现代数字调制解调技术资料

第七章 现代数字调制技术7.1 恒定包络调制方式7.1.1 最小频移键控(MSK)MSK 是一种特殊的2FSK 信号。

2FSK 信号通常是由两个独立的振荡源产生的，一般说来在频率转换处相位不连续，因此，会造成功率谱产生很大的旁瓣分量，若通过带限系统后会产生信号包络的起伏变化。

为了克服以上缺点，需控制在频率转换处相位变化是连续性的，这种形式的数字频率调制称为相位连续的频移键控(CPFSK)，MSK 属于CPFSK ，但因其调制指数最小，在每个码元持续时间T S 内，频移恰好引起π/2相移变化，所以称这种调制方式为最小频移键控MSK 。

(a)＋－－ ＋＋＋(b) (c)图7.1-1 MSK 信号的频率间隔与波形7.1.2 高斯最小频移键控(GMSK)为了获得窄带输出信号的频谱，预调滤波器必须满足以下条件：(1)带宽窄，且应具有良好的截止特性。

(2)为防止FM 调制器的瞬时频偏过大，滤波器应具有较低的过冲脉冲响应。

(3)为便于进行相干解调，要求保持滤波器输出脉冲面积不变。

187由图7.1-8可见，g(t)的波形随B b 的减小而越来越宽，同时幅度也越来越小。

可见带宽越窄，输出响应被展得越宽。

这样，一个宽度等于T s 的输入脉冲，其输出将影响前后各一个码元的响应；同样，它也要受到前后两个相邻码元的影响。

也就是说，输入原始数据在通过高斯型滤波器之后，已不可避免地引入码间串扰，如图7.1-9所示。

s s s s图7.1-8 高斯滤波器的输出响应 图7.1-9 高斯滤波器输出响应的码间串扰7.1.3 正弦频移键控 (SFSK)0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 归一化频率：(f -f c )T b 功率密度谱（）图7.1-11 GMSK 的功能谱密度 为了减少带外幅射，提高频带利用率，应使这些尖角变平滑。

SFSK 就是针对此问题提出的一种调制方式。

SFSK 的提出是为了改进MSK 频谱特性。

它从平滑MSK 的相位路径出发，将MSK 在一个码元线性变化内的相位特性，改造成在线性特性上迭加一个正弦波的特性。

数字信号处理中的调制与解调技术数字信号处理技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。

它可以对信号进行调制与解调，使得信号可以在不同的载体(比如无线电波、光纤等)传输和传递。

本文将介绍数字信号处理中的调制与解调技术。

一、调制技术调制技术是将基带信号(即未调制的信号)转换为能够在载体中传输的信号的过程。

它可以用来改变信号的频率、幅度和相位等属性。

常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。

1. 幅度调制(AM)幅度调制是最简单的调制技术之一，它通过将基带信号和一个高频载波信号进行乘法运算，来改变信号的幅度。

结果可以用下式表示:s(t) = Ac[1 + m(t)]cos(2πfct)其中，Ac是载波的幅度，f是载波频率，m(t)是基带信号，s(t)为调制后的信号。

可以看出，载波信号的幅度随着基带信号而变化，从而实现了对信号幅度的调制。

2. 频率调制(FM)频率调制是一种常见的调制方式，在广播电台、卫星通信等领域得到广泛应用。

它是通过改变载波频率的大小，来反映出基带信号的变化。

这个过程可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfc t + kf∫m(τ)dτ]其中，kf是调制指数，m(t)是基带信号，∫m(τ)dτ是对基带信号的积分。

这里，频率调制实质是将基带信号的斜率值转化为频率的变化，从而体现了基带信号的变化。

3. 相位调制(PM)相位调制是另一种常见的调制方式，它通过改变相位来反映出基带信号的变化。

相位调制可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfct + βm(t)]其中，β是调制指数，m(t)是基带信号。

