现代通信系统调制解调技术和实现方法.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.43M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文选题背景

1.2课题概述

1.3现代通信系统调制解调的重要性

1.4现代通信系统的调制技术

1.5 EDA、VHDL和FPGA

1.5.1 EDA的概念

1.5.2 EDA的特点和工程设计流程

1.5.3论文中用到的EDA工具简介

1.5.4 VHDL语言

1.5.5 FPGA介绍

1.5.6 C++语言

第二章模拟通信中信号的调制与解调技术

2.1概述

2.2幅度调制

2.2.1全载波调幅

2.2.2抑制载波调幅

2.2.3基于OrCAD的振幅调制信号仿真

2.2.4基于SystemView的AM信号的相干解调

2.3角度调制

2.3.1角调波的一般表达式

2.3.2角度调制的实现方法

2.3.3基于System View的调频信号的调制解调仿真

第三章数字通信中的调制与解调

3.1二进制幅移键控信号(2ASK)

3.1.1 ASK调制方法

3.1.2基于VC++语言的2ASK调制

3.1.3基于VHDL语言的2ASK调制设计、仿真

3.1.4 ASK信号的解调方法

3.2二进制频移键控信号(2FSK)

3.2.1 FSK信号的产生

3.2.2基于VC++语言的2FSK调制

3.2.3基于VHDL语言的2FSK调制设计、仿真

3.3二进制相移键控信号(2PSK)

3.3.1绝对相移(2BPSK)

3.3.2二进制差分相移键控(2DPSK)

第四章多进制数字调制系统

4.1多进制数字振幅调制

4.2多进制数字频率调制

4.3多进制相移键控

4.3.1四相绝对相移键控QPSK调制

4.3.2四相绝对相移键控QPSK信号的解调

4.3.3基于VC++语言的QPSK调制

4.3.4基于System View软件QPSK系统仿真

结论

致谢

参考文献

读研期间的研究成果

附录

西安电子科技大学硕士学位论文现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法姓名：徐现岭申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：王家礼20080101

摘要近年来，我国移动通信业务迅猛发展，已深入到社会生活的各个方面。面对移动用户群的持续增长和新业务的层出不穷，移动通信体系要及时适应甚至超前于市场需求的步伐。另外如今移动通信已成为通信领域中最具活力、最具发展前途的一种通信方式，未来通信的更高要求成为其演进的原动力，与之相关的各类通信技术也成为人们研究的热点，值得我们密切关注和学习。论文的主要工作是研究、综述现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法，另外对模拟通信系统和数字通信系统的调制解调技术采用EDA工具进行分析和讨论，并对模拟通信系统中的调制和解调用实验进行验证，对数字通信系统的调制解调采用基于FPGA进行VHDL编程并用c++实现软件编程。论文后续任务为在熟悉正交幅移键控QAM和高斯最小频移键控GMSK基本原理的基础上对其进行C++软件编程和SystemView。将C++编程结果数据导入maltab，通过matlab软件显示调制信号波形，对编程结果进行进一步验证。关键词：FPGASystemViewO¨

ABSTRACTInrecent),cars，mobilecommunicationserviceinourcountryhasagreatdevelopmenLithaspenetratedtoeachaspectofoursociallife．Alongwiththegrowsofmotionusergroupandemergesofnewserviceoneafteranotherincessantly,mobilecommunicationsystemshouldadaptsevcnadvancespromptlythanthestepofmarketdemand．Moreovertodaymobilecommunicationhasbecomeonekindofcommunicationdomainwhichhasthemostvigoranddevelopmentfuture，thehJ曲el"requestoffuturecommunicationwillbecomeitsevolutiondrivingforce，andeachkindofcommunicationtechniquewhichitcorrelatewithhasbecomesahotspotforpeoplestudy,itworthUSpayingattentiontoandstudyingclosely．TheprimetaskinthispaperistostudyandsummarizesthemodulationTechniqueinmobilecommunieati∞anditsrealizationmethod．Fortheanalogcommunicationssystemandthedigitalcommunicationsystemmodulationdemodulationtechnology,WellsetheEDAtooltocarryonanalyzesanddiscusses．Moreover,inthepaperthemodulationanddemodulationtechniqueinanalogcommunicationssystemisconfLrmedbytests．Forthemodulationanddemodulationtechniqueinthedi百talcommunicationsystem,itiscarriedontheVHDLprogrammingbasedonFPGAandrealizedthesoftwareprogramwithC++．ThepaperfollowupmissionistofamiliarthebasicprincipleofQAMandGMSK,onthebaseofit．thenprogramitwithC++andsimulatewithSystemView．Afterthat，inducttheCprogrammingresultdatatoMaltab，throughmatlabsoftwaremodulationsignalprofileCanbedemonstrated,andfordoingthisWe啪determinetheprogrammingtureorwrong．Keywords：FPGASystemViewOH"

