多进制调制解调..
数据通信原理课程
(学时： 50 )数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程，是该专业的主干课程，共 50 学时， 3.0 学分，其中实验课程 10 学时。
本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程，又是一门专业的数字信号传输的理论课，它是为满足通信领域对应用人材的需要而设置的。
通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础，并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。
1．基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式；掌握数据信号的传输理论：基带传输和频带传输；掌握差错控制的基本原理和工作方式，理解常用差错控制码的构成原则；理解数据交换的原则，掌握分组交换的基本内容，了解分组交换网的构成。
本课程是一门原理性的课程，要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。
2．基本方法本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主，并以课堂讨论和习题课为辅。
1．授课教材《数据通信原理》詹仕华主编，中国电力出版社(2022 年第 1 版)。
2．主要参考书目《数据通信技术教程》蒋占军编著，机械工业出版社(2022 年第 2 版)。
《数据通信原理》毛京丽等编著，北京邮电大学出版社(2000 年第二版)；《数据通信原理》杨世平等编著，国防大学出版社(2001 年第一版)；《现代通信原理》钱学荣编，清华大学出版社(1999 年)。
本课程共 3.0 学分，总教学共 50 学时，具体学时分配如下表：各章节内容学时数第一章：绪论 4第二章：数据通信基础知识 6第三章：数据信号的基带传输 8第四章：数据信号的频带传输 8第五章：差错控制与信道编码 8第六章：物理层接口与传输控制规程 2第七章：分组交换数据网 4实验 10第一章绪论(4 学时)1、目的要求：本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。
毕业论文-多进制数字信号调制系统
本科毕业设计（论文）题目多进制数字信号调制系统设计学生姓名XX 学号0907050208教学院系电气信息学院专业年级通信工程2009级指导教师汪敏职称讲师单位西南石油大学辅导教师职称单位完成日期2013 年 6 月9 日Southwest Petroleum UniversityGraduation ThesisSystem Design of M-ary Digital Signal ModulationGrade: 2009Name:Liu ShaSpeciality: Telecommunications EngineeringInstructor: Wang MinSchool of Electrical Engineering and Information摘要由于数字通信系统的实际信道大多数具有带通特性，所以必须用数字基带信号对载波进行数字调制。
也因此，数字调制方法成为了当今的热点研究对象，其中最常用的一种是键控法。
在带通二进制键控系统中,每个码元只能传输1比特的信息，其频带利用率不高,而频率资源又是极其宝贵的，为了能提高频带利用率,最有效的办法是使一个码元能够传输多个比特的信息，这就是本文主要研究的多进制数字调制系统，包括多进制数字振幅调制(MASK)、多进制数字频率调制(MFSK)和多进制数字相位调制(MPSK)。
多进制键控系统可以看作是二进制键控系统的推广，可以大大提高频带利用率，而且因其抗干扰性能强、误码性能好，能更好的满足未来通信的高要求，所以研究多进制数字调制系统是很有必要的。
本文通过对多进制数字调制系统的研究，采用基于EP2C35F672C8芯片，运用VHDL硬件描述语言，完成了多功能调制器的模块化设计。
首先实现多进制数字振幅调制(MASK)、多进制数字频率调制(MFSK)和多进制数字相位调制(MPSK) 的设计，将时钟信号通过m序列发生器后产生随机的二进制序列，再通过串/并转换器转换成并行的多进制基带信号；其次分别实现数字调制模块2-M电平变换器、分频器以及四相载波发生器的设计；最后在顶层文件中调用并结合四选一多路选择器，从而完成多功能调制器的设计。
计算机网络通信技术第03章 调制解调和多路复用技术
调制解调技术
在频带系统中，调制器、解调器是核心，调制解 调技术也是通信学科中的关键技术和重要内容。
在频带系统中还有功率放大器、混频器、馈线系 统、天线等部分，这些部分从原理角度看对信号不会 产生有本质变化，不列在频带系统中。
调制解调技术（2）
数据信号的调制是指利用数据信号来控制一定 形式高频载波的参数，以实现其频率搬移的过程。
高频载波的参数有幅度、频率和相位，因此， 就形成了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）三种基本数字调制方式。
幅移键控（ASK）（ 1.定义 ）
幅移键控（ASK， Amplitude Shift Keying）又称幅度键控，
上，让载波通过；0信号时开关S断开，载波不能通过。这
种通过开关的通断达到载波的有无（实质上是改变载波的
幅度）所形成的信号也叫 OOK（On－off Keying）信号。
3．波形
由定义和实现逻辑都可画出2ASK信 号的波形，如图所示。
第03章 调制解调和多路复用技术
第03章 调制解调和多路复用技术
内容提要：
调制与解调 基带传输 频带传输 PSK、FSK、ASK 多路复用技术
调制和解调
