第六讲：软件数字调制解调实现.
基于FPGA的数字调制解调器设计与实现
基于FPGA的数字调制解调器设计与实现数字调制解调器（Digital Modulation Demodulator）是一种用于数字通信系统中的关键组件，它负责将原始的数字信号转换为适合在传输媒介上传输的调制信号，以及将接收到的调制信号转换回原始的数字信号。
随着通信技术的不断发展，数字调制解调器在无线通信、光纤通信以及卫星通信等领域中起着至关重要的作用。
本文旨在介绍基于FPGA的数字调制解调器的设计与实现过程。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种集成电路，具有可编程的逻辑门和存储器单元，可以根据需要进行配置和重构，因此非常适合用于数字调制解调器的开发。
首先，我们需要确定使用的调制解调器的类型。
常见的数字调制解调器有幅移键控调制（ASK）、频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）以及正交振幅调制（QAM）等。
在设计过程中，我们需要根据实际需求选择合适的调制解调器类型。
接下来，我们需要进行数字信号的调制和解调过程。
调制过程将原始的数字信号转换为调制信号，解调过程将接收到的调制信号还原为原始的数字信号。
对于ASK调制解调器，调制过程可以根据原始数字信号的高低电平分别对应于调制信号的高低幅值。
解调过程则通过比较接收到的调制信号幅值与设定的阈值，将其还原为相应的数字信号。
对于FSK调制解调器，调制过程中，不同频率的载波波形将分别对应于不同的数字信号值。
解调过程中，接收到的调制信号将通过频率检测，还原为对应的数字信号。
对于PSK调制解调器，调制过程中，不同相位的载波波形将分别对应于不同的数字信号值。
解调过程中，接收到的调制信号将通过相位检测，还原为对应的数字信号。
对于QAM调制解调器，调制过程中，将同时利用幅度和相位信息来表示数字信号。
解调过程将通过同时检测接收到的调制信号的幅度和相位信息，还原为相应的数字信号。
最后，我们需要在FPGA上实现数字调制解调器的功能。
电路基础原理数字信号的调制与解调
电路基础原理数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调是电路基础原理中的重要概念。
调制是将数字信号转化为模拟信号的过程，解调则是将模拟信号还原为数字信号的过程。
本文将介绍数字信号的调制与解调原理及其应用。
一、调制的基本原理调制是为了将数字信号传输到远距离时，能够克服传输噪声、提高信号质量而进行的一种技术。
数字信号经过调制后，会转化为模拟信号，其特点是连续的波形。
1.频移键控调制(FSK)FSK是一种基本的数字信号调制方式，它通过改变信号的频率来表示不同的数字。
在FSK中，使用两个频率来分别代表二进制的0和1。
2.相移键控调制(PSK)PSK是一种通过改变信号的相位来表示不同的数字的调制方式。
在PSK中，使用不同的相位来表示二进制的0和1。
3.正交幅度调制(QAM)QAM是一种通过改变信号的振幅和相位来表示不同的数字的调制方式。
在QAM中，通过改变信号的振幅和相位的组合来表示多个二进制数字。
二、解调的基本原理解调是将模拟信号还原为数字信号的过程，其目的是还原接收到的信号，以便后续的数字信号处理。
1.频移解调频移解调是将经过FSK调制的信号还原回数字信号的过程。
解调器需要检测接收到的信号的频率，并根据频率的不同判断出二进制的0和1。
2.相移解调相移解调是将经过PSK调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要检测接收到信号的相位，并根据相位的变化来判断出二进制的0和1。
3.幅度解调幅度解调是将经过QAM调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要测量接收到信号的振幅和相位，并根据这些信息来判断出二进制的0和1。
三、调制与解调的应用调制与解调技术广泛应用于通信领域，特别是在无线通信中。
1.无线电广播无线电广播使用调制技术将音频信号转化为无线电信号，并通过无线电波传输到接收器中，然后通过解调技术将无线电信号还原为音频信号。
2.移动通信移动通信中的调制与解调技术被用于将数字信号通过无线电信道传输，以实现声音、图像和数据的无线传输。
《调制与解调技术》课件
