多进制数字调制3
通常采用多进制数字调制系统
…
M
检波 器
带通 f1 带通 f2
输出
逻辑 电 路
抽样 判决 器
检波 器
接收 滤波 器
MFSK信号具有较宽的频 带，因而它的信道频带 利用率不高。多进制数 字频率调制一般在调制 速率不高的场合应用
…
检波 器 带通 fM
3 MPSK
MPSK
MPSK信号使用M种不同的相位来对应M进制基带数 字信号的状态。 2PSK、4PSK和8PSK相位配置图如图 所示。
信号去调制载波的（
振幅 相位
）、
（
（
频率
）或（
），相应
）调制、
相位
地就有多进制数字（
频率
振幅
）调制以及（
）调
制等三种基本方式。
4.16 ． 2DPSK 方式是利用前后相邻两个码元载 波相位的变化来表示所传送的数字信息，能够 唯一确定其波形所代表的数字信息符号的是 （ ）。 C A 前后码元各自的相位 B 前后码元的相位 之和 C 前后码元之间的相位之差 D 前后码元之 间相位差的2倍
振幅调制、 多进制数字频率调制和多进制数字相位调制。下
面分别介绍三种多进制数字调制系统的原理。
1 MASK
MASK
多进制数字振幅调制又称多电平调制，它是二进制数字振幅键控方 式的推广。M进制数字振幅调制信号的载波幅度有M种取值，在每个符号 时间间隔Ts内发送M个幅度中的一种幅度的载波信号。M进制数字振幅调 制信号可表示为M进制数字基带信号与正弦载波相乘的形式。
可以看出m越大功率谱主瓣越窄从而频带利用率越高越大功率谱主瓣越窄从而频带利用率越高6040ffc12ts1ts32ts2ts图6414进值数字相位调制信号功率谱4psk信号可以采用正交调制的方式产生信号可以采用正交调制的方式产生正交调制器可输入串并变换载波振荡a移相?2cos?ct输出正交调制器可以看成由两个载波正交的以看成由两个载波正交的2psk调制器构成
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。
多进制数字调制原理
多进制数字调制原理咱先得知道啥是数字调制哈。
你想啊，咱们生活中有好多信息，像你给朋友发的短信内容啊，手机上看的视频啥的，这些信息在传播的时候可不能就那么原封不动地“走”，得经过处理，这个处理的过程就有点像给信息穿上不同的“衣服”，这就是调制啦。
那多进制数字调制又是啥呢？普通的二进制数字调制呢，就像是只有两种选择，是或者不是，0或者1。
但是多进制数字调制就像是打开了一个多选项的大门。
比如说四进制数字调制，就有0、1、2、3这四个选项呢。
这就好比你去买冰淇淋，二进制的时候就只有香草味和巧克力味两种选择，四进制就像是突然多了草莓味和抹茶味。
多进制数字调制为啥要这么干呢？这是因为它能在同样的带宽下传输更多的信息。
就像一条小路上，二进制的时候一次只能运两种东西，多进制的时候就能运更多种类的东西啦。
比如说在无线通信里，咱们都想在有限的频段里传更多有用的信息，多进制数字调制就像是一个超级搬运工，能把更多信息一股脑儿地搬过去。
那多进制数字调制是怎么实现的呢？这就涉及到一些数学魔法啦。
咱们以四进制相移键控（QPSK）为例。
它是通过改变信号的相位来表示不同的数字信息的。
想象一下，信号就像一个小舞者在跳舞，它可以跳到四个不同的位置，每个位置就代表一个四进制的数字。
比如说，0度的相位可以代表0，90度的相位代表1，180度代表2，270度代表3。
这小舞者可机灵了，它根据要传输的数字信息，快速地跳到相应的位置，接收端呢，就看着这个小舞者跳到哪了，然后就知道传来的是啥数字啦。
再说说多进制数字调制的信号特点吧。
它的信号看起来可比二进制复杂多啦。
就像是一幅色彩更丰富的画，二进制的画可能只有黑白两种颜色，多进制的画就有好多种颜色混合在一起。
但是这种复杂也带来了一些挑战。
比如说在接收端，要更准确地判断这个复杂的信号到底代表啥数字就有点难度，就像你在一堆五颜六色的小珠子里找特定颜色组合的珠子一样。
在实际的通信系统里，多进制数字调制可是大功臣呢。
通常采用多进制数字调制系统
b ×
相位选择法产生4PSK
输入 串 /并 变换 逻辑 选相 电路 4 5°1 35 °2 25 °3 15 ° 四相 载波产 生器 带通 滤波 器 输出
在2PSK信号相干解调过程中会产生180°相位模糊。 同样， 对4PSK信号相干解 调也会产生相位模糊问题，并且是0°、 90°、180°和270°四个相位模糊。因此， 在实际中更实用的是四相相对移相调制，即4DPSK方式。
数字信号频带传输
多进制调制
多进制数字调制系统
