【正文】 二進制數(shù)字調(diào)制。在二進制調(diào)制中，信號參量只有兩種可能的取值；而在多進制調(diào)制中，信號參量可能有M（M2）種取值。因此數(shù)字調(diào)制技術有兩種方法：（1）利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當做模擬信號的特殊情況處理；（2）利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關控制載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。為了與“基帶”一詞相對應，頻帶傳輸也稱為帶通傳輸，又因為是借助于正弦載波的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基帶信號的，所以帶通傳輸也叫做載波傳輸。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號（已調(diào)信號）的過程稱為數(shù)字調(diào)制?！?】 數(shù)字頻帶傳輸研究的主要問題及意義實際中的大多數(shù)信道（如無線信道）因具有帶通特性而不能直接傳送基帶信號，這是因為數(shù)字基帶信號往往具有豐富的低頻分量。但是,基帶傳輸也是一種重要的傳輸方式,對其研究仍然十分重要,它與頻帶傳輸之間有著緊密的聯(lián)系。 數(shù)字通信頻帶傳輸技術 在遠距離的情況下,特別是在無線或光纖信道上傳輸時,因為信道都是帶限信道或帶通信道,含有豐富低頻成分的數(shù)字基帶信號無法直接傳輸,必須經(jīng)過調(diào)制器進行調(diào)制,使其成為數(shù)字頻帶(載波)信號后再進行傳輸,在接收端通過相應解調(diào)器進行解調(diào),將其還原成數(shù)字基帶信號,數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的過程統(tǒng)稱為數(shù)字調(diào)制,此傳輸系統(tǒng)則為數(shù)字信號頻帶傳輸系統(tǒng)(或數(shù)字信號載波傳輸系統(tǒng))。再生判決器用來對判決器的輸出信號進行再生,以獲得與輸入碼型相應的原脈沖序列。數(shù)字通信基帶傳輸過程不需要調(diào)制,但需要對基帶信號進行碼型變換和波形形成(虛線框部分)。在某些有線信道中,特別是傳輸距離不太遠的情況下,由于傳送信號信道的帶寬與基帶信號的頻帶寬度相當,數(shù)字基帶信號可以通過雙絞線或電纜直接傳送,而無須由高頻信號調(diào)制。在數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號對高頻載波進行調(diào)制，變?yōu)轭l帶信號，通過信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復成數(shù)字信號。目前已有一批智能業(yè)務,使用最廣泛的如被叫集中付費、轉(zhuǎn)移呼叫、電話卡、語音信箱等業(yè)務,隨著需求和技術的發(fā)展,還有更多的智能業(yè)務被開發(fā)。隨著通信接續(xù)的自發(fā)展通信網(wǎng)可提供更多的功能。2 G、3 G時代也將很快過去,隨之而來將是進入移動通信成熟期的4G時代。同時采用數(shù)字交叉連接設備使傳輸網(wǎng)上具有電路群交換功能,大大便利了組網(wǎng),并提高了網(wǎng)的效率和可靠性。光放大代替光電轉(zhuǎn)換中繼器可使無中繼距離延長到幾百甚至上千公里。光纖傳輸速率越來越高,。 FPGA技術是當今電子設計的研究熱點，為了實現(xiàn)開創(chuàng)數(shù)字通信創(chuàng)新實驗研究的想法，通過大量技術文獻，對現(xiàn)代數(shù)學系統(tǒng)設計現(xiàn)狀的各種通信技術進系那個了深入的研究，設疑一套數(shù)字通信研究實驗平臺系統(tǒng)，以FPGA芯片為核心，配以相關部件，共建相應的通信系統(tǒng)模型。MATLAB中的通信工具箱是目前比較成熟的通信系統(tǒng)模擬仿真工具它由運算函數(shù)和仿真模塊組成，可以用來進行通信領域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設計和仿真。它可以構(gòu)造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌霞岸嗨俾氏到y(tǒng)，可用于各種線性、非線性控制系統(tǒng)的設計和仿真。因此，數(shù)字通信的應用必將會越來越廣泛。數(shù)字通信的缺點是，一般需要較大的傳輸帶寬，且數(shù)字通信對同步要求高，因而系統(tǒng)設備復雜。通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應地把通信系統(tǒng)分為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)。band pass transmission。通過一種設計方式，而實現(xiàn)數(shù)字頻帶信號的各種波形輸出。而數(shù)字信號的傳輸方式又分為基帶傳輸和頻帶傳輸。