基于simulink的数字调制与解调仿真

基于simulink的数字调制与解调仿真

摘要

simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字信号地过程称为数字解调，通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。本文介绍了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 原理及比较其系统抗噪声性能，通过simulink对2ASK、2FAK、2PSK系统仿真，设计各数字带通传输系统调制与相干解调的方法，并分析及比较各系统的误码率和功率谱密度。

关键词：2ASK；2FSK；2PSK；simulink

The Simulation of Digital

Modulation and Demodulation Based on Simulink

Abstract

Simulink is a visual simulation tool of the MATLAB, a block diagram designing environment based on the MATLAB, and a software package of realizing dynamic system modeling, simulation and analysis, which is widely used in linear system, nonlinear systems, digital control and the modeling and simulation of digital signal processing. Digital modulation is a progress of apply digital baseband signal to control carrier or transfer the digital baseband signal to digital band-pass signal (modulated signals). Digital demodulation is a progress of revert band-pass signal to digital signal through modem at the receiving terminal. Generally speaking, digital band-pass transmission system includes modulation and demodulation of digital transmission system. This paper introduces some principles of 2ASK 2FSK, 2PSK, 2DPSK, and make a comparison on their anti-noise performance system as well as some methods of simulating 2ASK, 2FSK 2PSK system through simulink and also discuss the methods of designing modulation and demodulation of various digital pass-band system. Moreover, this paper also analyze and compare error rate and power spectral density of various related system.

Key words:2ASK;2FSK;2PSK;simulink

目录

第一章绪论 (1)

1.1 通信概念 (1)

1.2 通信系统模型 (2)

1.3 Simulink简介 (4)

1.4论文的主要研究内容 (5)

第二章数字信号的载波传输 (6)

2.1 二进制数字调制与解调原理 (6)

2.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 (16)

第三章 simulink调制与解调仿真 (19)

3.1 2ASK的调制与解调仿真 (19)

3.2 2FSK的调制与解调仿真 (28)

3.3 2PSK的调制与解调仿真 (35)

3.4 二进制数字调制系统的抗噪声性能比较 (40)

总结 (42)

参考文献 (43)

第一章绪论

1.1通信概念

谈到通信，我们每个人都不陌生。古代的烽火报警，就是把敌人入侵的消息通过烽火传达给远方的人们(类似的例子还有抗日战争时期的“消息树”)；舰船上的灯语和旗语通过灯的闪烁和旗子的挥动与另一舰船或港口进行无声的对话；传统的信函以文字形式把游子的思乡之情浓缩于尺素之中，再利用邮政媒体送达家人；在各种建设工地上，工人们经常使用对讲机相互联络，协调工作；在电影电视中经常看到军人或警察利用无线电台进行作战指挥；还有电报、电传、电话、寻呼、移动电话、有线广播、无线广播、有线电视、无线电视等当代最为普及的通信手段都是现实生活中我们所熟悉的通信实例。

在上述实例中我们发现，无论是远古狼烟滚滚的烽火，还是今天四通八达的电话，无论是饱含情谊的书信，还是绚丽多彩的电视画面，尽管通信的方式各种各样，传递的内容千差万别，但都有一个共性，那就是进行信息的传递。因此，我们对通信下一个简练的定义：所谓通信，就是信息的传递。这里“传递”可以认为是一种信息传输的过程或方式。随着计算机技术和计算机网络技术的飞速发展，计算机网络通信也进入了我们的生活。通过因特网(Internet)，我们足不出户就可看报纸、听新闻、查资料、逛商店、玩游戏、上课、看病、下棋、购物、发电子邮件。网络通信丰富多彩的功能极大地拓宽了通信技术的应用领域，使通信渗入到人们物质与精神生活的各个角落，成为人们日常生活中不可缺少的组成部分，有关通信方面的知识与技术也就成为当代人应该了解和掌握的热门知识之一。在这里我们所讨论的通信不是广义上的通信，而是特指利用各种电信号和光信号作为通信信号的电通信与光通信。作为一门科学、一种技术，现代通信所研究的主要问题概括地说就是如何把信息大量地、快速地、准确地、广泛地、方便地、经济地、安全地从信源通过传输介质传送到信宿。“通信原理”就是介绍支撑各种通信技术的通信基本概念和数学理论基础。

1、通信：通信就是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。通信的目的在于信息的传递和交换。

2、信息：信息是人类社会和自然界中需要传递、交换、存储和提取的抽象内容。由于信息是抽象的内容，为了传递和交换信息，必须通过语言、文字、图像和数据等将它表示出来，即信息通过消息来表示。

3、消息：消息是信息的载荷者。消息有不同的形式，例如语言、文字、符号、数据、图片等。

4、信号：信号是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。信号是消息的载体，是表示消息的物理量。

