多进制数字调制系统
新一代无线通信系统中的多进制调制技术
新一代无线通信系统中的多进制调制技术随着科技的不断进步，无线通信系统也在不断发展。
从最初的模拟通信系统到现在的数字通信系统，无线通信技术已经取得了巨大的进步。
而在新一代无线通信系统中，多进制调制技术成为了研究的热点之一。
一、多进制调制技术的背景在传统的无线通信系统中，常用的调制方式是二进制调制，即调制信号只有两个取值，通常表示为0和1。
这种调制方式在一定程度上满足了通信系统的需求，但随着无线通信系统的发展，二进制调制已经不能完全满足高速、大容量的通信需求。
二、多进制调制技术的原理多进制调制技术是指调制信号具有多个取值的调制方式。
与二进制调制不同，多进制调制技术可以将调制信号的取值扩展到多个，通常表示为0、1、2、3等。
这样一来，调制信号的取值范围就更广了，可以表示更多的信息。
三、多进制调制技术的优势多进制调制技术相比于二进制调制技术具有以下几个优势：1. 提高数据传输速率：多进制调制技术可以在单位时间内传输更多的信息，从而提高了数据传输速率。
这对于高速、大容量的通信系统来说非常重要。
2. 增加频谱利用率：多进制调制技术可以将更多的信息编码到调制信号中，从而增加了频谱的利用率。
这对于频谱资源有限的无线通信系统来说尤为重要。
3. 提高抗干扰能力：多进制调制技术可以通过调整调制信号的取值范围来提高抗干扰能力。
这对于无线通信系统中存在的各种干扰非常有帮助。
四、多进制调制技术的应用多进制调制技术在新一代无线通信系统中有着广泛的应用。
例如，在5G通信系统中，多进制调制技术可以用于提高数据传输速率和频谱利用率，从而满足高速、大容量的通信需求。
此外，多进制调制技术还可以应用于物联网、智能交通等领域，为各种应用场景提供更可靠、高效的通信服务。
五、多进制调制技术的挑战尽管多进制调制技术具有诸多优势，但其也面临着一些挑战。
首先，多进制调制技术需要更复杂的调制解调器，这对于硬件设计和实现来说是一个挑战。
其次，多进制调制技术在传输过程中对信道的要求更高，需要更好的信道估计和均衡技术。
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。
多进制数字振幅调制(MASK)系统
--计数器 --计数器 --并行数据寄存器 --8位DAC数据寄存器
process(clk) --此进程完成基带信号的串并转换， --完成4位并行数据到8位DAC数据的译码 begin if clk'event and clk='1' then if start='0' then q<=0; elsif q=0 then q<=1;xx(3)<=x; if xx(3)='1' then yy<=xx&"1111"; --if语句完成4位并行数据到8位DAC数据转换 elsif xx(2)='1' then yy<=xx&"1011"; elsif xx(1)='1' then yy<=xx&"0111"; elsif xx(0)='1' then yy<=xx&"0011"; else yy<=xx&"0000"; end if; elsif q=2 then q<=3;xx(2)<=x; elsif q=4 then q<=5;xx(1)<=x; elsif q=6 then q<=7;xx(0)<=x; else q<=q+1; end if; end if; end process;
MASK调制程序仿真图及注释
（MASK调制VHDL程序仿真仿真全图）
（MASK调制VHDL程序仿真局部放大图）
MASK调制电路VHDL程序与仿真
MASK调制方框图
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。
通信原理期末考试重要知识点2
多进制数字调制系统多进制数字调制具有以下两个特点：（1）在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率比二进制高。
Rb=RB2 bit/sRb=logN bit/s(2) 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率比二进制低，, BN＜B2可增加码元的能量,减小干扰的影响。
1. 多进制数字振幅调制(MASK)(1)多进制数字振幅调制的原理。
——多进制数字振幅调制又称多电平调制。
*MASK表示式: (波形)eASK=bn=P1+P2+……..PM=1(2) 系统的带宽: BASK =(3)单位频带内有超过2bit/s.Hz的信息传输速率。