研究不同解调技术的分类和应用领域。
二、调制技术
1
幅度调制（AM）
深入研究幅度调制的原理、特点和应用，重要性。
探索频率调制的原理、特点和在广播和
音频传输中的常见应用。
3
相位调制（PM）
了解相位调制的工作原理、特点和在通 信系统中的应用案例。
三、数字调制
数字调制分类
调制解调器分类
研究不同类型的调制解调器，如ADSL调制解调器和 光纤调制解调器。
五、总结
调制解调技术的应用
总结调制解调技术在不同领域中的广泛应用，如电信、广播、无线通信等。
未来发展趋势
展望调制解调技术的未来发展趋势，如5G通信、物联网等。
总体评价和建议
对调制解调技术进行综合评价，并提出进一步学习和研究的建议。
学习不同数字调制技 术的分类和在数字通 信中的应用。
常见调制方式
探索数字调制中常用 的调制方式，如PSK、 QAM等。
误码率理论
了解误码率理论的基 本概念和在数字通信 中的作用。
误码率测试
研究如何进行误码率 测试以评估数字调制 系统的性能。
四、调制解调器
调制解调器作用
探索调制解调器在通信系统中的作用和基本原理。
《调制与解调技术》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将学习调制与解调技术的基本概念、调制技术、数字 调制、调制解调器以及应用和未来发展趋势。
一、基本概念
调制原理
学习调制的基本原理，即将信息信号转换为适 合传输的载荷信号。
解调原理
了解解调的基本原理，即将调制后的信号转换 回原始信息信号。
调制分类
探索不同调制技术的分类和应用场景。
数字调制解调过程及用FPGA实现的思路
目录一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1. 2FSK信号的产生2.2FSK信号的解调3.采用FPGA实现2FSK调制与解调的整体思路二、BPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.BPSK信号的产生2.BPSK信号的解调3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路三、DBPSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.DBPSK信号的产生2.DBPSK信号的解调3.采用FPGA实现BPSK调制与解调的整体思路四、总结对比五、遇到的问题参考书目一、2FSK的调制解调过程及用FPGA实现的思路1.2FSK信号的产生2FSK信号的产生方法主要有两种。
第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，如(a)图所示，使其能够输出两个不同频率的码元。
第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出，如(b)图所示。
这两种调制方法相比较，存在以下差异：①直接调频法易于实现，但由于在同一振荡器产生两个不同频率的信号，在频率的过渡点相位是连续的（如图c），其频率稳定度较差。
而且这种方法产生的频移不能太大，否则振荡不稳，甚至停振，因而在实际应用方面不广，仅适于低速传输系统。
②键控法是用数字矩形脉冲控制开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换，从而在输出端得到不同频率的已调信号。
由于产生的f1和f2载频是由两个独立的载频实现，则输出的2FSK信号的相位是不连续的（如图d），而且这种方法的转换速度快，波形好，频率稳定度高且易于实现，电路不复杂，在实用中可以用一个频率合成器代替两个独立的振荡器再经分频链，进行不同的分频而得到。
(c)相位连续 (d)相位不连续采用键控法产生2FSK信号的原理电路框图为：2.2FSK 信号的解调(1) 非相干解调(如图e)非相干解调即包络检波法，可视为由两路2ASK 解调电路组成。
这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASK 信号带宽，中心频率不同，分别为1f 、2f ）起分路作用，用以分开两路2ASK 信号，上支路对应11()()cos()n y t s t t ωϕ=+，下支路对应22()()cos()n y t s t t ωθ=+，经包络检波（整流-低通）后分别取出它们的包络s(t)及()s t ；抽样判决器起比较器的作用，把两路包络信号同时送到抽样判决器进行比较，从而判决出基带数字信号。
