多进制数字调频(MFSK)
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。
基于Simulink的MFSK系统的实现
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统simulink设计如图：
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统仿真参数设置：2FSK
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统仿真结果：2FSK
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统仿真结果：8FSK
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统仿真结果：16FSK
基于Simulink的MFSK系统的实现
系统仿真结果：32FSK
通信系统课程设计答辩
基于Simulink的MFSK系统的实现 课程设计要求 1 设计多进制数字基带信号生成模块，产生 M进制基带信号 2 设计MFSK调制模块 3 设计信道模块，加性白噪声信道，功率可 调 4 设计MFSK解调系统 5 构成传输系统，设定测试点，观察各点波 形，记统的实现
多进制调制的应用
辽宁工程技术大学
3、MPSK的应用
• 多进制数字相位调制又称多相制，是二相制 的推广。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。与二进制数字 相位调制相同，多进制数字相位调制也有绝 对相位调制（MPSK）和相对相位调制（ MDPSK）两种。
• 多相制是一种频带利用率较高的高效率传输 方式。再加之有较好的抗噪声性能，因而得 到广泛的应用，而MDPSK比MPSK用得更 广泛一些。
L/O/G/O
Application 多进制调制的应用
李建民
Contents
1
多进制幅度键控(MASK) 多进制频移键控(MFSK)
2
3 多进制相移键控(MPSK/MDPSK)
嵌入式系统开发概述
辽宁工程技术大学
1、MASK的应用
• 多进制数字幅度调制（MASK）又称为多电 平调制，它是二进制数字幅度调制方式的推 广。 M进制幅度调制信号的载波振幅有M种 取值，在一个码元期间内，发送其中的一种 幅度的载波信号。 • 多进制幅度调制是一种高效的调制方式，但 抗干扰能力较差，因而一般只适宜在恒参信 道中使用，如有线信道。
MASK的应用
1、基于MASK的神经网络算法用于解调处理 ，其抗干扰性能优于传统方法。解调系统为 并行结构，所以处理速度比传统速度更快。 2、开发多信道通信系统时，针对MASK中频 信号发生器和接收机的FPGA设计及实现的 研究，研究结果表明能增加系统的冗余性， 提高系统的可靠性。
辽宁工程技术大学
辽宁工程技术大学
2、MFSK的应用
• 多进制数字频率调制（MFSK）简称多频制 ，是2FSK方式的推广。它是用 M个不同的 载波频率代表M 种数字信息。 • 多进制频移键控(MFSK)是无线通信中广泛 采用的一种调制方式 • 多频制的主要缺点是信号频带宽，频带利用 率低。因此，MFSK多用于调制速率较低及 多径延时比较严重的信道，如无线短波信道 。
mfsk最小间隔
mfsk最小间隔MFSK（多频移键控）是一种数字调制技术，常用于无线电通信中的数据传输。
它通过将数字数据转换为不同频率的音频信号，然后通过无线电信道传输。
MFSK最小间隔是指在MFSK调制中，不同频率之间的最小时间间隔。
MFSK最小间隔的大小是由多个因素决定的，包括系统设计和性能要求。
一般来说，MFSK最小间隔越小，数据传输速率越高，但同时也可能导致更高的传输错误率。
因此，在设计MFSK系统时，需要根据实际需求和可用资源进行权衡。
MFSK最小间隔的计算涉及到调制方式和信道带宽的选择。
在MFSK调制中，常见的调制方式包括2FSK、4FSK和8FSK。
这些调制方式分别将不同数量的比特映射到不同数量的频率上。
例如，2FSK 调制将每个比特映射到两个频率上，而4FSK调制将每个比特映射到四个频率上。
对于给定的调制方式，MFSK最小间隔可以通过以下公式计算：最小间隔 = 1 / (调制方式× 带宽)其中，调制方式是指每个比特映射到的频率数量，带宽是信道的有效带宽。
这个公式的含义是，MFSK最小间隔是调制方式和信道带宽的倒数。
例如，对于4FSK调制和信道带宽为10 kHz的情况下，最小间隔为1 / (4 × 10 kHz) = 25微秒。
这意味着在传输过程中，每个频率的信号至少要持续25微秒，才能确保正确的解调和数据恢复。
需要注意的是，MFSK最小间隔只是一个理论值，实际应用中可能受到多种因素的影响，如噪声、多径效应和信道衰落等。
因此，在实际系统设计中，需要考虑这些因素，并采取相应的技术手段来提高系统的性能和可靠性。
总之，MFSK最小间隔是指在MFSK调制中，不同频率之间的最小时间间隔。
它的大小取决于调制方式和信道带宽，对于高速数据传输而言，较小的最小间隔可以提高传输速率，但也需要考虑系统的可靠性和性能要求。
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。
多进制数字频率调制MFSK
• 非相干解调时的误码率
– 分析模型 带通滤波 f 输入 1 包络检波 输出 V1(t)
包络检波
带通滤波 f
. .