5、通信系统：我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。

1.2 通信系统模型

1、一般模型

我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。以点对点通信为例，通信系统的一般模型如图1.1所示。

图1.1通信系统的一般模型

发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号。该原始电信号称为基带信号；另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。

信道是指信号传输通道，按传输媒介的不同，可分为有线信道和无线信道两大类。

接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号，并将原始电信号转换成相应的信息，提供给受信者。

2、模拟通信系统模型

传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。如图 l.2 所示。

图1.2 模拟通信系统模型

变换器将语音信息变成电信号（模拟信源），然后电信号经放大设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信道中去。

调制是信号的一种变换，通常是将不便于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后的信号称为已调信号。在接收端，经解调器和逆变换器还原成语音信息。

3、数字通信系统模型

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。如图1.3 所示。

图1.3 数字通信系统模型

变换器的作用是把信息转换成数字基带信号。

信源编码的主要任务是提高数字信号传输的有效性。接收端信源译码则是信源编码的逆过程。

信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。接收端信道译码是其相反的过程。

数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统（图1.3没有画出）。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信系统，以精度很高的时钟提供定时，以使系统的数据流能与发送端同步、有序而准确地接收与恢复原信息。

需要说明的是，自从有了数据通信系统之后，这种以信道传输信号的种类为标准对通信系统进行的分类就显得不够严谨，因为数据通信系统的信道可以是传输数字信号的信道，也可以是传输模拟信号的信道，或者说数据通信中的数据信号既可以以数字信号的形式在数字信道中传输(比如局域网)，也可以转换成模拟信号在模拟信道中传输(比如通过“猫”——调制解调器上网)。

数字通信产生的直接原因是为了提高模拟通信的质量，所以，数字通信可以理解为是模拟通信的升级。因为对通信双方而言，它们接触的仍然是模拟信号(或模拟信息)，如果只从信号传输的角度上看(不考虑保密等)，数字通信与模拟通信的主要差别仅仅是前者信宿接收到的信号质量更好一点而已，但它们的信号传输方式(传输系统)却迥然不同；而数据通信在信号传输上与数字通信大致相同(先不考虑模拟信道传输)，但它的信息源一般为数字信息(离散信息)，所以数据通信在功能上可以认为是数字通信的延伸或分支。因此，从技术体制上看，通信方式仍然只

分为模拟通信和数字通信两种。

数字通信具有以下特点：

①抗干扰能力强。由于数字信号的取值个数有限(大多数情况只有0和1两个值)，因此在传输过程中我们不太关心信号的绝对值，只注意相对值即可。比如设高电平5V为1，低电平0V为0，在传输时受噪声影响，5V变成8V，而我们只要看到大于5V的值认为是5V就行了(当然，0V受干扰也可能变成8V，以致于把数据0误认为数据1。但经过信道编码后，数据0不是用简单的低电平表示，因此，这样的误码就不会出现)。同时，传输中继器可再生信号，消除噪声积累。比如一个中继器收到一个受干扰而变成8V的信号，若是模拟通信，中继器就会原封不动地把这个8V信号放大后送往下一级，下一级接着放大再往下送，这样一级一级下去，噪声被不断地放大，形成噪声积累直到通信终端。如果是数字通信，第一个收到这个8V信号的中继器先认为该信号为一高电平信号，然后并不将该信号往下传，而是重新生成一个标准高电平信号(比如为5V)传往下一级，这样，噪声就不会像模拟通信那样被一级一级地放大，而是被中继器“隔离”，从而消除了噪声积累。

②便于进行信号加工与处理。由于信号可以储存，因此可以像处理照片一样对信号随意加工处理(在技术允许的范围内)。

③传输中出现的差错(误码)可以设法控制，提高了传输质量。

④数字信息易于加密且保密性强。

⑤能够传输话音、电视、数据等多种信息，增加了通信系统的灵活性和通用性。

总之，数字通信的优点很多，但事物总是一分为二的。数字通信的许多长处是以增加信号带宽为代价的。比如，一路模拟电话信号的带宽为4kHz，而一路数字电话信号大概要占20～60kHz的带宽。这说明数字通信的频带利用率低。尽管如此，数字通信仍将是未来通信的发展方向。]7[

1.3 Simulink简介

Simulink是Matlab软件下的一个附加组件，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包。支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的仿真系统。在其下提供了丰富的仿真模块。其主要功能是实现动态系统建模、方针与分析，可以预先对系统进行仿真分析，按仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数。Simulink仿真与分析的主要步骤按先后顺序为为:从模块库中选择所需要的基本功能模块，建立结构图模型，设置仿真参数，进行动态仿真并观看输出结果，针对输出结果进行分析和比较。