在计算机与打印机之间的近距离数据 传输、在局域网和一些域域网中计算机间 的数据传输等都是基带传输。
基带传输实现简单，但传输距离受限。
④.抽样判决器：带有噪声的数据波形恢复成标准的数据基带信号。
1．理想基带传输系统
理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特 性，其传输函数为
理想基带传输系统
多进制数字调制中误码率和误信率之间的关系
2012.No16摘 要 讨论了M进制数字系统中的误码率和误比特率的关系，指出当M个码元等概率分布，并且M为2的整数次方时，误码率和误比特率具有确定的数学关系式，但是当M不为2的整数次方时，该关系式不成立。
最后解释了一般情况下误比特率低于误码率的原因，并指出在误码率和误信率关系问题上容易出现的误区。
关键词 数字系统 误码率 误比特率 M进制1 问题的提出数字通信的可靠性用误码率和 误信率来衡量，误码率Pe 定义为错误码元数占传输总码元数的比例，误信率Pb定义为错误比特数占传输总比特数的比例[1]。
与[1]配套的教辅资料[2]第7页表明，在M进制数字系统中，误码率Pe和误信率Pb的关系为：（1）这里没有对M进行限制。
必须注意的是，仅当M为2的整数次方，即M=2k（k为正整数）时，才有这个数学关系成立，否则不成立。
下面说明公式（1）的来历，并举反例说明当M不为2的整数次方时，公式（1）不成立。
2 问题的解决假设M个码元是等概的，由于M=2k，所以每个码元有k比特，分别编码为00...0，00...1，...，11...1等，并且每个比特位上0和1出现的概率各为1/2，即0和1各出现2k-1次。
假设每个码元都等概地错成别的码元，那么每个0和1都有2k-1-1次不发生错误，2k-1次发生错误，即在发生误码的条件下，每个比特发生错误的概率为2k-1/[(2k-1-1)+2k-1]，即2k-1/(2k-1)，所以误比特率为（2）用M代替2k，即得公式（1）。
如果M不为2的整数次方，那么公式（1）不成立。
例如，当M=3时，码元0,1,2分别用唯一可译等长码00,01,10表示，这时由于0和1不是等概出现的，就不能用公式（1）计算误码率和误信率的关系。
事实上，当误码率为1/3，容易计算得误比特率为2/9，而用公式（1）计算得误比特率为1/4。
因此，必须对公式（1）中的M加以限制，只有当M为2的整数次方时，公式才成立。
调制 编码 解调 译码过程
调制、编码、解调、译码的过程大致如下：
编码：在发送端，原始数据通常以二进制形式存在。
为了在传输过程中保持数据的完整性，通常会对这些数据进行编码。
编码过程可能包括添加校验位、对数据进行加密等。
调制：在发送端，编码后的数据需要通过某种方式转换成适合在信道上传输的信号。
这个过程称为调制。
调制的方式有很多，如QAM（Quadrature Amplitude Modulation，四相位幅度调制）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相位偏移键控）等。
传输：经过调制后的信号通过信道进行传输。
在这个过程中，可能会受到各种噪声和干扰的影响。
解调：在接收端，首先需要对接收到的信号进行解调，将其从信道上解调下来，还原成原始的信号。
译码：解调后的信号还需要进行译码，将编码后的数据还原成原始的二进制数据。
以上就是调制、编码、解调、译码的基本过程。
这个过程通常用于数字通信系统中，如无线通信、卫星通信等。
调制方式
使信号能量大部分集中在一定的带宽内，
因此提高了频带的利用率。根据这些要求，
人们在实践中创造了各式各样的调制方式，
我们称之为现代恒包络数字调制技术。
现代数字调制技术的发展方向是最小功率谱占有率的恒包络数字调制技术。
现代数字调制技术的关键在于相位变化的连续性。MSK是移频键控FSK的一种改进形式。
、正交幅度调制（QAM）、正交频分复用调制（OFDM）等等。
4、QAM--又称正交幅度调制法。在二进制ASK系统中，其频带利用率是1bit／s·Hz，
若利用正交载波调制技术传输ASK信号，可使频带利用率提高一倍。如果再把多进制与其它技术结合
起来，还可进一步提高频带利用率。能够完成这种任务的技术称为正交幅度调制（QAM）。
也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。
二进制2ASK与四进制MASK调制性能的比较：
在相同的输出功率和信道噪声条件下，MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。
这说明MASK应用对SNR的要求比普通OOK要高。在相同的信道传输速率下M电平调制与二
电平调制具有相同的信号带宽。即在符号速率相同的情况下，二者具有相同的功率谱。
影响，以便在有限的带宽资源条件下获得更高的传输速率。这些技术的研究，
主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。多进制调制，是提高频谱利用率的有效方法，
恒包络技术能适应信道的非线性，并且保持较小的频谱占用率。
从传统数字调制技术扩展的技术有最小移频键控（MSK）、高斯滤波最小移频键控（GMSK）
其相位通常是不连续的。所谓MSK方式，就是FSK信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式。
无线通信中的调制识别技术研究
无线通信中的调制识别技术研究随着无线通信技术的不断发展和普及，人们对于无线信号的调制方式识别技术越来越感兴趣。
调制方式识别技术是指通过对无线信号进行分析和识别，获取其调制方式信息，从而实现无线信号的分类和判别。
在无线通信领域，调制识别技术是非常重要的一个研究方向，它不仅可以应用于通信系统的性能分析和故障诊断，还可以被广泛地应用于无线电侦听、无线频谱监测等领域。
一、无线信号调制方式的分类在介绍调制识别技术之前，我们需要了解不同调制方式的分类。
