数字信号频带传输系统论文的研究,

摘要:本毕业设计数字信号频带传输毕业设计的研究主要介绍并研究数字传输理论中数字信号频带传输理论，其中重点研究了二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）、二进制相移键控（2PSK）、二进制差分相移键控（2DPSK）调制原理，调制过程及解调原理；还讨论了多进制数字调制原理，其中包括多进制振幅调制、多进制频率调制、多进制相位调制等。另外还简单介绍了数字通信的有关知识：数字通信毕业设计的组成、数字信号基带传输理论等内容。在数字信号基带传输理论中，讲述了基带信号码型、设计数字基带信号码型时应考虑的原则、数字信号基带传输理论和频带传输理论的异同等内容。通过对以上内容的介绍、研究和总结，使得我们对数字频带传输毕业设计有个整体和详细的理解
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关键词：频带传输；调制与解调；幅度键控；频移键控；相移键控

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1 绪论 1
1.1 课题背景及目的 1
1.2 国内外发展和研究状况 2
1.3 设计的目的与意义 3
2 数字传输技术基本知识 5
2.1 通信与通信毕业设计的概念 5
2.2 码间串扰和噪声 6
2.3 调制在通信毕业设计中的作用 7
3 数字信号传输技术 9
3.1 数字信号基带传输 9
3.2 数字信号频带传输毕业设计 15
3.2.1 调制与解调基本方式 15
3.2.2 二进制数字调制技术及一般问题 17
3.2.3 二进制数字解调技术 27
3.2.4 多进制数字调制与解调毕业设计 39
4 总结 49
参考文献 50
致谢 51
附件
附件1 开题报告
附件2 外文翻译译文及原文影印件

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部分毕业设计：
1 绪论

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1.1 课题背景及目的
随着人类步入21世纪，社会信息化和经济全球化的步伐明显加快，人们的工作、学习、生活和社会活动比以往任何时候更需要信息，也更依赖于信息。通信技术尤其是数字通信技术，已经成为当今社会人们获取、传输和利用信息的重要手段。以通信、计算机和信号处理等技术为核心的信息技术也成为衡量一个国家综合实力的重要方面。


通信的目的是传递或交换信息。根据在信道（传输信号的通道）上传输信号的波形，可分为两类通信方式：模拟通信和数字通信。传输模拟信号的通信称模拟通信，传递数字信号的通信则称数字通信。数字通信是一种以数字信号为载荷传递信息的通信方式。数字通信具有抗干扰性强，易于加密处理，便于实现大规模集成化，便于实现多种业务的综合等优点。当前通信体制向数字化方向发展已确定无疑，且世界较发达国家已将近完成或正在向数字化通信体制方向过渡。通信网向综合化、智能化、宽带化方向发展的基础是数字化[1]。
数字传输通常分为基带传输和频带传输两种方式。人们将直接来自数字通信终端的、含有直流低频的未经调制的电脉冲信号称为数字基带信号。数字基带信号可以直接传送，称为数字基带传输；当数字基带信号对载波进行数字调制，将信号频谱转移到较高的频带上再传输，则称为数字信号的载波传输或频带传输。由于大多数实际的数字通信毕业设计的信道不能直接传输数字基带信号，因此，在毕业设计的发送端需要有调制过程，而在接收端则需要有解调过程。这就使得数字信号频带传输毕业设计的应用在实际中要远远高于基带传输。因此，频带传输毕业设计的研究就越来越受到人们的重视。 [版权所有：http://think58.com]


正是由于在实际数字传输毕业设计中，大多数信道具有带通传输特性，所以数字基带信号必须经过调制才能在信道中传输。在发送端可以用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或相位，形成数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制。在接收端进行解调，将已调高频数字信号还原成数字基带信号，达到数字信号的频带传输目。
本毕业设计的目的就是通过研究信号的类型和通信的基带传输、频带传输两种基本方式，从而对数字信号频带传输以及数字通信毕业设计有个全面的了解。掌握2ASK、2FSK和2PSK技术的毕业设计结构，关键技术及优缺点。并通过2ASK、2FSK和2PSK三种键控方式进一步加深对数字信号调制和解调技术的理解和应用能力[2]。
 

