下载文档原格式
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 °。
数字调制技术数字调制技术调制技术概述调制基础信号的表示方法IQ调制实现方式基本数字调制：ASK、FSK、PSK FSK、MSK和GMSKPSK调制BPSKQPSKOQPSKQAM调制正交频分复用OFDM各种调制的应用调制调制——就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效的利用信道。
多径衰落、多普勒频率扩展；日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤这些因素对调制方式的选择都有重大的影响。
信号的表示I/Q信号基础I/Q是什么？--I/Q调制过程基带复信号表示方法I/Q调制实现过程数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]AMConventional ModulationDigital ModulationASK,Amplitude Shift KeyingU 01110数字调制基本类型U MOD(t)=ÛC(t)cos[ C t+ C(t)]FMConventional ModulationDigital Modulation FSK,Frequency Shift KeyingU11100tPSK,Phase Shift Keying 数字调制基本类型tU0000111U MOD (t)=ÛC (t)cos [ C t + C (t)]MConventional Modulation Digital ModulationFSKs 2FSK (t )b (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2111000(a )相位不连续的FSK波形22cos()t +11cos()t +(b )相位连续的FSK波形b (t )111s 2FSK (t )c (t )f 1f 1f 1f 2f 2f 2()t （载波）图3.32FSK信号的波形MSK-最小相移键控MSK的频谱frequency:500MHz,bitrate:270kBit/sec,data:PRBS-sequence (511Bits)MSK特点MSK信号是恒包络信号码元转换时刻，信号的相位是连续的，以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内线性的变化+/-90度。
现代移动通信系统2.数字调制技术Modern Mobile Communication现代移动通信系统2-1-1现代移动通信系统现代移动通信系统第二章数字调制技术2-1-2现代移动通信系统本节讲述的主要内容2.1 数字调制技术基础2.2 线性调制技术2.3 恒包络调制技术2.4 线性和恒包络相结合的调制技术2-1-3现代移动通信系统2.1 数字调制技术基础⏹调制的概念：对信号源的信息进行处理，使其变为适合传输形式的过程。
⏹调制的目的：使所传送的信息能更好地适应于信道特性，以达到最有效和最可靠的传输。
⏹移动通信系统的调制技术包括用于第一代移动通信系统的模拟调制技术(FM)和用于现今及未来系统的数字调制技术。
2-1-4现代移动通信系统一、移动通信对数字调制的要求⏹移动通信对数字调制技术的要求：①抗干扰性能要强，如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响；②要尽可能地提高频谱利用率；③占用频带要窄，带外辐射要小；④在占用频带宽的情况下，单位频谱所容纳的用户数要尽可能多；⑤同频复用的距离小；⑥具有良好的误码性能；⑦能提供较高的传输速率，使用方便，成本低。
2-1-5现代移动通信系统二、数字调制的性能指标⏹数字调制的性能常用功率效率（Power Efficiency ）和带宽效率（Spectral Efficiency ）来衡量。
功率效率反映调制技术在低功率情况下保持数字信号正确传送的能力，可表述成在接收机端特定的误码概率下，每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比：⏹带宽效率描述了调制方案在有限的带宽内容纳数据的能力，它反映了对分配的带宽是如何有效利用的，可表述成在给定带宽内每赫兹数据速率的值：p ηB η0bp E N η=bps/Hz B RBη=B ηpη2-1-6现代移动通信系统二、数字调制的性能指标⏹带宽效率有一个基本的上限，由香农定理：⏹可见在一个任意小的错误概率下，最大的带宽效率受限于信道内的噪声，从而可推导出最大可能的为：2log (1)SC B N=+B M A X η2log (1)BMAXC SB Nη==+2-1-7现代移动通信系统三、目前所使用的主要调制方式⏹目前所使用的主要调制方式有线性调制技术：BPSK 、QPSK 、OQPSK π/4DQPSK等调制恒包络调制技术：BFSK 、MSK 、GMSK 调制 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术：QAM 调制 扩频调制技术：直接序列扩频、跳频 编码调制相结合技术：TCM 调制 多载波技术：OFDM 调制2-1-8CPMBFSK(二进制频移键控）MFSK （多进制频移键控）FSK (频移键控）QAM ASK(幅移键控）（正交幅度调制）MQAM （星座调制）非恒定包络OQPSK(参差QPSK ）л/4QPSKDQPSK （差分QPSK ）QPSK(正交四相相移键控）DPSK （差分二进制相移键控）BPSK （二进制相移键控）PSK （相移键控）（连续相位调制）MSK （最小频移键控）GMSK （高斯成型MSK ）TFM （平滑调频）恒定包络数字调制现代移动通信系统所谓调制，就是按调制信号（基带信号）的变化规率去改变载波某些参数的过程。
通信电子的数字信号调制技术数字信号调制技术是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，它在现代通信领域中起着极其重要的作用。