在无线通信中，常见的调制方式包括：幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）、多进制调制等。
1. 幅度调制（AM）幅度调制是指将信号的幅度按比例变化来调制载波的调制方式。
在实际应用中，幅度调制被广泛应用在调幅广播、调幅电视等领域。
其主要特点是调制信号范围有限、抗干扰能力差，对信号的调制深度要求较高。
2. 频率调制（FM）频率调制是指将信号的频率按比例变化来调制载波的调制方式。
在实际应用中，频率调制广泛应用于调频广播、音频传输等领域。
其主要特点是调制信号范围较大、抗干扰能力较强，但对于载波频率稳定度要求较高。
3. 相位调制（PM）相位调制是指将信号的相位按比例变化来调制载波的方式。
在实际应用中，相位调制广泛应用于调制信号传输距离较远的场合，如卫星通信、数字通信等领域。
其调制范围较小、抗干扰能力较强。
4. 多进制调制多进制调制是将不同的调制方式组合在一起进行调制，以进行更有效和更高质量的数据传输。
常见的多进制调制方式包括QAM、PSK、FSK等。
二、调制识别技术的研究意义在无线通信领域，调制识别技术具有非常重要的意义。
首先，通过对无线信号的调制方式进行识别，可以更好地进行通信系统的性能分析和故障诊断，从而实现对无线通信系统的优化配置；其次，通过无线信号的调制方式识别，可以判断无线通信系统中是否存在非法入侵或恶意干扰行为，对网络安全和信息安全具有非常重要的监管和保障作用。
MFSK的调制与解调解析
目录前言 (1)正文 (1)2.1 课程设计的目的及意义 (1)2.2 多进制数字调制 (1)2.3 MFSK简介 (1)2.4 MFSK信号的频谱、带宽及频带利用率 (2)2.5 MFSK调制与解调的原理 (3)3 仿真结果与分析 (3)3.1 八进制的随机序列 (3)3.2 调制后的信号 (4)3.3 加入高斯白噪声后的已调信号 (5)3.4 MFSK的解调 (6)3.4.1 滤除高斯白噪声 (6)3.4.2 相干解调后的信号 (7)3.4.3 非相干解调后的信号 (7)3.5 MFSK系统的抗噪声性能 (8)3.5.1 相干解调时的误码率 (8)3.5.2 非相干解调时的误码率 (8)课程设计总结 (9)致谢 (9)参考文献 (10)附录 (11)前言MFSK——多进制数字频率调制，简称多频制，是2FSK方式的推广。
它是用不同的载波频率代表各种数字信息。
在数字通信系统中，数字调制与解调技术占有非常重要的地位。
随着MATLAB技术的发展，数字通信技术与MATLAB的结合体现了现代数字通信系统发展的一个趋势。
文中介绍了MFSK调制解调的原理，并基于MATLAB实现MFSK调制解调的程序代码设计，仿真结果表明设计方案是可行的。
正文2.1 课程设计的目的及意义本次课程设计我所做的课题是一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目，这就要求我们需要完成信号的调制解调以及抗噪声性能的分析等问题。
通过我们对这次项目的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成一个多进制频移键控MFSK的调制与解调项目的课程设计。
以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会了运用MATLAB编程来实现MFSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，并且讨论了其调制和解调效果，分析了抗噪声性能，增强了我的动手能力，为以后学习和工作打下了基础。
2.2 多进制数字调制二进制键控调制系统中，每个码元只传输1b信息，其频带利用率不高。
多进制数字调制中误码率和误信率之间的关系
2012.No16摘 要 讨论了M进制数字系统中的误码率和误比特率的关系，指出当M个码元等概率分布，并且M为2的整数次方时，误码率和误比特率具有确定的数学关系式，但是当M不为2的整数次方时，该关系式不成立。
最后解释了一般情况下误比特率低于误码率的原因，并指出在误码率和误信率关系问题上容易出现的误区。
关键词 数字系统 误码率 误比特率 M进制1 问题的提出数字通信的可靠性用误码率和 误信率来衡量，误码率Pe 定义为错误码元数占传输总码元数的比例，误信率Pb定义为错误比特数占传输总比特数的比例[1]。
与[1]配套的教辅资料[2]第7页表明，在M进制数字系统中，误码率Pe和误信率Pb的关系为：（1）这里没有对M进行限制。
必须注意的是，仅当M为2的整数次方，即M=2k（k为正整数）时，才有这个数学关系成立，否则不成立。
下面说明公式（1）的来历，并举反例说明当M不为2的整数次方时，公式（1）不成立。
2 问题的解决假设M个码元是等概的，由于M=2k，所以每个码元有k比特，分别编码为00...0，00...1，...，11...1等，并且每个比特位上0和1出现的概率各为1/2，即0和1各出现2k-1次。
假设每个码元都等概地错成别的码元，那么每个0和1都有2k-1-1次不发生错误，2k-1次发生错误，即在发生误码的条件下，每个比特发生错误的概率为2k-1/[(2k-1-1)+2k-1]，即2k-1/(2k-1)，所以误比特率为（2）用M代替2k，即得公式（1）。
如果M不为2的整数次方，那么公式（1）不成立。
例如，当M=3时，码元0,1,2分别用唯一可译等长码00,01,10表示，这时由于0和1不是等概出现的，就不能用公式（1）计算误码率和误信率的关系。
事实上，当误码率为1/3，容易计算得误比特率为2/9，而用公式（1）计算得误比特率为1/4。
因此，必须对公式（1）中的M加以限制，只有当M为2的整数次方时，公式才成立。
QPSK 调制解调
关键词: 相移键控 四相移键控 QPSK调制 相干解调
I
