基于MATLAB的simulink對信號調(diào)制與解調(diào)的仿真

1、畢業(yè)論文 摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平臺的著名仿真環(huán)境Simulin作為一種專業(yè)和功能強大且操作簡單的仿真工具，目前已被越來越多的工程技術(shù)人員所青睞，它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀，而且已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要是以simulink為基礎(chǔ)平臺，對2ASK、2FSK、2PSK信號的仿真。文章第一章內(nèi)容是對simulink的簡單介紹和通信技術(shù)的目前發(fā)展和未來展望；第二章是對2ASK、2FSK和2PSK信號調(diào)制及解調(diào)原理的詳細說明；第三章是本文的主體也是這個課題所要表現(xiàn)的主要內(nèi)容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信號的仿真部分，調(diào)制和

2、解調(diào)都是simulink建模的的方法，在解調(diào)部分各信號都是采用相干解調(diào)的方法，而且在解調(diào)的過程中都對整個系統(tǒng)的誤碼率在display模塊中有所顯示本文的主要目的是對simulink的熟悉和對數(shù)字通信理論的更加深化和理解。關(guān)鍵詞：2ASK、2FSK、2PSK，simulink,調(diào)制，相干解調(diào) 2 目 錄摘要。2第一章 緒論。41.1 MATLAB/Smulink的簡介。41.2 通信發(fā)展簡史。41.3 通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。7第二章 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的基本原理和實現(xiàn)。72.1 2ASK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)。82.2 2FSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)。112.3 2

3、PSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實現(xiàn) 。142. 2DPSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實現(xiàn) 。18第三章 Smulink的模型建立和仿真。243.1 2ASK的仿真。243.2 2FSK的仿真。323.3 2PSK的仿真。41總結(jié)46致謝47參考文獻47第一章 緒論1.1 MATLAB/Simulink的簡介美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實驗室“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。從Matlab誕生開始，由于其高度的集成性及應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便，能

4、非?？斓膶崿F(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時間，受到了大多數(shù)科研人員的支持，經(jīng)過一代代人的努力，目前已發(fā)展到了7.X版本。 Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫?？梢院敛豢鋸埖恼f，哪怕是你真正理解了一個工具箱，那么就是理解了一門非常重要的科學(xué)知識?？蒲泄ぷ髡咄ǔ？梢酝ㄟ^Matlab來學(xué)習(xí)某個領(lǐng)域的科學(xué)知識，這就是Matlab真正在全世界推廣開來的原因。目前的Matlab版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像VB

5、等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進一步受到了科研工作者的歡迎。另外，,Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了Matlab的應(yīng)用潛力?？梢哉f，Matlab已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門工具對學(xué)習(xí)各門學(xué)科有非常重要的推進作用。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說，Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的

6、混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。Simulink工作環(huán)境進過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點在于：1、建模方便、快捷；2、易于進行模型分析；3、優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink模塊庫（或函數(shù)庫）包含有Sinks（輸出方式）、Sources（

7、輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、Connection（連接與接口）和Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運算的Simulink庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個子模型庫中包含有相應(yīng)的功能模塊，用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLA

8、B的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的應(yīng)用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨立工作。 ，

9、1.2 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展1.2.1 通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的(分別如圖1-2-1所示) ，如電話機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)

10、的或離散的，但幅度是離散的(分別如圖1-2-2所示) ，如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號就是數(shù)字信號。通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息(Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。通信從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真，高效率地進行傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為

11、信息科學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿(受信者) ，它的一般模型如圖1-2-3所示。圖1-2-3通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖1-2-4所示， 圖1-2-4 數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖1-2-5所示。圖1-2-5 模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機連接等優(yōu)點。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高

12、的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個通信領(lǐng)域中所占比重日益增長，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。1.2.2 通信的發(fā)展史簡介遠古時代,遠距離的傳遞消息是以書信的形式來完成的,這種通信方式明顯具有傳遞時間長的缺點。為了在盡量短的時間內(nèi)傳遞盡量多的消息,人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。1837年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報機標(biāo)志著電通信的開始,之后，利用電進行通信的研究取得了長足的進步。1866年利用海底電纜實現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報通信。1876年貝爾發(fā)明了電話,利用電信號實現(xiàn)了語音信號的有線傳遞，使信息的傳遞變的既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開始，由于

13、它比電報更便于交流使用，所以直到20世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報的到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1937年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。20世紀(jì)60年代以后集成電路、電子計算機的出現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。在70年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動電話在90年代中期被數(shù)字移動電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。數(shù)字通信的高速率和大容量等各方面的優(yōu)越性也使人們看到了它的發(fā)展前途。1.3 通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 進入20世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計算機和光導(dǎo)

