第一章绪论
Simulink是Mathwork公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，它搭建积木式的建模仿真既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命
令窗口键入命令来对它进行仿真。仿真的结果还可以存放到MATLAB 的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。
本设计主要是以Simulink为基础平台，对数字频带信号的2ASK，2FSK的调制和解调进行仿真。对数字频带传输系统的调制和解调原理深入的学习，并对其进行电路设计和建模仿真。通过本设计使学生更好的掌握数字通信原理的调制解调的原理，同时具备Matlab仿真和建模的能力和数字电路设计的能力。
第二章数字调制系统2-ASK与2-FSK的原理
2.1 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。
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。
2.2 二进制频移键控（2-FSK）
频移键控是利用两个不同频率f1和f2的振荡源来代表信号1和0，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。2-FSK 功率谱密度的特点如下：
(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,?离散谱出现在f1和f2位置；
(2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之
差|f1 -f2|≤fs，则出现单峰。
2.3 2-ASK 、2-FSK 系统比较
若传输的码元时间宽度为Ts ，则2ASK 系统和2FSK 系统的频带
宽度近似为2/Ts ，即
；2FSK 系统的频带宽度近似为 ；2FSK 系统的频带宽度大于2ASK 系统或
2PSK 系统的频带宽度。因此，从频带利用率上看，2FSK 系统的频带利用率最低。
在2FSK 系统中，判决器是根据上下两个支路解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。在2FSK 系统中，当发送符号概率相等时，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。因此判决门限不随信道特性的变化而变化，接收机总能保持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a/2(当P(1)=P(0)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着发生变化，从而导致最佳判决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，因此，2ASK 对信道特性变化敏感，性能最差。
相干解调比非相干解调复杂，非相干解调时,2ASK 最复杂，2FSK 次之，2ASK 最简单,但是相干解调的误码率更低。
例如：比较2ASK 在本此次课程设计中用到的两种解调方式：极性比较法和差分相干解调。①两种方法均能实现2ASK 信号的解调,并恢复出2FSK 基带信号。②从所使用的图符上比较,极性比较法比差222ASK PSK s B B f ==221||2FSK s B f f T =-+
分相干解调法多用了两个设备,一是本地载波,而本地载波对2FSK信号来说恢复起来很复杂,常用的方法是采用平方环和科斯塔斯环 ,二是码变换器,在仿真中可由延时器和异或门构成,因此差分相干解调法更为实用。
第三章数字调制系统的仿真设计
3.1 数字调制系统各个环节分析
典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，其框图如图3-1所示：
数字调制是数字通信系统的重要组成部分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。对数字调制系统进行仿真时，我们并不关心基带信号的码型，因此，我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号，不用在经过编码器。
图3-1 数字通信系统模型
3.2仿真系统设计
MATLAB提供的图形界面仿真工具Simulink由一系列模型库组成,包括Sources(信源模块)，Sinks(显示模块)，Discrete(离散系统模块)，Linear(线性环节)，Nonlinear(非线性环节)，Connections(连接),Blocksets&Toolboxes(其他环节)。
根据Simulink提供的仿真模块，数字调制系统的仿真可以简化成如图3-2所示的模型：
图3-2 数字调制系统仿真框图
3.2.1 2-ASK
设计2-FSK 仿真模型如下图3-3所示：
图3-3 2ASK 仿真模型
2ASK 通带基带调制解调仿真系统的框图由伯努利二进制随机数产生器，频谱仪，通带DSB AM 调制与解调器，加性高斯白噪声信道，速率转换器及显示器构成。
主要参数设置如下：
1． Bernoulli Random Binary Generator (伯努利二进制随机数产生器)
位置：Communications Blockset\Comm Sources
图3-4伯努利二进制随机数产生器
2. Spectrum Scope (频谱仪)用来显示对数字调制后信号的测量。
位置：DSP Blockset\DSP Sinks
图3-5数字调制后信号的测量
3. AWGN Channel（加性高斯白噪声信道）模拟加性高斯白噪声环境，使传输环境相同，FSK的信噪比为-3dB，其余两个为-6 dB。
位置：Communications Blockset\Channels
图3-6加性高斯白噪声信道
4. DSB AM Modulator Paseband (通带DSB AM调制器)
位置：Communications Blockset\Modulation\Analog Paseband Modulation
图3-7通带DSB AM调制器
5. DSB AM Demodulator Paseband (通带DSB AM解调器)
位置：Communications Blockset\Modulation\Analog Paseband Modulation
