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1、烟台大学 通信工程专业综合课程设计数字调制系统仿真院 系：光电信息科学技术学院专 业：通信工程班 级：光114-1姓 名：指导老师：2014年11月18日、课程设计原理(I)二进制数字调制(1) 2ASK (二进制振幅键控)调制的原理及产生过程： 振幅键控是利用载波 的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在 2ASK中载波的 幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“ 0”或“ 1。一种常用的、也 是最简单的二进制振幅键控方式称为通-断键控，“通-断键控(OOK)”信号表达 式为2ASK言号的一般表达式e2AsK(t)st cos ctTs 码元持续时间；g(t) S持续硒g(
2、t TnTs%带脉冲波形，通常假设是高度为 1,宽度等于Ts n的矩形脉冲；an 第n个符号的电平取值，若取 则机应的2ASK信号就HmOk禺产生方法通常。两种：才细时制法P相乘器法)和键控法 模拟调制法(相乘器法)：二进制 不归零信号|e2ASK(t) 乘法器 s(t)cos ctc键控法：1概率为P概率为均电中an 0,典型波形:（2） 2FSK （二进制频移键控）调制的原理及产生过程 ：频移键控是利用载波 的频率变化来传递数字信息。在 2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在 f1 和f2两个频率点间变化。故其表达式为由图可见，2FSK信号的波形（a）可以分解为波形（b）和波形（c）,也
3、就是说， 一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的 2ASK信号的叠加。因此，2FSK信号 的时域表达式又可写成式中g（t）单个矩形脉冲，Ts 脉冲持续时间;葭Fan 的哪g（t nT；） C0S（1tn）ang（t nT；） cos（2tn）n和n分别是第n个信号码元(1或0)的初始相位，通常可令其为零。因此，2FSK信号的表达式可简化为式中2FSK信号的产生方法：采用模拟调频电路来实现：信号在相邻码元之间的相位是连续变化的 采用键控法来实现：相邻码元之间的相位不一定连续。ct n)典型波形0,发送“ 0,发送“ 1e2PSK (t )A cos ct,cA cos ct,c概率为P概率为1
4、 P(3) 2PSK (二进制相移键控)调制的原理及产生过程： 相移键控是利用载波 的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在 2PSK中，通常用初始 相位0和 分别表示二进制“ 1”和“0”。因此，2PSK号的时域表达式为式中， n表示第n个符号的绝对相位:因此，上式可以改写为e2PSK (t)A cos(10011由于两种码元的波形相同，极性相反，故 2PSK言号可以表述为一个双极性全占 空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：式中：e2PSK（t） st cos ct这里，gs）t柱脉宽柏Tg曲单个Ts）脉冲，而an的统计特性为nan1, 概率为P1,概率为1 P即发送二进制符号“
5、0”时（an取+ 1） , e2PSK取0相位；发送二进制符号“ 1”时（an取-1 ）,与冰取冗相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进 制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。2PSK言号的产生方法: 模拟调制的方法：s(t)双极性键控法开关电路二进制数字调制系统的性能比较: 误码率频带宽度2ASKK统和2PSK(2DPS厩统的频带宽度2对信道特性变化的敏B2FSkf2 fi 在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路TS调输出样值的大小来作出判决, 不需要人为地设置判决门限，因而对信道的变化不敏感。2FSK系统的频带宽度B2PSKB2ASK2Ts出分和rppsKf,141间干F
6、5KI.电:非制干FSK3kx干 OOK3相干。OK ： ： J:7-1同步检测DPSKY相干解调非相干解调2ASK2erfc 色1 e %22FSK-erfc J-2V 21r，2e22PSK-erfc rfr 2误码率曲线在2PSKK统中，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关 因此，接收机总能保持工作在最佳判决门限状态。对于2AS惊统，判决器的最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关，对信道 特性变化敏感，性能最差。(n)多进制数字调制(1) MASK多进制振幅键控)调制的原理及产生过程：M进制幅度键控信号中，载波幅度有M种取值，每个符号间隔Ts内发送一种幅度的载波信号M进制