14、纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個不同方向都取得了巨大的成功。（1） 微波中繼通信使長距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實。（2） 移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時隨地可通信的愿望可以實現(xiàn)。（3） 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步。（4） 電子計算機的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計算機的融合，人們將世界變成了地球村。（5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。例如，2003年我國的移動電話用戶首次超過了固定電話用戶。根據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到2005年底移動電話用戶近4億。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)

15、正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人們對通信的要求越來越高，各種技術(shù)會不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來。到那時人們的生活將越來越離不開通信。第二章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。 圖 2-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號

16、具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK 或DPSK)。 本章重點論述二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及其抗噪聲性能，簡要介紹多進制數(shù)字調(diào)制原理。2.1二進制振幅鍵控(2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制.當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時,則為二進制振幅鍵控. 設(shè)發(fā)送的二進制符號序列由0,1序列組成,發(fā)送0符號的概率為P,發(fā)送1符號的概率為1-P,且相互獨立.該二進制符號序列可表示為 （2-1-1）其中: （2-1-2）Ts是

17、二進制基帶信號時間間隔,g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖: （2-1-3）則二進制振幅鍵控信號可表示為 （2-1-4）二進制振幅鍵控信號時間波型如圖 2 - 2 所示. 由圖 2 - 2 可以看出,2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號s(t)通斷變化,所以又稱為通斷鍵控信號(OOK信號). 二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖2 - 3 所示,圖(a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn), 圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn).由圖 2 - 2 可以看出,2ASK信號與模擬調(diào)制中的AM信號類似.所以,對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測法),其相應(yīng)原理方框圖如圖

18、2 - 4 所示.2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 2 - 5 所示. _圖 2 2 二進制振幅鍵控信號時間波型圖2-3 二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖圖 2 4 二進制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖 圖 2 - 52ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形2.2二進制移頻鍵控(2FSK)在二進制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化,則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號(2FSK信號).二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖2 - 6 所示,圖中波形g可分解為波形e和波形f,即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加. 若二進制基帶信號的1符號對應(yīng)于

19、載波頻率f1,0符號對應(yīng)于載波頻率f2,則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 （2-1-5） （2-1- 6） （2- 1-7）圖 2- 6 二進制移頻鍵控信號的時間波形 由圖 2 - 6 可看出,bn是an的反碼,即若an=1,則bn=0, 若an=0,則bn=1,于是bn=，n和分別代表第n個信號碼元的初始相位.在二進制移頻鍵控信號中,和n不攜帶信息,通?？闪詈蚽為零.因此,二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為 （2-1- 8）二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生,可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn),也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn). 圖 2- 7 是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖, 圖中兩個振蕩器的

20、輸出載波受輸入的二進制基帶信號控制,在一個碼元Ts期間輸出f1或f2兩個載波之一. 二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多,有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法. 采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖2 - 8 所示. 其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號,分別進行解調(diào),通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號.非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 2 - 9 所示. 圖 2 7 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖圖 2 8 二進制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖(a) 非相干解調(diào); (b) 相干解調(diào)圖 2-92FSK非相干解調(diào)過程的時間波形

21、過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如圖2 - 10 所示.其基本原理是,二進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而異,通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化. 在圖 2 - 10 中,輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波,經(jīng)微分, 整流,波形整形,形成與頻率變化相關(guān)的矩形脈沖波,經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波,便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的基帶數(shù)字信號. 圖 2 10 過零檢測法原理圖和各點時間波形2.3二進制移相鍵控(2PSK)在二進制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號. 通常用已調(diào)信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數(shù)

22、字基帶信號的 1 和 0. 二進制移相鍵控信號的時域表達式為e2PSK(t)= g(t-nTs)cosct ( 2-1 - 9)其中, an與2ASK和2FSK時的不同,在2PSK調(diào)制中,an應(yīng)選擇雙極性,即 （2-1-10） （21-11）若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時,則有e2PSK(t)=cosct, 發(fā)送概率為P -cosct, 發(fā)送概率為1-P由式(2 -1 - 11)可看出,當(dāng)發(fā)送二進制符號1時,已調(diào)信號e2PSK(t)取0°相位,發(fā)送二進制符號0時,e2PSK(t)取180°相位.若用n表示第n個符號的絕對相位,則有 n= 0°, 發(fā)