. . 带通滤波
f M
2
包络检波
. .
. .
VM(t)
抽样 判决
定时脉冲
有信号码元输出的带通滤波器的输出电压包络服从广义瑞利分布 ：
p(x) x
2 n
Ax I0 2 n
exp( kr b / 2 )
在上式中若用M代替(M-1)/2，不等式右端的值将增大，但是此不 等式仍然成立，所以有
P e M exp( kr b / 2 )
这是一个比较弱的上界，但是它可以用来说明下面的问题。
A 2
2 2 n
M 1
Pe e
M 1
n 1
( 1)
n 1
Pb 2 2
k k 1
1
Pe
Pe 2 [1 (1 / 2 )]
k
当k很大时，
Pb P e / 2
– 误码率曲线
Pe
(a) 非相干解调
rb
• 相干解调时的误码率 –计算结果给出如下：
Pe 1 1 2
e
A
2
/2
1 2
A
2r
e
u
2
/2
du
上式是一个正负项交替的多项式，在计算求和时，随着项数增加 ，其值起伏振荡，但是可以证明它的第1项是它的上界，即有 上式可以改写为
M 1 2
A
2
Pe
e
/ 4
通信原理多进制数字调制系统
5.5.2 多进制频移键控
二、信号带宽
B
fM
f1
2 Ts
三、抗噪声性能
非相干解调 相干解调
Pe
M 2
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
e
r 2
r=E/n0为平均接收 信号的信噪比
Pe
M 1 2
erfc
r 2
5.5.2 多进制频移键控
MFSK相干解调性能
Pe
M 1 2
erfc
r 2
5.5.2 多进制频移键控
问题1：MASK和MFSK调制是如何利用信号波形携带信息？
问题2：MASK与2ASK在通信系统质量指标方面有什么差 别？
5.5 多进制数字调制系统
5.5.1 多进制振幅键控（MASK） 5.5.2 多进制频移键控（MFSK） 5.5.3 多进制相移键控（MPSK） 5.5.4 多进制差分相移键控（MDPSK） 5.5.5 振幅相位联合键控系统（APK）
5.5.1 多进制振幅键控
一、MASK的波形
11
11
10
10
10
01
01
0
00
00
11 01
11
10
01
01
0
10 00
11 00
11 10
01
11
10
10
0 01
01
00
11 10
00
11 01
01 10 0
11
00
01
10
00 11 10
11 01
•定义：M进制幅度键 t 控（MASK）是使用M
4ASK
1 1 010010 01
2ASK
2.5.2 多进制调制原理
2.5 频带传输2.5.2多进制调制原理在相同码元周期的情况下，多进制数字调制系统的信息传输速率是二进制数字调制系统的log 2M 倍为了提高通信系统的有效性能，可以采用多进制数字调制的方式 • 多进制幅度键控(MASK)、多进制频移键控(MFSK)和多进制相 移键控(MPSK)对于M 进制的数字调制系统，假设信息传输速率为R b ，码元传输速率为R s ，则有如下关系：R b R s log 2 M但是，为了保证较低的误码率，需要相应的增加发射信号的信噪比。
WHY??Wireless and Mobile Networks TechnologyZhenzhou Tang @ Wenzhou University92.5 频带传输2.5.2多进制调制原理 – MASK01 10 11 01 00 10 00 11 10 t将二进制基带序列进行M 进制的电平序列转换，然后用这些M 进制的电平去调制载波，以得到多电平的幅度调制信号。
cos ωc tS MASK(t ) s (t )s (t )(a) 基带多电平单极性不t归零信号(b) 4ASK 信号Wireless and Mobile Networks TechnologyZhenzhou Tang @ Wenzhou University01 10 11 01 00 10 00 11 10 二进制/M 进制转换2.5.2多进制调制原理 – MFSKf 1开关电路 1f 2开关电路加法器输入串/并变换器2 f M开关电路M信道1 检波器 带通f 1 输出抽样判决器2 检波器带通f 1接收滤波器M检波器带通f 1……12.5.2多进制调制原理 – QPSK电平变换I (t )cos ωc t 输入串/并变换n — 2sin ωc t电平变换Q (t )信道抽样判决低通滤波cos ωc t 输出并/串变换n — 2sin ωc t抽样判决低通滤波22.5.2多进制调制原理– QPSK在PSK系统中，相位的取值通常有两种方式，即方式A和方式B，如表2.2所示。