多進制調(diào)制解調(diào)..

1、南華大學電氣工程學院通信原理課程設(shè)計設(shè)計題目：多進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：通信工程學生姓名:學號:起迄日期：2015年6月29日2015年7月10日指導教師：系主任：通信原理課程設(shè)計任務書1. 課程設(shè)計的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等)：(1) 技術(shù)要求：設(shè)計多進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，對MASK、MFSK調(diào)制系統(tǒng)和解調(diào)系統(tǒng)進行設(shè)計及仿真，觀測輸出波形和頻譜圖，對仿真結(jié)果進行分析，分析該系統(tǒng)的性能。(2) 工作要求： 查閱參考文獻，利用通信原理基本理論，分析系統(tǒng)工作原理，設(shè)計系統(tǒng)方框圖； 掌握計算機輔助設(shè)計方法，利用Matlab/Systemview/Multisim等軟件進行

2、仿真設(shè)計，具備獨立設(shè)計能力； 熟悉通信系統(tǒng)的調(diào)試和測量方法； 掌握電子電路安裝調(diào)試技術(shù)，選擇合適的元器件搭接實際電路，掌握電路的測試和故障排除方法，提高分析問題和解決問題的能力。2. 對課程設(shè)計成果的要求包括圖表(或?qū)嵨?等硬件要求:設(shè)計系統(tǒng)方框圖，對系統(tǒng)方框圖進行仿真，分析實驗結(jié)果。撰寫設(shè)計說明書，書寫格式規(guī)范，語言流暢簡潔，文字不得少于3000字。要求圖表清晰，分析通徹，有理有據(jù)。3. 主要參考文獻：1 樊昌信.通信原理（第6版）M.北京：電子工業(yè)出版社,2012,12.2 樊昌信，曹麗娜.通信原理教程（第3版）M.北京：國防工業(yè)出版社,2006,9.劉學勇.詳解MATLAB/Simuli

3、nk通信系統(tǒng)建模與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社,2011,11.張水英，徐偉強.通信原理及MATLAB/Simulink仿真M.北京：人民郵電出版社,2012,9.趙鴻圖，茅艷.通信原理MATLAB仿真教程M.北京：人民郵電出版社,2010,11.趙靜，張瑾.基于MATLAB的通信系統(tǒng)仿真M.北京：北京航空航天大學出版社,2010,1.趙謙.通信系統(tǒng)中MATLAB基礎(chǔ)與仿真應用M.西安：西安電子科技大學出版社,2010,3.8 徐明遠，邵玉斌.MATLAB仿真在現(xiàn)代通信中的應用M.西安：西安電子科技大學出版社,2011,4.9 邵玉斌.Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實例分析M

4、.北京：清華大學出版社,2008,6.10 邵佳潼辰輝.MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實例精講M.北京：電子工業(yè)出版社,2009,6.11 黃智偉.基于NIMultisim的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析（修訂版）M.北京：電子工業(yè)出版社,2011,6.12 孫屹,戴妍峰.SystemView通信仿真開發(fā)手冊M.北京：國防工業(yè)出版社,2004,11.13 青松，程岱松,武建華.數(shù)字通信系統(tǒng)的SystemView仿真與分析M.北京：北京航空航天大學出版社,2001,6.4. 課程設(shè)計工作進度計劃:序號起迄日期2015.6.292015.7.2工作內(nèi)容系統(tǒng)方案設(shè)計2015.7.32

5、015.7.5利用Matlab/Systemview/Multisim等軟件進行仿真設(shè)計2015.7.62015.7.82015.7.92015.7.10通信系統(tǒng)的調(diào)試和測量，排除故障，分析實驗結(jié)果整理設(shè)計報告指導教師日期：2015年6月28日摘要：多進制數(shù)字調(diào)制基于二進制調(diào)制，通過采用多進制調(diào)制的方式，使得每個碼元傳送多個比特的信息，從而在信息傳送速率不變的情況下提高頻帶利用率。與二進制類似，多進制調(diào)制有多進制振幅鍵控（MASK）、多進制頻移鍵控（MFSK）、多進制相移鍵控（MPSK）和多進制差分相移鍵控（MDPSK）。本文介紹了多進制調(diào)制的原理，并通過Systemview軟件，設(shè)計了MAS

6、K和MFSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：多進制調(diào)制MASKMFSK目錄1緒論61.1引言61.2 MASK調(diào)制的基本原理介紹71.3 MFSK調(diào)制的基本原理介紹82 MASK調(diào)制設(shè)計方法與步驟分析92.1 建立仿真電路92.2參數(shù)設(shè)置102.3 運行時間設(shè)置102.4 運行系統(tǒng)112.5測試結(jié)果和分析123 MFSK調(diào)制設(shè)計方法與步驟分析133.1 建立仿真電路133.2參數(shù)設(shè)置143.3 運行時間設(shè)置143.4 運行系統(tǒng)153.5測試結(jié)果和分析154 心得與體會16參考文獻17附錄181緒論1.1引言二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)最基本的方式，具有較好的抗干擾能力。但是由于一個碼元只能傳送兩個比

