多进制调制解调(DOC)

南华大学电气工程学院

通信原理课程设计

设计题目：多进制数字调制解调系统设计

专业：通信工程

学生姓名:学号:

起迄日期:2015 年6月29日~2015年7月10日指导教师:

系主任：

《通信原理课程设计》任务书

摘要：多进制数字调制基于二进制调制，通过采用多进制调制的方式，使得每个码元传送多个比特的信息，从而在信息传送速率不变的情况下提高频带利用率。与二进制类似，多进制调制有多进制振幅键控（MASK）、多进制频移键控（MFSK）、多进制相移键控（MPSK）和多进制差分相移键控（MDPSK）。本文介绍了多进制调制的原理，并通过Systemview软件，设计了MASK和MFSK调制解调系统。

关键词：多进制调制MASK MFSK

目录

1绪论 (6)

1.1引言 (6)

1.2 MASK调制的基本原理介绍 (7)

1.3 MFSK调制的基本原理介绍 (8)

2 MASK调制设计方法与步骤分析 (9)

2.1 建立仿真电路 (9)

2.2参数设置 (10)

2.3运行时间设置 (10)

2.4 运行系统 (11)

2.5测试结果和分析 (12)

3 MFSK调制设计方法与步骤分析 (13)

3.1 建立仿真电路 (13)

3.2参数设置 (14)

3.3运行时间设置 (14)

3.4 运行系统 (15)

3.5测试结果和分析 (15)

4 心得与体会 (16)

参考文献 (17)

附录 (18)

1绪论

1.1引言

二进制数字调制系统是数字通信系统最基本的方式，具有较好的抗干扰能力。但是由于一个码元只能传送两个比特的信息，因此其频带利用率较低，这一点使得其在实际应用中受到一定的限制。在信道频带受限时，为了提高频带利用率，通常采用多进制数字调制系统。其代价是增加信号功率和实现的复杂性。由信息

传输速率R

b 、码元传输速率R

B

和进制数M之间的关系可知，在信息传送速率不

变的情况下，通过增加进制数M可以降低码元传送速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统的频带利用率。虽然多进制调制带来了信号功率上升和实现上更加复杂，但是随着现代社会的发展，对数据传输要求的迅速增长必然要求多进制调制的进一步应用，而电子技术的飞速发展也使得其调制解调的实现也变得相对简单起来，因此多进制调制的应用必然变得更加广泛。

与二进制数字调制系统相类似，若用多进制数字基带信号去调制载波的振幅，频率或相位，则可相应地产生多进制振幅调控、多进制数字频率调制和多进制数字相位调制。

1.2多进制振幅键控（4ASK）的调制解调原理

振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在4Ask中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应四进制信息“0”或“1”或“2”或“3”

MASK信号的一般表达式为

e2ASK（t）=s（t）coswct

其中

s（t）=Σa n g(t-nTs)

式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为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；an是第n个符号的电平取值。

MASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法，相应的调制器如图1-1所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；

在码元间隔0≤t ≤TS 内，可能发送的码元有M 种：si(t)，i=1，2M 。实际应用中，通常取M = 2k （k>1为整数）。M 进制幅度键控（MASK ）使用M 种可能的取值对载波幅度进行键控，在每个码元间隔TS 内发送其中一种幅度的载波信号。四进制幅度键控是使用4种可能的取值对载波幅度进行键控，在每个码元间隔TS 内发送其中一种幅度的载波信号。如下图所示：

基带四电平单极性不归零信号

MASK 信号

()()cos MASK n s c n e t a g t nT t ω⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦∑

01210,1,2,1,n M P P a P M P -⎧⎪⎪⎪=⎨⎪⎪-⎪⎩发送概率为发送概率为发送概率为发送概率为其中

101M i i P ==∑－

1.3 MFSK 的调制解调原理

(1)4FSK 调制

多进制数字频率调制是二进制数字振幅键控的推广，也称多频调制，它是利用多个不同载波频率来表征数字信息的方法

实现2FSK 有两种方法,一种是键控法产生，二进制频移键控信号,即利用数字基带信号控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。为高时选通载波一，反之则选通载波二。另一种频移键控2FSK 是用数字基带信号去调制载波的频率,因为数字信号的电平是离散的,所以载波频率的变化也是离散的.

4FSK 的基本原理和2FSK 是相同的，其调制可以用键控法和模拟的调频法来实现，不同之处在于使用键控法时其供选的频率有4种

(2)4FSK 解调

实现4FSK 解调的方法也类似与2FSK ，分为相干、非相干等方式。这里采用非相干解调。4FSK 非相干解调的原理如下图7所示：

图7FSK 非相干解调原理图

图11 4FSK 信号波形 f3 f1 f2 f4

T T T T

(3)4FSK的调制解调方框图：

2 基于systemview的MASK调制系统的设计仿真系统仿真如下图：

2.2 参数设置

Token 0 四电平数字基带信号（Amp=1v，频率=0HZ）Token 1 DSB-AM调制器（Amp=1v，频率=100HZ ）Token 2 3 7 8 信号观察点

Token 4 载波信号（Amp=1v，频率=100HZ ）Token 5 乘法器

Token 6 低通滤波器(Fc=12HZ,poles=3 ) Token 9 采样保持器（Ctrl Threshold=0.3v ）Token 10 脉冲序列（Amp=1v，频率=10HZ ）2.3 运行时间设置

2.4 运行系统

运行设计好的系统，在系统分析窗口观察各点波形。