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1.2国内外发展和研究状况
    数字通信的主要优点是抗干扰能力强，无噪声积累，可利用数字技术进行加/解密和检纠错，便于实现通信设备的集成化、微型化和智能化，有利于信号的存储、传输与交换的综合，可兼容语音、数据、文本、图像等多业务，因此自20世纪70年代以来，取得了飞速发展。最早的电通信形式，即1837年S．莫尔斯演示的电报试验就是一个数字通信毕业设计。1937年提出的脉冲编码调制是应用最早和最广泛的数字语音通信方式，1960年世界上第一台数字电话终端机开始用于市内电话网改造，从此数字通信的优势和潜力逐渐被人们所认识和挖掘。随着集成电路、超大规模集成电路、光纤传输技术的应用，数字通信进入全盛时期，成为世界各国主要研究、应用和发展的领域。
调制技术最初是从模拟信号的调制与解调技术开始发展的，这是因为当时的通信毕业设计为模拟毕业设计。后来，随着数字通信技术的发展，数字调制技术也得到了迅速发展和广泛应用。随着各种通信毕业设计数量的日益增多，为了充分地利用有限的频谱资源，广大通信科研工作者致力于研究具有更高频谱利用率的数字调制技术，而且原CCITT一直在促进并鼓励开发新奇的频谱使用技术，由于原CCITT科学地将频段分别分配给各种通信毕业设计，以便各种通信毕业设计能够有效地进行通信，因而，许多用户团体、科研院所和通信公司都在开发先进的调制技术来提高给定频谱的利用率。 [来源：http://www.think58.com]


众所周知，调制技术是通信毕业设计中的关键技术之一，尤其对于数字通信毕业设计，数字调制技术更关系到毕业设计性能的优劣。对于数字调制技术的主要要求是：已调信号要具有比较窄的频谱宽度和较快的带外衰减（即已调信号所占频带窄，或者称频谱利用率高）；对于已调信号要容易采用相干或非相干方法解调；而且已调信号要具有较强的抗噪声和抗干扰能力，并适宜在衰落信道中传输。提高频谱利用率是提高通信毕业设计容量的重要措施，也是人们规划和设计通信毕业设计的关注焦点。高的频谱利用率就是要求已调信号所占的带宽要窄，即已调信号频谱从天线发射时功率的主瓣要窄，同时旁瓣的幅度要低（也就是要求辐射到相邻频道的功率要小）。对于数字调制毕业设计而言，频谱利用率指的是传输效率问题，也就是说，不仅要关心通信毕业设计的传输速率，还要看在这样的传输速率下所占用的信道频带宽度是多少。如果毕业设计的频谱利用率高，则说明通信毕业设计的传输效率高，否则传输效率就低。频谱利用率通常定义为单位频带（1Hz）内信息传输速率（单位为bit/s）和码元传输速率的高低。这里指的“高效”就是指具有较高的频谱利用率。从频谱利用率的定义可以看出，要提高通信毕业设计的利用率有两种途径：一是降低已调信号的频谱宽度，二是提高该调制毕业设计的信息传输速率。由于恒包络调制技术具有相对较窄的频谱，因而得到了重视和利用，并且获得了飞速的发展。另一种获得迅速发展的调制技术是振幅和相位联合调制（QAM）技术，该技术具有较高的信息传输速率。由于移动通信、导航控制技术的迅速发展，使得码分多址通信毕业设计发展非常迅猛，也使得正交频分复用（OFDM）技术获得了新生，并得到极快的发展，该技术可以克服码间干扰并极大地提高毕业设计的容量[3]。 [资料来源：http://www.THINK58.com]


随着通信技术的迅速发展,通信速度已经越来越不适应发展的要求了，因此多进制数字调制应运而生,它指的是调制信号的不同状态数大于2 的数字调制，当信道频带受限时可以使信息传输率增加，从而提高频带利用率。现在多进制数字调制技术得到了越来越广泛的应用。它也可以相应地分为多进制振幅键控、频移键控和移相键控。多进制振幅键控(MASK) ，即载波的振幅有M种取值：A0 ，A1 , A2 ，AM- 1 ，每个符号间隔TS 内发送一种振幅载波信号。MASK的调制方法与2ASK的方法相同，不同的只是基带信号由二电平变为多电平。多进制移相键控(MPSK) ，即载波的相位有M种取值。常用的有4PSK ( 又称QPSK) 和8PSK。4PSK可以采用0、π/ 2 、π、3π/ 2 四种相位，也可以采用π/ 4 、3π/ 4 、5π/ 4 、7π/ 4 四种相位。另外，为了提高传输速率，现在经常采用幅度和相位联合调制方式(QAM) 。所谓幅相联合调制是指调制载波的振幅和相位都随独立的基带信号而变化。CCITTV. 29“点对点四线租用电话型电路上使用的标准化9600 bit/ s 调制解调器”标准就是采用4QAM调制方式。在4QAM 中,要传送的组合数据流经扰频后分为4 比特一组,每4比特中的第一个比特决定了要传送信号的幅度,而其余3 比特则决定要采用的相位变化。另外,目前较常使用的有16QAM、64QAM和256QAM[4]。