7、特的信息，因此其頻帶利用率較低，這一點使得其在實際應用中受到一定的限制。在信道頻帶受限時，為了提高頻帶利用率，通常采用多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。其代價是增加信號功率和實現(xiàn)的復雜性。由信息傳輸速率R、碼元傳輸速率R和進制數(shù)M之間的關(guān)系可知，在信息傳送速率不bB變的情況下，通過增加進制數(shù)M可以降低碼元傳送速率，從而減小信號帶寬，節(jié)約頻帶資源，提高系統(tǒng)的頻帶利用率。雖然多進制調(diào)制帶來了信號功率上升和實現(xiàn)上更加復雜，但是隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，對數(shù)據(jù)傳輸要求的迅速增長必然要求多進制調(diào)制的進一步應用，而電子技術(shù)的飛速發(fā)展也使得其調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)也變得相對簡單起來，因此多進制調(diào)制的應用必然變得更加廣泛。與二進制數(shù)字調(diào)

8、制系統(tǒng)相類似，若用多進制數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的振幅，頻率或相位，則可相應地產(chǎn)生多進制振幅調(diào)控、多進制數(shù)字頻率調(diào)制和多進制數(shù)字相位調(diào)制。1.2多進制振幅鍵控(4ASK)的調(diào)制解調(diào)原理振幅鍵控(AmplitudeShiftKeying,ASK)是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信號，而其頻率和初始相位保持不變。在4Ask中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應四進制信息“0”或“1”或“2”或“3”MASK信號的一般表達式為e2ASK(t)=s(t)coswct其中s(t)=ang(t-nTs)式中：Ts為碼元持續(xù)時間；g(t)為持續(xù)時間為Ts的基帶脈沖波形，為簡便起見,通常假設(shè)g(t)是高度為1、

9、寬度等于Ts的矩形脈沖;an是第n個符號的電平取值。MASK信號的產(chǎn)生方法通常有兩種：數(shù)字鍵控法和模擬相乘法,相應的調(diào)制器如圖1-1所示。圖(a)就是一般的模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實現(xiàn)；在碼元間隔OWtWTS內(nèi)，可能發(fā)送的碼元有M種：si(t),i=1,2M。實際應用中，通常取M=2k(k>l為整數(shù))。M進制幅度鍵控(MASK)使用M種可能的取值對載波幅度進行鍵控，在每個碼元間隔TS內(nèi)發(fā)送其中一種幅度的載波信號。四進制幅度鍵控是使用4種可能的取值對載波幅度進行鍵控，在每個碼元間隔TS內(nèi)發(fā)送其中一種幅度的載波信號。如下圖所示：其中a=<n0,1,2,發(fā)送概率為P0發(fā)送概率為P1發(fā)

10、送概率為P2lM-發(fā)送概率為佇-1M-1-工P=1ii=01.3MFSK的調(diào)制解調(diào)原理(1)4FSK調(diào)制多進制數(shù)字頻率調(diào)制是二進制數(shù)字振幅鍵控的推廣，也稱多頻調(diào)制，它是利用多個不同載波頻率來表征數(shù)字信息的方法實現(xiàn)2FSK有兩種方法，一種是鍵控法產(chǎn)生，二進制頻移鍵控信號，即利用數(shù)字基帶信號控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通。為高時選通載波一，反之則選通載波二。另一種頻移鍵控2FSK是用數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的頻率,因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以載波頻率的變化也是離散的.4FSK的基本原理和2FSK是相同的，其調(diào)制可以用鍵控法和模擬的調(diào)頻法來實現(xiàn),不同之處在于使用鍵控法時其供選的頻率有

11、4種(2)4FSK解調(diào)圖114FSK信號波形實現(xiàn)4FSK解調(diào)的方法也類似與2FSK，分為相干、非相干等方式。這里采用非相干解調(diào)。4FSK非相干解調(diào)的原理如下圖7所示：(3)4FSK的調(diào)制解調(diào)方框圖：2基于systemview的MASK調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計仿真系統(tǒng)仿真如下圖：2.2參數(shù)設(shè)置Token0Token1Token2378Token4Token5Token6Token9Token10四電平數(shù)字基帶信號（Amp=lv,頻率=OHZ）DSB-AM調(diào)制器（Amp=1v,頻率=100HZ）信號觀察點載波信號（Amp=1v,頻率=100HZ）乘法器低通濾波器（Fc=12HZ,poles=3）采樣保持器（

12、CtrlThreshold=0.3v）脈沖序列（Amp=1v,頻率=10HZ2.3運行時間設(shè)置2.4運行系統(tǒng)運行設(shè)計好的系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析窗口觀察各點波形。=回1-o;7PU4.二2總ugp.l-i¥£2.5測試結(jié)果與分析：通過對比基帶信號和最終解調(diào)信號發(fā)現(xiàn)波形完全吻合，符合預期設(shè)計目標。對比基帶信號和已調(diào)信號的頻譜圖發(fā)現(xiàn)：在基帶信號頻率100HZ附近，其功率譜密度發(fā)生了變化。說明調(diào)制過程使信號的功率譜密度增大。3基于systemview的MFSK調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計仿真3.1系統(tǒng)仿真圖如下-Jt-'-Jt-pglI.,ii11nnIIFJ4FSK的實現(xiàn)方法中我們選擇一種方