数字信号调制技术的出现，使得我们可以利用数字技术来传输和处理音频、视频和数据等信息。
本文将重点介绍数字信号调制技术的发展、原理、应用以及未来的发展方向。
一、数字信号调制技术的发展历程数字信号调制技术的历史可以追溯到20世纪60年代初期，当时这项技术被广泛应用于计算机通信和军事通信等领域。
随着普及率的逐渐提高，数字信号调制技术的应用也扩展到了普通人的日常生活中，例如移动通信、网络通信、数字电视、数码相机等。
目前，数字信号调制技术已经成为音视频媒体、数据传输和无线通信等领域中必不可少的核心技术。
二、数字信号调制技术的基本原理数字信号调制技术的基本原理就是将数字信号转换为模拟信号。
数字信号是由一系列时间上的离散样本所组成的数据序列，它们可以通过数字信号处理器进行数字信号处理。
模拟信号则是一种连续的波形信号，可以通过模拟电路的方式来处理。
数字信号调制技术通常分为三个部分：数字调制、信道传输和模拟解调。
数字调制是将数字信号转换为相应的调制信号，使其可以在模拟通信信道中传输。
信道传输是在信道中传输、扩散和衰减调制信号。
模拟解调是将模拟调制信号恢复成数字信号。
数字调制技术可以分为线性调制技术和非线性调制技术。
其中线性调制技术包括：脉冲幅度调制（PAM）、脉冲位置调制（PPM）、二元编码调制（BEM）等。
非线性调制技术则包括：正交振幅调制（QAM）、正交相移键控调制（QPSK）、MPSK、FSK等。
这些调制方式在不同的场景中有着不同的应用，例如QPSK最常用于数字通信中。
三、数字信号调制技术在通信领域中的应用数字信号调制技术的应用已经深入到现代通信领域。
在电视领域，数字信号调制技术可以应用于数字电视、高清电视和4K电视等方面。
在音频领域，数字信号调制技术可以应用于数字音乐、网络音乐和高清音乐等方面。
现代数字调制技术实验报告一、实验目的1、了解数字调制的基本原理；2、掌握FSK数字调制技术的方法及其调制特点；3、掌握PSK数字调制技术的方法及其调制特点；4、掌握QPSK数字调制技术及其调制特点。
二、实验仪器数字信号发生器、示波器。
三、实验原理数字调制是将数字信号转换为模拟信号的技术。
数字调制在通信、广播、电视、雷达等领域有着广泛的应用。
1、FSK数字调制FSK数字调制是基于两个离散频率的数字调制技术。
在FSK数字调制中，数字信号会改变载波信号的频率，因此也叫频率键控调制。
FSK数字调制的调制特点是可以通过改变调制信号的频率来改变相应的载波信号的频率，从而实现信息的传输。
在FSK数字调制中，当数字信号为“1”时，载波信号的频率为较高的频率f1；当数字信号为“0”时，载波信号的频率为较低的频率f2。
2、PSK数字调制PSK数字调制是基于两个相位的数字调制技术。
在PSK数字调制中，数字信号会改变载波信号的相位，因此也叫相位键控调制。
PSK数字调制的调制特点是可以通过改变调制信号的相位来改变相应的载波信号的相位，从而实现信息的传输。
在PSK数字调制中，当数字信号为“1”时，相位为0度或180度；当数字信号为“0”时，相位为90度或270度。
3、QPSK数字调制QPSK数字调制是基于四个相位的数字调制技术。
在QPSK数字调制中，数字信号会改变载波信号的相位，但相位的变化不再基于180度的间隔，而是基于90度的间隔。
QPSK数字调制的调制特点是可以通过改变调制信号的相位来改变相应的载波信号的相位，从而实现信息的传输。
在QPSK数字调制中，当数字信号为“00”时，相位为0度；当数字信号为“01”时，相位为90度；当数字信号为“10”时，相位为180度；当数字信号为“11”时，相位为270度。
四、实验步骤1、准备实验仪器，将数字信号发生器和示波器连接好；2、根据实验要求，选择需要进行的数字调制技术；3、将数字信号发生器的输出信号连接到载波信号的输入端，将调制信号的输出信号连接到调制器的输入端；4、根据实验要求设置数字信号发生器的频率、幅度和波形；5、根据实验要求设置示波器的触发方式、扫描速率和水平垂直灵敏度；6、将示波器的探头连接到载波信号或调制信号的输入端；7、开启实验仪器并进行调试；8、调节数字信号发生器和示波器的参数，观察波形变化；9、记录实验结果并完成实验报告。
西安邮电大学通信与信息工程学院科研训练论文专业班级： 通工1002班 学生姓名： 吴祎程 学号(班内序号): 03101063（25）2013 年 9 月 23 日——————————————————————————装订线————————————————————————————————报告份数：现代数字调制技术仿真以及性能分析（Modern digital modulation technology simulation and performance analysis）摘要数字调制是现代通信系统中最为重要的环节之一，数字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五种基本调制解调方法，之后运用Matlab对这五种调制方法分别进行了仿真。
通过仿真，观察了调制解调过程中信号时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，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。
关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab。