×××大学本科毕业设计
QPSK Demodulation Experimental Design
Abstract：Indigitalcommunication，weoftenmodulatanddemodulat digital
signalbyFSKandPSKtotransmitdigitalinformation。 Nowadays，PSKoftenuse QPSK and NPSK. Any digital modulation scheme uses a finite number of distinct signals to represent digital data. PSK uses a finite number of phases, each assigned a unique pattern of binary digits. Usually, each phase encodes an equal number of bits. Each pattern of bits forms the symbol that is represented by the particular phase. The demodulator, which is designed specifically for the symbol-set used by the modulator, determines the phase of the received signal and maps it back to the symbol it represents, thus recovering the original data. This requires the receiver to be able to compare the phase of the received signal toareferencesignal— suchasystemistermedcoherent(andreferredtoas CPSK). This text is detailed on the concept,implement and principle of QPSK. It also detailed introduces the designedand realize of QPSK.
FPGA实现多进制FSK的调制解调
//该模块为8分频器module div8(clk,divout); //端口列表input clk;output divout; //端口说明reg [2:0]div;reg divout; //定义数据类型initialdivout=0; //初始化always @(posedge clk)begindiv=div+1;divout=div[2]; //3bit计数器，实现8分频endendmodule//该模块实现16分频器module div16(clk,divout); //端口列表input clk;output divout; //端口说明reg [3:0]div;reg divout; //定义数据类型initialdiv=0; //初始化always @(posedge clk)begindiv=div+1;divout=div[3]; //4bit计数器，实现16分频endendmodule//该模块为64分频器，降低时钟速率module div64(clk,divout); //输入输出端口列表input clk;output divout; //输入输出端口说明reg [5:0]div;reg divout; //数据类型定义initialdiv=0; //初始化always @(posedge clk)begindiv=div+1;divout=div[5]; //6bit计数器,用作分频endendmodule//该模块实现128分频module div128(clk,divout); //端口列表input clk;output divout; //端口说明reg [6:0]div;reg divout; //数据类型定义initialdiv=0; //初始化always @(posedge clk)begindiv=div+1;divout=div[6]; //7bit计数器，实现128分频endendmodule//该模块实现1024分频器module div1024(clk,clk_m); //端口列表input clk;output clk_m; //端口定义reg [9:0]div;reg clk_m; //定义数据类型initialdiv=0; //初始化always @(posedge clk)begindiv=div+1;clk_m=div[9]; //10bit计数器，实现1024分频endendmodule//该模块为数字锁相环module dpll(clk , //clockrzcd , //code input double edge detectionbsyn ); //locked clockinput clk ;input rzcd ;output bsyn ;reg bps ;reg bsyn ;reg [1:0]pre ; //edge detectionreg [3:0]preset ; //count settingreg [3:0]count ; //count/////////////////////////////////////////////////////////edge detectionalways @(posedge clk)beginpre[1]=pre[0];pre[0]=rzcd;if(pre==2'b01 || pre==2'b10)bps=1;elsebps=0;end/////////////////////////////////////////////////////////form