吉 林 農(nóng) 業(yè) 大 學學 士 學 位 論 文論文題目： 數(shù)字頻帶通信實驗系統(tǒng)的研究 學生姓名： 院 系：信息技術學院專業(yè)年級：06級電子信息科學與技術 指導教師： 職 稱： 講師 2010年 5 月 25 日目 錄題目 I摘要及關鍵詞 I1 前 言 1 數(shù)字通信實驗系統(tǒng)簡介 1 數(shù)字通信傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1 數(shù)字通信傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀 1 12 數(shù)字通信的頻帶傳輸 2 數(shù)字通信的基帶與頻帶傳輸技術 2 數(shù)字通信基帶傳輸技術 2 數(shù)字通信頻帶傳輸技術 2 數(shù)字頻帶傳輸研究的主要問題及意義 33 基于FPGA的數(shù)字頻帶通信實驗系統(tǒng) 5 硬件描述語言 5 VerilogHDL語言 5 VHDL語言 6 可編程邏輯器件 6 基于FPGA的調(diào)制解調(diào)建模思想 6 ASK調(diào)制建模原理 64 數(shù)字頻帶系統(tǒng)的設計 7 二進制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng) 7 2ASK系統(tǒng)的原理 7 基于VHDL硬件描述語言的ASK振幅鍵控法調(diào)制程序設計 8 基于VHDL硬件描述語言ASK振幅鍵控法解調(diào)建模與設計 10 二進制移頻鍵控（2FSK）系統(tǒng) 12 2FSK系統(tǒng)的原理 12 基于VHDL硬件描述語言的FSK頻率鍵控法調(diào)制程序設計 13 基于VHDL硬件描述語言的FSK頻率鍵控法解調(diào)程序設計 16 二進制移相鍵控（2PSK）系統(tǒng) 18 2PSK系統(tǒng)的原理 18 二進制差分相位鍵控（2DPSK）系統(tǒng) 19 2DPSK系統(tǒng)的原理 20 碼型變換 20 CPSK調(diào)制電路的VHDL建模與程序設計 21 CPSK解調(diào)電路的VHDL建模與程序設計 23 DPSK信號的調(diào)制的VHDL建模與程序設計 25 DPSK信號的解調(diào)的VHDL建模與程序設計 275 總結(jié) 29參考文獻 30致謝 31附錄 仿真波形 32數(shù)字頻帶通信試驗系統(tǒng)的研究姓 名：郭磊專 業(yè)：電子信息科學與技術指導教師：宮鶴摘 要：通信的目的是傳遞消息中所包含的信息。現(xiàn)代通信過程中的電信號可以分為兩大類：模擬信號)和數(shù)字信號,以數(shù)字信號(由二進制“0”和“1”組成的數(shù)字碼流)攜帶并傳輸信息的通信方式就是數(shù)字通信。本文主要對數(shù)字頻帶系統(tǒng)進行研究分析。關鍵詞：數(shù)字通信；頻帶傳輸；調(diào)制解調(diào)The System of Digital Trequency CommunicationsName：GuoleiMajor：Electronic Information Science and TechnologyTutor：GongheAbstract: The purpose of munication is transmits information that include message. Electrical signal in the course of contemporary munication is divided into two categories: analog signal and digital signal, the munication way that transmits information by digital signal is digital munication(it’s posed of binary digital bit stream “0”and “1”). And the way that digital munication is divided into baseband munication and trequency munication. The text is researching the system of digital trequency munication. Through the design and realization of digital frequency signal output waveform.Keywords: digital munication。modulation and demodulationI1 前 言 數(shù)字通信實驗系統(tǒng)簡介如圖11所示，為通信系統(tǒng)的一般模型。模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，而數(shù)字系統(tǒng)在信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。但是，隨著微電子技術、計算機技術的廣泛應用以及超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字系統(tǒng)的設備復雜程度大大降低。圖11通信系統(tǒng)一般模型Figure 11 General Model of Communication System 數(shù)字通信傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 數(shù)字通信傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀Systemview是美國的Elanix公司推出的基于PC機windows平臺的動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，它是一個完整的動態(tài)系統(tǒng)設計、分析和仿真的可視化開發(fā)環(huán)境。Matlab是美國公司推出的軟件產(chǎn)品，它是一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件，它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境，受到信號處理、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等諸多應用學科的科技工作者的歡迎。