1、 南華大學電氣工程學院 通信原理課程設計設計題目： 多進制數字調制解調系統設計 專 業： 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： 通信原理課程設計任務書1課程設計的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：(1)技術要求：設計多進制數字調制解調系統，對MASK、MFSK調制系統和解調系統進行設計及仿真，觀測輸出波形和頻譜圖，對仿真結果進行分析，分析該系統的性能。(2)工作要求：查閱參考文獻，利用通信原理基本理論，分析系統工作原理，設計系統方框圖；掌握計算機輔助設計方法，利用Matlab/Systemview/Mul

2、tisim等軟件進行仿真設計，具備獨立設計能力；熟悉通信系統的調試和測量方法；掌握電子電路安裝調試技術，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對課程設計成果的要求包括圖表（或實物）等硬件要求：設計系統方框圖，對系統方框圖進行仿真，分析實驗結果。撰寫設計說明書，書寫格式規范，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。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：國防工業出版社,2006,9.3劉學勇 

3、.詳解MATLAB/Simulink通信系統建模與仿真M.北京：電子工業出版社,2011,11.4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,2012,9.5趙鴻圖,茅艷 .通信原理MATLAB仿真教程M.北京：人民郵電出版社,2010,11.6趙靜 ,張瑾 .基于MATLAB的通信系統仿真M.北京：北京航空航天大學出版社,2010,1.7趙謙 .通信系統中MATLAB基礎與仿真應用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

4、在現代通信中的應用M.西安：西安電子科技大學出版社,2011,4.9邵玉斌 .Matlab/Simulink通信系統建模與仿真實例分析M.北京：清華大學出版社,2008, 6.10邵佳 ,董辰輝 . MATLAB/Simulink通信系統建模與仿真實例精講M.北京：電子工業出版社,2009, 6.11黃智偉 .基于NI Multisim的電子電路計算機仿真設計與分析(修訂版)M.北京：電子工業出版社,2011, 6.12孫屹 ,戴妍峰   . SystemView通信仿真開發手冊M.北京：國防工業出版社,2004,

5、11.13青松,程岱松,武建華 .數字通信系統的SystemView仿真與分析M.北京：北京航空航天大學出版社,2001,6.4課程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內 容12015.6.292015.7.2系統方案設計22015.7.32015.7.5利用Matlab/Systemview/Multisim等軟件進行仿真設計32015.7.62015.7.8通信系統的調試和測量，排除故障，分析實驗結果42015.7.9 2015.7.10整理設計報告指導教師日期： 2015 年 6 月28日摘要：多進制數字調制基于二進制調制，通過采用多進制調制的方式，使得每個碼元傳送多個

6、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制的原理，并通過Systemview軟件，設計了MASK和MFSK調制解調系統。關鍵詞：多進制調制 MASK MFSK目錄1緒論61.1引言61.2 MASK調制的基本原理介紹71.3 MFSK調制的基本原理介紹82 MASK調制設計方法與步驟分析92.1 建立仿真電路92.2參數設置102.3運行時間設置102.4 運行系統112.5測試結果和分析123 MFSK調制設計方法

7、與步驟分析133.1 建立仿真電路133.2參數設置143.3運行時間設置143.4 運行系統153.5測試結果和分析154 心得與體會16參考文獻17附錄181緒論1.1引言 二進制數字調制系統是數字通信系統最基本的方式，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，通常采用多進制數字調制系統。其代價是增加信號功率和實現的復雜性。由信息傳輸速率Rb 、碼元傳輸速率RB和進制數M之間的關系可知，在信息傳送速率不變的情況下，通過增加進制數M可以降低碼元傳送速率，從而減小信號帶寬，節

8、約頻帶資源，提高系統的頻帶利用率。雖然多進制調制帶來了信號功率上升和實現上更加復雜，但是隨著現代社會的發展，對數據傳輸要求的迅速增長必然要求多進制調制的進一步應用，而電子技術的飛速發展也使得其調制解調的實現也變得相對簡單起來，因此多進制調制的應用必然變得更加廣泛。 與二進制數字調制系統相類似，若用多進制數字基帶信號去調制載波的振幅，頻率或相位，則可相應地產生多進制振幅調控、多進制數字頻率調制和多進制數字相位調制。1.2多進制振幅鍵控（4ASK）的調制解調原理振幅鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用載波的幅度變化來傳遞數字信號，而其頻率和初始相位保持不變。在4Ask

9、中，載波的幅度只有兩種變化狀態，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為碼元持續時間；g(t)為持續時間為Ts的基帶脈沖波形，為簡便起見，通常假設g(t)是高度為1、寬度等于Ts的矩形脈沖；an是第n個符號的電平取值。MASK信號的產生方法通常有兩種：數字鍵控法和模擬相乘法，相應的調制器如圖1-1所示。圖（a）就是一般的模擬幅度調制的方法，用乘法器實現；在碼元間隔0tTS內，可能發送的碼元有M 種：si(t)，i=1，2，¼，M。實際應用中，通常取M = 2k

10、（k>1為整數）。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內發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內發送其中一種幅度的載波信號。如下圖所示： 基帶四電平單極性不歸零信號 MASK信號 1.3 MFSK的調制解調原理(1)4FSK調制多進制數字頻率調制是二進制數字振幅鍵控的推廣，也稱多頻調制，它是利用多個不同載波頻率來表征數字信息的方法實現2FSK有兩種方法,一種是鍵控法產生，二進制頻移鍵控信號,即利用數字基帶信號控制的開關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