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。由于二进制数字调制系统频带利用率较低，使其在实际应用 中受到一些限制。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上的复杂性。 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，在信息传输速率不变的情况下， 通过增加进制数M，可以降低码 元传输速率，从而减小信号带宽，节约频带资源，提高系统频带利用率。 由关系式
2 PSK
－4 0
－6 0 1 2Ts 1 Ts 3 2Ts 2 Ts f－fc
图6－４1 4进值数字相位调制信号功率谱
a
4PSK 信 号 可 以 采用正交调制 的方式产生， 正交调制器可
输入 串/ 并 变换 载波 振荡
× cos ct － 移相 2 sin ct 输出 ＋
以看成由两个
信 道
…
M
检波 器
带通 f1 带通 f2
输出
逻辑 电 路
抽样 判决 器
检波 器
接收 滤波 器
MFSK信号具有较宽的频 带，因而它的信道频带 利用率不高。多进制数 字频率调制一般在调制 速率不高的场合应用
多进制数字调制技术
概述
特点
在相同的码元传输速率下，多进制调制系统信息传输速率 比二进制系统高。
Rb RBN log 2 N
b
s
在相同的信息传输速率下，多进制码元传输速率比二进制 低。增大码元宽度，会增加码元能量，并能减少由于信道 特性引起的码间干扰的影响。 在相同的噪声下，多进制数字调制系统的抗噪声性能低于 二进制数字调制系统。
k
RS W 1
概述
常见的多进制调制：多振幅调制（MASK）、多频率调制、多相位调 制以及它们的组合等。 多进制调制提高了信息速率，同时节约了频带。但是误码率会增加。
概述
在相同时间内二进制编码只传输6位二进制数，但多进制 编码共传输了12位二进制
（a）用二进制数进行传输二进制数“101101”的波形图 （ b ）是用四进制数传输四进制数 “011011100010 （用二进制表示四 进制数）的波形图
项目1-2 数字调制技术
鄢立
多进制调制技术
录
目
Contents
02
01
概述 多进制数字调制技术
Part
01
概述
鄢 立
概述
为了有效利用频带，提高信息传输速率而采用多进制调制。 多进制调制通常以降低功率利用率为代价来提高其频带利用 率。 （1）频带利用率——单位频带内所能传输的最大比特率。频 带利用率大于2bit/Hz的调制为高效调制。 （2）功率利用率——误码率达到要求时所需的最小信号与噪 声的功率比值。
多进制频移键控（MFSK）
利用串并变换电路和逻辑电路将输入的二进制码转换成多 进制码。当某组二进制码到来时，逻辑电路的输出仅打开 相应的一个门电路，将和该门电路相应的载波发送出去； 其他频率对应的门电路此时是关闭的。当一组组二进制码 元输入时，通过相加器输出的就是一个多进制频率键控的 波形。
QPSK,OQPSK,MSK
输入
串 /并 变换
45
逻辑选相电路
带通 滤波器
输出
135
225
315
四相载波发生器
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
DQPSK信号的解调
相干解调（极性比较法） 这里码变换器的功能恰好与发送端的相反，它需要将判 决器输出的相对码恢复成绝对码。
平衡 调制器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
φ ＝ π 相 →“ 0 ” φ ＝ 0 相 →“ 1 ”
码反变换 1 1
0
1
0
a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t)
-a a
bk 1 1 0 0 1 0 ak 0 0 1 0 1 1
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
差分相干解调（相位比较法）
c
Ts
已调2DPSK信号 BPF a b
ak bk bk 1
4 四相相移键控（QPSK）
多进制数字调制的概念、特点
用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率和相 位，称为多进制数字调制。分为多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制以及多进制数字相位调制三种基本 方式。 多进制数字调制系统的特点 在相同的码元传输速率下（此时多元频带调制信号占 用与二元信号相等带宽 ，多进制数字调制系统的信息 传输速率高于二进制数字调制系统,因此提高了信道带 宽利用率。 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码 元传输速率低于二进制数字调制系统 多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调 制系统。
