内蒙古科技大学实训论文
——关于数字调制的光纤实验
姓名： 学号： 学院： 班级：
目录
【引言】............................................................................................... 1 【摘要】............................................................................................... 2 一、几种常见调制方式的简介 ........................................................ 4 1．ASK幅移键控（Amplitude Shift Keying） .......................... 4 2、FSK频移键控（Frequency Shift Keying） ........................... 5 3、PSK相移键控（Phase Shift Keying） ................................... 6 4、QAM正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation) ....9 5、QPSK四相移键控 （QuadriPhase Shift Keying）..............10
6、OQPSK 偏移四相相移键控（offset-QPSK） .................... 12 7、DPSK差分移相键控 （ differential phase shift keying ）13 二、OptiSystem 应用软件简介 ....................................................... 14 三、实验内容 .................................................................................... 19 1、DPSK Step 1 - Pulse generator 差分移相键控脉冲发生器 . 20 2、DPSK Step 2 - Coding and decoding 编码和解码 ............. 22 3、DPSK Step 5 - Transmitter and receiver发射机和接收机 ... 23 4、Manchester - Fiber Link曼彻斯特-光纤链路 ....................... 24 5、OQPSK - Transmitter and receiver 偏移四相相移键控 -发射机和接收机 .................................................................................. 26 6、PAM - Fiber Link 脉幅调制 帕姆-光纤链路 ...................... 29 四、实验小结 .................................................................................... 31 五、参考文献.............................................................................33
内蒙古科技大学实训论文
【引言】
现代通信系统中，数字调制技越来越广泛，现有的通信系统都在由模拟方式向数字方式过渡。数字通信技术采用数字技术进行加密和差错控制，便于集成，因此数字通信具有模拟通信不可比似的优势。
数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参数进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅，调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。由于传输失真，传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此，大都分现代通信系统都使用数字调制技术。另外，由于数字通信具有建网灵活，灵活容易采用数字OQPSK也称为偏移四相相移键控差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合业务数字网（ISDN），所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此，对数字通信系统的分析与研究越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要都分之一，对它的研究也是有必要的。通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能。
常见的数字调制方法如：
ASK ——幅移键控调制，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。 FSK ——频移键控调制，即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0，3KHz表示1。
PSK——相移键控调制，通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位，0时用0相位。
GFSK——高斯频移键控，在调制之前通过一个高斯低通 滤波器来限制信号的频谱宽度 。
GMSK —— 高斯滤波最小频移键控，GSM系统所用调制技术。 QAM——正交幅度调制。 DPSK——差分相移键控调制。 OQPSK——偏移四相相移键控。
1
内蒙古科技大学实训论文
【摘要】
1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制（PCM）的概念，从此之后通信
数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以后才开始的。随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。
1、数字调制概述 数字信号的载波调制是信道编码的一部分，之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。由于传输信道的频带资源总是有限的，因此在充分得利用现有资源的前提下，提高传输效率就是通信系统所追求的最重要指标之一。模拟通信很难控制传输效率，最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。由于数字信号只有―0和―1两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式一般均为较简单的键控方式。 常用的数字调制技术有2ASK（Amplitude Shift Keying，幅移键控）、4ASK、8ASK、BIT/SK（Phase Shift Keying，相移键控）、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。更有将幅度与相位联合调制的QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM，其频带利用率可达8bit/s/Hz，8倍于2ASK或BIT/SK。此外，还有可采用减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。
2、映射 信息与表示、承载它的信号之间存在着对应关系，这种关系称为―映射。接收端正是根据事先约定的映射关系从接收信号中提取发射端发送的信息的。信息与信号间的映射方式可以有很多种，不同的通信技术就在于它们所
2
内蒙古科技大学实训论文
采用的映射方式不同。实际上，数字调制的主要目的在于控制传输效率，不同的数字调制技术正是由其映射方式区分的，其性能也是由映射方式决定的。 一个数字调制过程实际上是由两个独立的步骤实现的：映射和调制，这一点与模拟调制不同。映射将多个二元比特转换为一个多元符号，这种多元符号可以是实数信号（在ASK调制中），也可以是二维的复信号（在PSK和QAM调制中）。例如在QPSK调制的映射中，每两比特被转换为一个四进制的符号，对应着调制信号的4种载波。多元符号的元数就等于调制星座的容量。在这种多到一的转换过程中，实现了频带压缩。
3、调制方式 数字调制就是将数字符号变成适合于信道传输的波形。所用载波一般是余弦信号，调制信号为数字基带信号。利用基带信号去控制载波的某个参数，就完成了调制。 调制的方法主要是通过改变余弦波的幅度、相位或频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的上述三个参数中的一个上，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制或相位 调制。数字信号只有几个离散值，因此调制后的载波参数也只有有限个值，类似于用数字信息控制开关，从几个具有不同参量的独立振荡源中选择参量，为此把数字信号的调制方式称为―键控 。
数字调制分为调幅、调相和调频三类，分别对应―幅移键控（ASK）、―相移键控（PSK）和―频移键控（FSK）三种数字调制方式。在―幅移键控方式中，当―1出现时接通振幅为A的载波，―0出现时关断载波，这相当于将原基带信号（脉冲列）频谱搬到了载波的两侧。如果用改变载波频率的方法来传送二进制符号，就是―频移键控的方法，当―1出现时是低频，―0出现时是高频。这时其频谱可以看成码列对低频载波的开关键控加上码列的反码对高频载波的开关键控。如果用―0和―1来改变载波的相位，则称为―相移键控。这时在比特周期的边缘出现相位的跳变，但在间隔中部保留了相位信息。接收端解调通常在其中心点附近进行。一般来说，PSK系统的性能要比开关键控FSK系统好，但必须使用同步检波。 调制的基本原理是用数字信号对载波的不同参量进行调制，其基本公式如下： 载波S（t） = Acos（ωt+ψ） S（t）的参量包括：幅度A、频率ω、初相位ψ，调制就是要使A、ω或ψ随数字基带信号的变化而变化。其中ASK调制方式是用载波的两个不同振幅表示0和1；FSK调制方式是用载波的
3