bit syn-plusealways @(posedge clk) beginif(count==0)count=preset;elsecount=count-1;if(count<=11 & count>=4)bsyn=1;elsebsyn=0;end/////////////////////////////////////////////////////////modify preset valuealways @(posedge clk) beginif(bps==1)if(count<'b0100)preset='b1001;else if(count>'b0100)preset='b0111;else if(count=='b0100)preset='b1000;end///////////////////////////////////////////////////////Endmodule//该模块产生f1载波module f1_zaibo(f1,out); //端口列表input f1;output [7:0]out; //端口定义reg [7:0]out;reg [3:0]count;reg [7:0]q1; //数据类型定义initialcount=0; //初始化always @(posedge f1)begincount=count+1;out=q1[7:0]; //4bit计数器，产生rom表地址endrom16U1( .address(count[3:0]),.inclock(f1),.q(q1) ); //调用rom表，产生载波endmodule//该模块产生f2载波module f2_zaibo(f2,out); //端口列表input f2;output [7:0]out; //端口定义reg [7:0]out;reg [3:0]count;reg [7:0]q2; //数据类型定义initialcount=0; //初始化always @(posedge f2)begincount=count+1; //4bit计数器，产生rom表地址out=q2[7:0];endrom16U1( .address(count[3:0]),.inclock(f2),.q(q2) ); //调用rom表，产生载波endmodule//该模块实现低通滤波module lpf(clk,in,out);input clk;input in;output out;reg [16:0]q;reg out;reg [4:0]add;always @(posedge clk)beginq[16:1]=q[15:0];q[0]=in;add=q[0]+q[1]+q[2]+q[3]+q[4]+q[5]+q[6]+q[7]+q[8]+q[9]+q[10]+q[11]+q[12]+q[13]+q[14]+q[1 5]+q[16]; //做相关运算if (add<17)out=0; //滤波elseout=1;endendmodule//该模块实现5阶伪随机序列信号module m5(clk,mout); //端口列表input clk;output mout; //端口说明reg [4:0]cnt;reg mout;wire [4:0]d; //数据类型定义assign d[3:0]=cnt[4:1]; //赋值语句，将寄存器输出赋值给d触发器输入assign d[4]=cnt[2]^cnt[0]; //赋值语句，实现生成多项式g(x)=x^5+x^2+1parameter mo=5'b10000; //参数定义always @(posedge clk)beginif (cnt==0)cnt=mo; //避免全零elsecnt[4:0]=d[4:0]; //5阶移位寄存器mout=cnt[0];endendmodule//该模块对载波f1和载波f2进行选择module mux(q1,q2,out,m); //端口列表input [7:0]q2;input [7:0]q1;input m;output [7:0]out; //端口说明reg [7:0]out; //数据类型定义always @(q1 or q2)case({m})1'b1:out=q1[7:0];1'b0:out=q2[7:0]; //2选1数据选择器endcaseendmodule//该模块完成A/D采样module mx7821( clk,din,dout,rd); //端口列表input clk;input [7:0]din;output [7:0]dout;output rd; //端口说明reg rd;reg [3:0]cot;reg [7:0]dout;wire [3:0]count; //数据类型定义assign count=cot[3:0]; //赋值语句always @(posedge clk)cot=cot+1; //实现16进制计数器always @(posedge clk)if (count==0 ||count==1 || count==2 || count==3 || count==4 || count==5 || count==6 || count==7 )beginrd=1; //根据A/D时序图，产生读信号，送给A/D芯片endelsebeginrd=0;endalways @(posedge clk)if (count>=12)dout=din; //根据A/D时序图，在后4个时钟A/D芯片输出8bit数据endmodule//该模块对输出码元进行判决，得到最后的输出数据module pj(clk,in,out);input clk;input in;output out;reg out;always @(negedge