AbstractIn this paper, five usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB.Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the digital modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. At last, the conclusion is gotten: The simulation models are reasonable.Keywords:Digital modulation; analysis;MATLAB.目录引言................................................................................................................................... - 2 -1 现代数字调制技术分类及原理................................................................................... - 3 -2 基于MATLAB的现代数字调制仿真设计................................................................ - 6 -2. 1现代数字调制系统框图 ...................................................................................................... - 6 -2. 2 仿真设计及结果分析 ......................................................................................................... - 7 -2. 3现代数字调制技术的性能比较 ........................................................................................ - 17 -OQPSK ...................................................................................................................................... - 17 -MSK .......................................................................................................................................... - 17 -GMSK ....................................................................................................................................... - 17 -QAM .......................................................................................................................................... - 18 -OFDM ....................................................................................................................................... - 18 -3 结束语......................................................................................................................... - 18 -现代数字调制技术仿真以及性能分析引言现代数字调制技术概述随着数字通信技术的日益发展和广泛应用，数字调制技术作为这个领域中极为重要的一个方面，也得到了迅速发展。
现代数字调制技术之正交频分复用摘要：正交频分复用（OFDM ）作为多频波调制技术的代表，越来越趋于实用化。
本文通过介绍正交频分复用的基本原理，相关应用以及前景展望，来加深对OFDM 技术的了解。
关键词：正交频分复用；多载波调制技术；傅里叶变换1.正交频分复用的基本原理1.1 OFDM 调制原理正交频分复用（OFDM ）作为一种多载波传输技术，要求各子载波保持相互正交。
OFDM 在发送端的调制原理框图如图1。
N 个待发送的串行数据经过串/并变换之后得到码元周期为的N 路并行码，码型选用双极性非归零矩形脉冲，然后用N 个子载波分别对N 路并行码进行2PSK 调制，相加后得到发送信号。
信号发送波形可表示为其中，An 为第n 路并行码， 为第n 路码的子载波角频率，图1 OFDM 调制原理框图为了保证N 个子载波相互正交，也就是在信道传输符号的持续时间内它们乘积的积分值为0。
由三角函数系的正交性，任意2个子载波应满足的关系为∑-==10m cos )(N n n ntAt s ωn ωnn f π2=ω因此，要求子载波频率间隔应满足OFDM 信号由N 个信号叠加而成，每个信号的频谱都是为以子载波频率为中心频率的sinc 函数。
相邻信号频谱之间有1/Ts 宽度的重叠。
OFDM 信号的频谱结构示意图如图2图2 OFDM 信号的频谱结构示意图忽略旁瓣的功率，OFDM 信号的频谱宽度为由于信道中每Ts 内传N 个并行的码元，所以码元速率所以码元频带利用率为可见，当N >>1时，FDM 频带ηs 趋近于1。
如果使用二进制符号传输，与用单个载波的串行体制相比，OFDM 利用率提高近一倍。
1.2 OFDM 的解调原理在接收端，对 用频率为 (n)的正弦波在 进行相关运算，可,2,1,,π0π2cos π2cos s 0s s==≠⎩⎨⎧=⎰n m n m n m dt T ntT mt T 1,2,1,1s1-==-=∆-N n T f f f nn ss s 121)1(T N T T N B +=+-=ss T N R =1s s +==N N B R η)(m t s n f []s ,0T以得到各子载波上携带的信息An(n)，然后通过并/串变换，恢复出发送的二进制数据序列。
