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
频率。二进制频移键控（2FSK）信号便是数字信号1对应载波频率f1，数字信号0对应载波频率f2的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。
3. 相移键控
相移键控又称数字调相，用数字调制信号的正负控制载波的相位，有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为相移键控。相移键控的抗干扰能力强，但在解调时需要有一个正确的参考相位，即需要相干解调。它利用载波的不同相位表示数字信号中的不同符号。相移键控分为绝对相移和相对相移。
二进制相移键控（binary phase shift keying，BPSK）是利用载波不同相位的绝对值来传递数字信息的。例如，用相位0表示二进制信号1，用相位π表示二进制信号0，这里载波相位0和π都是相对未调载波初始相位而言的。
二进制相移键控的缺点是：当接收端解调时，存在相位0、π模糊的问题，为克服这一缺点，通常采用差分相移键控(differential phase shift keying，DPSK)。DPSK根据前后相邻码元的载波相位之间的不同差值来表示不同的数字符号。相位差0用“1”码表示，相位差π用“0”码表示，反之亦然。在实际应用中，数字集群采用的调制方式是由以上3种方式发展而来的窄带数字调制方式。
分类号密级 U D C 基于FPGA的全数字 调制解调技术的研究 艾砾 导师姓名(职称)卜祥元（高工）答辩委员会主席 李鸿屺（教授） 申请学科门类工学论文答辩日期 2005年2月28日 申请学位专业通信与信息系统
摘要 软件无线电是上世纪末新兴的一门学科，它突破了传统的无线电台以硬件为核心的功能单一、可扩展性差的设计局限性，强调以可编程的硬件作为通用平台，尽量地用可升级、可重配置的软件来实现各种无线电功能的设计新思路。软件无线电的设计思想是将宽带A/D和D/A的变换尽可能地靠近天线，通过对数字化后的信号采用数字信号处理(DSP)技术，在可编程控制的硬件平台上，利用软件来实现无线电台的各部分功能。由于软件无线电对硬件的依赖程度很小，具有高度的开放性、灵活性和可编程性，使得通信系统的开发将重点放在软件的研究上，因此可以很好的解决通信系统间的通信标准不同的问题，极大缩短通信系统开发的时间和成本。 本文研究了一种基于软件无线电技术的数字发送和接收系统，根据实际需要在FPGA和通用DSP相结合的软件无线电平台上实现AM,FM,PSK等调制解调方式。在具体实现方面，结合FPGA的特点进行设计。主要对调制解调算法，成型滤波，锁相环实现载波同步、位同步等各部分进行了详细介绍，整个部分可通过配置参数解调不同的调制信号，具有很强的通用性。 关键词：软件无线电、解调、数字锁相环、FPGA
ABSTRACT Software radio is a new technology which promising in the end of last center. It is very different from those old transmitter-receivers, which tie to hardware and their function was limited. The software radio is based on programmable hardware, all functions realized by software, when you want to update you software, you will find the programmable hardware can be easy reconfigured. The thought way of software radio is to let the A/D and D/A change as near as possible, then realize al kinds of functions by using digital signal processing technology, thus, we can pay more attention to the function of the radio. The problem of different communication protocol between different communication systems will be resolved easy. The research period and cost will be reduced greatly. The thesis is based on the research of digitalized sender and receiver system of software radio. The main responsibility of this thesis is to realize AM、FM、PSK modulation and demodulation on the software radio platform based on DSP and FPGA. According to the characteristics of FPGA, it provides detailed explanations on the carrier synchronization, bit synchronization and other related parts of DPLL, the arithmetic of modulation and demodulation, and match filter. This method may realize demodulation different modulated signals by means of configuring parameters, which has universal application for engineering design. Keyword: Software Radio、demodulation、DPLL、FPGA
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。
1 引言 通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信，数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。 图1 数字通信系统模型 其中，信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点 目前，数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用，究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。 （1）数字通信系统抗干扰能力强，且噪声不积累。数字通信系统中传输的 信息源 信源编码 加密 信道编码 数字调制 信道 数字解调 信道译码 解密 信源译码 受信者 躁声源
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
