入是采用4 级移位寄存器得到的一串长度为24 一1=15 的m 序列。
设4 个移位寄存器的输出排列依次为m(0)，m(1)，m(2)，m(3)，则m 序列的反馈逻辑H}为m(O)=m(3)0m(2)。
如果根据该反馈逻辑，运行过程中则进入死循环，无法自启动。
需将状态0000 转换为1000。
此时，能自启动的反馈逻辑为：。
课程设计课程设计名称：四进制振幅键控（4ASK）数字调制系统仿真和分析1 需求分析在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。
在二进制键控系统中，每个码元知传输1bit信息，其频带利用率不高，而频带资源是极其宝贵和紧缺的。
为了提高频带利用率，最有效的办法是使没一个码元传输多个比特的信息。
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。
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。
加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。
本次课程设计的任务是四进制振幅键控（4ASK ）数字调制系统仿真和分析。
主要内容是对二进制数字信源进行四进制振幅键控（4ASK ）数字调制，画出信号波形及功率谱。
并分析其性能。
2 概要设计实际通信中的许多信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即正弦载波调制。
在数字通信系统中，有二进制数字调制和多进制调制。
多进制数字调制与二进制数字调制相比又具有如下两个特点：在相同的码元传输率下，多进制系统的信息传输率比二进制系统的高；在相同的信息速率下，多进制信号码元的持续时间要比二进制的长，因此会增加码元的能量，减小信号特性引起的码间干扰的影响，利用层次化和模块化的设计方法，通过MATLAB 软件平台，设计并实现了多进制幅移键控（M-ary Amplitude-Shift Keying ，MASK ）中的四电平调制（4-ary Amplitude Shift Keying ，4ASK ） 的调制系统和解调系统。
本文首先介绍了四电平调制和解调的原理，随后介绍载波产生、振幅调制、振幅判别等功能模块的设计，最后给出了整体调制解调的模块图和仿真波形及在基于VHDL 的EPF10K10LC84硬件平台上的测试结果。
一﹑四进制ASK 信号的表示式多进制数字幅度调制（4ASK ）又称为四电平调制，它是二进制数字幅度调制方式的推广。
四进制幅度调制信号的载波振幅有四种取值，在一个码元期间内，tt s t s c MASK ω=cos )()(发送其中的一种幅度的载波信号。
MASK 已调信号的表示式为这里， 为M 进制数字基带信号 式中， 是高度为1、宽度为的门函数；有4种取值 0,1,2,3，出现的概率分别为P0,P1,P2,P3,且P0+P1+P2+P3=1. 图1-1（a ）、（b ）分别为四进制数字基带信号和已调信号的波形图。
图1-1二﹑4ASK 调制解调原理4ASK 的基带信号只有“0”、“1”、“2”、“3”四个电平值，它与载波相乘的结果相当于将载波关断，或者接通放大。
它的实际意义是当调制的数字信号为“3”时，假设传输振幅为126 个量化单位的载波，则当调制的数字信号分别为“2”、“1”、“0”时，传输振幅分别为84、42、0 个量化单位的载波。
其典型波形如)(t s ∑∞-∞=-=n b nnT t g at s )()()(t g n a图1 所示。
4ASK 的键控调制原理如图2 所示。
载波通过基带信号的控制选择不同的开关，当基带信号是“0”时，调制信号的幅度为0 个量化单位；当基带信号分别是“1”、“2”、“3”时，选择开关接通相应的乘法器，则调制信号的幅度就分别为载波信号幅度的1、2、3 倍。
对于4ASK 的解调，我们采用最高幅值判别的方法，在调制信号中检测出最大幅值，随后根据最大幅值与基带信号的对应关系就可以解调出来。
在软件设计过程中，先设计出二进制基带信号使用语句：subplot(3,1,1);plot(t,a(ceil((100*t+0.1)/5)));然后在此基础上生成四进制基带信号，使用语句:sym(n+1)=a(2*n+1)*2+a(2*n+2); subplot(3,1,2); plot(t,sym(ceil(10*t+0.01)));最后，与载波信号的叠加调制出4ASK信号，使用语句：t=0:1/1e3:0.999; s=sym(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t);subplot(3,1,3); plot(t,s)3 运行环境（软、硬件环境）本次课程设计是在MATLAB上完成软件的设计与仿真的，运用MATLAB 语言实现了数字基带信号的4ASK调制的模拟，并得到二进制基带信号和相应得四进制基带信号以及4ASK调制信号的波形显示，最后给出了整体调制和解调的模块图和仿真波形及在基于VHDL 的EPF10K10LC84硬件平台上的测试结果。