图3-8通带DSB AM解调器
6.rate transition(速率转换器)
位置：signal attributes\rate transition
图3-9速率转换器
7.scope(示波器)
位置：simulink\sinks\scope
图3-10示波器8．Compare to constant(常数比较器)
图3-11常数比较器
3.2.2 2-FSK
设计2-FSK仿真模型如下图所示：
图3-12 FSK基带调制仿真系统框图
FSK基带调制仿真系统的框图由伯努利二进制随机数产生器，频谱仪，基带M-FSK调制与解调器，加性高斯白噪声信道，速率转换器及显示器构成。
主要参数设置如下：
1． Bernoulli Random Binary Generator (伯努利二进制随机数产生器)
3-13 伯努利二进制随机数产生器的主要参数
2. Spectrum Scope (频谱仪)用来显示对数字调制后信号的测量。
位置：DSP Blockset\DSP Sinks
图3-14频谱仪
图3-15频谱仪
图3-16 频谱仪的主要参数
3. AWGN Channel（加性高斯白噪声信道）模拟加性高斯白噪声环境，使传输环境相同，FSK的信噪比为-3dB，其余两个为-6 dB。
位置：Communications Blockset\Channels
图3-17 加性高斯白噪声信道的主要参数
4、Real-Imag to Complex
位置：math operations\real-imag to complex
图3-18加性高斯白噪声信道的主要参数
5. M-FSK Modulator Baseband (基带M-FSK调制器)
位置：Communications Blockset\Modulation\Digital Baseband Modulation
图3-19 基带M-FSK调制器的主要参数
6. MSK Demodulator Baseband (基带MSK解调器)
位置：Communications Blockset\Modulation\Digital Baseband Modulation
图3-20 基带M-FSK解调器的主要参数
第四章仿真结果4.1 2-ASK的仿真结果
4.1.1调制部分：
4.1.2解调部分：
4.2 2-FSK的仿真结果4.2.1 调制部分
4.2.2 解调部分
第五章总结
通过这次课程设计我学会了在MATLAB集成环境下的SIMULINK仿真平台上设计一个2ASK与2FSK调制与解调通信系统。在这个过程中我遇到了很多困难，并且通过努力解决了问题。在原来的理论学习基础上得到了实践，知识认识上得到了极大的提高。
收获不少，体会更深。这个学期与MATLAB建模仿真同时学习了通信原理这门专业课程，两个课程的配合把通信系统中的基本理论知识丰富了不少，先是通过学习课本上的理论，对系统内知识有一个大致上的感性认识，只是知道定义、公式，但是不知道用法。这次通过对ASK系统调制解调的仿真建模，我对2ASK与2FSK调制解调模式的理解更进了一个层次。不仅是这个系统，更是对于这个系统下的一些模块和参数设置以及匹配都有了较好的掌握和使用。
在整个一周的时间内，我也经历了坎坷的历程。最初通过网络、课本搜索资料，也找到了一部分对课程设计有帮助的设计基础，本来以为调制和解调原理很简单，只需要把各个模块堆砌到一起就能搞定，可是后来发现不是这样，不仅各模块的选择有讲究，就连各模块的参数设置都需要一次又一次的调试，这个过程中有独立思考的部分，也有与同学请教交流的部分，这两个方面都很重要，独立思考可以锻炼自己的思维，因为只有自己解决出来的问题自己才最明白，这个独立思考的过程，是一个锻炼自我解决问题的过程，这其中会有烦闷、不自信的消极情绪，但是这还是需要自我来调节的，这也锻炼了自己的心理素质。另一个方面就是和同学们交流的过程，这个过程真
实地体现了团队精神，大家在一起把问题呈现出来，一起分析、解决，俗话说“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，团队的力量是巨大的，这在今后的学习和生活中是很重要的，我深刻地认识到了这一点。
对于MAYLAB中SIMULINK建模仿真平台我也有很深的认识和体会，其中对于模块化设计和使用有独特的理解，我认识到了模块化使用的重要性，因为，在实际仿真过程中，系统是需要很多期间堆积出来的，然而系统之间往往有共同使用的模块，这样，把器件都模块化，使用起来很方便，只需要进行优化选择和参数设置就能便捷地完成任务。若不进行模块化设计，系统中的各器件都一一列出，就会远远加大工作量和给设计人员带来不必要的麻烦。
改进设计的建议：设计中选用了较为简单的伯努利非归零码，没有进行编码，造成误码率下降时的瓶颈，还有低通滤波、带通滤波器的设计及滤波器方式的选择都应该做以比较，特别是最后进行误码率计算时把基带信号延时后与输出信号进行比对，我没有用专用的计算延时单元的模块，手动操作增加了误码率，最后，应该对各模块应该添加封装，这个问题在上面已经提到过，这样会使系统看起来更加简洁、直观。
为了使变压变频器输出交流电压的波形近似为正弦波，使电动机的输出转矩平稳，从而获得优秀的工作性能，现代通用变压变频器中的逆变器都是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制的，只有在全控器件尚未能及的特大容量时才采用晶闸管变频器。应用最早而且作为pwm控制基础的是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation, 简称spwm)。 图3-1 与正弦波等效的等宽不等幅矩形脉冲波序列 3.1 正弦脉宽调制原理 一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1所示。图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)，如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。 在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作n等分(在图3-2中，n=9)，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样就形成spwm波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm 波形称作单极式spwm。