clk)beginout=in; //按符号数据输出endendmodule//该模块实现脉冲展宽module pulse(clk,in,out);input clk;input in;output out;reg out;reg [15:0]q;always @(posedge clk)beginq[15:1]=q[14:0];q[0]=in;if (q[15:0]==0)out=0;elseout=1; //脉冲展宽16个输入时钟周期endendmodule//rom表，调用载波采样点，一个载波周期采样16个点module rom16 (address,inclock,q); //端口列表input [3:0] address;input inclock;output [7:0] q; //端口说明lpm_rom lpm_rom_component (.address (address),.inclock (inclock),.q(q) ); //调用库函数lpm_rom，产生新的元件lpm_rom_componentdefparam //参数重定义lpm_rom_component.lpm_width = 8, //8bit输出数据lpm_rom_component.lpm_widthad = 4, //4bit地址宽度可选择16个样点lpm_rom_component.lpm_address_control = "REGISTERED", //任意lpm_rom_component.lpm_outdata = "UNREGISTERED", //任意lpm_rom_component.lpm_file = "sin16.mif"; //调用16个样点表，放在文件sin16.mif中endmodule//该模块进行微分操作module wf(clk ,rz ,bit );input clk ;input rz ;output bit ;reg bit ;reg [1:0]pre ;always @(posedge clk)beginpre[1]=pre[0];pre[0]=rz;if(pre==2'b01) //上升边沿检测，即微分bit=1;elsebit=0;endendmodule//该模块对输入正弦波信号进行整形module zx(a,b);input [7:0]a;output b;reg b;always @(a[7:0])case({a[7],a[6]})2'b11:b=1;2'b00:b=0;2'b10:b=1;2'b01:b=0; //按高两位进行判决endcaseendmodule。
调制与解调的概念
调制与解调的概念1. 调制的概念调制是指将信息信号载体（如电磁波、光波等）的某种属性（如频率、振幅、相位等）随时间变化，使其携带上特定的信息。
调制技术是通信系统中广泛使用的一种技术，通过调制技术可以将原始信号转变成能够在传输介质中传输的信号，从而完成信息传输的过程。
在实际应用中，调制技术主要是指模拟调制和数字调制两种方式。
模拟调制是将模拟信号转化为模拟调制信号，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等调制方式；数字调制是将数字信号转化为数字调制信号，如PSK调制、ASK调制、FSK调制、QAM调制等。
2. 解调的概念解调是指将调制信号中所携带的信息信号进行还原的过程，解调可以分为模拟解调和数字解调两种方式。
模拟解调是指将模拟调制信号还原成模拟信号的过程，例如将FM调制信号解调成音频信号；数字解调则是指将数字调制信号还原为数字信号的过程，例如将QPSK信号解调为二进制数字信号。
为了实现可靠的信息传输，解调技术对于通信系统来说是至关重要的一环。
很多解调技术都是针对特定调制方式的，例如对于相移键控调制（PSK）而言，其中的信息可以通过对相位的解调来还原成二进制数字信号。
3. 调制解调在通信中的应用调制解调技术是通信领域非常重要的一部分，目前在无线通信、有线通信、卫星通信、电视广播等领域广泛应用。
在无线通信中，调制技术主要用来将原始信号转化成高频信号，通过传输介质（如空气）的传输将信息传至接收端，而接收端需要经过解调过程，将这些高频信号还原成原始信号。
例如手机通信就是将人声音频信号转化为射频信号传输，再通过接收端将信号解调为原始语音信号。
在数字通信领域，调制解调技术也是广泛应用的。
例如在ADSL中，通过将数字信号调制成高频信号，然后通过电话线传输至接收端，最终将数字信号还原成原数据信号。
类似的，数字调制技术也被广泛运用在数字电视、卫星通信领域等。
总之，调制解调技术是通信领域中不可或缺的重要技术。
通过调制和解调技术，我们可以将信息信号转化成能够在传输介质中传输的信号，并且在接收端将其还原成原始信号，从而实现可靠的信息传输。
多进制数字调制(二)
时，频带利用率为
1
1
log2
M (b
/
s
/
Hz)
两种形状MQAM 的比较
• 方型与星型MQAM
(－ 3 ,3 ) (－ 3 ,1 )
(3 ,3 ) (3 ,1 )
(－ 3 ,－ 3 )
(－ 1 ,－ 1 ) (－ 1 ,1 )
(3 ,－ 3 )
(a)
(0 ,4 .6 1)
(0 ,2 .6 1)
恒定包络调制
• 如果每个符号包络是矩形 的，则已调信号包络是恒
Àí Ïë µÄ QPSKÐÅ ºÅ
定的，但此时已调信号频
t
谱→∞。
– 实际信道是限带的，限带后如
QPSK信号已不能保持恒包络。 – 相邻符号间发生180º相移时，经
ÂË ²¨ºó µÄ QPSKÐÅ ºÅ
限带后会出现包络为0的现象
t
• 经非线性放大后，包络中的起伏
n
MAPK信号 可以看作两 个正交调制
信号之和
－[ An g(t-nTS ) sinn ]sinCt
n
sAPK [ X ng(t nTS )]cosC t
n
－[ Yn g(t nTS )]sinCt
n
正交振幅调制 QAM
• 正交振幅调制QAM原理