Simulink模块库提供了丰富的描述系统特性的典型环节，有信号源模块库

(Source) ,接收模块库（Sinks），连续系统模块库（Continuous），离散系统模块库（Discrete），非连续系统模块库（Signal Routing），信号属性模块库（Signal Attributes），数学运算模块库（Math Operations），逻辑和位操作库（Logic and Bit Operations）等等，此外还有一些特定学科仿真的工具箱。

Simulink为用户提供了一个图形化的用户界面（GUI）。对于用方框图表示的系统，通过图形界面，利用鼠标单击和拖拉方式，建立系统模型就像用铅笔在纸上绘制系统的方框图一样简单，它与用微分方程和差分方程建模的传统仿真软件包相比，具有更直观、更方便、更灵活的优点。不但实现了可视化的动态仿真，也实现了与MATLAB、C或者FORTRAN语言，甚至和硬件之间的数据传递，大大扩展了它的功能。

]5[

1.4论文的主要研究内容：

（1）简单地分析数字带通传输系统原理，即2ASK、2FSK、2PSK。

（2）设计了一种基于simulink的二进制数字信号调制与相干解调模型，在此模型下实现了数字信号发送和接受过程控制的simulink仿真。

（3）对各种基本的数字带通传输系统进行了研究，包括信号功率谱的研究、信号误码率研究，从而得出各传输系统抗噪声性能的好坏。

第二章 数字信号的载波传输

数字信号的载波传输是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端对载波信号的离散调制参量进行检测。数字信号的载波传输信号也称为键控信号。

根据已调信号参数改变类型的不同，数字调制可以分为幅移键控（ASK ）、频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。其中幅移键控属于线性调制，而频移键控属于非线性调制。

图 2.1 数字调制系统的基本结构

2.1二进制数字调制与解调原理

2.1.1 二进制幅移键控（2ASK ）

二进制幅移键控（2ASK ）是指高频载波的幅度受调制信号的控制，而频率和相位保持不变。也就是说，用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断，所以又称通—断键控OOK （On —Off Keying ）。

（1）2ASK 信号的时域表达

()2()()cos cos ASK c n s c n S t s t t a g t nT t ωω?

?

==-?

??

?

∑ 公式（2.1）

其中：

1

n P a P

?=?

?发送的概率为发送的概率为1-

s T 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts 的矩形脉冲:

()100

s t T g t ≤≤?=?

?其它

一个典型的2ASK 信号时间波形如图2.1所示（图中载波频率在数值上是码元速率的3倍）。

调制器

信道

解调器

噪声源

基带信号输入

基带信号输出

图2.2 2ASK 信号调制的时间波形

（2）2ASK 信号的产生

2ASK 信号的产生方法有两种：模拟调制法和键控法,相应的调制器如图2.3所示。图（a ）就是一般的模拟幅度调制方法，用乘法器（multipliter ）实现；图(b)是一种数字键控法，其中的开关电路受s(t)控制。

图2.3 2ASK 信号调制的原理框图

（3）2ASK 信号的解调

2ASK 信号的解调可以采用非相干（noncoherent ）解调（包络检波法）和相干(coherent)解调（同步检测法）两种方式来实现,相应的接收系统组成方框图如图2.4所示。与模拟信号的接受系统相比，这里增加一个“抽样判决器”，这对于提高数字信号的接收性能是必要的。

乘法器cos ωc t

e 2ASK (t )

(a )

cos ωc t

开关电路

s (t )

e 2ASK (t )

(b )

s (t )

（a ）非相干解调方式

（b ）相干解调方式

图2.4 2ASK 信号解调的原理框图

图2.5 2ASK 信号解调的时间波形

（4）2ASK 信号的功率谱及带宽

1

1

1

101

a

b

c

d

带通滤波器 全波整流器 低通滤波器 抽样判决器 cos c t ω

定时脉冲

输出

带通滤波器 相乘 器 低通滤波器 抽样判决器 cos c t ω 定时脉冲

输出

当为0、1等概率出现的单极()s t 性矩形随机脉冲序列（码元间隔为s T ）时，2ASK 信号的功率谱密度为

[][]{}222()()()16

1

[()()]16

s

ASK c s c s c c T P f Sa f f T Sa f f T f f f f ππδδ=

++-+++- 公式（2.2）

2ASK 信号的频带宽度2ASK B 为数字基带信号带宽s B 的两倍。

222ASK s B B B R == 公式

（2.3） 上式中，1/B s R T =为码元传输速率。 2.1.2 二进制频移键控（2FSK ）

二进制频移键控（2FSK ）是指载波的频率受调制信号的控制，而幅度和相位保持不变。

（1）2FSK 信号的时域表达

设二进制数字信号的“1”对应载波频率1 f ，“0” 对应载波频率2 f ，而且1 f 和2 f 之间的改变是瞬间完成的。因此，二进制频移键控信号可以看成是两个不同载波的二进制幅移键控信号的叠加。根据以上分析，得出2FSK 信号的时域表达式

()212[()]cos()[()]cos()n FSK n s n s n n

n

S t a g t nT t a g t nT t ωθω?=-++-+∑∑ 公式（2.4）

其中： n a 是n a 的反码.