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年春季学期 通信系统仿真课程设计 题目：2ASK的数字调制与解调 专业班级：通信工程2班 姓名：李晗 学号：10250228 指导教师：李英堂 成绩：
摘要 现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可靠。二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式，也是各种数字调制的基础。本课程设计主要是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2ASK 调制与解调系统。用示波器观察调制前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。文中还介绍了基于MATLAB 如何实现2ASK 调制解调的系统仿真。仿真主要采用MATLAB 脚本文件编写程序。结果表明了该设计的正确性。本文研究了基于MATLAB 的2ASK(幅度键控)调制解调的系统仿真，并给出了M 文件环境下的仿真结果。通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。 关键词：2ASK；Matlab；调制；解调
目录 摘要............................................. 错误！未定义书签。 一、前言 (3) 二、2ASK调制与解调原理 (4) 2.1 2ASK调制原理 (4) 2.2 2ASK解调原理 (6) 三、程序设计 (8) 3.1 数字信号的ASK调制 (8) 3.2 数字信号的ASK相干解调 (9) 四、系统仿真及结果分析 (11) 总结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)
数字调制解调技术中英文资料外文翻译文献 英文文献 Technology of digital modulation and demodulation plays a important role in digital communication system, the combination of digital communication technology and FPGA is a certainly trend . With the development of software radio, the requirement for technology of modulation and demodulation is higher and higher. This paper starts with studying digital modulation and demodulation theory at first, and analyses basic principle of three kinds of important modulation and demodulation way ( FSK, MSK, GMSK ).The Rohde &Schwarz SME03, Signal Generator, provides AM modulation and External FSK digital modulation required for the development and testing of digital mobile radio receivers.The application of PWM in digital modulation and demodulation for analog communication signals in several modulation modes
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）。
4.1 2ASK的调制基本原理 调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。有载波输出时表示“1”，无载波输出时表示发送“0”。 2ASK信号可表示为 式中，为载波角频率，是为单极性NRZ矩形脉冲序列 其中，g(t)是持续时间为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；是第n个符号的电平取值。 则相应的2ASK信号就是OOK信号。 图4-1.1 2ASK/OOK信号的时间波形
2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法，相应的调制器如下图所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）就是一种数字键控法，其中的开关电路受s（t）控制。 （a）模拟相乘法（b）数字键控法 图4-1.2 2ASK/OOK信号调制器原理框图 4.2 2ASK/OOK的调制仿真 2ASK/OOK信号调制仿真结果：
图4-2 2ASK/OOK信号调制仿真图 4.3 2ASK的解调基本原理 与AM信号的解调方法一样。2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接受系统组成方框图如图所示。与模拟信号的接受系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框， 这对于提高数字信号的接受性能是必要的。 （a）非相干解调方式
（b）相干解调方式 图4-3 2ASK/OOK信号的接收系统组成方框图 抽样判决器的作用是：信号经过抽样判决器，即可确定接收码元是“1”还是“0”。假设抽样判决门限为b，当信号抽样值大于b时，判为“1”码；信号抽样值小于b时，判为“0”码。当本实验为简化设计电路，在调制的输出端没有加带通滤波器，并且假设信道时理想的，所以在解调部分也没有加带通滤波器。 2ASK是20世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一。但是，ASK 传输技术受噪声影响很大。噪声电压和信号一起改变了振幅。在这种情况下，“0”可能变为“1”，“1”可能变为“0”。可以想象，对于主要依赖振幅来识别比特的ASK调制方法，噪声是一个很大的问题。由于ASK是受噪声影响最大的调制技术，现已较少应用，不过，2ASK常常作为研究其他数字调制的基础，还是有必要了解它。 4.4 2ASK的解调仿真 2ASK解调仿真结果： 图4-4 2ASK/OOK的信号解调仿真图