cos c t
输入
串/并 变换
2
6.3 多进制数字调制系统
多相调制也有绝对移相和相对（差分）移相两种
。多相制中使用最广泛的是四相制和八相制，四相
制记为4PSK或QPSK。
2020/4/13
海南大学 信息学院
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6.3 多进制数字调制系统
2．四相绝对移相调制（QPSK） QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息， 每一载波相位代表2比特信息 。
za (t)
A cos(ct
k ) cosct
A 2
cos(2ct
k )
A 2
cosk
zb (t)
A cos(ct
k
)( sin
)
A 2
sin
k
φk
cosφk sinφk
π/4
+
+
3π/4
-
+
5π/4
-
-
7π/4
+
-
输出
a
b
1
1
0
1
0
0
1
0
2020/4/13
海南大学 信息学院
相干解调的情况下，MASK的误码率信为号：功率
p (1 1 )erfc( 3 r)1/2
e
L
L2 1
r
p s
2
n
噪声功率
2020/4/13
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6.3 多进制数字调制系统
三、多进制数字频率调制的原理
1、多进制数字频率调制是二进制数字频率键控
方式的直接推广，它用M个载频表示多进制的M个
状态。
e0 (t) Acos[ct (i 1)t]
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。
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2、四相绝对移相键控(QPSK)系统
a)QPSK信号的产生
QPSK信号利用载波的四种不同相位来表示数字信息。
由于每一种载波相位代表两比特信息，因此每个四进制码元称为双比特码元。
两个二进制码元中的前一比特用a 表示，后一比特用 b 表示，采用体系，则双比特ab 与载波相位的关系如右表。
在2PSK信号相干解调过程中会产生180︒相位模糊。
同样，对QPSK信号相干解调也会产生相位模糊问题，并且是0︒, 90︒,180︒和270︒四个相位模糊。
故在实际中更实用的是四相相对移相调制，即QDPSK方式。
3、四相相对移相键控(QDPSK)系统
四相相对移相键控(QDPSK)信号是利用前后码元之间载波四种不同的相对相位变化来表示数字信息。
若以前一双比特码元相位作为参考，∆ϕn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如右表（π/2体系）
五、正交振幅调制（QAM）
在系统带宽一定的条件下，多进制调制的信息传输速率比二进制高，也就是说，多进制调制系统的频带利用率高。
但是，多进制调制系统频带利用率的提高是通过牺牲功率利用率来换取的。
因为随着M 值的增加，在信号空间中各信号点的最小距离减小，相应的信号判决区域也随之减小。
因此，当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号的错误概率也将随之增大。
振幅相位联合键控（APK）或正交振幅调制（QAM）就是为克服上述问题而提出来的。
在M 较大时，可以获得较好的功率利用率，同时，其设备组成也比较简单。
因此，它是目前研究和应用较多的一种调制方式。
正交振幅调制（QAM）是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同
频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
输入的二进制序列经过串/并变换器输出速率减半的两路并行序列，再分别经过 2 电平到L 电平的变换，形成L 电平的基带信号。
为了抑制已调信号的带外辐射，该L 电平的基带信号还要经过预调制低通滤波器，形成X(t)和Y(t)，再分别对同相载波和正交载波相乘。
最后将两路信号相加即可得到QAM 信号。
正交振幅调制（QAM）的原理
五、总结
六、布置作业：
课后习题。