第七章数字信号的调制传输 本章教学基本要求： 掌握：1. 二进制数字调制基本原理 2. 几种调制方式的特点、性能对比 3. 会画2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形图 理解：多进制数字调制的几种方式 本章核心内容： 一、数字频带传输系统基本结构 二、模拟调制原理和频分复用 三、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的调制和解调原理 四、二进制数字调制系统抗噪声性能和系统性能比较 五、简介其他数字调制系统 重点：二进制数字调制的基本原理；二进制数字调制的抗噪性能分析及比较； 难点：二进制数字调制的抗噪性能分析及比较 学时安排：6学时 引言：前一章介绍的数字基带传输系统,?是将信源发出的信息码经码型变换及波形形成后直接传送至接收端。虽然码型变换及波形形成可使其频谱结构发生某些变化，但分布的范围仍然在基带范围内。因此，数字基带信号不可能在诸如无线信道、光纤信道等传输媒质中直接传输。与模拟信号一样，必须经调制后才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 1、数字信号的传输方式 数字信号共有两种传输方式 （1）、基带传输（已经在第6章介绍）：数字信号直接传送的方式。 （2）、频带传输（将在本章介绍）：用数字基带信号调制载波后的传送方式。 数字调制传输系统定义：用数字基带信号调制载波的一种传输系统，这个系统也称为数字频带传输系统。 2、载波的形式 载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波，因为便于产生与接收。 3、数字调制的分类 共有以下三种基本形式。 (1)振幅键控（ASK）；(2)频移键控（FSK）；(3)相移键控（PSK） 其它形式由此派生而来。也可分为：(1)线性调制(如ASK)；(2)非线性调制（如FSK，PSK） 本章主要讨论二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能,?并简要介绍多进制数字调制原理及其它几种派生出来的数字调制方式。 §7.1 二进制数字调制原理 §7.1.1 二进制幅度键控（2ASK） 一、ASK概念：正弦载波的幅度随着调制信号而变化。 即传“1”信号时，发送载波， 传“0”信号时，送0电平。 所以也称这种调制为通（on）、断(off)键控OOK。 其实现模型如图7.1-1所示，其调制波形如图7.1-2所示。
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”
第五章（正弦载波数字调制系统）习题及其答案 【题5－1】设发送数字信息为 0，试分别画出 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。 【答案5－1】 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形如下图所示。 【题5－2】已知某2ASK 系统的码元传输速率为103Band ，所用的载波信号为()6cos 410A π?。 1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK 信号波形示意图； 2）求2ASK 信号的带宽。 【答案5－2】 1）由题中的已知条件可知 310B R Baud = 因此一个码元周期为 3110s B T s R -== 载波频率为 6 64102102s f Hz ππ?==? 载波周期为 61102T s -=? 所以一个码元周期内有2000个载波周期。
如下图所示我们画出2ASK 信号的波形图，为简便，我们用两个载波周期代替2000个载波周期。 2）根据2ASK 的频谱特点，可知其带宽为 222000B B R Hz T === 【题5－3】设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为1000Hz 或 2000 HZ 。 1）若发送数字信息为011010，试画出相应的ZFSK 信号波形； 2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调？ 3）若发送数字信息是等可能的，试画出它的功率谱密度草图。 【答案5－3】 1）由题意可画出ZFSK 信号波形如下图所示。 2）由于ZFSK 信号载波频差较小，频谱有较大重叠，采用非相干解调时上下两个支路有较大串扰，使解调性能降低。由于两个载频人与人 构成正交信号，采用相干解调可减小相互串扰，所以应采用相干解调。 3）该2FSK 信号功率谱密度草图如下图所示。
实验三数字信号载波传输系统仿真 一．实验内容： 通信的最终目的是远距离传递信息。虽然基带数字信号可以在传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅度键控、频移键控和相移键控。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号。 1、掌握数字信号传输的三种调制方式。 2、掌握每种调制的解调方式。 3、掌握数字信号载波传输系统的原理，进而设计出系统。 4.分工 二．基本原理：（以二进制数字信号为例） （一）、2ASK（二进制幅移键控调制）幅移键控中，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，这种方式称作通-断键控(OOK 。还有一种形式，通过数字信号与载波的相乘得到调制信号。 调制方法：用相乘器实现调制器或单刀双掷开关 解调方法：相干法，非相干法
系统原理框图： 相干解调： 非相干解调： （二）、2FSK（二进制频移键控） 所谓 FSK 就是用数字信号去调制载波的频率。本实验中,二进制的基带信号是用正负电平来表示的。1 对应于载波频率 F1,0 对应于 F。 非相干解调： 相干解调：
过零检测解调： 三．总体设计： 由上面2ASK的调制框图与解调框图和2FSK的调制框图与解调框图进行systemview软件仿真，并将结果记录如下。 四．详细设计： 2ASK调幅法生成：
仿真波形图 2ASK键控法生成：PN码频率10HZ，sin为100HZ 2ASK的调幅法的调制解调系统：PN码频率10HZ，sin为100HZ 2ASK的调制与解调的系统仿真图