其方便實用性既大大減輕了工程技術人員和科研人員的編程負擔，也為初學者快速全面地了解和掌握通信系統(tǒng)的基本概念與原理提供了一個便捷工具。數(shù)字通信技術每時每刻都在飛速發(fā)展中,其發(fā)展趨勢主要有如下方面：（1）傳輸速率更高、容量更大、距離更長波分復用技術已進入實用階段,相對于光通信、光孤子通信已取得重大進展。無線傳輸包括微波接力和衛(wèi)星通信已由4 G H z/6GHz的C頻段發(fā)展到11GHz/14GH的Ku頻段,并在向20GHz/30GHz的Ku頻段甚至更高發(fā)展,這樣不但擴充了可用頻段,而且大大地增加了容量。傳輸復用采用同步數(shù)字系列,使各國復用系列得到了統(tǒng)一,上下電路更為靈活。【1】（2）向著小型化、綜合化、智能化方向迅速發(fā)展隨著人的流動性增加,個人移動通信技術使用越來越廣泛,發(fā)展也非常快,從無繩電話、尋呼到蜂窩式移動電話。為了更好的滿足用戶多種業(yè)務的需要,數(shù)字通信網(wǎng)絡必將向綜合業(yè)務網(wǎng)絡方向進一步發(fā)展。因此把由用戶來判斷、操作的相當部分功能交給通信網(wǎng)來進行,從而使通信網(wǎng)具有人工智能,這是通信發(fā)展的智能化方向。2 數(shù)字通信的頻帶傳輸 數(shù)字通信的基帶與頻帶傳輸技術 數(shù)字通信涉及的技術比較多,主要包括信源編碼、信道編碼(也稱差錯控制編碼)、保密編碼、數(shù)字調(diào)制、定時與同步問題等等,不同的通信方式需要解決不同的問題。 數(shù)字通信基帶傳輸技術 由消息源的消息直接經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成的由“0”和“1”組成的脈沖信號,未被高頻振蕩器調(diào)制,其頻譜常含有直流分量或極低頻率的成分,稱之為基帶信號。這種不使用調(diào)制和解調(diào)裝置而直接傳送基帶信號的系統(tǒng)稱之為數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)。不同的碼型具有不同的頻域特性,經(jīng)發(fā)送濾波器變換成適合信道傳輸?shù)牟ㄐ?接收濾波器主要用于濾除帶外噪聲并對已接收的波形均衡,以便通過抽樣判決器正確判斷。目前,基帶傳輸主要應用于計算機局域網(wǎng)、電話線、石油測井的井下儀到地面設備的電纜傳輸線等。從實際的應用上來看,頻帶傳輸技術比基帶傳輸技術要更加廣泛。甚至從廣義上的角度來看,如果把調(diào)制和調(diào)解過程看做廣義信道一部分的話,頻帶傳輸也可以歸于基帶傳輸系統(tǒng)。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。在接收端通過解調(diào)器把頻帶信號還原成數(shù)字基帶信號的過程稱為數(shù)字解調(diào)通常把包括調(diào)制和解調(diào)過程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)。一般說來，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的基本原理相同，但是數(shù)字信號有離散取值的特點。這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的振幅、頻率和相位進行鍵控，便可獲得振幅鍵控（ Amplitude Shift Keying,ASK ）、頻移鍵控（ Frequency Shift Keying,FSK ）和相移鍵控（ Phase Shift Keying,PSK ）三種基本的數(shù)字調(diào)制圖21 三種二進制數(shù)字調(diào)制的波形Figure 21 Binary digital modulation waveforms of three數(shù)字信息有二進制和多進制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可分為二進制調(diào)制和多進制調(diào)制。本論文主要討論二進制數(shù)字系統(tǒng)。在二進制數(shù)字調(diào)制中，載波的幅度、頻率和相位只有兩種變化狀態(tài)。如圖22所示，為數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)方框圖，由調(diào)制器、解調(diào)器及調(diào)制信道構(gòu)成。發(fā)送濾波器用來限制進入信道的信號帶寬，以提高信道的頻率利用率。3 基于FPGA的數(shù)字頻帶通信實驗系統(tǒng)EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術的出現(xiàn)，極大地提高了電路設計的效率和可靠性，減輕了設計者的勞動強度。所謂硬件描述語言，實際就是一個描述工具，其描述的對象就是待設計電路系統(tǒng)的邏輯功能，實現(xiàn)該功能的算法，選用的電路結(jié)構(gòu)以及其它各種約束條件等。HDL的使用與普通的高級語言相似，編制的HDL程序也需要首先經(jīng)過編譯器進行語法，語義的檢查，并轉(zhuǎn)換為某種中間數(shù)據(jù)格式。此外，用HDL制程序時，還需注意硬件資源的消耗問題(如門，觸發(fā)器，連線等的數(shù)目)，有的HDL程序雖然語法，語義上完全正確，但并不能生成與之相對應的實際硬件，其原因就是要實現(xiàn)這些程序所描述的邏輯功能，消耗的硬件資源將十分巨大。主要用于數(shù)字系統(tǒng)的設計。它是目前應用最廣泛的硬件描述語言之一。實際上，這是利用EDA工具，把邏輯驗證與具體工具庫匹配，把布線及延時計算由計算機自動完成，從而減輕了設計者