數字調制技術論文設計-資料下載頁

【導讀】數字調制技術是移動通信中實現高速、高效通信的重要保證。的通信方式間的轉換.而數字調制作為軟件無線電的主要環節，其重要性不言而喻。進行深入的分析。最后我會努力找出出現這些結果的真正原因，并想出合理方法來避。己今后從事無線通信系統的開發奠定重要的基礎。并通過對各種數字調制方法的比較。頻帶利用率，信噪比，頻譜溢出等，才能設計出一個合理的數字調制系統。

　　

【正文】 %AWGN 信道噪聲 r=s+n。 %接收信號 濟南大學畢業設計 17 y=r.*c。 Lpfil=LPF(fc)。 %低通濾波器 Y=T2F(y)。 yrt=real(F2T(Lpfil.*Y))。 yr=yrtmean(yrt)。 yr(yr0)=1。 %發送比特 yr(yr0)=0。 subplot(3,1,1) plot(t,m,39。LineWidth39。,) title(39。輸入信號 39。)； axis([1,+1,*max(m)]) xlabel(39。t (ms)39。) ylabel(39。s(t) (V)39。) subplot(3,1,2) plot(t,s,39。LineWidth39。,) title(39。2ASK 調制后波形 39。)。 axis([1,+1,*min(c),*max(c)]) xlabel(39。t (ms)39。) ylabel(39。s(t) (V)39。) subplot(3,1,3) plot(t,yr,39。LineWidth39。,) axis([1,+1,*max(yr)]) title([39。2ASK 解調后的波形 39。]) xlabel(39。t (ms)39。) ylabel(39。s(t) (V)39。) 其中的子程序 T2F 如下： 濟南大學畢業設計 18 function X=T2F(x) global dt df N t f T %x 為時域的取樣值矢量， X 為 x 的傅氏變換， X 與 x 長度相 同并為 2 的整冪 H=fft(x)。 X=[H(N/2+1:N),H(1:N/2)]*dt end 圖 2ASK 的調制解調波形示意圖 其中的子程序 F2T 如下 : function x=F2T(X) global dt df t f T N %x 為時域的取樣值矢量， X 為 x 的傅氏變換， X 與 x 長度相同并為 2 的整冪 X=[X(N/2+1:N),X(1:N/2)]。 x=ifft(X)/dt。 end 濟南大學畢業設計 19 其中的子程序 LPF 如下： function y=LPF(fc)。 %實現 低通的頻域形式 global dt df N t f T Bs=N*df/2。 %系統帶寬 x1=(Bsfc/2)*N/(2*Bs)。 x2=(Bs+fc/2)*N/(2Bs)。 y=zeros(1,N)。 y(x1:x2)=1。 根據上述程序，得到調制 /解調曲線如圖 所示。可以看出， 2ASK 調制 /解調后正確恢復了原來的信號。 2ASK 調制 /解調的 FPGA 實現 （ 1） 使用 Verilog 實現 2ASK 調制 module two_ASK(clk,reset,x,y)。 input clk。 //模塊工作時鐘 input reset。 //模塊控制信號 input x。 //輸入信號 output y。 //調制輸出信號 //t 是分頻計數器 reg[1:0] t。 //carriers 是要調制的載波信號，將輸入信號 clk 經過 4 分頻得到 reg carriers。 always@(posedge clk).begin if(!reset)begin t=239。b00。 carriers=0。 end else begin if (t==239。b11) begin t=239。b00。 carriers=~carriers end 濟南大學畢業設計 20 else begin carriers=carriers。 t=t+1。 end end end //對基帶信號進行調制 assign y =x amp。 carriers。 endmodule 上述程序經過綜合，就可以得到如圖 所示的 RTL 結構示意圖。 圖 two_ASK 模塊綜合后得到的 RTL 結構示意圖 在 Quartus 中仿真后，其結果如圖 示。 圖 two_ASK 模塊仿真結果局部示意圖 (2)使用 Verilog 實現 2ASK 解調 module ASK_two(clk,reset,x,y)。 input clk。 input reset。 濟南大學畢業設計 21 input x。 output y。 reg y。 reg[2:0] t。 //計數器 reg[2:0] m。 //記錄 x 的脈沖數 always @(posedge clk) begin //完成 t 的循環計數 if(!reset) begin t=339。b000。 end else if(t==339。b111)。 t=339。b000。 else t=t+1。 end always@(posedge x) begin //此過程完成 two_ASK 信號的解調 if(!reset) begin m=339。b000。 end else begin if(t==339。b110) begin if(m=339。