西安电子科技大学学位论文创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：硷盈途西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人签名：导师签名：

第一章绪论第一章绪论1．1论文选题背景近年来，我国移动通信业务迅猛发展，己深入到社会生活的各个方面。面对移动用户群的持续增长和新业务的层出不穷，移动通信体系要及时适应甚至超前于市场需求的步伐。而作为移动通信的核心技术之一的调制解调技术是实现高速高效的通信系统的重要保证。另外由于各类调制方式都有其优点和局限性，但它们始终都是围绕通信的三项重要指标一有效性、可靠性和安全性进行不断的优化和改进的，在移动通信系统中起着至关重要的作用。移动通信己成为通信领域中最具活力、最具发展前途的一种通信方式。未来通信的更高要求成为其演进的原动力，与之相关的各类通信技术也成为人们研究的热点，值得我们密切关注和学习。1．2课题概述本论文的主要工作是研究、综述现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法，对模拟通信系统和数字通信系统的调制解调技术采用EDA工具进行分析和讨论，并对模拟通信系统中的调制和解调用实验进行验证，对数字通信系统的调制解调采用基于FPGA进行VHDL编程和下载验证并用C++实现软件编程，在论文期间的工作主要有：l、学习和研究了现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法系统的学习了《现代通信技术》、《通信电子线路》、《数字通信》、《高频电子线路》等理论教材和调制解调技术方面的相关资料，明确调制解调的基本技术和实现方法。2、EDA工具的学习和使用学习了几种常用的EDA工具：OrCAD／Pspice、SystemView、OuartusII、EWB(ElectronicsWorkbench)等，并用这些EDA工具对调制解调电路进行了前仿真和后仿真。3、VHDL语言以及c++语言的学习和使用对模拟通信系统中的调制和解调用实验进行验证，对数字通信系统的调制解调采用基于FPGA进行VHDL编程和下载验证并研究具体的C语言软件实现方法。4、硬件实验

!现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法在熟悉调制解调基本技术的基础上，对部分常用的方法进行硬件实验和研究。在模拟通信系统中，主要研究和分析了振幅调制和频率调制，分析和探讨了AM波的产生和解调、DSB波的产生和解调、FM波的产生和解调，并得到～些实验数据和波形；在数字通系统中，主要分析和研究了振幅键控、频率键控和相位键控的产生与解调，并用FPGA具体实现和论证了振幅键控信号的产生和解调。1．3现代通信系统调制解调的重要性通信的主要目的是传输消息。消息的形式多种多样，可以使符号、文字、语声、图像等。各种不同消息可以分为两类，即数字(离散)消息和模拟(连续)消息。消息传递时，首先需要转化成电信号。相应电信号的形式也可分成两类，即模拟信号和数字信号。同样按新信道传输的信号类型，可以将通信系统分成两类：模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统中，常对消息进行两种变换。首先，将消息便为原始电信号。由于原始电信号通常具有很低的频率分量，一般不宜直接传输。第二种变换：将原始电信号(基带信号)变为适合信道传输的频带信号，在接收端再进行相反变换。这种变换和反变换通常称为调制和解调。数字通信系统中，虽然传输的是数据信息，但同样少不了调制和解调(频带传输系统)。通信的根本任务是如何保证远距离传输信息的正确性，这方面数字通信系统具有先挑天的优势。这是因为数字通信系统传输的是离散的数字信号，与模拟通信相比，更能适应现代通信系统的要求。第一，抗干扰能力强，尤其中继传输，可再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善传输质量：第三，便于使用现代数字信号处理技术来对数字信息进行处理：第四，易于做高保密性的加密处理：第五，可以综合传递各种消息，使通信系统的功能增强。也正是由于以上所述的原因，数字通信系统才能在各方面逐渐代替模拟通信系统成为现代通信的最基本方式。可见，调制解调在现代通信系统中起着重要作用。调制的重要性体现在：将基带信号变换成适合在信道中传输的己调信号；实现信道的多路复用及改善系统抗噪声性能。而解调的重要性体现在：如何从带有噪声干扰和畸变的信道输出信号中，恢复还原原来基带信号。1．4现代通信系统的调制技术模拟调制系统中所采用的调制技术可分为线性调制和非线性调制。最常用和最重要的调制方式使用正弦波作载波的幅度调制和角度调制。前者属线性调制，