2. 进制数字频率调制(MFSK)(1)多进制数字频率调制的原理——MFSK调制简称多频制,是二进制数字频率键控方式的直接推广。
(2) 一个多频制系统的组成方框如图:●带通滤波器的中心频率就是多个载频的频率。
●抽样判决器-----在给定时刻上比较各包络。
(3) MFSK系统带宽:BFSK=|fM-fl|+ΔfΔf单个码元宽度。
3. 多进制数字相位调制(MPSK)(1) 多进制数字相位调制的原理——多进制数字相位调制又称多相制。
*利用载波的多种不同相位(或相位差)表征数字信息的调制方式。
也可分为绝对移相(MPSK)和相对(差分)移相(MDPSK)两种。
*多进制相位调制: M=2k K位码元。
一个相位表示K位二进码元.*以四相制为例(2) QPSK(QDPSK)信号调制的原理(A)QPSK:定义:用载波的四种不同相位来表征数列中的信息。
两个信息比特与载波相位关系如下,分为A方式, B方式。
(B) QDSK:定义:利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。
以前一码元相位作为参考,并令Δ为本码元与前一码元的初相差。
信息比特与载波相位变化Δ的关系如上所示,分为A方式, B方式。
(C) 波形:(D) 表达式:ePSK ==式中：——受调相位。
M进制用M种不同相位来表征。
《通信原理》复习汇报材料
《通信原理》复习材料一、填空题1. 通信系统按其传输信号形式可分为 和、 。
2. 通信系统按传输媒介可分为 和、 。
3. 出现概率越 的消息，其所含的信息量越大；出现概率越 的消息，其所含的信息量越4. 某二进制符号出现的概率为1/16，它所包含的信息量为 bits 。
5. 对于各态遍历的平稳随机过程，可以用 代替统计平均。
6. 实平稳随机过程()t ξ的自相关函数为()R ξτ,则()t ξ的交流功率为。
7.某二进制信源，各符号独立出现。
若“1”符号出现的概率为3/4，则“0”符号的信息量为 。
8. 理论上，四元离散信源可能达到的最大熵为 bit/符号。
9. 当二进制信源的每个符号出现概率 时，该信源的熵最大。
10.设某信息源由A 、B 、C 、D 4个信息符号组成，发送A 的概率为1/2,发送其余符号的概率相同，且设每一符号的出现是相互独立的，则该信源的平均信息量为。
11. 某二进制符号出现的概率为1/8，它所包含的信息量为 bps 。
12. 已知某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 四个符号构成，且每一符号独立出现。
若各符号出现的概率分别为12、14、18、18，该信源的平均信息量（熵）为 bits ；该信源在 条件下，有最大平均信息量 bits 。
13. 已知一个十六进制信号的符号速率为1200Baud ，则其对应的信息速率为bps 。
14.某系统传输八进制数字信号，每个码元占有的时间为1ms,各种码元等概率出现，则系统信息速率为 bps 。
15. 已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率为 比特/秒。
16．在连续信道中,当传输系统的信噪比下降时,为保持信道容量不变,可采的办法,这是基于香农理论得出的。
17.香农公式可表示为C = ，其中C 表示 条件下的 。
18.已知电话信道的带宽为3.4KHZ ，接收信噪比30S dB N =时，信道容量为 Kbps 。
19.若信道带宽为10KHZ ，信噪比为30dB,该信道的最高信息传输速率理论值为。
通信原理复习题1
通信原理复习题1通信原理复习题一、填空题1、数字通信的有效性用衡量，可靠性用衡量。
2、广义平稳随机过程的数学期望，方差与___________无关，自相关函数只与时间差有关。
3、为了消除码间干扰，基带传输系统的传输函数，即乃奎斯特第一准则为ss is T T T i H πωπω≤=+∑,)2(，其对应的冲激函数为___________。
4、部分响应系统的最高频带利用率为___________。
5、PCM30/32路基群系统中，帧长为___________比特；帧同步信号在第___________时隙传输。
6、十六进制符号速率为800波特，则信息传输速率为___________。
7、8、在相同符号速率条件下，对于2ASK 、2FSK 、2PSK 数字调制方式中频带利用率最低的是___________。
9、一个八进制数字传输系统，若码元速率为2400Baud ，则该系统的最大可能信息速率为_____。
