第六讲：软件数字调制解调实现.

1、基带线性载波调制技术原理

在线性调制方案中，传输信号s(t)可以表示为:
st Re A mt e j 2fct


A mR t cos2f c t mI t sin2f c t
其中，A是信号幅度，fc是载波频率;
mt mR t jmI t 是通常为复数形式的已调信


1、基带线性载波调制技术原理
3）差分PSK

其效果相当于，如果输入的二进制符号mk为1，则 符号dk与其前一个符号保持不变，而如果mk为0， 则dk就改变一次。
mk
d k 1
1 1 1 1
0 1 0
0 0 1
1 1 1
0 1 0
1 0 0
1 0 0
0 0 1
dk
差分编码过程的图解
2、基带恒包络线性载波调制技术
输的BPSK信号可以表示为： 2 Eb S BPSK t mt cos2f c t 0 Tb
1、基带线性载波调制技术原理
2）四相相移键控（QPSK）

四相相移键控是在一个调制符号中传输两个比特， 因此其带宽效率比BPSK的带宽效率高两倍。

载波的相位为四个间隔相等的值，比如0,/2,和 3/2 ，每一个相位只对应于唯一的一对消息比特。


2、基带恒包络线性载波调制技术
1）频移键控（FSK）

在频移键控调制系统中，幅度恒定不变的载波信号 的频率随着可能的信息状态而切换 。

以2FSK为例，信息状态由二进制1和0表示，分别 对应某个载波频率。
根据频率变化影响发射波形的方式，FSK信号在相 邻的比特之间，通常呈现连续的相位。

2、基带恒包络线性载波调制技术
号的复包络。
1、基带线性载波调制技术原理
1） 二进制相移键控（BPSK）

在二进制相移键控中，幅度恒定的载波信号随两个 代表二进制1或0的信号的改变而在两个不同的相位 间跳变。通常这两个相位差180°。
1 2 Ac Tb 如果正弦载波的幅度为Ac，每比特能量 E b ，则传 2

• BPSK信号等效于抑制载波双边带调幅波形，其中 cos2f c t 相当于载波，数据信号m(t)相当于调制波形。
2Es S QPSK t cos 2f c t i 1 Ts 2
0 t Ts , i 1,2,3,4
•其中， Ts为符号持续时间，等于两个比特周期。
1、基带线性载波调制技术原理
3）差分PSK

差分PSK是相移键控的非相干形式，它不需要在接 收机端有相干参考信号。非相干接收容易制造而且 便宜，因此在无线通信系统中广泛使用。 在DBPSK或者DQPSK系统中，输入的二进制序列 差分编码，然后再用BPSK或者QPSK调制器调制。 差分编码后的序列{dk}是通过对mk与dk-1进行模2运 算，由输入的二进制序列{dk}产生的。
2、基带恒包络线性载波调制技术
1）频移键控（FSK）

更常用的产生FSK信号的方法是，使用信号波形对 单一载波振荡器进行频率调制。

这种调制方法类似于生成模拟FM信号，只是调制 信号m(t)为二进制波形。
因此，2FSK可表示为：
2 Eb cos 2f c t 2k f Tb m d
FSK信号的调制系数类似于FM调制系数，定义为:

k FSK 2F / Rb
其中 F 是最大射频频移，是 Rb 比特率。
2、基带恒包络线性载波调制技术
第六讲 软件数字调制解调实现
崔琳莉
主要内容
Baidu Nhomakorabea
数字调制的具体实现 数字解调的具体实现
基于FPGA的基带信号调制实验与调制信 号的波形及频谱观察；
基于DSP的基带信号解调实验；

一、基带载波调制技术实验

项目需用仪器设备：
计算机、软件无线电实验箱、示波器、FPGA 仿真器、＋5V电源

所需主要元器件及耗材：
1）频移键控（FSK）

通常，2FSK信号的表达式为：
2 Eb S FSK t cos2f c t 2ft Tb
2Eb SFSK t cos 2 fct 2ft Tb
0 t Tb
（二进制的1）
0 t Tb （二进制的0）
其中 2f 代表信号载波的恒定偏移

许多实际的移动无线通信系统都使用非线性调制方 法，这时不管调制信号如何改变，载波的幅度是恒 定的。 恒包络调制具有可以满足多种应用环境的优点 其中：可以使用功率效率高的C类放大器，而不会 使发送信号占有的频谱增大；带外辐射低，可达60dB至-70dB； 可用限幅器-鉴频器检测，从而简化接收机的设计， 并能很好地抵抗随机噪声和由Rayleigh衰落引起的 信号波动。


2 Eb S FSK t cos2f c t t Tb
2、基带恒包络线性载波调制技术
2）最小频移键控（MSK）

相移键控和正交幅度键控信号在码元交替处发生相 位突变，这意味着已调信号的功率谱的高频含量较 大，这种信号通过频带受限信道，因高频分量被滤 除和非线性，使信号的包络产生起伏，从而影响信 号的解调质量。

MSK(Minimum Frequency Shift Keying)是二进制 连续相位FSK的一种特殊形式。
2、基带恒包络线性载波调制技术
2）最小频移键控（MSK）

最小频移键控(MSK)是一种特殊的连续相位的频移 键控(CPFSK)，其最大频移为比特率的1/4。

换句话说，MSK是调制系数为0.5的连续相位的 FSK。
连接线、计算机串口连接线
实验原理
1、基带线性载波调制技术原理

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。 数字调制技术可以大致分为线性和非线性的。 在线性调制技术中，传输信号的幅度随调制数字信号的 变化而线性变化。 线性调制技术带宽效率较高，所以非常适用于有限频带 内要求容纳越来越多用户的无线通信系统。