数字调制解调
实验报告一、实验目的、要求1.掌握掌握数字调制以及对应解调方法的原理。
2.掌握数字调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。
3.培养学生综合分析、解决问题的能力，加深对课堂内容的理解。
4.掌握数字ASK 、FSK 和PSK 的方法原理以及对应的解调原理；编制调制解调程序；完成对一个二进制数字序列的调制、传输、滤波、解调过程的仿真；实验后撰写实验报告。
二、实验原理1.FSK 调制解调原理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f2两个频点间变化。
故其表达式为： 12c o s (t )2c o s ()(){n n A F S K A t e t ωϕωθ++= 2FSK 信号的产生方法主要有两种。
一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用键控的方法实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的键控下通过开关电路对两个不同的独立频率源选通，使其在每个码元Ts 期间输出f1或f2两个载波之一。
2FSK 信号的常用解调方法是采用非相干解调（包络检波）和相干解调。
其解调原理是将2FSK 信号分解为上下两路2ASK 信号分别解调，然后进行判决。
三、实验环境PC 机，Windows7，WPS ，Matlab12以上版本软件。
四、实验内容已知消息信号为一个长度为8的二进制序列；载波频率为800c f Hz =，采样频率为4KHz 。
编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。
五、实验步骤1 根据参数产生消息信号s和载波信号。
调用函数randint生成随机序列。
2 编程实现调制过程。
调用函数y=fskmod(s,M，FREQ_SEP,NSAMP)完成频率调制，y=pskmod(s,M) 完成相位调制，或者。
调用函数modulate完成信号调制。
3 编程实现信号的传输过程。
产生白噪声noise，并将其加到调制信号序列。
或者调用函数awgn完成。
4 编程实现信号的解调。
实验六 DPSK的调制解调
2DPSK调制与解调
2DPSK调制与解调
本实验解调电路采用的是极性比较法，DPSK信号经过乘法 器（MC1496）与载波信号相乘后，可通过OUT4观察，然 后经过低通滤波器（由TL082组成）去除高频成分，得到包 含基带信号的低频信号，再依次经过放大电路（由TL082组 成）、比较器（LM339）、抽样判决器（74HC74）得到差 分编码的基带信号，最后通过差分译码电路（74HC74、 74HC86）还原成绝对码波形即DPSK解调信号。其判决电压 可通过标号为“DPSK判决电压调节”的电位器进行调节， 抽样判决用的时钟信号就是DPSK基带信号的位同步信号， 解调中的载波信号就是DPSK调制中的同相载波。。
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2DPSK调制与解调
本实验的调制电路是基带信号经过异或门（74HC86）、D 触发器（74HC74）得到基带信号的差分编码信号，D触发器 的时钟信号由DPSK-BS输入。同FSK一样，差分编码信号分成 两路，一路接至模拟开关电路1（74HC4066），另一路经过 反相器（74HC74）得到反相的差分编码信号接至模拟开关电 路2（74HC4066），因此当差分编码信号为“1”时，模拟开 关1打开，模拟开关2关闭，输出DPSK正相载波；当基带信号 为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2打开，此时输出DPSK 反相载波（DPSK反相载波是由正相载波经过反相电路（由 TL082组成）产生的，再通过叠加就得到DPSK调制信号出。
实验五 2DPSK调制与解调
2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去 表示数字信息的一种方式。例如，设△ 为当前码元和前 一码元的相位差