网络基础调制与解调 人们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。大家知道，计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。 在频带传输系统中，计算机通过调制解调器与电话线路连接。在发送端，调制解调器将计算机产生的数字信号转换成电话交换网可以传送的模拟数据信号；在接收端，调制解调器将接收到的模拟数据信号还原成数字信号传送给计算机。在全双工通信方式中，调制解调器应具有同时发送与接收模拟数据信号的能力。计算机通过调制解调器与电话交换网实现远程通信的结构如图3-23所示。 图3-23 远程通信的结构 根据模拟数据编码类型的不同，可以将调制解调器分成多种类型。图3-24给出了FSK 方式的调制解调器工作原理示意图。发送端调制器是用输入的数字脉冲信号控制两个不同频率振荡器信号的输出来实现数字信号-模拟信号的转换。当输入的数字脉冲信号为高电平（对应于逻辑1）时，频率f1=1270Hz的振荡器有信号输出，当输入的数字脉冲信号为低电平（对应于逻辑0）时，频率f2=1070Hz的振荡器有信号输出。在调制器的输出端，通过组合器将根据输入的数字脉冲信号1、0序列排列顺序控制的两种频率的正（余）弦信号组合起来，就构成了FSK信号。由于对应1、0的两种不同频率的正（余）弦信号是处于电话交换网的通频带内，因此模拟数据信号FSK可以顺利地通过模拟电话交换网到达接收端。在接收端通过设置对应f1、f2两种频率的带通滤波器，将两种不同频率的正（余）弦信号分开，使频率为f1和f2的正（余）弦信号分别通过两个检波器，再将检波器输出信号送给组合器叠加。组合器输出的解调信号对应的数字脉冲信号的高、低电平（即逻辑1与0）的变化规律与调制器输入的数字数据信号的高、低电平变化规律相同。
四种现代数字调制解调技术 摘要：高斯最小移频键控（GMSK ）、4π DQPSK 、DS-CDMA 的调制解调技术相比于其改进前的通信调制解调技术都有较高的性能。高斯最小移频键控 （GMSK ）是基于MSK 和FSK 改进的一种技术，使得信号有较好的频谱特性。4π DQPSK 弥补了DQPSK 的π相位跳变的缺点。DS-CDMA 比CDMA 有更高的抗干扰能力。当前最受热议的LiFi 技术是也可能改善当下通信网络的不足，实现高速、实时、安全的信息传输。 关键字：高斯最小移频键控（GMSK ）； 4 πDQPSK ；DS-CDMA ；LiFi 技术；调制解调 第一章 引言 数字调制与解调方式的选择需要根据现实需要的具体要求，在各个调制与解调方式的优缺点上进行取舍。常常考虑的因素有：接收信噪比、误比特率（BER ）的大小、对抗多径的衰落情况性能、占用最小的带宽、实现的难易程度以及成本的高低等等。 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，数字调制解调技术的发展成为科学家们迫切追求的一个课题，将来必然还会出现更加好的调制技术，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。现今，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。
第二章高斯最小移频键控（GMSK） 2.1. GMSK的简介 GMSK调制技术是在MSK基础上经过改进得到的，MSK（Minimum Frequency Shift Keying，最小频移键控）是二进制连续相位FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）的一种改进形式。在FSK方式中，每一码元的频率不变或者跳变一个固定值，在两个相邻的频率跳变码元信号之间，其相位通常是不连续的。MSK就是FSK信号的相位始终保持连续变化的调制方式。采用高斯滤波器制作前基带滤波器，将基带信号成型为高斯脉冲，在进行MSK调制，称为GMSK 调制。 2.2 GMSK调制的一般原理 MSK调制是调制指数为0.5的二进制调频，其基带信号为矩形波形。为了压缩MSK信号的功率，可在MSK调制前加入高斯低通滤波器，称为预调制滤波器。对矩形进行滤波后，得到一种新型的基带波形，使其本身和尽可能高阶的导数连续，从而得到较好的频谱特性。GMSK调制原理方框图如下所示： 图2-1 GSMK调制原理图 为了有效地抑制MSK的带外辐射并保证经过预调制滤波后的已调信号能采用简单的MSK相干检测电路，预调制滤波器必须具有以下特性： 1、带宽窄并且具有陡峭的截止特性； 2、冲击响应的过冲较小； 3、滤波器输出脉冲面积为一常量，该常量对应的一个码元内的载波相移为 。 2 其中，条件1是为了抑制高频分量；条件2是为了防止过大的瞬时频偏；条
哈尔滨工业大学 信息科学与工程学院 通信原理实验报告 姓名：XXX 学号：XXX 2011年7月15日
一、任务与要求 1.1设计任务 1. 模拟调制与解调 用matlab实现AM、DSB、SSB调制与解调过程。 2. 数字调制与解调 用matlab实现2ASK、2FSK、2PSK调制与解调过程。 1.2设计要求 1. 掌握AM, DSB, SSB 三种调制方式的基本原理及解调过程。 2. 掌握2ASK, 2FSK, 2PSK 三种调制方式的基本原理及解调过程。 3. 学习MATLAB软件，掌握MA TLAB各种函数的使用，能将调制解调过程根据调制解调过程的框图结构，用matlab程序实现，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。 4. 对作出的波形和曲线进行分析和比较，讨论实际值和理论值的误差原因和改进方法。 二、设计原理 （1）模拟调制与解调 DSB调制属于幅度调制。幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。 设正弦型载波c(t)=Acos(wc*t),式中：A为载波幅度， wc为载波角频率。 根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为： f(t)=Am(t)cos(t)（公式1-1）,其中，m(t)为基带调制信号。 设调制信号m(t)的频谱为M()，则由公式1-1不难得到已调信号(t)的频谱。 在波形上，幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。 如果在AM调制模型中将直流去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式—抑制载波双边带信号(DSB—SC)，简称双边带信号。 其时域表达式为f(t)=m(t)cos(t) 式中，假设的平均值为0。DSB的频谱与AM的谱相近，只是没有了在处的 函数，即f()=[M(w-wc)+M(w+wc)] 其典型波形和频谱如图1-1所示：
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
基于MATLAB的基本数字调制解调系统的 设计
毕业设计（论文）任务书
基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计 摘要 现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文以MATLAB为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真，并且进行误差分析。 调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节，针对不同的信道环境选择不同的调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率，改善接收信号的误码率。本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析，重点对BASK，BFSK，BPSK进行性能比较和误差分析。在实际应用中，视情况选择最佳的调制方式。 本文首先介绍了课题研究的背景，然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件，随后介绍了载波数字调制系统的原理，并根据原理构建仿真模型，进行数字调制系统仿真，最后对设计进行总结，并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化，为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。 关键词：通信系统；Simulink仿真；数字化调制解调；BASK；BFSK；BPSK