– 用两个独立的基带波形对两个互相正交的同频载 波进行抑制载波的双边带调制(DSB-SC)，利用这
y
16PSK
x
16QAM
y x
16PSK
QAM：正交幅度调制 APK：幅度相位联合键控
16QAM
y
16APK
x
16APK
振幅相位联合调制系统
调制与解调技术资料
图3-10 π/4移位QPSK和 π /4CTPSK调制器
信号映射电路输出端的第k个同相和正交脉冲由它的前一个脉冲电平Ik-1 、Qk-1及输入符号ak 、bk决定。
3.2.3 高斯最小移频键控(GMSK)
GMSK是一种恒包络调制方案，其优点是能在保持谱效率的同时维持相应的同波道和邻波道干扰，且包络恒定，所以可用简单高效的C类放大器实现。 GMSK的基本原理是基带信号先经过高斯滤波器成形，再进行最小移频键控调制（MSK）。MSK是二进制连续相位移频键控（FSK）的一个特例，而GMSK主要是改进了它的带外特性，使其衰减速度加快。MSK调制器可用压控振荡器（VCO）或正交形式实现，如图3-14所示，解调器可用相干检测实现，也可用非相干检测实现，如一比特差分检测和二比特差分检测等。
图3-16 PLL型GMSK调制器
GMSK的解调可采用类似于MSK方式的正交相干解调技术，也可使用非相干检测解调技术，如差分解调和鉴频器解调等。泛欧数字蜂窝移动通信系统(GSM)采用了的GMSK调制。该系统突发信号速率为270Kbit/s,带宽为200KHz,带宽效率为1.356bit/s/Hz。
3.2 调制与解调技术
四相移相键控(QPSK)调制 π/4移位QPSK(π/4-QPSK)调制 高斯最小频移键控(GMSK)调制 多进制正交振幅调制（MQAM）
调制解调技术的宗旨是为了使通信系统的抗干扰、抗衰落性能得到提高并使频率资源得到更充分的利用。 一般在通信系统的发端进行调制，调制后的信号称为已调信号。 解调制或解调，接收机端要将已调信号还原成要传输的原始信号。
第17讲 多进制数字调制原理
相加 电路
s(t)
b
相乘 电路
图7-37 第一种QPSK信号产生方法
通信原理
第6章 数字带通传输系统
码元串并变换： 0
0 1
1 2 3 4 (a) 输入基带码元
2 4 (b) 并行支路a码元
5
t t t
3 5 (c) 并行支路b码元 图7-38 码元串/并变换
通信原理
第6章 数字带通传输系统
矢量图：
f1 00
f2 01
f3 10
f4 11
(b) 4FSK信号的取值
通信原理
第6章 数字带通传输系统
• MFSK信号的带宽： B = fM - f1 + f 式中， f1 － 最低载频 fM － 最高载频 f － 单个码元的带宽
通信原理
第6章 数字带通传输系统
• MFSK非相干解调器的原理方框图：
通信原理
第6章 数字带通传输系统
– 正交相移键控（QPSK） • 4PSK常称为正交相移键控（QPSK） • 格雷（Gray）码 – 4PSK信号每个码元含有2 比特的信息，现用ab代表 这两个比特。 – 两个比特有4种组合，即00、01、10和11。它们和 相位k之间的关系通常都按格雷码的规律安排，如 下表所示。 QPSK信号的编码： a 0 0 1 1 b 0 1 1 0
01 10 11 11
10
01 00 00
10 t
0
(c) 基带多电平双极性不归零信号
11 01 00 00 11
01
10
10
10
0
t
(d) 抑制载波MASK信号
通信原理
第6章 数字带通传输系统
6.5.2 多进制频移键控（MFSK）
26-1 多进制振幅键控
Eb/n0为单位比特能量与噪声功率谱密度之比
9 不同调制方式具有可比性 9 实际系统中测量到的是信号噪声功率比S/N
2
1
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _____________________________
概述
9 假设发送码元速率
Rs = 1 / Ts
对于二进制 对于M进制
多进制振幅键控
波形实例 ¾ 基带信号是多进制单极性不归零脉冲
01
0
10
11 01 00
10 00
11
10 t
(a) 基带多电平单极性不归零信号
01 0 10 11 01 10 00 11 10
t
(b) MASK信号
9
多进制振幅键控
¾ 基带信号是多进制双极性不归零脉冲
0 01 10 11 01 00 10 00 11 10 t
-fs
2
0
fs
2fs
2
f
ΦB ( f ) =
(M
− 1) T s 12
⎛ M −1⎞ ⋅ Sa2 (π fT s ) + ⎜ ⎟ δ(f) ⎝ 2 ⎠
BMASK = 2 f s = 2 / Ts
fc-fs fc fc+fs f
14
7
(c) 基带多电平双极性不归零信号
01 0 10 11 01 00 10 00 11 10 t
(d) 抑制载波MASK信号
9二进制抑制载波双边带信号就是2PSK信号
10
5
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多进制振幅键控
通信原理多进制数字调制系统方案
优点
多进制数字调制系统具有较高的频谱 效率和抗噪声性能，能够更好地适应 复杂信道环境和高数据速率传输需求 。
缺点
多进制数字调制系统的实现复杂度高 于二进制数字调制系统，对硬件设备 的要求较高，同时可能存在一定的误 码率。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
实施步骤与计划
03
相对于传统的二进制数字调制系统，多进制数字调制系统具有
更高的频谱利用率和更好的抗干扰性能。
目的和意义
目的
研究多进制数字调制系统的原理、性 能和实现方法，以提高通信系统的性 能和效率。
意义
多进制数字调制系统的研究对于推动 通信技术的发展、提高通信系统的传 输速率和信号质量、降低通信成本等 方面具有重要的意义。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