13、法進行調(diào)制,解調(diào)方法中,我們選擇非相干解調(diào)方法。根據(jù)上面原理框圖得上面的仿真圖。3.2參數(shù)設(shè)置Token0Token1四電平數(shù)字基帶信號（Amp-lv,頻率-10HZ）MFSK數(shù)字調(diào)制器（Amp-lv,頻率-10HZ）Token910315051521953545556信號觀察點Token11121314帶通濾波器（截止頻率分別為2535HZ,3545HZ,4555HZ,5565HZ）Token58596061Token62636465Token21232425Token20222627Token29Token30Token32半波整流器低通濾波器（Amp-lv,頻率-12HZ）階躍信號（Am

14、p-0.15v）模擬比較器（Tureout分別為-1-0.50.51）加法器采樣保持脈沖序列（Amp-1v,脈寬-0.001,頻率-40HZ）3.3運行時間設(shè)置3.4運行系統(tǒng)運行設(shè)計好的系統(tǒng)，在系統(tǒng)分析窗口觀察各點波形。3.5測試結(jié)果和分析通過對比基帶信號與最終解調(diào)信號，可以看出解調(diào)出來的信號與原信號相比，存在著些許時延，但在某些地方發(fā)生了電平跳變現(xiàn)象，經(jīng)分析認為是由于噪聲的影響。分析觀察基帶信號與調(diào)制信號的頻譜圖，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過MFSK調(diào)制后，新后的功率譜密度增大，說明調(diào)制后的信號功率更高。Sink2(t'd)012TimeinSecondE:：:Sink2222(t31)=回険Sys

15、tem、基帶信號與最終解調(diào)信號波形圖SystemView0100200300400FrequencyinHz(dF=244.1e3:-wl2:PowerSpectrumofSink2_2(dBm50ohms)FowerSpecttumu£Sink2_2.dEm50ohmE10020030040001002D0300400FrequencyinHz(<iF=244.1e3"-八呂VEgrpView基帶信號與調(diào)制信號的頻譜圖4心得與體會為時一個多星期的課程設(shè)計終于要完成了！在這個過程中，遇到過困難、挫折，也收獲過喜悅。困難是面對題目時的一知半解，挫折是設(shè)計仿真過程中遇到的

16、各種問題，而喜悅則是完成之后收獲。記得剛開始拿到任務書時，因為對原理不甚了解以及對systemview軟件使用的陌生，幾乎無法找到頭緒。但幸運的是經(jīng)過請教老師以及與同學的討論，還有去網(wǎng)上以及圖書館查找相關(guān)資料，終于開始慢慢上手，最終完成了課程設(shè)計。在這個過程中，我深刻體會對做事情首先要有頭緒，不能一無所知便沖上去蠻干。同時要對所做的事情要有理解，不然做起來只會事倍功半，時間花了，但效果卻不怎么好。通過這次的課程設(shè)計，我深刻了解了多進制調(diào)制的相關(guān)原理，通過運用systemview軟件對系統(tǒng)進行仿真設(shè)計，了解并熟悉這一軟件的使用。同時也在這一過程中發(fā)現(xiàn)了諸如沒有真正理解自己所學過的知識，缺乏實際經(jīng)

17、驗等不足。我想，通過這次課程設(shè)計，以后應該要理解所學內(nèi)容，并與實踐相結(jié)合，解決遇到的難題。參考文獻1 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第7版）.國防工業(yè)出版社，20122 馮育濤.通信系統(tǒng)仿真.國防工業(yè)出版社，20093 張輝、曹麗娜著.現(xiàn)代通信原理與技術(shù)（第2版）.西安：西電出版社，20084 孫屹、戴妍峰.SystemView通信仿真開發(fā)手冊M.北京：國防工業(yè)出版社,2004,11.5 青松、程岱松、武建華.數(shù)字通信系統(tǒng)的SystemView仿真與分析M.北京：北京航空航天大學出版社,2001,6.潘莉，郭東輝,紀安妮，劉瑞堂.數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)及其應用的研究進展J.電訊技術(shù),2001,05:26-30.7 朱近康，邱玲.移動通信調(diào)制技術(shù)的進展J.中興通訊技術(shù),2001,03:52-55.8 文川.多進制數(shù)字調(diào)制技術(shù)及應用J.中國有線電視,2004,23:17-20.9 馮傳崗.論現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)J.有線電視技術(shù),2003,04:69-76.10 李雙煥，方金輝.衛(wèi)星通信系統(tǒng)中多進制調(diào)制方式的對比分析J.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2014,10:55-57.11 徐現(xiàn)嶺.現(xiàn)代通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的基本技術(shù)和實現(xiàn)方法D西安電子科技大學,200812 黃金平.通信仿真軟件SystemView及其應用J.石油儀器,2004,01:4