可以看出，相位调制实质上是将基带信号的变化转化为相位的变化。

二、解调技术解调技术是将调制后的信号还原为原始基带信号的过程。

它在通信中起着至关重要的作用，可以保证信息的正确传递。

1. 相干解调相干解调是最常见的解调方式，它是通过连续时间信号的乘法运算来分离出基带信号的。

第9章现代数字调制技术对数字调制技术的设计和改进，一般主要在以下几个方面：（1）在现有的带宽内，尽可能提高传输信息的速率，即提高频带利用率。

（2）压缩信号功率谱主瓣的宽度。

数字信号很多具有无限的带宽，实际传输中只能对其进行带限，即保留信号功率谱的主瓣。

压缩主瓣宽度能压缩信号占用带宽，同样也能提高频带利用率。

（3）提高功率谱集中程度，抑制旁瓣功率，减少带外辐射。

即尽可能使信号功率谱集中在主瓣中，减少相互之间的频带干扰。

（4）抗多径效应，抗码间串扰，提高纠错能力等。

多经效应指的是信号在传输过程中，通过了两条或更多的信道达到接收方（典型的，例如移动通信中无线电波的多点反射），这样接收方收到的信号实际上是经过多条路径传输来的信号的叠加。

由于多条信道之间在距离、信道频率特性、衰减以及移动速度等方面存在的差别，造成多径信号各分量到达接收方时间和幅度、相位等都不同，由此造成了信号在时域上展宽、在频域上产生多普勒频移等失真。

（5）综合考虑系统的复杂程度、实现难度和成本等。

9.1 偏移四相相移键控9.1.1 QPSK信号的缺点理想方波信号带宽无限，带限信号引起包络起伏；当信号发生相位跳变时，会造成包络起伏；QPSK的相位星座存在180度的跳变，造成零包络。

QPSK信号的星座图滤波引起的包络起伏相位跳变9.1.2 偏移四相相移键控（OQPSK）的特点恒包络数字调制技术又称交错正交相移键控，参差四相相移键控，双二相相移键控。

用两路二进制信号合成一路四相信号，两路基带信号错开半个码元周期，其表达式为因为码元周期，故而不会出现“对角线”的跳变，而是沿着四边变化，从而抑止了零包络现象。

OQPSK的星座图和相位变化OQPSK的调制和解调电路9.2 π/4 四相相移键控9.2.1 π/4 四相相移键控的概念和表达式π/4 四相相移键控在QPSK基础上发展而来。

轮流采用两组，每组四个相位来表示四个码元值。

两组相位彼此之间错开45 °。

混合集成电路中的数字信号调制与解调技术数字信号调制（Digital Modulation）和解调（Demodulation）是混合集成电路中的重要技术，用于在数字通信系统中将数据转换为适合传输的信号，并在接收端将其还原为原始数据。

本文将介绍数字信号调制与解调技术的基础概念、常见调制方式以及其在混合集成电路中的应用。

1. 数字信号调制与解调技术的基础概念数字信号调制是一种将离散的数字信号转换为连续的模拟信号的过程。

调制的目的是通过改变模拟信号的某些特性来携带数字信号的信息。

数字信号解调则是将模拟信号转换回数字信号的过程。

数字信号调制与解调技术基于模拟信号调制与解调技术的基本原理，但其特点是在离散时间间隔上进行，通过在每个时间间隔内对离散的数字信号进行编码与解码实现。

2. 常见的数字信号调制方式2.1. 幅移键控调制（ASK）幅移键控调制是一种通过改变模拟载波的幅度来携带数字信号的调制方式。

调制信号为数字信号的低电平和高电平分别对应载波的低幅度和高幅度。

ASK是一种简单且易于实现的调制方式，但其抗噪声性能相对较差。

2.2. 频移键控调制（FSK）频移键控调制是一种通过改变模拟载波的频率来携带数字信号的调制方式。

调制信号为数字信号的逻辑0和逻辑1分别对应载波的两个不同频率。

FSK能够提供较好的抗噪声性能，但其带宽利用率相对较低。

2.3. 相移键控调制（PSK）相移键控调制是一种通过改变模拟载波的相位来携带数字信号的调制方式。

调制信号为数字信号的逻辑0和逻辑1分别对应载波的两个不同相位。

PSK具有较好的带宽利用率和抗噪声性能，因此在许多数字通信系统中被广泛应用。

3. 混合集成电路中的数字信号调制与解调技术应用数字信号调制与解调技术在混合集成电路中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景。