b010) //只要 m 計數器超過 3，就判決為 1 y=139。b0。 else y=139。b1。 m=339。b000。 //清空 m 計數器 end else m=m+1。 end end endmodule 上述程序經過綜合，可以得到如圖 所示的 RTL 結構示意圖。 在 Quartus 中仿真后，其結果如圖 所示。 濟南大學畢業設計 22 圖 two_ASK 模塊綜合后得到的 RTL 結構示意圖 圖 two_ASK 模塊仿真結果局部示意圖 MQAM調制 /解調的實現 在現代通 信中，頻譜和功率都是珍貴的資源，如何有效提高頻譜利用率一直是人們關注的焦點之一。單獨使用幅度或者相位攜帶信息時，不能充分利用信號平面，頻譜利用率不高，對頻譜資源是一種浪費。因此傳統的數字調制方式已不能滿足應用的需求，需要采用新的調制方式以減小信道對所傳信號的影響，以便在有限的帶寬資源條件下獲得更高的傳輸速率。這些技術的研究，主要是圍繞充分節省頻譜和高效率的利用頻帶展開的。多進制調制是提高頻譜利用率的有效方法，恒包絡技術能適應信道的非線性，并且保持較小的頻譜利用率。正交振幅調制（ Quadrature Amplitude Modulation,QAM）就是一種頻譜利用率很高的調制方式，這種調制方式用兩個獨立的基帶波形對相互正交的載波進行雙邊帶調制，充分利用整個信號平面，頻譜利用率高，目前已經在中、大容量數字微通信系統、有線電視網絡高速數據傳輸、衛星通信系統等領域得到了廣泛應用 [2]。 QAM 調制 /解調的基本原理 （ 1） MQAM 調制原理 )c os ()()( ncsn nM Q A M twnTtgAtS ???? ? () 濟南大學畢業設計 23 式中， An 是攜帶信息的離散振幅值，進制數 M 不同， An 的取值范圍也不同； g(tnTs)是成型后的基帶波形，要滿足沒有碼間干擾的條件。上述 MQAM 表達式還可以寫成正交表示形式 tnTtgAtnTtgASCnSn nn SnM Q A M ???? s i n]s i n)([c os]c os)([ ???? ?? () 從 ()式可以看出， MQAM 已調信號有兩路相互正交的載波疊加而 成，每路載波都被離散振幅調制。將兩路的離散振幅分開寫如下 : AdAY AcAX nnnn nnnn ?? ?? ??sinc o s () 則 MQAM 已調信號的正交表示式可以寫成： ttYttXtnTtgYtnTtgXS cccSn ncSn nM Q A M ???? s i n)(c os)(s i n)]([c os)]([ ?????? ?? () ? 圖 QAM 信號調制原理圖 根據式 ()可以得到 MQAM 信號調制原理圖，如圖 所示。信號經過串并轉換后進行電平轉換，為了抑制已調信號的頻譜擴展，避免由于信道帶寬有限而造成碼間干擾，基帶信號要經過預調制低通濾波器，濾波后的信號經過正交載波調制，得到I、 Q 兩路信號，兩路信號的相加和即為 MQAM 已調信號。 （ 2） MQAM 解調原理 MQAM 信號可以采用正交相干解調方法解調，多電平判決器對多電平基帶信號串 /并 轉換 預調制 LPF 預調制 LPF 2 到 L 電平變換 2 到 L 電平變換 cost?wt sinwt Am Bm 已調信號輸出 y（ t） 濟南大學畢業設計 24 進行判決和檢測，分別恢復出速率等于 Rb/2（ Rb 為信息速率）的二進制序列，最后經過并 /串轉換器將兩路二進制序列合成一個速率為 Rb 的二進制信息。實際上在MQAM 相干解調器中，最關鍵也是最難實現的模塊是同步模塊，包括載波恢復模塊和定時恢復模塊。同步模塊也是所有想干解調器的關鍵模塊。圖 為 MQAM 信號相干解調的框圖。 圖 MQAM 信號相干解調原理圖 （ 3） QAM 抗噪聲性能 M 進制方型 QAM 的誤碼率為 ]1l og3)([)11(2 2??? L LnEe r f cLp obe () 式 ()中， M=L2， Eb 為每比特碼元能量， n0為噪聲單邊功率譜密度。 QAM 調制 /解調的 MATLAB 實現 用 MATLAB 實現對隨機序列的 16QAM 的調制和解調，并繪制信噪比為 10dB情況下的 調制信號星座圖。程序名為 . M=16。 %M 進制 x=randint(5000,1,M)。 y=modulate((M),x)。 %調制 ynoisy=awgn(y,15,39。measured39。)。 %加噪聲 scatterplot(y)。 figure。 scatterplot(ynoise)。 載波恢復 LPF 多電平判決電路 定時恢復 多電平轉換 L 到 2 電平變換 L 到 2 電平變換 并 /串變換 LPF 濟南大學畢業設計 25 z=demodulate((M),ynoise)。 %解調 [num,rt]=symerr(x,z) %計算誤比特率 運行上述程序，就可以得到如圖 所示的星座圖指標。從中可以看出，經過加噪處理后，信號的星座圖明顯變差，也同時表明 QAM 信號的容噪性能很弱，只能工作在高信噪比的情況下，在較低的信噪比情況下，仍然需要使用 QPSK。甚至 BPSK信號來保證傳輸的正確性 [5]。 圖 QAM 的信號星座圖 QAM 全數字調制器的 FPGA 實現 使用 Verilog 實現全數字的 16QAM 調制器，假設載波的頻率為 1MHz,數據比特流的速率為 100Kbps。在實現時