23、送 1 符號180°, 發(fā)送 0 符號這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為二進制絕對移相方式.二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖 2 - 11 所示. 圖 2 11 二進制移相鍵控信號的時間波形二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 2 - 12 所示. 其中圖(a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號,圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號.2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào), 解調(diào)器原理圖如圖 2- 13 所示.在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波,有關(guān)相干載波的恢復(fù)問題將在第 11 章同步原理中介紹. 2PSK信號相干

24、解調(diào)各點時間波形如圖 2 - 14 所示. 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180°倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯. 圖 2- 122PSK信號的調(diào)制原理圖 圖 2- 132PSK信號的解調(diào)原理圖圖 2 -142PSK信號相干解調(diào)各點時間波形 這種現(xiàn)象通常稱為"倒"現(xiàn)象.由于在2PSK信號的載波恢復(fù)過程中存在著180°的相位模糊,所以2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機的"倒"現(xiàn)象,從而使得2PSK方式在實際中很少采用. 圖2-15 過零檢測法原理圖和各點波形2.4二進制差分相位鍵控(2DP

25、SK) 在2PSK信號中,信號相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考,用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息的,所以稱為絕對移相.由圖 2 - 14 所示2PSK信號的解調(diào)波形可以看出, 由于相干載波恢復(fù)中載波相位的180°相位模糊,導(dǎo)致解調(diào)出的二進制基帶信號出現(xiàn)反向現(xiàn)象,從而難以實際應(yīng)用. 為了解決2PSK信號解調(diào)過程的反向工作問題, 提出了二進制差分相位鍵控(2DPSK). 2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息.假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為,可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為 （2-1-12）則一組二進制數(shù)字信息與其對應(yīng)的2DPSK信號的載波相位關(guān)系如下所示

26、:二進制數(shù)字信息: 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號相位: 0 0 0 0 0 0或 0 0 0 0 0 數(shù)字信息與之間的關(guān)系也可以定義為 （2-1-13） 2DPSK信號調(diào)制過程波形如圖 2 - 15 所示. 可以看出,2DPSK信號的實現(xiàn)方法可以采用:首先對二進制數(shù)字基帶信號進行差分編碼,將絕對碼表示二進制信息變換為用相對碼表示二進制信息,然后再進行絕對調(diào)相,從而產(chǎn)生二進制差分相位鍵控信號. 2DPSK信號調(diào)制器原理圖如圖 2 - 16 所示 2DPSK信號可以采用相干解調(diào)方式(極性比較法), 解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形如圖 2 - 17 所示.其解調(diào)原理是:對

27、2DPSK信號進行相干解調(diào),恢復(fù)出相對碼,再通過碼反變換器變換為絕對碼,從而恢復(fù)出發(fā)送的二進制數(shù)字信息. 在解調(diào)過程中,若相干載波產(chǎn)生180°相位模糊, 解調(diào)出的相對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象,但是經(jīng)過碼反變換器后,輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象,從而解決了載波相位模糊度的問題. . 圖 2 - 152DPSK信號調(diào)制過程波形圖圖 2 - 162DPSK信號調(diào)制器原理圖圖 2 -172DPSK信號相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形 2DPSK信號也可以采用差分相干解調(diào)方式(相位比較法), 解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形如圖 2 - 18 所示. 其解調(diào)原理是直接比較前后碼元的相位差,

28、從而恢復(fù)發(fā)送的二進制數(shù)字信息.由于解調(diào)的同時完成了碼反變換作用, 故解調(diào)器中不需要碼反變換器.由于差分相干解調(diào)方式不需要專門的相干載波,因此是一種非相干解調(diào)方法. 2DPSK系統(tǒng)是一種實用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng), 但其抗加性白噪聲性能比2PSK的要差. 圖 2 -182DPSK信號差分相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點時間波形2-1-5 二進制數(shù)字信號的功率譜密度 12ASK 信號的功率譜密度若二進制基帶信號s(t)的功率譜密度Ps( f ) 為 （2-1-13）則二進制振幅鍵控信號的功率譜密度 為 （2-1-14）整理后可得 （2-1-15）式（2-1-15）中用到。 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度如圖

29、2-19所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。續(xù)譜兩部分組成。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定，二進制振幅鍵控信號的帶寬 B2AS是基帶信號波形帶寬B 的兩倍,即B2ASK=2B 圖2-19 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度 22FSK 信號的功率譜密度 相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。 （2-1-16） （2-1-17） （2-1-18） （2-1-19）令概率，將二進制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式帶入式（2-1-19）可得 （2-1-20） 由式(7.1-20)可得，相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功