4 开发工具和编程语言MATLAB的实现M=4;>> d=1;>> t=0:1/1e3:0.999;>> a=randint(1,20,2);>> for n=0:9>>sym(n+1)=a(2*n+1)*2+a(2*n+2);end>> s=sym(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t);>> subplot(3,1,1);>> plot(t,a(ceil((100*t+0.1)/5)));>> axis([0,1,-0.2,1.2]);>> subplot(3,1,2);>> plot(t,sym(ceil(10*t+0.01)));>> subplot(3,1,3);>> plot(t,s)硬件中功能模块的设计：1.载波信号的产出和调制设计的程序框图如图3 所示。
利用100 进制的计算器循环计数，随后将计数的结果作为载波的采样信号的存储地址。
每当计数达到99 时，就会产生一个周期的载波，再根据基带信号确定对载波的乘法系数，从而产生所有基带信号所对应的正弦载波。
另外，因为利用可编程逻辑器件，不能产生负电平，且设计系统硬件平台上含有8 位的模数转换器，所以设计时产生的载波信号和调制信号都是在127 个量化单位的基础上累加的，即在程序中的载波信号y(n)的幅度与0 基准电平载波x(n)的幅度有如下关系：y(n) = 127 + x(n) （1）而调制信号的幅度与载波信号之间的幅度有如下关系：式中N＝0，1，2，3，它与基带信号的“0”、“1”、“2”、“3”相对应。
2.解调利用对调制信号幅值的大小持续检测，可以从调制信号数据流中挑选出局部最大值，也就是基带信号所对应的调制信号的最大振幅。
在设计过程中对连续的9 个调制信号流进行采样，随后比较是否中间的比两端的大，如果大，说明挑选到了最大振幅。
理论上基带信号“3”、“2”、“1”所对应的最大幅度分别为253 （127＋126）、211 （127＋84）、169（127＋42）。
在实际设计中，考虑到一定的阈值，当最大幅值大于250 时，解调出基带信号“3”，否则当最大幅值大于208 时，解调出基带信号“2”，上述条件不满足的时候，解调出基带信号“1”。
当连续检测的9 个调制信号流等大的时候，说明此时该调制信号对应的是基带信号的“0”。
解调过程的程序框图如图4 所示。
5 详细设计MATLAB语言%M-aryM=4;%Amplitudegap>> d=1;%Duration>> t=0:1/1e3:0.999;>> a=randint(1,20,2);>> for n=0:9sym(n+1)=a(2*n+1)*2+a(2*n+2);end%MASK>> s=sym(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t);%Drawing>> subplot(3,1,1);>> plot(t,a(ceil((100*t+0.1)/5)));>> axis([0,1,-0.2,1.2]);>> subplot(3,1,2);>> plot(t,sym(ceil(10*t+0.01)));>> subplot(3,1,3);>> plot(t,s);硬件结构如图5;载波信号产生器（carry_wave）：产生对应于基带信号“1”的载波，后续的调制可以方便地利用它进行幅度变换。
调制模块（modulation）：输入信号为基带信号和载波信号，根据基带信号的变化改变载波信号的幅度，产生4ASK的调制信号。
解调模块（demodulation）：根据输入的4ASK 信号的局部最大幅度，判断对应的基带信号，最终解调出4ASK 对应的基带信号。
6 调试分析在载波产生和调制方面如果利用级数计算来产生正弦载波，则所耗费的计算量较大。
此处设计时采用了查表法来产生正弦载波，即将一个周期的正弦波通过100 点采样得到时域离散信号，随后将采样得到的数据进行存储，若要产生一个周期的正弦波时，就将存的数据依次读出。
如果除了基带信号“0”以外，其它的基带信号所对应的载波都利用查表法来实现，则需求的硬件资源较大，所以设计时采用只产生一个基带信号所对应的正弦波，而其它的基带信号是在该正弦波的基础上进行幅度改变产生的。
因为载波振幅之间的关系存在着 3 倍关系，而VHDL 不能直接计算除以 3 的运算，所以设计时采用先产生代表基带信号“1”的正弦载波，随后代表基带信号“2”和“3”的载波幅度可以在已产生的载波的前提下分别乘以2和3 来产生。
在解调方面利用对调制信号幅值的大小持续检测，可以从调制信号数据流中挑选出局部最大值，也就是基带信号所对应的调制信号的最大振幅。
在设计过程中对连续的9 个调制信号流进行采样，随后比较是否中间的比两端的大，如果大，说明挑选到了最大振幅。
理论上基带信号“3”、“2”、“1”所对应的最大幅度分别为253 （127＋126）、211 （127＋84）、169（127＋42）。
在实际设计中，考虑到一定的阈值，当最大幅值大于250 时，解调出基带信号“3”，否则当最大幅值大于208时，解调出基带信号“2”，上述条件不满足的时候，解调出基带信号“1”。
当连续检测的9 个调制信号流等大的时候，说明此时该调制信号对应的是基带信号的“0”。
7 测试结果图5.1 仿真结果将设计文件下载到EPF10K10LC84 芯片中，为了用示波器观测所得到的波形，将q [7．．0] 连接到D/A 转化器（AD588）上，测试得到的波形如表1 所示。