1n P a P ?=?

?发送的概率为发送的概率为1-

01

n P a P

-

?=?

?发送的概率为1-发送的概率为

n θ和n ?分别表示第n 个信号码元的初始相位，在二进制移频键控信号中，φn 和

θn 不携带信息，通常可令φn 和θn 为零。因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为

()212[()]cos()[()]cos()n FSK n s s n

n

S t a g t nT t a g t nT t ωω=-+-∑∑ 公式（2.5）

图2.6 2FSK 信号调制的时间波形

（2）2FSK 信号的产生

通常2FSK 信号可以由两种电路实现：模拟调频法，数字键控法。数字键控法在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通，使其在每个码元s T 期间输出1f 或2f 连个载波之一，如图2.7所示。

图2.7 2FSK 信号调制的原理框图

（3）2FSK 信号的解调

2FSK 的解调也可以分为非相干（包络检波）和相干解调。如图:

a a k

1011001

t s (t )t s (t )

b t

t

c

d

e t

t

f g t

2FSK 信号

振荡器1f 1

选通开关

反相器

基带信号

选通开关

振荡器2f 2

相加器

e 2FSK (t )

图2.8 2FSK 信号解调的原理框图

图2.9 2FSK 信号解调的时间波形

此外，2FSK 的解调方法还有过零检测法和差分检波法等。 （4）2FSK 信号的功率谱及带宽

e 2FSK (t )

带通滤波器

ω 1

包络检波器抽样判决器

输出

定时脉冲

带通滤波器 ω 2

包络检波器

(a )

e 2FSK (t )

带通滤波器

ω 1

低 通滤波器抽样判决器

输出

定时脉冲

带通滤波器

ω 2

低通滤波器

相乘器相乘器cos ω 1t cos ω 2t

(b )

1

1

1

1

1

2FSK

信号

当()s t 为0、1等概率出现的单极性矩形随机脉冲序列（码元间隔为s T ）时，2FSK 信号功率谱的表达式为

[][]{[][]}2221122221122()()()16

()()1

[()()()()]16

S

FSK S S S S T P f Sa f f T Sa f f T Sa f f T Sa f f T f f f f f f f f ππππδδδδ=

++-+++-+++-+++- 公式（2.6）

式中，利用了1/s s f T =的关系。 2FSK 的频带宽度为

2121222FSK s s B f f f f f B =-+=-+ 公式（2.7）

2.1.3二进制相移键控（2PSK ）和二进制差分移相键控（2DPSK ）

相移键控是利用载波相位的变化来传递数字信息，通常可以分为绝对相移键控（2PSK ）和相对相移键控（2DPSK ）两种方式。

1、二进制绝对相移键控（2PSK ）

一般地如果二进制序列的数字信号“1”和“0”，分别用载波的相位π和0这两个离散值来表示，而其幅度和频率保持不变，这种调制方式就称为二进制绝对相移键控。

（1）2PSK 信号的一般表达式为

()2()cos PSK n

s

c

n

S t a g t nT t ω=

-∑ 公式（2.8）

其中n a 与2ASK 和2FSK 时的不同在2PSK 调制中，n a 应选择双极性，即

1,1,n P

a P +?=?-?

出现概率为出现概率为1-

若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时，则有

c o s ,c o s ,n c t P c t P ω

?ω?=?-?

发送概率为发送概率为1-

当发送二进制符号1时，已调信号e2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时，e2PSK(t)取180°相位。若用φn 表示第n 个符号的绝对相位，则有

00

0,

1180,

n ???=???发送符号发送符号

图 2.10 二进制移相键控信号的时间波形

（2）2PSK 信号可以采用两种方法实现：模拟调制法和相移键控法。

图 2.11 2PSK 信号调制的原理框图

（3）2PSK 信号的解调一般采用相干解调。

图 2.12 2PSK 信号解调的原理框图

图 2.13 2PSK 信号相干解调各点时间波形

2、二进制相对移相键控（2DPSK

）

当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。

A －

A

T s

t

O s (t )

码型变换双极性不归零

乘法器

e 2PSK (t )

cos ω c t (a )

cos ω c t

0°开关电路

e 2PSK (t )

π

180°移相

s (t )

(b )

带通滤波器

e 2PSK (t )

a

相乘器

c

低通滤波器

d

b

e 抽样判决器

输出

cos ω c t

定时脉冲

1

0a

110100

b

c

d

e

这种现象通常称为“倒π”现象。由于在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK 信号的相干解调存在随机的“倒π”现象，从而使得2PSK 方式在实际中很少采用。

为了解决2PSK 信号解调过程的反向工作问题， 提出了二进制相对移相键控(2DPSK)。

相对移相键控（2DPSK ）是利用前后相邻码元载波相位的相对变化来表示数字信号。相对调相值??是指本码元的初相与前一码元的初相之差。

并设

100?π??=→??