目录 毕业设计（论文）任务书 ......................................................................................... II 摘要............................................................................................................................. I II Abstract ...................................................................................... 错误！未定义书签。第1章绪论 . (1) 1.1 课题研究背景 (1) 1.2 通信系统的组成 (1) 第2章仿真软件简介 (7) 2.1仿真软件MATLAB简介 (7) 2.2 Simulink简介 (8) 2.3 本章小结 (9) 第3章数字频带传输系统 (11) 3.1 数字调制系统 (11) 3.2 二进制振幅键控 (11) 3.3 二进制移频键控 (13) 3.4 二进制移相键控 (16) 3.5 二进制差分相位键控 (18) 3.6 二进制数字信号的功率谱密度 (20) 3.6.1 2ASK信号的功率谱密度 (20) 3.6.2 2FSK信号的功率谱密度 (21) 3.6.3 2PSK及2DPSK 信号的功率谱密度 (22) 3.7 本章小结 (23) 第4章系统设计与仿真 (25) 4.1 2ASK信号的调制与解调 (25) 4.1.1 2ASK信号调制仿真 (25) 4.1.2 2ASK信号解调仿真 (27) 4.2 2FSK信号的调制与解调 (29) 4.2.1 2FSK信号调制仿真 (29) 4.2.2 2FSK信号解调仿真 (32) 4.3 2PSK信号的调制与解调 (34) 4.3.1 2PSK信号调制仿真 (34) 4.3.2 2PSK信号解调仿真 (36) 4.4 本章小结 (38)
通信系统中数字调制技术的研究与仿真 摘要 在日常的生活中，通信是人们用来传递信息的方式。随着数字系统的飞速发展，对数字系统的性能和调制解调技术要求也越来越高。同时，由于计算技术的发展，通信系统的仿真已日益普遍，已逐渐成为今天设计和分析通信系统的主要工具。 本次设计将使用MATLAB软件设计函数和Simulink建模对数字调相技术进行仿真和研究。 本文在第一章中介绍了通信系统的组成、MATLAB的使用以及Simulink模块的组建。第二章深入分析了2ASK、2PSK、2FSK的调制解调原理理论知识，熟悉了原理后，在第三章中用MATLAB编程和Simulink对它们进行仿真和研究。本设计主要实现2ASK、2PSK、2FSK调制解调过程的仿真，并分析它们的性能差异。最后一章对数字调制与解调作了一个总结。 关键词：MATLAB调制解调2ASK 2PSK 2FSK
Research and Simulation of Digital Modulation Technology in Communication System Major: communication engineering Student: Qin Kai Supervisor: Tang Quan Abstract In day-to-day life，communication is used to convey information. With the rapid development of digital systems，digital system for modem performance and the technical requirements of increasingly high. At the same time，the development of computing technology，simulation of communication systems have become increasingly common，have gradually become the design and analysis of today's main tool for communication systems. In chapter 1, this paper introduces the composition of the communication system, the use of MATLAB and Simulink module is established. The second chapter in-depth analysis of the 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK of demodulation principle theory knowledge, be familiar with the theory, in the third chapter using MATLAB programming and Simulink simulation and research on them. This design mainly realizes 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK demodulation process Simulink, and analyzes the performance of their differences. The last chapter of digital modulation and demodulation made a summary. Key words：MATLAB modem 2ASK 2PSK 2FSK