第一章绪论已调信号的频谱是基带信号频谱的平移及线性变换。已调信号有：调幅(AM)、双边带(DSB)、单边带(SSB)及残留边带(VSB)。后者属于非线性调制，己调信号的频谱不再保持原来基带信号的频谱的结构，其频谱会产生无限的频谱分量。已调信号有：调频(FM)和调相(PM)。数字调制系统的调制方式可分为连续波调制和脉冲调制。连续波调制可分为二进制调制调制、多进制调制和高效数字调制。二进制调制如：二进制振幅键控调制(2ASK)、二进制频率键控调制(2FSK)、二进制绝对相移键控调制(2CPSK)和二进制相对相移键控调制(2DPSK)。多进制调制亦可分为：多进制数字振幅调制(MASK)、多进制数字频率调制(肝SK)和多进制数字相位调制(MPSK)。在多进制数字调制系统中，多进制数字相位调制和多进制星座调制应用更为广泛，典型如：四相相对移相键控(QDPSK)和16进制的正交振幅调制(16QAM)。改进的数字调制方式有：最小移频键控(MSK)和高斯最小移频键控(GMSK)等。脉冲调制指的是模拟信号数字化的调制方式，是采用时间上离散的脉冲串作为载的调制方式。常用的调制方式有：脉冲振幅调制(PA^I)、脉宽调制(PDM)、脉位调制(PPM)及脉冲编码调制(PCM)、增量调制(△lI)等。1．5EDA、V皿L和FPGA1．5．1EDA的概念EDA(ElectronicDesignAutomation)即电子设计自动化技术，是一种以计算机为基本工作平台，以EDA软件为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以可编程器件PLD为实验载体(包括CPLD、FPGA、EPLD等)，以集成电路芯片为目标器件的电子产品自动化设计过程。利用计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学以至人工智能学多种计算机应用学科的最新成果而开发出来的一整套软件工具。EDA技术的出现，不仅为电子系统设计带来了一场革命性的变化，从某种意义上来说，也是电子系统设计发展的必然趋势。现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。它主要采用并行工程和。自顶向下”的设计方法，使开发者从一开始就要考虑到产品生成周期的诸多方面，包括质量、成本、开发时间及用户的需求等等。然后从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真、纠错，并用VHI)L、Verilog-HDL、ABEL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。EDA技术可把数字通信技术、微电子技术和现代电子设计自动技术结合起

一4现代通信系统调制解调的基本技术和实现方法来，实现了硬件设计软件化，提高了数字通信系统设计的效率，降低了设计成本。本文的第三章就是基于FPGA，利用VHDL语言编程并用EDA技术对数字通信系统的调制和解调进行分析。EDA技术的发展过程可分三个阶段：20世纪70年代计算机辅助设计(ComputerAssistDesign，CAD)：20世纪80年代后期计算机辅助工程设计(ComputerAssistEngineeringDesign，CAE)：20世纪90年代电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation，EDA)。可见，EDA技术可以看作是电子CAD的高级阶段。1．5．2EDA的特点和工程设计流程1、EDA进行电子系统设计的特点(1)硬件电路的设计用软件的方式设计；(2)设计过程可以用有关软件进行各种仿真，且用软件开发的系统到硬件系统的转换由有关的软件自动完成：(3)系统可现场编程，可在线升级；(4)整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。2、EDA工程设计流程(举例见第三章信号的调制和解调分析过程)(1)源程序的编辑和编译可选择三种方式：原理图输入方式、状态图输入方式及VHDL程序的文本输入方式；(2)逻辑综合和优化；通过综合器(Synthesizer)，将软件描述和硬件实现有机结合。也就是将高级语言描述转换为低级的，可与FPGA／CPLD或构成ASIC的门阵列基本结构相映射的网表文件；(3)目标器件的布线和适配通过适配器(PlaceandRouting，P＆R)，将网表文件配置与指定的目标文件中，产生最终的下载文件；(4)编程／下载将由FPGA／CPLD布线／适配器产生的配置／下载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片FPGA／CPLD中；(5)设计过程中的有关仿真(6)通过仿真器(Simulator)完成设计过程中所需要的仿真，以便硬件实现硬件仿真／硬件测试

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