****************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 通信系统仿真训练课程设计 题目：4ASK载波调制信号的调制解调与性能分析 专业班级：通信工程四班 姓名：赵天宏 学号： 11250414 指导教师：彭清斌 成绩：
摘要 实际通信中的许多信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即正弦载波调制。通过MATLAB软件平台，设计并实现了多进制幅移键控（M-ary Amplitude-Shift Keying，MASK）中的四电平调制（4-ary Amplitude Shift Keying，4ASK）的调制系统和解调系统。本文首先介绍了四电平调制和解调的原理，随后介绍载波产生、振幅调制、振幅判别等功能模块的设计，最后给出了整体调制解调的模块图和仿真波形。 关键词：载波调制、数字通信、四电平调制和解调
目录 一、设计目的和要求 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 二、设计内容及原理 (2) 2.1 四进制ASK信号的表示式 (2) 2.2产生方法 (3) 2.3 4ASK调制解调原理 (3) 三、运行环境及MATLAB简介 (6) 3.1运行环境 (6) 3.2 MATLAB简介 (6) 四、详细设计 (8) 4.1载波信号的调制 (8) 4.2调制信号的解调 (8) 4.3编程语言 (9) 4.4测试结果 (10) 五、调试分析 (11) 六、参考文献 (12) 总结 (13)
摘要 电力线载波通信是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。这次的课程设计通过电力线在波芯片设计一个电力线载波通信系统。 电力线载波通信具有广阔的应用前景但由于电力线的噪声和干扰对信道的污染很大，严重影响了低压电线载波通信的质量。本文就电力线载波通信的优点缺点及发展现状进行了讨论，并分析了电力信道的噪声分类，特性及对我们信号的影响。以及我们对噪声的滤波耦合等。并且详细的介绍了电力线载波通信的具体实现形式方法和步骤最终形成一个系统达到我们的要求。 课程设计选用青岛东软的SSC1641的电力线载波芯片该芯片具有调制解条，a/d，d/a通信的功能，该芯片直接对信号数字信号处理，极大地提高了通信的可靠性。文中包括了他的外围电路，信号放大，耦合，滤波等最终实现功能。 实现了接收电力线的含有噪声的信号，然后对这个信号滤波模数转换等处理后通过串行通信的方式发送到过单片机，单片机经过数据处理后通过LCD1602显示出来，并且也通过串行通信发送到PC机显示出来。PC机或开关电路输入信号经过SSC1641处理后通过电力线发送。这样一个系统阶完成了接收与发送信号，形成了一个通信系统。 关键字：电力线载波通信系统SSC1641 调制解调 1、绪论 1.1设计任务及要求 电力线载波通信系统设计基本要求：下图一个电力线载波通信模块的结构组成，请看懂，并查阅资料了解电力线载波通信的原理和电力线载波芯片的技术资料。根据系统结构，完成载波芯片外的其他器件选型、配套硬件电路设计（包括原理图、PCB图）、软件设计和仿真调试。系统至少具备以下特性： 1）开关量输入和输出各5路； 2）系统24V供电； 3）具有通信状态指示功能； 4）有232、485或USB有线通信接口； 5）断电继续工作能力； 6）其他自己发挥的功能。
第九章 数字载波调制 图见附文件：9-1、9－2、9－8、9－9①②、9－17、9－18 未做出：9－9③、9－14、9－19、9－20、9－21 9-1 设发送的数字序列为：1011001010，试分别画出以下两种情况下的2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 的信号波形： ①载频为码元速率的2倍； ②载频为码元速率的1.5倍。 解：图9-1 9-2 设发送的数字序列为0、1交替码，试计算并画出2PSK 信号的频谱。 解：2PSK 信号相当于将发送的0、1序列转换为双极性码)(t S D 后与载波相乘，设 10,11-→+→，则t A t S t S D PSK 02cos )()(ω=。 )]()([4 )(002 2ωωωωω++-= ∴D D PSK P P A P 根据第八章对基带数字随机脉冲序列功率谱的分析，有 ∑∞ -∞ =--++--=m T T T T T D m m G P m PG f G G P P f P ) (|)()1()(||)()(|)1()(2 21 2 221ωωδωωωωω其中)2 ( )(),2 ( )(21T TSa G T TSa G ωωωω-==，T f T 1= 为码元间隔。 代入上式，可得：)()12(2 )1(4)(2 ωδωω-+-=P f T TSa P P P T D )] ()()[12(4 1])2 ( )2 ( [)1()(002 2 2 2 2ωωδωωδωωωωω-++-+ ++--=∴P f A T Sa T Sa T P P A P T PSK 当P ＝ 2 1时，没有冲激项。 图9－2 9-3什么是OOK 的包络检波法的判决门限、归一化门限及最佳门限？设码元“0”“1”等概出现，且系统的输入信噪比S/N =10dB ，试计算归一化门限值及系统的误码率。 解：①判决门限th V 指将接收端的接收信号V 判决为1或0的门限值。如th V V >时判为1， th V V <时判为0。 归一化门限σ th V V = ，2 σ为噪声方差。 最佳门限* th V 是使误码率达到最小的判决门限。 ②已知OOK 包络检波法的最佳门限* th V ＝ 2 A ，由20 1022 2A A r = == σσ 得，