多进制数字调制系统基 础
调制的基本概念
调制是将低频信号转 换为高频信号的过程 ，以便传输信号。
调制的主要目的是提 高信号的抗干扰能力 和传输效率。
调制有多种方式，包 括调频、调相和调幅 等。
多进制数字调制的原理
01
多进制数字调制是将数字信号转换为模拟信号的过 程。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
多进制数字调制系统的 方案设计
方案一：QPSK调制系统
总结词
QPSK是一种四相相位偏移键控调制方式，具有较高的频谱利用率和抗干扰能 力。
详细描述
QPSK通过将输入比特流分为两组，每组分别进行相移键控调制，最终实现四相 位调制。在解调端，通过测量相位信息进行解调。QPSK广泛应用于数字通信系 统，如GSM和CDMA等。
调制解调技术的应用及其进展
号０ 表示相移不发生变化 。
四 、调 制解 调技 术 的应用 及应 用前 景
在第三代移动通信技术 中广泛使用Ｑ Ｐ Ｓ Ｋ 或Ｑ Ａ Ｍ调 制方式作 为基带信号的调制手段 ；在宽带无线接入技术 ） ￣ Ｍｃ Ｗｉ Ｌ Ｌ 技术 、ＷＩ Ｂ ｒ ｏ 技术 、ＷＩ ＭＡ Ｘ协议技术等都使
用 了Ｑ ＡＭ作 为其调 制解调方式 ；在数 字广播 电视 中 ，
（ Ｐ Ｓ Ｋ）。经过该调制方式的信号在信道 中传输时受噪 声的影响其 幅度会发生变化 ，进而导致接收端在解调时 容易发生误判 ，同时该方式 的传输效率很低 ，故实际应 用时已经基本不使用。 Ｆ Ｓ Ｋ 调制解调技术则是利用基带信号对载波 的频率
进行控制。如在Ｃ Ｃ Ｉ Ｔ Ｔ Ｖ ． ２ １ 通信标准 中，其将语音信号分
一
、
数 字调 制解调 技术 基本 原理 概述
Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ调制方式得 到了广泛的关注 。
在数 字系统 中使用 的调制 方式有 三种基 本形式 ：
振 幅键 控 （ ＡＳ Ｋ）、频移键 控 （ Ｆ Ｓ Ｋ）以及 相移 键控
３ ． １ Ｑ Ａ Ｍ调制方式。在调制段 ，基带信号经过串并
转换后映射为两组或多组序列 ，该序列与对应 的载波相
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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Rb 、码元传输速率RB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 f4T 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。
2.5 测试结果与分析：通过对比基带信号和最终解调信号发现波形完全吻合，符合预期设计目标。
对比基带信号和已调信号的频谱图发现：在基带信号频率100HZ附近，其功率谱密度发生了变化。
说明调制过程使信号的功率谱密度增大。
3 基于systemview的MFSK调制系统的设计仿真3.1系统仿真图如下4FSK的实现方法中我们选择一种方法进行调制,解调方法中,我们选择非相干解调方法。
根据上面原理框图得上面的仿真图。
3.2参数设置Token 0 四电平数字基带信号（Amp=1v，频率=10HZ）Token 1 MFSK数字调制器（Amp=1v，频率=10HZ）Token 9 10 31 50 51 52 19 53 54 55 56 信号观察点Token 11 12 13 14 带通滤波器（截止频率分别为25~35HZ，35~45HZ，45~55HZ，55~65HZ）Token 58 59 60 61 半波整流器Token 62 63 64 65 低通滤波器（Amp=1v，频率=12HZ）Token 21 23 24 25 阶跃信号（Amp=0.15v）Token 20 22 26 27 模拟比较器（Tureout分别为-1 -0.5 0.5 1）Token 29 加法器Token 30 采样保持Token 32 脉冲序列（Amp=1v，脉宽=0.001，频率=40HZ）3.3运行时间设置3.4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。
3.5测试结果和分析通过对比基带信号与最终解调信号，可以看出解调出来的信号与原信号相比，存在着些许时延，但在某些地方发生了电平跳变现象，经分析认为是由于噪声的影响。
分析观察基带信号与调制信号的频谱图，可以发现经过MFSK调制后，新后的功率谱密度增大，说明调制后的信号功率更高。
基带信号与最终解调信号波形图基带信号与调制信号的频谱图4 心得与体会为时一个多星期的课程设计终于要完成了！在这个过程中，遇到过困难、挫折，也收获过喜悦。
困难是面对题目时的一知半解，挫折是设计仿真过程中遇到的各种问题，而喜悦则是完成之后收获。
记得刚开始拿到任务书时，因为对原理不甚了解以及对systemview软件使用的陌生，几乎无法找到头绪。
但幸运的是经过请教老师以及与同学的讨论，还有去网上以及图书馆查找相关资料，终于开始慢慢上手，最终完成了课程设计。
在这个过程中，我深刻体会对做事情首先要有头绪，不能一无所知便冲上去蛮干。
同时要对所做的事情要有理解，不然做起来只会事倍功半，时间花了，但效果却不怎么好。
通过这次的课程设计，我深刻了解了多进制调制的相关原理，通过运用systemview软件对系统进行仿真设计，了解并熟悉这一软件的使用。
同时也在这一过程中发现了诸如没有真正理解自己所学过的知识，缺乏实际经验等不足。
我想，通过这次课程设计，以后应该要理解所学内容，并与实践相结合，解决遇到的难题。
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