3.1. 无线通信系统数字信号调制与解调技术是无线通信系统中的关键环节。

在传输端，将数字信号调制为适合传输的模拟信号，经过调制器和功率放大器等电路后进行无线传输。

实验二十一现代数字调制、解调实验一、实验目的1、了解用FPGA进行电路设计的基本方法。

2、掌握MSK、GMSK的概念以及它们之间的关系和不同。

3、掌握MSK、GMSK调制和解调原理。

4、掌握QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4－DQPSK的概念以及它们之间的关系。

5、掌握QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4－DQPSK调制和解调原理。

二、实验内容1、观察MSK、GMSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4－DQPSK调制各信号波形。

2、观察MSK、GMSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4－DQPSK解调各信号波形。

三、实验仪器1、信号源模块2、现代数字调制模块3、现代数字解调模块4、20M双踪示波器一台5、频率计（选用）一台6、连接线若干四、实验原理随着通信业务量的增加，频谱资源日趋紧张，为了提高系统的容量，信道间隔已由最初的100kHz减少到25kHz，并将进一步减少到12.5kHz，甚至更小，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ISDN网，所以通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。

因此系统中必须采用数字调制技术，然而一般的数字调制技术，如ASK、PSK和FSK因传输效率低而无法满足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高的数字调制技术，尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率，以适用于移动通信窄带数据传输的要求。

如最小频移键控（MSK－Minimum Shift Keying），高斯滤波最小频移键控（GMSK－Gaussian Filtered Minimum Shift Keying），四相相移键控（QPSK－Quadrature Reference Phase Shift Keying），交错正交四相相移键控（OQPSK－Offset Quadrature Reference Phase Shift Keying），四相相对相移键控（DQPSK－Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying）和π/4正交相移键控（π/4－DQPSK－Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying）,已在数字蜂房移动通信系统中得到广泛应用。

摘要为了使数字信号在信道中有效地传播，数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

键控法，如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（2PSK）基本的调制方式，以使得信号与信道的特性相匹配。

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。

基于MATLAB实验平台实现对数字信号的2PSK的调制与解调的模拟。

.本文详细的介绍了2PSK波形的产生和仿真过程加深了我对数字信号调制与解调的认知程度。

关键字：2PSK 调制解调仿真；目录摘要 (1)前言 (1)一设计原理 (2)1.1 设计平台 (2)1.2 设计思想 (5)1.3 设计框图 (7)二各模块功能 (9)三设计框图 (10)四仿真结果 (12)设计总结 (13)致谢 (14)参考文献 (14)附录 (16)前言当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。

而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。

因此，数字信号的调制就显得非常重要。

调制分为基带调制和带通调制。

不过一般狭义的理解调制为带通调制。

带通调制通常需要一个正弦波作为载波，把基带信号调制到这个载波上，使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息，并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。

特别是在无线电通信中，调制是必不可少的，因为要使信号能以电磁波的方式发送出去，信号所占用的频带位置必须足够高，并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带，所以基带信号的频谱必须用一个频率很高的载波调制，使期带信号搬移到足够高的频率上，才能够通过天线发送出去。

系统的性能好坏取决于传输信号的误码率，而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采用的调制方式有很大的关系。

本文主要对2PSK信号的原理及其相干解调系统性能进行了分析和仿真，这样能让我们对数字调制方式有一个更清楚的认识。