电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用 现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。 (1) 通信速率问题。Shannon定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为： S C B log Q ) 2N 要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B，或增加信噪比S/N来实现。其中B与C成正比，而C与S/N呈对数关系，因此，增加B比增加S/N更有效。当B增加到一定程度后，信道容量C不可能无限的增加。信道容量C与信号带宽B成正比，增加B，势必会增加C，但当B增加到一定程度后，C增加缓慢。这是由于随着B的增加，噪声功率N=n0B也要增加，从而信噪比S/N要下降，最终影响到C的增加。 S S S S lim C lim Blog2(1 ) lim Blog2(1 ) 1.44lim B 1.44— B B N B n0B B n0B n0 由此可见，在信号功率S和噪声功率谱密度n0—定时，信道容量C是有限的，即极限传输速率Rmax是有限的。 (2) 噪声干扰问题。低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高，而 随着频率的升高，噪声幅度有降低的趋势，但频率继续升高到中频400kHz以后，降低的趋势将变缓，即100kHz以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度的50~100倍，而400kHz~500kHz频率区域噪声幅度相对于 2MHz~20MHz频率区域噪声幅度一般只有几倍，甚至处于同一水平。同时由于各类型电力设备的工作频率覆盖几乎全载波通信频带(10kHz~20MHz)，即窄带/ 宽带载波通信时均可能出现相同通信频率的干扰噪声，导致实际应用通信效果受影响。 (3) 传输距离问题。目前窄带电力线载波通信技术常用FSK技术进行模拟信号调制，但也有窄带电力线载波通信技术和宽带电力线载波通信技术均使用了OFDM技术进行模拟信号调制。FSK技术在同一时刻时只有单一频点信号进行传输，而OFDM技术在同一时刻时会有多频点信号进行传输，但目前低压电力集抄系统中集中器载波模块/电能表载波模块/采集器均有严格的功耗限制，即不管使用哪种载波通信技术，其通信单元的功耗是有限制的，则每次载波通信的总能量是有限的，FSK技术将发射功率集中到单点频率上，OFDM技术将发射功率分散到各频率上，在高噪声环境下，多频点发送将降低了点对点的有效通讯距离。 在实际应用中，低压电力线载波通信系统一般需容忍10mW 级噪声干扰，噪声功率谱密度nO= 10mW，接收点接收解调极限最小信号功率S= 1mW (使用扩频31 位
数字通信中的数据传输速率、波特率、符号率计算在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。 数据传输速率（又称码率、比特率或数据带宽）描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。 当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。 数据信号在对载波调制过程中会使载波的各种参数产生变化（幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等，视调制方式而定），波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中，载波每秒中变化的数值，又称为调制速率，波特率又称符号率。 在数据调制中，数据是由符号组成的，随着采用的调制技术的不同，调制符号所映射的比特数也不同。 符号又称单位码元，它是一个单元传送周期内的数据信息。 如果一个单位码元对应二个比特数（一个二进制数有两种状态0和1，所以为二个比特）的数据信息，那么符号率等于比特率；如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息（m个），则称单位码元为多进制码元。 此时比特率与符号率的关系是： 比特率=符号率*log2 m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应四个比特数据信息，即m=4，则比特率=2*符号率，这里“log2 m”又称为频带利用率,单位是： bps/hz。 另外已调信号传输时，符号率（SR）和传输带宽（BW）的关系是： BW=SR（1+α），α是低通滤波器的滚降系数，当它的取值为0时，频带利用率最高，占用的带宽最小，但由于波形拖尾振荡起伏大(如图5-15b),容易造成
码间干扰；当它的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两倍；由此可见,提高频带利用率与"拖尾"收敛相互矛盾，为此它的取值一般不小于 0.1 5。 例如，在数字电视系统，当α= 0.16时，一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/（1+ 0.16）= 6.896Ms/s。 如果采用64QAM调制方式，那么其比特率= 6.896*log2 64= 6.896*6= 41.376Mbps。
目录 通信原理课程设计任务书 (3) 一、序言 (4) 二， 2ASK的基本原理................................... ..4 三, systemview的介绍 (5) 四、利用systemview实现系统仿真 (6) 五、系统分析 (12) 六、设计小结.................... (14) 七.参考文献....................... . (15) 《通信原理课程设计》任务书 一．序言 二进制数字振幅键控是一种最基本的调制方式,也是各种数字调制的基础。振幅键控(也称幅移键控>,记作ASK(Amplitude Shift Keying>。二进制数字振幅键控通常记作 2 ASK。对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2 ASK是利用代表数字信息"0"或"1"的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送"1"，无载波输出时表示发送"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数字形式的调制信号在控制下通断。载波在数字信号1或0的控制下通