?=→?数字信息“数字信息”

“”

（1）2DPSK 产生的原理方法有模拟调制法和相移键控法。

图 2.14 2DPSK

信号调制过程波形图

图 2.15 2DPSK 信号调制器原理图

（2）2DPSK 信号的解调

2DPSK 信号可以采用相干解调法(极性比较法)和差分相干解调法(相位比较法)。

(a)

(b)

图 2.16 2DPSK 信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形

（3）2PSK 、2DPSK 信号的功率谱及带宽

2PSK 信号实质上可以被看成是一个特殊的2ASK 信号，即当数字信号为“0”时n

a 的取值为1，当数字信号为“1”时n a 的取值为1-。也就是就说，在2ASK 中()g t 是单极性信号，而在2PSK 中则可以看作是一个双极性信号。则求2PSK 信号的功率谱，也可以采用与求2ASK 信号功率谱相同的方法。

当()s t 为0、1等概率出现的双极性矩形随机脉冲序列（码元间隔为s T ）时，2PSK 、2DPSK 信号的功率谱为

[][]{}222()()()4

S

PSK c s c s T P f Sa f f T Sa f f T ππ=

++- 公式（2.9） 2PSK 、2DPSK 信号的频带宽度22PSK DPSK B B =为基带调制信号带宽s B 的两倍。

222222PSK DPSK s s B ASK B B f B R B ===== 公式（2.10）

上式中，1/B s R T =为码元传输速率。

2.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能

通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信中，信道的加性噪声能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。与数字基带系统一样，分析二进制数字调制系统的抗噪声性能，也就是要计算系统由加性噪声产生的总误码率。

设发送0、1信号等概率出现，信道为恒参信道，噪声为零均值，方差为2n σ的高斯白噪声。几种二进制数字调制系统的误码率如表2.1所示。

表2.1 二进制数字调制系统的误码率

调制方式

解调方式

误码率e P

r 1 时的近似

e P

带宽

2ASK

相干

(

)

122

e P erfc

r =

41

r e P e r

π-=

非相干

41

2

r e P e -=

2FSK

相干

122

e r P erfc =

/2

1

2r e P e r

π-=

非相干

/21

2r e P e -=

2PSK 相干

e 1

P erfc(r)2

=

12r e P e r

π-≈

2DPSK 差分相干

12

r e P e -=

其中，2

2

2n

a r σ=称为解调器的输入信噪比。 对各种二进制数字调制系统的性能进行总结、比较。内容包括系统的误码率、频带宽度及频带利用率、对信道的适应能力、设备的复杂度等。

1、误码率

对二进制数字调制系统的抗噪声性能做如下两个方面的比较：

（1）同一调制方式不同检测方法的比较

对表2.1做纵向比较，可以看出，对于同一调制方式不同检测方法，相干检测的抗噪声性能优于非相干检测。但是，随着信噪比的增大，相干与非相干误码性能的相对差别越不明显。另外，相干检测系统的设备比非相干的要复杂。

（2）同一检测方法不同调制方式的比较

对表2.1做横向比较，可以看出：

（1）相干检测时，在相同误码率条件下，对信噪比的要求是：2PSK比2FSK小3dB，2FSK比2ASK小3dB；

（2）非相干检测时，在相同误码率条件下，对信噪比的要求是：2DPSK比2FSK 小3dB，2FSK比2ASK小3dB。

反过来，若信噪比一定，2PSK系统的误码率低于2FSK系统，2FSK系统的误码率低于2ASK系统。

因此，从抗加性白噪声上讲，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。

2、频带宽度

各种二进制数字调制系统的频带宽度也示于表2.1中，其中为传输码元的时间宽度。

从表2.1可以看出，2ASK系统和2PSK（2DPSK）系统频带宽度相同，均为，是码元传输速率的二倍；2FSK系统的频带宽度近似为，大于2ASK系统和2PSK（2DPSK）系统的频带宽度。因此，从频带利用率上看，2FSK调制系统最差。