10、一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为1/8、1/8、1/4、1/2，该信源的平均信息量为_____，平均信息速率为_____。
11、功率信号的自相关函数和其能量谱密度是_____关系。
12、设X 是a=0，σ=1的高斯随机变量，则随机变量Y=cX+d 的概率密度函数为______，其中c ，d 均为常数13、平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同，其以为分布与_____无关，二维分布只与_____有关。
14、调制信道分为_____和_____，调制信道包括_____，媒质，_____。
15、连续信道香农公式可表示为_____，当信道带宽趋于无穷大时，信道容量趋于_____。
16、AM 系统在_____情况下会出现门限效应。
17、3码为_____。
18、2DPSK ，2ASK ，2PSK 和2FSK ，采用相干解调时，抗信道加性高斯白噪声性能从好到坏排列次序为_____。
通信原理简答题目汇总
1. 写出香农信道容量公式及所能得出的结论，和在实际生活中的体现？①香农信道容量公式：220log (1)log (1)S S C B B N n B=+=+ ②结论：a 。
S ↑时C ↑,且S →∞时C →∞;ｂ。
0n ↓时C ↑,且00n →时C →∞;c 。
B ↑时C ↑,但B →∞时01.44S C n ;（存在极限) ③实际应用中的体现:2log (1)S I CT BT N ==+a.S B N↔；例:实时通信,ＣDM Ａ,扩频通信; b 。
B T ↔例:下载，扩频通信；ｃ。
S T N ↔例:空间通信； 扩展:香农信道容量公式三要素：S ,0n ，B2. 如何评价模拟通信系统和数字通信系统的有效性和可靠性?①有效性:指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔)，或者说是传输的“速度”问题。
②可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量"问题。
③对于模拟通信系统：有效性用带宽来衡量,可靠性用信噪比来衡量。
④对于数字通信系统：有效性用传输速率或频带利用率来衡量，可靠性用误码率来衡量。
模拟通信系统:已调信号带宽越小，有效性越好,解调器输出信噪比越高,可靠性越好。
数字通信系统：频带利用率越高,有效性越好,误码率越小，可靠性越高.3. 列举三种常见的复用方式，并进行比较。
精解:①频分复用(FDM)：利用不同频段传送不同信号。
（同时不同频)②时分复用(ＴDM):利用不同时隙传送不同信号。
(同频不同时)③码分复用（ＣDM)：利用不同正交码传送不同信号。
(同频同时)4. 电话信道特性不理想时，会产生哪种影响?如何去解决?★★★电话信道属于恒参信道，如果信道特性不理想的话,会导致信号发生幅度畸变,相位畸变,从而导致码间干扰。
解决方法：采用均衡技术。
5. 为什么绝大多数无线信道对信号的影响要比有线信道大？在无线通信系统中,主要采用什么技术解决这种影响？①大多数无线信道都属于随参信道，随参信道的特点:信道参数随时间变化,损耗时变,时延时变,多径传播；②随参信道对信号的影响：瑞利型衰落，多径传播引起的频率弥散，频率选择性衰落；③在无线通信系统中多采用分集技术。
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多进制数字调制系统
摘要: 一、多进制幅度调制原理及抗噪声性能M 电平调制信号的时间表达式为: 式中且有4ASK 信号的波形图1 4ASK 信号的波形图(b)所示的4ASK 信号波形可以等效成图(c)中四种波形之和，其中三种波形都分...
一、多进制幅度调制原理及抗噪声性能
M 电平调制信号的时间表达式为: 式中且有4ASK 信号的波形图1 4ASK 信号的波形图(b)所示的4ASK 信号波形可以等效成图(c)中四种波形之和，其中三种波形都分别是一个2ASK 信号。
这就是说，MASK 信号可以看成是由振幅互不相等、时间上互不相容的个2ASK 信号相加而成。
其中是多进制码元速率。
频带利用率若以信息速率来考虑频带利用率，则有它是2ASK 系统的倍。
这说明在信息速率相等的情况下，MASK 系统的频带利用率高于2ASK 系统的频带利用率。
MASK 信号的解调与2ASK 相同，可以使用相干解调和非相干解调的方法来恢复基带信号。
采用相干解调时，MASK 信号的误码率与电平基带信号的误码率相同，即其中为信噪比，，为信号功率，为噪声功率。