或断，在信号为l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，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，所以把这种调制称为二进制振幅键控信号2ASK。 二，2ASK的基本原理 将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。在频带传输系统中，根据数字信号对载波不同参数的控制，形成不同的频带调制方法。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，载波数字形式的调制信号在控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK>。本设计中选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制，载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为l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，调制后的信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍，振幅键控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”。 2ASK信号的产生方法我们用数字键控法，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。在这里我们利用systemview软件来实现仿真。 三，systemview的介绍 SystemView是由Elanix公司发起的， ELANIX公司创建于1991年,主要从事高级的硬件和软件信号处理与通信系统的设计和开发。ELANIX公司位于CALIFORNIA州，公司总裁和创建人PATRICK J.READY博士拥有先进的信号处理器的美国和国际专利权,是一位信号处理和通信方面的改革者。ELANIX公司的技术力量雄厚,其设计工作可以依据使用的处理器及其环境的状况,使用DSP,MP'S,ASIC,VLSI神经网络和其他当前领先的技术。包括所有的用于商业和 噪音信号
数字通信系统中的载波同步技术研究 一、引言 在数字通信系统中解调方式可以决定数字调制系统的性能。载波恢复是数字通信系统中一个必不可少的部分，补偿了信号在传输过程中造成的频偏损害且跟踪相位。 二、载波同步信号的性能要求 载波同步系统的主要性能指标是精度、效率、相位抖动、同步建立时间等。 （一）精度 精度是指提取载波与需要的载波标准比较，相位误差应该尽量小。 （二）效率 效率指获取载波信号的过程中尽量少消耗发送功率。载波同步追求的是高效率。 （三）同步建立时间ts 同步建立时间是指从开机或失步到同步所需要的时间。为了使同步建立的更快载波同步系统要求ts越小越好。 三、频偏及载波相位误差对数字通信系统的影响 对双边带信号设，是提取的相干载波，解调器滤波后输出低频信号m’(t)为（1） 如果提取的相干载波与输入载波没有相位差，即 =0， =1，则解调输出，这时信号幅度最大。若存在相位误差，因为 <1，解调后输出信号幅度下降，信噪比下降倍，因此会使误码率增加。对2psk信号当信噪比下降倍时，这时误码率将会变为 （2） 对于单边带解调和残留边带解调而言，相位误差不仅会使信噪比下降，而且在解调器输出中会产生原基带信号的正交项，使基带信号发生畸变，这种影响将随增大而严重。 （3） 在数字通信系统中因为发送端和接收端的本振时钟不一致，用在载频和中频上的射频振荡器的频率不确定性也会引起大的频偏，不同频偏时相邻符号间不仅有固定的相位差变化，而且还会随着时间的变化额外加上某个不确定相位。星座图上表现出来的就是星座图不是在固定的几个点而是随着时间变化在旋转。 图1是用matlab工软件仿真的不同频率偏移时 -dqpsk通信系统的误码率曲线。从图1可以看出频率偏移也会导致 -dqpsk通信系统在检测时误比特率(ber)性能变差，频偏对通信系统的误码率的影响很大，为此必须在接收端补偿这个频偏，这就需要进行载波恢复，评价接收机性能的重要标准之一就是载波提取性能的好坏，为了保证信息的可靠传输，对载波相位偏移以及频率偏移的估计方法的研究具有重要意义。
第一章绪论 Simulink是Mathwork公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，它搭建积木式的建模仿真既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析； 3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗
口键入命令来对它进行仿真。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink 不能脱离MATLAB而独立工作。 本设计主要是以Simulink为基础平台，对数字频带信号的2ASK，2FSK的调制和解调进行仿真。对数字频带传输系统的调制和解调原理深入的学习，并对其进行电路设计和建模仿真。通过本设计使学生更好的掌握数字通信原理的调制解调的原理，同时具备Matlab仿真和建模的能力和数字电路设计的能力。
基于OFDM电力线载波通信系统设计及FPGA实现 摘要：本文分析研究了基于OFDM的电力线载波通信标准G3-PLC的基本参数，前导等进行设计，并进行电力线信道特性分析，并对基于OFDM的PLC系统进行设计，利用FPGA器件和单片机实现基于OFDM低压电力线载波通信系统，对FPGA进行简单介绍，并对整个系统进行设计，包括MCU设计、发射机设计和接收机设计。该系统通过试验证明可以实现国内低压配电网上稳定工作，能满足基本的设计要求。 关键词：电力线通信；电力线载波通信系统设计；FPGA实现 The Design of Power Line Communication System based on OFDM and Its FPGA ImPlementation Abstract:This paper analyzed the standard G3 - power line carrier-current communication based on OFDM basic parameter of the PLC, the frame structure, leading to carry on the design, and analysis of power line channel characteristics, and to design a PLC system based on OFDM, using FPGA device and microcomputer based on OFDM low voltage power line carrier