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1.3 研究的目的与意义
数字信号频带传输理论中最重要的是调制解调技术。那么，为什么要进行调制呢？首先，由于频率资源的有限性，限制了我们用开路信道传输信息。再者，通信的最终目的是远距离传递信息。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制从而将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。最后，较小的倍频程也保证了良好的带内特性。所以调制就是将基带信号搬移到信道损耗较小的指定高频处进行传输（即载波传输），调制后的基带信号称为通带信号，其频率比较高。数字信号的载波传输与基带传输的主要区别就是增加了调制与解调的环节，是在复接器后增加了一个调制器，在分接器前增加一个解调器而已。调制技术本身是有线通信毕业设计中采用的技术，但是，在模拟和数字移动通信中也被广泛应用。数字调制技术的基本调制类型有振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)3种。相对于大多数信道来讲，它们不能直接传输数字基带信号，必须采用数字信号的载波传输方式，即用基带信号对载波波形的某些参量进行调制，使这些参量随基带信号的变化而变化。调制的目的在于实现多路复用，完成频谱搬移和减少干扰噪声的影响等。用调制的方式实现载波传输，从受调载波的波形考虑，理论上可以是任意波形，只要已调信号适用于媒介传输。数字通信毕业设计中一般都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号易于产生和接收。由于正弦信号有振幅,频率和相位3个参量可以携带信息，因此可以构成调幅、调频和调相3种基本调制方式,并可以派生出多种其他形式。数字调制与模拟调制相比,本质上沒有什么不同，只是模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，而数字调制则是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，这样数字调制就常带有由数字信号带来的一些特点。数字调制技术是实现现代通信的重要手段。通过调制，改变信号的传输频率和所占频带宽度，从而易于在电导体、光纤或电磁波空间传输，从而改善信号的抗噪声性能。数字调制的实现，促进了通信的飞速发展。研究数字通信调制理论，提供有效调制方式，压缩信号传输频带，提高信道复用效率，提高信号传输可靠性，在实际中有着重要意义[2,5]。

4 总结 [来源：http://www.think58.com]

本毕业设计主要介绍并研究数字传输理论中数字信号频带传输理论，其中重点研究了二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）、二进制相移键控（2PSK）、二进制差分相移键控（2DPSK）调制原理，调制过程及解调原理，并结合这些原理对几种键控方式各自的优缺点和性能进行了比较。还讨论了多进制数字调制原理，其中包括多进制振幅调制、多进制频率调制、多进制相位调制等。另外在毕业设计的开头部分对数字通信的有关知识：数字通信毕业设计的组成、数字信号基带传输理论等内容进行了一定深度的介绍。在数字信号基带传输理论中，讲述了基带信号码型、设计数字基带信号码型时应考虑的原则、数字信号基带传输理论和频带传输理论的异同等内容。通过对以上内容的介绍、研究和总结，使得我们对通信毕业设计，尤其是数字频带传输毕业设计的发展现状和具体应用有了整体和详细的理解。

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参考文献 [来源：http://www.think58.com]

[1] 樊昌信，徐炳祥，吴成柯．通信原理[M]．北京：国防工业出版社，2001：187-229．
[2] 王钦笙．数字通信原理[M]．北京：北京邮电大学出版社，1994：1-13．
[3] 鲜继清．现代通信毕业设计[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2003：25-49．
[4] 孙玉．数字复接技术[M]．北京：人民邮电出版社，1983：12-57．
[5] Lan A.Glover，Peter M.Grant．Digital Communicatiaon [M]．
[6] 张贤达，保铮．通信信号处理[M]．北京：电子工业出版社，2000：97-122．
[7] 张宏科等．信息高速公路[M]．北京：电子工业出版社，1996：35-72．
[8] 张宗橙．纠错编码原理和应用[M]．北京：电子工业出版社，2003：65-97．
[9] 鲁业频．数学电视基础[M]．北京：电子工业出版社，2002：78-92．
[10] 张辉，曹丽娜．现代通信原理与技术[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2001：56-77．

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