3、对信道特性变化的敏感性

信道特性变化的灵敏度对最佳判决门限有一定的影响。在2FSK系统中，是比较两路解调输出的大小来做出判决的，不需人为设置的判决门限。在2PSK系统中，判决器的最佳判决门限为0，与接收机输入信号的幅度无关。因此，判决门限不随信道特性的变化而变化，接收机总能工作在最佳判决门限状态。对于2ASK系统，判决器的最佳判决门限为（当时），它与接收机输入信号的幅度有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随之发生变化，从而导致最佳判决门限随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，误码率将会增大。因此，从对信道特性变化的敏感程度上看，2ASK调制系统最差。

当信道有严重衰落时，通常采用非相干解调或差分相干解调，因为这时在接收端不易得到相干解调所需的相干参考信号。当发射机有严格的功率限制时，则可考虑采用相干解调，因为在给定的传码率及误码率情况下，相干解调所要求的信噪比比非相干解调小。

4、设备的复杂程度

就设备的复杂度而言，2ASK、2PSK及2FSK发端设备的复杂度相差不多，而接收端的复杂程度则和所用的调制和解调方式有关。对于同一种调制方式，相干解调时的接收设备比非相干解调的接收设备复杂；同为非相干解调时，2DPSK的接收设备最复杂，2FSK次之，2ASK的设备最简单。

通过从以上几个方面对各种二进制数字调制系统进行比较可以看出，在选择调制和解调方式时，要考虑的因素是比较多的。只有对系统要求做全面的考虑，并且抓住其中最主要的因素才能做出比较正确的选择。如果抗噪声性能是主要的，则应

考虑相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果带宽是主要的因素，则应考虑2PSK、相干2PSK、2DPSK以及2ASK，而2FSK最不可取；如果设备的复杂性是一个必须考虑的重要因素，则非相干方式比相干方式更为适宜。目前，在高速数据传输中，相干PSK及DPSK用得较多，而在中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中，相干2FSK 用得较为普遍。]7[

图2.17 误码率Pe与信噪比r的关系曲线

matlab实验报告 数字调制解调

实验报告 姓名：李鹏博实验名称：数字调制解调 学号：2011300704 课程名称：数字信号处理 班级：03041102 实验室名称：航海西楼303 组号： 1 实验日期：2014.06.27 一、实验目的、要求 掌握掌握数字调制以及对应解调方法的原理。 掌握数字调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。 二、实验原理 二进制数字频率调制(2FSK) 二进制数字频率调制，简称频移键控2FSK，是利用二进制数字基带信号控制载波的频率，进行频谱变换的过程。在发送端，由基带信号控制载波，用不同频率的载波振荡信号来传输数字信号“1”和“0”；接收端则根据不同频率的载波信号，将其还原成相应的数字基带信号。 PSK调制 在PSK调制时载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡这两个频率同时达到正最大值同时达到零值同时达到负最大值此时它们就处于“同相”状态如果一个达到正最大值时另一个达到负最大值则称为“反相”。把信号振荡一次一周作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期两个波的相位差180度也就是反相。当传输数字信号时“1”码控制发0度相位“0”码控制发180度相位。 三、实验环境 PC机，Windows2000，office2000，Matlab6.5以上版本软件。 四、实验内容、步骤 实验内容 已知消息信号为一个长度为8的二进制序列；载波频率为 800 c f Hz ，采样频率为 4KHz。编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。 实验步骤 根据参数产生消息信号s和载波信号。调用函数randint生成随机序列。 编程实现调制过程。调用函数y=fskmod(s,M，FREQ_SEP,NSAMP)完成频率调制，y=pskmod(s,M) 完成相位调制，或者。调用函数modulate完成信号调制。 编程实现信号的传输过程。产生白噪声noise，并将其加到调制信号序列。或者调用函

基于FPGA的全数字调制解调技术的研究

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

实验三 Matlab的数字调制系统仿真实验(参考)

成都理工大学实验报告 课程名称：数字通信原理 姓名：__________________学号：______________ 成绩：____ ___ 实验三Matlab的数字调制系统仿真实验（参考） 1 数字调制系统的相关原理 数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，主要讨论二进制的调制与解调，简单讨论一下多进制调制中的差分相位键控调制（M-DPSK）。 最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控（2-ASK）、移频键控（2-FSK）和移相键控（2-PSK 和2-DPSK）。下面是这几种调制方式的相关原理。 1.1 二进制幅度键控（2-ASK） 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。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。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1 和0。 幅移键控法(ASK)的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，此时又可称作开关键控法(OOK)。多电平MASK调制方式是一种比较高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。 2-ASK 信号功率谱密度的特点如下： （1）由连续谱和离散谱两部分构成；连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定； （2）已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。 1.2 二进制频移键控（2-FSK） 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK

实验二 数字调制

实验二数字调制 一、实验目的 1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号的方法。 3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。 1、了解2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、实验内容 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。 三、基本原理 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。调制模块内部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图2-1所示，电原理图如图2-2所示（见附录）。 图2-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点： ? CAR 2DPSK信号载波测试点 ? BK 相对码测试点 ? 2DPSK 2DPSK信号测试点/输出点，V P-P>0.5V ? 2FSK 2FSK信号测试点/输出点，V P-P>0.5V ? 2ASK 2ASK信号测试点，V P-P>0.5V 用2-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对应关系如下： ?÷2（A）U8：双D触发器74LS74 ?÷2（B）U9：双D触发器74LS74

?滤波器A V6：三极管9013，调谐回路 ?滤波器B V1：三极管9013，调谐回路 ?码变换U18：双D触发器74LS74；U19：异或门74LS86 ? 2ASK调制U22：三路二选一模拟开关4053 ? 2FSK调制U22：三路二选一模拟开关4053 ? 2PSK调制U21：八选一模拟开关4051 ?放大器V5：三极管9013 ?射随器V3：三极管9013 将晶振信号进行2分频、滤波后，得到2ASK的载频2.2165MHZ。放大器的发射极和集电极输出两个频率相等、相位相反的信号，这两个信号就是2PSK、2DPSK的两个载波，2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，也是通过分频和滤波得到的。 下面重点介绍2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形与信息代码的关系如图2-3所示。 图2-3 2PSK、2DPSK波形 图中假设码元宽度等于载波周期的1.5倍。2PSK信号的相位与信息代码的关系是：前后码元相异时，2PSK信号相位变化180?，相同时2PSK信号相位不变，可简称为“异变同不变”。2DPSK信号的相位与信息代码的关系是：码元为“1”时，2DPSK信号的相位变化180?。码元为“0”时，2DPSK信号的相位不变，可简称为“1变0不变”。 应该说明的是，此处所说的相位变或不变，是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较，而不是将相邻码元信号的初相进行比较。实际工程中，2PSK或2DPSK 信号载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系。但不管是那种关系，上述结论总是成立的。 本单元用码变换——2PSK调制方法产生2DPSK信号，原理框图及波形图如图2-4所示。相对于绝对码AK、2PSK调制器的输出就是2DPSK信号，相对于相对码、2PSK调制器的输出是2PSK信号。图中设码元宽度等于载波周期，已调信号的相位变化与AK、BK的关系当然也是符合上述规律的，即对于AK来说是“1变0不变”关系，对于BK来说是“异变同不变”关系，由AK到BK的变换也符合“1变0不变”规律。 图2-4中调制后的信号波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即00100，这取决于载波的参考相位以及异或门电路的初始状态。 2DPSK通信系统可以克服上述2PSK系统的相位模糊现象，故实际通信中采用2DPSK而不用2PSK（多进制下亦如此，采用多进制差分相位调制MDPSK），此问题将在数字解调实验中再详细介绍。

数字调制解调技术中英文资料外文翻译文献

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

数字调制与解调 实验报告材料

计算机与信息工程学院实验报告 一、实验目的 1.掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2.掌握用键控法产生2FSK信号的方法。 3.掌握2FSK过零检测解调原理。 4.了解2FSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、实验仪器或设备 1.通信原理教学实验系统 TX-6（武汉华科胜达电子有限公司 2011.10） 2.LDS20410示波器（江苏绿扬电子仪器集团有限公司 2011.4.1） 三、总体设计 3.1数字调制 3.1.1实验内容： 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2FSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2FSK信号的频谱。 3.1.2基本原理： 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2FSK信号。调制模块内部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图1-1所示。 图1-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点：

? CAR 2DPSK 信号载波测试点 ? BK 相对码测试点 ? 2FSK 2FSK 信号测试点/输出点，V P-P >0.5V 用1-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对 应关系如下： ? ÷2（A ） U8：双D 触发器74LS74 ? ÷2（B ） U9：双D 触发器74LS74 ? 滤波器A V6：三极管9013，调谐回路 ? 滤波器B V1：三极管9013，调谐回路 ? 码变换 U18：双D 触发器74LS74；U19：异或门74LS86 ? 2FSK 调制 U22：三路二选一模拟开关4053 ? 放大器 V5：三极管9013 ? 射随器 V3：三极管9013 2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，通过分频和滤波得到。 2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。时域表达式为 t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+= 式中m(t)为NRZ 码。 2FSK 信号功率谱 设码元宽度为T S ，f S =1／T S 在数值上等于码速率， 2FSK 的功率谱密度如图所示。多进制的MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。 本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2FSK 也具有离散谱。 3.2 数字解调 3.2.1 实验内容 1、 用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。 3.2.2 基本原理 2FSK 信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