communication system, for a brief introduction to the FPGA, and carries on the design of the whole system, including MCU design, design of transmitter and receiver design. Through experiments prove that this system can realize the steady work of low-voltage distribution online, can satisfy the basic design requirements. Key words:Powerline communication; Power line carrier communication system design; The FPGA implementation 1引言 电力线载波通信技术早在20世纪初就可以被应用，主要应用于110 kV以上的高压远距离输电线路上，工作频率在150 kHz以下[1]。随着通信技术的不断发展，逐渐从中压配电网和低压配电网上应用于家庭、小型办公室联网及高速internet接入等小型设备。同时也需要更为细微的设备系统被应用，低压电力线载波通信系统是当前使用比较广泛的一种系统，其必须采用一种非常有效可靠的
第5 章正弦载波数字调制系统 本章教学要求： 1、掌握三种基本二进制数字频带调制方式（2ASK、2FSK、2PSK/2DPSK）的调制和解调原理、 带宽。 2、掌握三种方式的误码率～信噪比公式，会计算。 3、了解多进制数字频带调制系统原理和抗噪性，了解改进的数字调制系统（MSK、QAM）。 §5.1 引言 一.什么是载波数字调制？ 它是将数字基带信号的信息转载到高频载波上去的处理过程。 二.为什么要进行频带调制？ 1.基带传输损耗打算，易误码。 2.便于利用各种模拟信道资源传输。 三.怎样进行频带调制？ 高频载波C(t)=A0cos(ω0t+ ?0)为等幅恒频正、余弦波。 数字基带信号S（t）为不归零的单极性（或双极性）矩形脉冲。 分别让载波三个参量携带数字基带信息，可获得三种调制方案： 1、让载波幅度A 按数字信号的极性变化----------数字调幅。 2、让载波频率ω按数字信号的极性变化----------数字调频。 3、让载波相位?按数字信号的极性变化----------数字调相。 §5.2 数字频带调制的基本方法 一.二元数字调幅（2ASK）又称为幅移键控. 数字基带信号： 式中a k 为数字序列{a k}的第ｋ个码元。显然，上式给出的表达是单极性不归零码。
特点: "1"码期间有等幅余弦波输出,相当与开关开通. "0"码期间无输出,相当与开关切断.因此称为幅移键控. 因此，数字调幅又称为幅移键控, 记作ASK(Amplitude Shift Keying)，或称其为开关键控(通断键控)，记作OOK(On Off Keying)。二元幅移键控记作2ASK 二.二元数字调频（2FSK) 由于基带信号只有两种电平状态,所以调频时载波频率只能被置于两种频率状态.
浅析数字信号的载波调制 浅析数字信号的载波调制 中国西部地区电视技术协会20xx年年会电视技术论文评比二等奖 20xx年度全省广播电视优秀科技论文三等奖 摘要：由于数字电视系统采用数字传输，而在传输系统中都使用到了数字调制技术，本文就对ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制方法进行详细的介绍。 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以来的事情。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。 一数字调制 数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高
传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。模拟通信很难控制传输效率，我们最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。在对传输信道的各个元素进行最充分的利用时可以组合成各种不同的调制方式，并且可以清晰的描述与表达其数学模型。所以常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、 2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的 256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。此外，还有可减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。 1、基带传输 传输信息有两种方式：基带传输和调制传输。由信源直接生成的信号，无论是模拟信号还是数字信号，都是基带信号，其频率比较低。所谓基带传输就是把信源生成的数字信号直接送入线路进行传输，如音频市话、计算机间的数据传输等。载波传输则
第六章 数字信号的载波传输 一、数字调制 与模拟信号调制类比，如果调制信号是数字脉冲序列就称为数字调制，或称数字载波调制。 在微波无线通信和光通信等通信系统中信道是带通型的，所以需要把数字基带信号的频谱搬移到相应的频段再送入信道传输。因此，数字调制系统又称为频带传输系统。 二、数字调制的三种基本方式 幅移键控ASK 、频移键控FSK 和相移键控PSK 。 6.1 二进制数字调制 一、二进制幅移键控2ASK 1．定义：用数字基带信号对正弦载波的幅度进行控制的方式称为幅移键控。记为2ASK 。 2．数学表达式 ()?? ?=" 0"0 "1"cos 02t A t s ASK ω 3．波形 与输入序列1001相对应的输出波形如图所示。 4．产生方式 （1）模拟法 如图（a ）所示 01010 信号 ASK 2
（2）键控法 如图（b ）所示 “1”码作为“电键”打开通路，送出载波；“0”码关闭通路，输出0电平。 5．解调方法 幅移键控的解调方法有两种. （1） 相干解调 (a) （2） 为非相干解调 (b) 二、二进制频移键控FSK 1．定义：用数字基带信号对正弦载波的频率进行控制的方式称为幅移键控。记为2FSK 。 2．数学表达式 ()?? ?=" 0"cos "1"cos 212t A t A t s FSK ωω 3．波形 输入序列为1001时，已调2FSK 的输出波形如图所示，图中f 1代表“1”，f 2代 Cos(ω0t+?) 输出 定时抽样 输出