11、選通載波二。另一種頻移鍵控2FSK是用數字基帶信號去調制載波的頻率,因為數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，其調制可以用鍵控法和模擬的調頻法來實現，不同之處在于使用鍵控法時其供選的頻率有4種圖11 4FSK信號波形f3f1f2f4TTTTt(2)4FSK解調實現4FSK解調的方法也類似與2FSK，分為相干、非相干等方式。這里采用非相干解調。4FSK非相干解調的原理如下圖7所示：圖7FSK非相干解調原理圖(3)4FSK的調制解調方框圖：2 基于systemview的MASK調制系統的設計仿真系統仿真如下圖：2.2 參數設置Token 0 四

12、電平數字基帶信號（Amp=1v，頻率=0HZ）Token 1 DSB-AM調制器（Amp=1v，頻率=100HZ ）Token 2 3 7 8 信號觀察點Token 4 載波信號（Amp=1v，頻率=100HZ ）Token 5 乘法器Token 6 低通濾波器(Fc=12HZ,poles=3 )Token 9 采樣保持器（Ctrl Threshold=0.3v ）Token 10 脈沖序列（Amp=1v，頻率=10HZ ）2.3 運行時間設置 2.4 運行系統 運行設計好的系統，在系統分析窗口觀察各點波形。 2.5 測試結果與分析：通過對比基帶信號和最終解調信號發現波形完全吻合，符合預期設計

13、目標。對比基帶信號和已調信號的頻譜圖發現：在基帶信號頻率100HZ附近，其功率譜密度發生了變化。說明調制過程使信號的功率譜密度增大。 3 基于systemview的MFSK調制系統的設計仿真3.1系統仿真圖如下 4FSK的實現方法中我們選擇一種方法進行調制,解調方法中,我們選擇非相干解調方法。根據上面原理框圖得上面的仿真圖。3.2參數設置Token 0 四電平數字基帶信號（Amp=1v，頻率=10HZ） Token 1 MFSK數字調制器（Amp=1v，頻率=10HZ） Token 9 10 31 50 51 52 19 53 54 55 56 信號觀察點 Token 11 12 13 14

14、帶通濾波器（截止頻率分別為2535HZ，3545HZ， 4555HZ，5565HZ） Token 58 59 60 61 半波整流器 Token 62 63 64 65 低通濾波器（Amp=1v，頻率=12HZ） Token 21 23 24 25 階躍信號（Amp=0.15v） Token 20 22 26 27 模擬比較器（Tureout分別為-1 -0.5 0.5 1） Token 29 加法器 Token 30 采樣保持 Token 32 脈沖序列（Amp=1v，脈寬=0.001，頻率=40HZ）3.3運行時間設置3.4運行系統運行設計好的系統，在系統分析窗口觀察各點波形。3.5測試結

15、果和分析通過對比基帶信號與最終解調信號，可以看出解調出來的信號與原信號相比，存在著些許時延，但在某些地方發生了電平跳變現象，經分析認為是由于噪聲的影響。 分析觀察基帶信號與調制信號的頻譜圖，可以發現經過MFSK調制后，新后的功率譜密度增大，說明調制后的信號功率更高。 基帶信號與最終解調信號波形圖 基帶信號與調制信號的頻譜圖4 心得與體會 為時一個多星期的課程設計終于要完成了！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，挫折是設計仿真過程中遇到的各種問題，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

16、無法找到頭緒。但幸運的是經過請教老師以及與同學的討論，還有去網上以及圖書館查找相關資料，終于開始慢慢上手，最終完成了課程設計。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。通過這次的課程設計，我深刻了解了多進制調制的相關原理，通過運用systemview軟件對系統進行仿真設計，了解并熟悉這一軟件的使用。同時也在這一過程中發現了諸如沒有真正理解自己所學過的知識，缺乏實際經驗等不足。我想，通過這次課程設計，以后應該要理解所學內容，并與實踐相結合，解決遇到的難題。 參考文獻1 樊昌信，曹麗娜.通

17、信原理（第7版）.國防工業出版社，20122 馮育濤.通信系統仿真.國防工業出版社，20093 張輝、曹麗娜著.現代通信原理與技術（第2版）.西安：西電出版社，20084 孫屹、戴妍峰. SystemView通信仿真開發手冊M.北京：國防工業出版社,2004,11.5青松、程岱松、武建華 .數字通信系統的SystemView仿真與分析M. 北京：北京航空航天大學出版社,2001,6.6潘莉,郭東輝,紀安妮,劉瑞堂. 數字調制解調技術及其應用的研究進展J. 電訊技術,2001,05:26-30.7朱近康,邱玲. 移動通信調制技術的進展J. 中興通訊技術,2001,03:52-55.8文川. 多進制數字調制技術及應用J. 中國有線電視,2004,23:17-20.9馮傳崗. 論現代數字調制技術J. 有線電視技術,2003,04:69-76.10李雙煥,方金輝. 衛星通信系統中多進制調制方式的對比分析J. 軍民兩用技術與產品,2014,10:55-57.11徐現嶺. 現代通信系統調制解調的基本技術和實現方法D.西安電子科技大學,200812黃金平. 通信仿真軟件System View及其應用J. 石油儀器,2004,01:47-49+68.13