30、率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成，其中，離散譜位于兩個載頻 f1和 f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于 f1和 f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個載波頻差小于 fs ，則連續(xù)譜在 fc 處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于 fs ，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。若以二進制移頻鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進制移頻鍵控信號的帶寬B2FSK為 （2-1-21） 圖2-20 相位不連續(xù)二進制頻移鍵控信號的功率譜示意圖32PSK 及 2DPSK 信號的功率譜密度2PSK 與 2DPSK 信號有相同的功率譜。由式(2.1-9)可知，2PSK 信號可表示為雙極性不歸零二進制基帶信號與正弦載波相乘，則

31、2PSK 信號的功率譜為 （2-1-22）代入基帶信號功率譜密度可得 （2-1-23）若二進制基帶信號采用矩形脈沖，且P =1/2 時，則 2PSK 信號的功率譜簡化為 （ 2-1-24） 由式（2-1-23）和式（2-1-24）可以看出，一般情況下二進制頻移鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜組成，其結(jié)構(gòu)與二進制振幅鍵控信號的功率譜密度相類似，帶寬也是基帶信號帶寬的兩倍。當(dāng)二進制基帶信號的“1”符號和“0”符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜。2PSK信號的功率譜密度如圖2-21所示。 圖2-21 2PSK信號的功率譜密度第三章 調(diào)制與解調(diào)仿真3-1 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真1。調(diào)制仿真（1）

32、 建立模型方框圖 2ASK信號調(diào)制的模型方框圖由DSP模塊中的sinwave信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成，Simulink 模型圖如下所示：圖3-1 2ASK信號調(diào)制的模型方框圖其中正玄信是載波信號，方波代表S（t）序列的信號塬，正玄信號和方波相乘后就得到鍵控2ASK信號。2） 參數(shù)設(shè)置建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達到系統(tǒng)的最佳仿真。從正玄信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下： 圖3-2 正玄信號參數(shù)設(shè)置其中sin函數(shù)是幅度為2頻率為1Hz采樣周期為0.002的雙精度DSP信號圖3-3 方波信號源的參數(shù)設(shè)置方波信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為2，周期為3，占1比為2/33） 系統(tǒng)仿真及

33、各點波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點的波形圖：圖3-4 各點的時間波形圖由上圖可以看出信息源和載波信號相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的2ASK信號。1 解調(diào)仿真2ASK的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對2ASK信號進行解調(diào)(1) 建立simulink模型方框圖相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復(fù)出載波既同步載波。再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出S(t)信號，simulink模型圖如下：圖3-5 2ASK相干解調(diào)的 simulink模型方框圖（2） 參數(shù)設(shè)置建立好模型之后，開始設(shè)置各點的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高

34、頻的載波，才能恢復(fù)出原始信號，所以為了使已調(diào)信號的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，所以載波的頻率設(shè)置為100Hz.為了更好的恢復(fù)出信源信號，所以在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置： 圖3-6 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖（3） 系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖圖3-7 2ASK信號解調(diào)的各點時間波形圖由上圖可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示范圍即可。（4）誤碼率分析由于在解調(diào)過程中沒有信道和噪聲，所以誤碼率相對較小，一般是由于碼間串?dāng)_或是參數(shù)設(shè)置的問題，由3-5圖可以看出

35、此系統(tǒng)的誤碼率為0.3636。3-2 2FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真1調(diào)制仿真2FSK信號是由頻率分別為f1和f2的兩個載波對信號源進行頻率上的控制而形成的，其中f1和f2是兩個頻率有明顯差別的且都遠大于信號源頻率的載波信號，2FSK信號產(chǎn)生的simulink仿真模型圖如下所示：圖3-8 2FSK信號的simulink模型方框圖其中sin wave和sin wave1是兩個頻率分別為f1和f2的載波，Pulse Generator模塊是信號源，NOT實現(xiàn)方波的反相，最后經(jīng)過相乘器和相加器生成2FSK信號，各參數(shù)設(shè)置如下：載波f1的參設(shè)圖3-9 載波sin wave的參數(shù)設(shè)置其中幅度為2，f1=1Hz,采樣時間為0.002s在此選擇載波為單精度信號f2的參數(shù)設(shè)置 圖3-10 載波sin wave1的參數(shù)設(shè)置載波是幅度為2，f2=2,采樣時間.為0.002的單精度信號。本來信號源s(t)序列是用隨機的0 1信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的Pulse Generator信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下： 圖3-11 Pulse Generator信號模塊參數(shù)設(shè)置其中方波是幅度為1，周期為3，占1比為1/3的基于采樣的信號。經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如下：圖3-12 2FSK信號調(diào)制各點的時間波形由