<<现代调制与调制解调技术>> -- OFDM系统原理及仿真实现 OFDM系统原理及仿真实现 一、摘要： OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落的性能。 OFDM的思想早在60年代就已经提出，由于使用模拟滤波器实现起来的系统复杂度较高，所以一直没有发展起来；70年代，S.B.Weinstein提出用离散傅立叶变换（DFT）实现多载波调制，为OFDM的实用化奠定了理论基础；80年代，L.J.Cimini首先分析了OFDM在移动通信中应用存在的问题和解决方法。从此以后，OFDM在移动通信中的应用才如火如荼地开展起来。 二、OFDM系统原理及结构的基本介绍: OFDM系统结构: OFDM 调制采用信道编码来抑制多径效应，数据符号映射到一个相应的星座图上(如QPSK，QAM)，结果I(Iraage，虚部)和R(Real，实部)值存储在缓冲器中，并应用IF—FT在正交载波上进行调制，数据被准备发送并被串行化；另外为抵抗多径效应加上一个循环前缀。经过处理的信号被送到天线上发送出去。 OFDM 的功能模块主要包括以下几部分： 前向纠错(Forward Error Correction)：信道编码采用Reed-Solomon码、卷积纠错码、维特比码或TURB0码。 交错器：交错器用于降低在数据信道中的突发错误， 交错后的数据通过一个串并行转换器，将I、R值映射到一个相应的星座图上。 星座图：多载波OFDM 被认为优于N个独立的由单载波调制的子频带。星座图将符号映射到相应的星座点上。这一过程产生IR值，它们被滤波并送到IFFT 上进行变换。 缓冲：用于存储送到IFFT前的IR值。IFFT 可快速、高效应用离散傅立叶变换功能并数学生成用于OFDM传输的正交载波。OFDM 的核心为IFFT，IFFT调制每一个子信道到高精度的正交载波上，信道化后的数据注入到一个并串缓冲器，串行数据通过DAC变换为发送做准备。 并串转换器：用于将并行数据转换为串行数据。 循环前缀：循环前缀为单个的OFDM符号个体创建一个保护带，在信噪比边缘损耗中被丢掉可以极大的减少ISI。整形有限激励响应过滤器(Shaper-FIR)用于整形信号。
数字调制解调技术 英文文献 Technology of digital modulation and demodulation plays a important role in digital communication system, the combination of digital communication technology and FPGA is a certainly trend . With the development of software radio, the requirement for technology of modulation and demodulation is higher and higher. This paper starts with studying digital modulation and demodulation theory at first, and analyses basic principle of three kinds of important modulation and demodulation way ( FSK, MSK, GMSK ).The Rohde &Schwarz SME03, Signal Generator, provides AM modulation and External FSK digital modulation required for the development and testing of digital mobile radio receivers.The application of PWM in digital modulation and demodulation for analog communication signals in several modulation modes Research results prove that the design of digital IF modulator and demodulator of Software Radio appeases the capability and requirement of Software Radio.A transfusion speed monitor system is designed based on infrared technology with modulation and demodulation.It's the combination of modulator and demodulator.Time synchronization that is key technology of digital demodulation is cc allied by software.The paper provides the design of hardware of digital IF modulator and demodulator of Software Radio which includes Digital Signal Processor、Micro Control Unit and AD/DA convertor etc.Digital Down/Up Converter(DDC/DUC), modulation and demodulation are discussed in the dissertation as some essencial parts of SDR platform. Two Way Automatic Communication System(TWACS) is a new valuable communication technology for distribution networks,which has special of modulation and demodulation. In this paper, we study the OFDM technology based on 802.16a, realize the baseband modulation and demodulation by using TMS320C6201, and optimize the software module. The paper introduces the principle of QPSK modulation and demodulation, the circuit are also be realized based on FPGA.With the improvement of the technology, especially in the fields such as computer technology , data coding and compress , digital modulation and VLSI, the world electronic information industry enter into the digital era. First, the features of fax communication and the mode of modulation and demodulation are described.In automatic classification of digital modulation signal,computing envelope variance after difference has important meaning to distinguish PSK and FSK signal.The science and technology of space flight.The effect on modulation and demodulation of QPSK via carrier phase noise can not be ignored, and it is difficult to analyze.