7、幅度键控信号的时域表达式为SMASK(t)angn(t-nTS) cos ct其中，g (t)为基带信号波形,c为载波角频率，Ts为信号间隔，an为幅度值。an可以有M种取值，an Ai, i=0,1 , , M-1,这M种取值的出M 1现概率分别为P0 , Pi, , PM i ,且 P 1。 i 0波形举例基带信号是多进制单极性不归零脉冲111110100101100000(a)基带多电平单极性不归零信号011IL基带信号是多进制双极性不归啕怖Ask信号二进制抑制载波双边带信号就是 2PSK信号101111011010A(t)(c)基带波产生1 r11010串/并 变换产生方式：MASK&
8、2AS MASK勺优点：MASK号T 00coS0电路-10-sin. .01-.0000s(t)110010012相移SK. r,、，浦毗模以调制法(相乘器法)和键控法的带宽相同故单位频带的信息传输速率高，即频带37JW高。QPSK信号产生方法(2) MPSK多进制相移键控)调制的原理及产生过程：它是利用载波的多种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。在M进制数字相位键控调制中，四进制绝对移相键控(4PSK又称QPSK用的最为广泛。一个MPSKS号码元可以表示为Mt)AAcW 0tk)k 1,2, ,Mk 一组间隔均匀的受调制相位它可以写为通常M取2的某次M(k 1),k 1,2,M = 2
9、k , k = 正整数 可以将MPSC号码元表示式展开写成Sk(t) cos( 0t k)式中ak cos 0t bk sin 0t上式表明,akMPScost码元Sk (bk可题作是由正弦和余弦两个正交分量合成的信号，并且ak2 + bk2 = 10因此，其带宽和MASKS号的带宽相同信号产生方法(以4PSK号为主，4PSKX叫正交相移键控)相乘电路法码元串并变换:012345k(a)输入基带码兀t.024(b)并行支路a码元t.135(c)并行支路b码元矢口的7-38码元串/并变换二进制信号码里730QPSK4%1电路中与不归零双极性矩形脉冲振幅的关系如下：二进制码元“1” 双极性脉冲”
10、+1” ；二进制码元“ 0”双极性月冲“ -1 ”。选择法1-2.344相载波 产生器带通*滤波（3）MFS7K40UO1畿PSk陶湖的原理及产生过程：多进制数字频率调制也称多元调频或多频制。M频制有M个不同的载波频率与 M种数字信息对应，即用多个频率不同的正弦波分别代表不同的数字信号，在某 一码元时间内只发送其中一个频率。其实多进制频移键控（ MFSK体制同样是 2FS制的简单才t广，所以 MFSKS制原理和2FSK的基本相同。MFSKI号的带B = fM - fl +式中fl -最低载频fM 最高载频f 单个码元的带宽产生方法（后半部分是解调器）包给定时抽样包片 检被也培 推波BiFMFS
11、K的优点：相同频率利用率时，其抗干扰性好。缺点：实现难度大。多进制调制的特点：1.相同的码元速率下，多进制系统信息速率显然比二进制 系统高。2.相同的信息速率下，码元的持续时间长。码元的能量增加了，能减小由于信道引起的码问申扰。3.多进制调制的代价是增加信号功率和实现的复杂性。总结：ASK,FSK,PSK勺优缺点：ASK一种应用最早的基本调制方式。具优点是 设备简单，频率利用率高；缺点是抗噪声性能差，并且对信道特性变化敏感，不 易使抽样判决器工作在最佳判决门限状态。FSK是数字通信中不可或缺的一种调制方式。具优点是抗干扰能力强，不受信 道参数变化的影响，因此FSK特别适合应用于衰落信道；缺点是
12、占用频率较宽， 尤其是MFSK频带利用率较低。目前，调频体制主要应用于中、低速数据传输 中。PSK是一种高传输效率的调制方式，其抗噪声能力比 ASK和FSK都强，且不易 受到信道特性变化的影响，因此在高、中速数据传输中得到了广泛的应用。二、实验仿真选定基带数字序列(1 0 1 1 0 1 0 0 1),利用matlab仿真二进制调制的过程，绘制2ASKE调信号波形，波形如下0.50),利用matlab仿真二进制调制的选定基带数字序列(1 0 1 1 0 1 0 0 1过程，绘制2FSK已调信号波形，波形如下原始信号100100200300400500600700800900ASK信号20-20
13、1002003004005006007008009005载波信号100200300400500600700800900-5 0原始信号5006007008009000.500100200300400500600700800900-1 0PSK信号0.50-0.510020030040050060070080090010.80.60.40.2001002003004002FSK信号 10.5 0-0.5-10100200300400500600700800900选定基带数字序列(1 0 1 1 0 1 0 0 1)，利用matlab仿真二进制调制的过程，绘制2PSK已调信号波形，波形如下原始信号12ASK的功率谱计算方法:Pe(f) 2Sa2 (f fcTb Sa2 (f %1-(f fc)(f %)162FSK的功率谱计算