数字调制解调实验
武汉大学教学实验报告电子信息学院 ** 专业 2016 年 ** 月 ** 日实验名称数字调制解调实验指导教师 *** 姓名 *** 年级 14级学号 20143012***** 成绩图1 FSK调制电路原理框图代表信号载波的恒定偏移。
FSK 的信号频谱如图2 所示。
图2 FSK 的信号频谱公式给出：,其中B 为数字基带信号的带宽。
假设信号带宽限制在主FSK 的传输带宽变为：图3 FSK锁相环解调器原理示意图解调采用锁相解调，锁相解调的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在上，此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。
FSK锁相环解调器原理图如图3所示。
其中，压控振荡器的频率是由5C2.5R3.5R4.5U3等元件参数确定，中心频率设计在电位器进行微调。
当输入信号为32KHz时，环路锁定，经形成电路后，输出高电平；当输入信号为时，环路失锁，经形成电路后，输出低电平，则在解调器输出端就得到解调的基带信号序列。
图4 PSK、DPSK调制电路原理框图，通过4P5和4P6两个铆孔输入到FPGA中，FPGA软件完成数模转换即可输出相位键控信号。
解调器电路采用科斯塔斯环(Constas环)解调，其原理如图5所示。
图5 解调器原理方框图输入电路由射随器和比较器组成，射随器是为了发送（调制器）和接收（解调器）电路之间的隔离，从而使它们工作互不影响。
比较电路是将正弦信号转换为脉冲信号，目的是便于控制科斯塔斯特环中的乘法器。
由于跟随器电源电压已调波信号幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否则会产生波形失真。
）科斯塔斯环提取载波原理（原理中标号参见原理图）采用科斯塔斯特环解调，科斯塔斯特环方框原理如图6所示。
图6 科斯塔斯特环电路方框原理如图解调输入电路的输出信号被加到模拟门5U6C和5U6D构成的乘法器，前者为正交载波乘法器，相当于图，后者为同相载波乘法器，相当于框图中乘法器1。
数字解调 实验报告
数字解调实验报告数字解调实验报告引言：数字解调是一种将数字信号转换为模拟信号的过程，它在通信领域中起着重要的作用。
本实验旨在通过实际操作，探索数字解调的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 了解数字解调的基本原理；2. 学习使用数字解调器进行信号解调；3. 掌握解调后信号的分析和处理方法。
二、实验原理数字解调是将经过调制的数字信号还原为原始的模拟信号的过程。
常见的数字解调方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅移键控（ASK）等。
三、实验步骤1. 准备工作：将实验所需设备连接好，包括信号发生器、数字解调器和示波器等；2. 设置信号发生器：根据实验要求，设置合适的频率和幅度；3. 连接信号发生器和数字解调器：将信号发生器的输出接入数字解调器的输入端；4. 设置数字解调器：根据实验要求，选择合适的解调方式和参数；5. 连接数字解调器和示波器：将数字解调器的输出接入示波器的输入端；6. 观察示波器波形：通过示波器观察解调后的信号波形，并进行分析和处理。
四、实验结果与分析在本实验中，我们选择了频移键控（FSK）作为数字解调的方式。
通过设置信号发生器的频率和幅度，我们成功地生成了一个调制信号。
将该信号输入到数字解调器中，并连接示波器进行观察。
观察结果显示，解调后的信号波形与原始模拟信号非常接近，证明了数字解调的有效性。
进一步分析解调后的信号，我们发现其中包含了原始信号的频率和振幅信息。
通过对解调后的信号进行频谱分析，我们可以得到原始信号的频谱特征。
这对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
五、实验总结通过本次实验，我们对数字解调的原理和应用有了更深入的了解。
我们学会了使用数字解调器进行信号解调，并掌握了解调后信号的分析和处理方法。
数字解调在通信领域中具有广泛的应用，对于提高通信质量和可靠性起着重要作用。
然而，本实验只是对数字解调的基础探索，还有许多进一步的研究和应用值得我们深入探讨。
移动通信数字调制解调技术
本章提示