表“0”。 4．产生方式 （1）模拟法 如图（a ）所示 （a ） （2）键控法 如图（b ）所示 采用键控法时，二进制矩形脉冲序列中的“1”和“0”分别控制两个独立的载波发生器，“1”码时输出载波频率f 1 ；“0”码时输出载波频率f 2。 5．解调方法 2FSK 的解调也有相干解调和非相干两种，其基本原理与2ASK 相同,只是使用了两套电路而已。 (1)相干解调 如图(a)所示 2 （a ） （2）非相干解调 如图(b)所示 1 1 信号 FSK 21 f 2 f 1 f 2 f f (t)(t) (b)
数字信号的载波调制浅析 摘要：由于数字电视系统采用数字传输，而在传输系统中都使用到了数字调制技术，本文就对ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制方法进行详细的介绍。 1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以来的事情。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。 一数字调制 数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。模拟通信很难控制传输效率，我们最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有”0”和”1”两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。在对传输信道的各个元素进行最充分的利用时可以组合成各种不同的调制方式，并且可以清晰的描述与表达其数学模型。所以常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。此外，还有可减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基矗总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。 1、基带传输 传输信息有两种方式：基带传输和调制传输。由信源直接生成的信号，无论是模拟信号还是数字信号，都是基带信号，其频率比较低。所谓基带传输就是把信源生成的数字信号直接送入线路进行传输，如音频市话、计算机间的数据传输等。载波传输则是用原信号去改变载波的某一参数实现频谱的搬移，如果载波是正弦波，则称为正弦波或连续波调制。把二进制信号调制在正弦波上进行传输，其目的除了进行频率匹配外，也可以通过频分、时分、波分复用的方法使信源和信道的容量进行匹配。 2、为什么要进行调制 首先，由于频率资源的有限性，限制了我们无法用开路信道传输信息。再者，通信的
第六章正弦载波数字调制系统 6.1知识点结构框架 本章的知识点结构框架如图6-1所示。 图6-1 知识点结构框图 6.2教学要求 （1）了解数字调制系统的基本概念、与模拟调制系统的区别联系、以及多进制调制系统的概念和原理； （2）理解振幅键控、移频键控和移相键控三种基本调制信号的波形特点和功率谱密度； （3）掌握2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的调制解调原理及抗噪声性能。 6.3难点重点 教学难点：各类数字调制方式的区别联系。 教学重点：二进制数字调制解调原理，2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统的抗噪声性能，二进制数字调制系统的性能比较。 6.4教学安排 本章共分为6节，即正弦数字调制的概述、二进制数字调制原理、二进制数字调制系统的抗噪声性能、二进制数字调制系统的性能比较、多进制数字调制系统和改进的数字调制方式。讲授8学时，其安排见表6-1。 表6-1 课时安排 学时教学内容 第一讲 2 6.1 正弦数字调制的概述；6.2 二进制数字调制原理。 第二讲 2 6.3 二进制数字调制系统的抗噪声性能。 第三讲 2 6.4 二进制数字调制系统的性能比较；6.5 多进制数字调制系统（部分）。 第四讲 2 6.5 多进制数字调制系统（部分）；6.6 改进的数字调制方式。 117
6.4.1第一讲安排 （1）教学要求 了解数字调制系统的基本概念及与模拟调制系统的区别联系，理解振幅键控、移频键控和移相键控三种基本调制信号的波形特点和功率谱密度，掌握其调制解调的基本原理。 （2）难点重点 教学难点：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK三种基本调制的区别联系。 教学重点：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调原理。 （3）知识回顾 在第四章中介绍了模拟调制系统，分析了幅度调制（常规幅度调制，抑制载波双边带调制，单边带调制，残留边带调制）、频率调制、相位调制三种基本的模拟调制方式。本章将模拟基带信号变为数字基带信号，高频载波仍为正弦载波，分析数字调制的基本理论。 （4）讲授提纲 本章知识点结构 6.1正弦数字调制的概述 6.2二进制数字调制原理 6.2.1二进制振幅键控（2ASK） 6.2.1.1数学原理 6.2.1.2实现方法 6.2.1.3解调方法（相干解调，非相干解调） 6.2.1.4功率谱密度分析 6.2.1.5几点结论 6.2.2二进制频移键控（2FSK） 6.2.2.1数学原理 6.2.2.2实现方法 6.2.2.3解调方法（非相干解调，相干解调，过零检测法，差分检波法） 6.2.2.4功率谱密度分析 6.2.3二进制相移键控（2PSK） 6.2.3.1绝对相移方式 6.2.3.2实现方法 6.2.3.32PSK的缺陷 6.2.3.4解调方法 6.2.3.5相对相移方式 6.2.3.6实现方法 6.2.3.7解调方法 6.2.3.8功率谱密度分析 6.2.3.9几点结论 具体内容见PPT课件。 （5）板书提纲 二进制振幅键控、频移键控和相移键控的调制解调原理、功率谱密度分析。 （6）扩展知识 1）数字调制与载波键控的关系 数字调制就是用数字信号调制载波，即用数字信号控制载波的某些参数。载波一般采用正弦波，这种数字调制又称为载波键控。 键控即用电键进行控制，这是借用电报传输中的术语。载波键控是以数字信号作为电码，用它118