数字调制解调实验

武汉大学教学实验报告 电子信息学院 ** 专业 2016 年 ** 月 ** 日 实验名称数字调制解调实验指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩 图1 FSK调制电路原理框图

代表信号载波的恒定偏移。 FSK 的信号频谱如图2 所示。 图2 FSK 的信号频谱 公式给出：,其中B 为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主 FSK 的传输带宽变为：。 图3 FSK锁相环解调器原理示意图 锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时， 此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。FSK锁相环解调器原理图如图3所示。FSK 。其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在 电位器进行微调。当输入信号为32KHz时，环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为 失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。

图4 PSK、DPSK调制电路原理框图 ，通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成 解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。 图5 解调器原理方框图 输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。由于跟随器电源电压已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。 ）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图） 采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。 图6 科斯塔斯特环电路方框原理如图 解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图 ，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。5U7A,5U7B周边电路为低通滤波器。 的作用是将低通滤波后的信号整形，变成方波信号。PSK解调信号从5U8的7脚经5U11B.C ,若5U10A两输入信号分别为A和B，因（A、B同为 5E2用来稳压，以便提高VCO的频率稳定度。VCO信号从7脚经5C21输出至移相90o90o移

现代数字通信调制解调技术

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

实验九 QPSK调制与解调实验报告

实验九QPSK/OQPSK 调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD 进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK 调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK 调制的各种波形。 2、观察QPSK 解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块 一块 2、⑤号模块 一块 3、20M 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干 四、实验原理 （一）QPSK 调制解调原理 1、QPSK 调制 QPSK 信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如图12-1（a ）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a 和b ，每一对ab 称为一个双比特码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b ）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b ）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a ） a(0)b(0) b(1) a(1) （b ） 图12-1 QPSK 调制 /并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010*********和

111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调 图12-2 QPSK 相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。 （二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形 图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示

基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计

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本科毕设论文

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

无线实验一数字调制解调讲解

1 《无线通信基础》实验一 2016年4月

目录 (1) 实验一数字调制解调实验Ⅰ (2) 一、实验基本情况与任务 (2) 1、实验目标 (2) 2、实验环境与准备 (2) 3、实验介绍 (2) 4、实验任务 (6) 5、理论分析 (8) 6、实验步骤及原理图 (12) 7、效果展示（结论） (15) 8、遇到的问题及解决方法 (18) 9、实验扩展 (19) 10、心得 (19) 11、参考资料 (19) 12、程序 (19) 1

实验一数字调制解调实验Ⅰ 一、实验基本情况与任务 1、实验目标 在本实验中你要完成一个LabVIEW程序，它能够将PN序列或文本作为信源并对其进行数字调制解调。实验的目的是让你进一步熟悉LabVIEW编程软件的基本操作，并且在编程的过程中可以加深对常见数字调制方式的理解，巩固基础知识。 2、实验环境与准备 软件环境：LabVIEW 2012（或以上版本）； 硬件环境：无； 实验基础：掌握LabVIEW编程环境的基本操作技巧； 知识基础：了解常见的调制解调技术以及相关概念。 3、实验介绍 本实验的程序设计流程如图1所示。 信源生成 文本 PN序列选择调制方式 BPSK QPSK 添加噪声数字解调 计算误码率 数字调制 图1程序设计流程图 在程序中首先要完成对信源的生成和调制方式的选择，再按照所选的调制方式对信源进行调制；然后对调制后的信号添加噪声；之后对信号进行数字解调来恢复信源信息；最后对比解调后的数据和原始的信源数据，计算误码率。 1

本实验包含一个主程序和若干子程序。其中主程序为Digital modulation，它的前面板如图2所示。 图2主程序前面板 前面板中左上角是参数配置选项卡，其中信源参数界面可以设置信源的类型、文本的内容以及PN序列的长度；调制参数界面可以配置调制类型、采样率、过采样率等参数；滤波参数界面用来配置脉冲成型和匹配滤波器的相关参数，例如滤波器类型和滤波器长度等。前面板右上角可以观察发送端和接收端的星座图。前面板其余的部分用来显示接收端的各种信息，包括当信源为文本时解调后恢复的文本内容；当前的信噪比以及实时的误码数、接收点数和误码率数据；接收端接收到的解调前的I/Q数据；根据信噪比和误码率生成的误码率曲线。 Digital modulation主程序的核心程序框图如图3所示。 1

数字调制解调技术-外文翻译

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.

实验二 数字信号载波调制

数字信号载波调制实验指导书 数字信号载波调制实验 一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。 在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通—断键控（00K ）。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。 在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f -之和。 在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。 扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”