由于带宽资源受限，目前所有调制技术 的主要设计思路就是最小化传输带宽。相 反，扩频技术使用的传输带宽比要求的最 小信号带宽大几个数量级。在多用户系统 中，事实证明在多址干扰（MAI）环境，扩 频系统能获得很高的频谱利用率。
第6章 移动通信数字调制解调技术
6.1 数字调制技术概述 6.2 线性数字调制技术 6.3 恒包络调制 *6.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制
其主要特点是这种已调信号具有包络幅度 不变的特性，其发射功率放大器可以在非 线性状态而不引起严重的频谱扩散。
6.1.5 调幅与调频
早期VHF频段的移动通信电台大都采用调 幅方式，调幅是使高频载波信号的振幅随 调制信号的瞬时变化而变化，其所占带宽 为BAM＝2fm，其中，fm为音频的上限频率。
由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调 幅而造成失真，目前已很少采用。
技术
6.1 数字调制技术概述
6.1.1 概述 6.1.2 数字调制的性能指标 6.1.3 蜂窝移动通信系统对数字调制技术的
要求 6.1.4 数字调制技术分类 6.1.5 调幅与调频
6.1.1 概述
第二代数字移动通信系统都使用数字调制 技术。
超大规模集成电路（VLSI）和数字信号处 理（DSP）技术的发展使数字调制比模拟 调制的传输系统更有效。
第6章 移动通信数字调制解调 技术
本章提示
调制在通信系统中占有十分重要的地位。 只有经过调制才能将基带信号转换成适合 于信道传输的已调信号，而且它对系统的 传输有效性和可靠性都有很大的影响。
本章提示
数字调制与模拟调制本质上并无什么不 同，它们同属正弦载波调制。但是数字调 制的调制信号为数字型正弦调制，模拟调 制的调制信号为连续性正弦调制。模拟信 号传输的质量标准是信噪比（S/N），数字 信号传输的质量标准是误码率（Pe）。
数字调制解调
电视的实现，不仅扩大和延伸了人们的视野，而且以其形象、生动、及时的优点提高了信息传播的质量和效率。
在当今社会，信息与电视是不可分割的。
多媒体的概念虽然与电视的概念不同，但在其综合文、图、声、像等作为信息传播媒体这一点上是完全相同的。
随着社会的不断进步，数字技术、数字视频技术、计算机技术等的发展也是日新月异，早已引起了世界各国的极大关注和巨大的投入，我国已做过多次数字电视的试播试验，有线数字电视已正式播岀。
世界上主要发达国家将在2010年前后全部播出数字电视，甚至停播传统的模拟电视。
我国预计在2015年实现这一目标，提前的可能性也很大。
字调制与解调众所周知，数字信号（基带信号）未经调制是很难有效地进行无线传输或者远距离的有线传输。
因此，在数字电视等数字视频技术中，其发送端需要对基带信号做数字信号的调制处理；在接受端，需要对做数字信号解调处理。
三种基本调制方式数字幅度调制又称幅移键控(ASK) o(amplitude shift keying) 数字频率调制又称频移键控(FSK)。
(frequency shift keying) 数字相位调制又称相移键控(PSK) o(phase shift keying)此外，还有改进型的和复合的数字调制方式(QAM,MQAM, QPSK等)。
幅移键控（ASK）多进制幅移键控（MASK）正交幅度调制（QAM）多电平正交调幅（MQAM）幅移键控（ASK ）幅移键控（ASK ）:是一种以数字信号对载频 幅度进行控制的一种调制。
幅移键控（ASK ）的调制框图如下图所示:cos cate (t)e (疋)=* cos幅移键控（ASK ）有二种基本的解调方式：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法 ）,其基本框图如下：幅移键控（ASK ）的解调•带通滤波器 /氐通滤波器-> 抽样判决器->半波或全波整流器 非相干解调定时脉冲进制幅移键控二进制幅移键控是出现得最早的一种调制方式，二进制数字调幅有二种情况：一种是数字基带信号为0, 1的单极性调制；一种是数字基带信号为T，1的双极性调制o（5）双极性不归零码已调幅信号: e2（ t） = -§2（t）COSO>0^（b） ASK凋制的有关波形多进制幅移键控（MASK）多进制（电平）幅移键控（SASK）则是以多个电平的矩形脉冲去对正弦（或余弦）载波进行的调幅，它的主要特点是频带利用率高。