MASK 信号有以下几个特点：
(1)传输效率高。
与二进制相比，当码元速率相同时，多进制调制的信息速率比二进制的高，是二进制的倍。
在相同信息速率的情况下，MASK 系统的频带利用率也是2ASK 系统的倍。
(2)在接收机输入平均信噪比相等的情况下，MASK 系统的误码率比2ASK
系统要高。
(3)抗衰减能力差。
只适宜在恒参信道中使用。
(4)进制数越大，设备越复杂。
二、多进制频率调制原理及抗噪声性能
多进制数字频率调制（MFSK）基本上是2FSK 方式的推广。
它是用多个频率的载波分别代表不同的数字信息。
MFSK 通信系统原理方框图如图2 所示。
图2 MFSK 系统的原理方框图与2ASK 信号相同，可将MFSK 信号等效为个2ASK 信号相加，它的相邻载波频率间隔应大于进制码元速率的二倍，否则接收端的带通滤波器无法将各个2ASK 信号分离开。
由此可知MFSK 信号的功率谱密度示意图由图3 所示图3 MFSK 信号的功率谱密度由图可知，MFSK 信号的带宽为其中为最高频率，为最低频率。
若相邻载频之差等于，即相邻频率的功率谱主瓣互不重叠，这时MFSK 信号的带宽为频带利用率为式中，。
可见，MFSK 信号的带宽随频率数的增大而线性增宽，频带利用率明显下降。
一般情况下MFSK 信号采用非相干解调，此时误码率为式中为接收信噪比。
若考虑到，则可得出误比特率为当很大时可进一步近似为当然，在理论上也可以用相干解调法解调MFSK 信号，相干解调时MFSK 系统的误码率为由以上分析可知，由于MFSK 信号的码元宽度较宽，因而可以有效地减少由多径效应引起的码间干扰的影响，从而提高在衰落信道中的抗干扰能力。
一般用于调制速率不高的短波、衰落信道上的数字通信。
MFSK 信号的主要缺点是信号频带宽，频带利用率低。
三、多进制相位调制原理及抗噪声性能
下面以4 相制为例来说明多进制数字调相原理。
(1)四相绝对相移键控(QPSK)
四相绝对相移键控是利用载波的四种不同相位来表征数字信息的。
由于每一种载波相位代表两个比特信息，故每个四进制码元又被称为双比特码元。
我们把组成双比特码元的前一信息比特用表示，后一信息比特用表示。
双比
特码元中的两个信息比特通常是按格雷码（即反射码）排列的，它与载波相
位的关系如表1 所列。
矢量关系如图5 所示。
图5(a)表示A 方式时QPSK 信号的矢量图，图(b)表示B 方式时QPSK 信号的矢量图。
图5 QPSK 信号的矢量图由于QPSK 信号可以看成是对两个正交载波进行双边带调制后所得两路2ASK 信号的叠加，因此功率谱取决于两路基带信号的功率谱。
图6 中
示出了信息速率相同时2PSK、QPSK 和8PSK 信号的单边功率谱密度。
由图可见，QPSK 信号带宽等于四进制信号传码率的两倍，即若四进制信号的码
元宽度为，则QPSK 信号的带宽为，也即基带信号带宽的二倍。
一般MPSK 信号的带宽是基带信号带宽的两倍，与MASK 信号的带宽相同。
图6 MPSK 信号的功率谱密度QPSK 信号常用的产生方法有三种：正交调制法、相位选择法及脉冲插入法。
1）正交调制法
发送端采用正交调制法的方框图如图8 所示，图8 QPSK 调制系统方框图（正交法）2）相位选择法图9 相位选择法的方框图3）脉冲插入法图10 插入脉冲法产生QPSK 信号原理方框图QPSK 信号的相干解调图11 QPSK 信号的相干解调方框图QPSK 同2PSK 一样，在接收机解调时，由于相干载波相位的不确定性，使得解调后的输出信号不确定。
为了克服这种缺点，在实际通信中通常采用QDPSK 系统。
(2)四相相对相移键控(QDPSK)
四相相对相移键控是利用前后相邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信息的。
若以前一双比特码元相位作为参考，并令为本双比特码元与前一双
比特码元的初相差，则信息码元与载波相位变化的关系可用表2 表示；它们
之间的矢量关系也可以用图5 表示，不过此时图5 中的参考相位用是前一码元的相位。
四相相对相移键控仍可使用式（17）表示，不过这时它并不表示原数字序列的调相信号波形。
而是表示绝对码变换成相对码后的数字序列的
调相信号波形。
另外，当相对相位变化等概率出现时，相对调相信号的功率
谱密度与绝对调相信号的功率谱密度相同。
QDPSK 信号的产生（QDPSK 信号的系统的原理框图）图12 正交法产生QPSK 信号的方框图QDPSK 信号的相干解调法图13 QDPSK 的相干解调原理框图QDPSK 信号的差分相干解调图14 QDPSK 的差分解调原理框图。