數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)

1、通信原理課程設(shè)計目錄前言11 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)原理21.1 二進制振幅鍵控(2ASK)21.2 二進制頻移鍵控(2FSK)51.3二進制相移鍵控(2PSK)71.4 正交相移鍵控(QPSK)102 Matlab/Simulink介紹152.1 Matlab簡介152.2 Simulink簡介152.1.1 Simulink基本模塊庫152.1.2 Simulink建模仿真的一般過程172.3 Simulink在通信仿真中的應(yīng)用193利用Simulink進行模型建立和系統(tǒng)仿真213.1 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真223.1.1 建立模型方框圖22 3.1.2 參數(shù)設(shè)置233.1.3系統(tǒng)仿真及各點波

2、形圖243.1.4 誤碼率分析253.2 2FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真253.2.1 建立模型方框圖25 3.2.2 參數(shù)設(shè)置263.2.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖293.3 2PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真313.3.1 建立模型方框圖313.3.2 參數(shù)設(shè)置313.3.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖343.4 QPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真353.4.1 建立模型方框圖353.4.2 參數(shù)設(shè)置363.4.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖38總結(jié)40參考文獻(xiàn)41前言Simulink是The MathWorks公司開發(fā)的用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具，常集成于MathWorks公司的另一產(chǎn)品MATLAB中與

3、之配合使用。Simulink提供了一個交互式的圖形化環(huán)境及可定制模塊庫（Library），可對各種時變系統(tǒng)，例如通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)等進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。本文主要是以Simulink為基礎(chǔ)平臺，對2ASK、2FSK、2PSK、QPSK信號的仿真。文章第一部分是對2ASK、2FSK、2PSK和QPSK信號調(diào)制及解調(diào)原理的詳細(xì)說明；第二部分是對Matlab/Simulink軟件簡單介紹；第三部分是對2ASK、2FSK、2PSK和QPSK信號的仿真部分。本文的主要目的是對Matlab/Simulink軟件的熟悉和對數(shù)字頻帶通信理論的理解和深化。1 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)原理

4、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1-1給出了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。圖1-1 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)?；镜娜N數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和相移鍵控(P

5、SK)。圖1-2給出了相應(yīng)的信號波形的示例。圖1-2 正弦載波的三種鍵控波形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。1.1 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。二進制振幅鍵控信號可表示為 （1-1）二進制振幅鍵控信號時間波型如圖1-3所示。由圖1-3可以看出,2ASK信號的時間波形隨二進制基帶信號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1-4所示,其中圖(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

6、現(xiàn)。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1-5所示。2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖1-6所示。圖1-3 2ASK信號時間波形（a）模擬相乘法（b）數(shù)字鍵控法圖1-4 2ASK信號調(diào)制器原理框圖（a）非相干解調(diào)方式（b）相干解調(diào)方式圖1-5 2ASK信號的接收系統(tǒng)組成方框圖圖1-6 2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形1.2 二進制頻移鍵控(2FSK)頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在2FSK中，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。典型波形如圖1-7所示。 圖1-7 2FSK信號的時間波形有圖可見

7、，2FSK信號的波形(a)可以分解為波形(b)和波形(c)。也就是說，一個2FSK信號可以看成是兩個不同載頻的2ASK信號的疊加。2FSK信號的表達(dá)式又可簡化為 （1-2）其中 （1-3） （1-4）二進制頻移鍵控信號的產(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1-8是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制頻移鍵控信號的原理圖。 圖中兩個振蕩器的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。二進制頻移鍵控信號的解調(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1-9所示。其解調(diào)原理

8、是將二進制頻移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。圖1-8 鍵控法產(chǎn)生2FSK信號的原理圖（a）非相干解調(diào)（b）相干解調(diào)圖1-9 2FSK信號解調(diào)原理圖過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如圖1-10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。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。（a）過零檢測法原理圖（b）各點時間波形圖1-10 過零檢測法原理圖及各

9、點時間波形1.3二進制相移鍵控(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)生二進制相移鍵控(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)字基帶信號的1和0。二進制相移鍵控信號的時域表達(dá)式為 （1-5）由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故2PSK信號可以表述為一個雙極性全占空矩形脈沖序列與一個正弦載波的相乘： （1-6） 其中， （1-7） 這里，g(t)是脈寬為Ts的單個矩形脈沖，且 （1-8）這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進制絕對相移方式。二進制相移鍵控信號的典型時間波形如圖

10、1-11所示。二進制相移鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖1-12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1-13所示。2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖1-14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1-11 2PSK信號的時間波形（a） 模擬調(diào)試方法（b）鍵控法圖1-12 2PSK信號的調(diào)制原理框圖圖1-13 2PSK的解調(diào)原理框圖圖1-14 2PSK信號相干解調(diào)時各點時間波形1.4

11、 正交相移鍵控(QPSK)QPSK與二進制的PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中，區(qū)別的地方在于QPSK的載波相位取四個等間隔值之一。每一個可能的相位值對應(yīng)于一個特定的碼元。它的每個碼元含有2b的信息，現(xiàn)在用ab來表示這兩個比特。發(fā)送碼元序列在碼元編碼時需要先將每兩個比特分成一個雙比特組ab。ab有四種排列，即00、01、10、11。然后用四種相位之一去表示每種排列。每種排列的相位之間的關(guān)系通常都是采用格雷碼排列。QPSK信號的兩種編碼方式分別如表1-1和1-2所示，其矢量圖如圖1-14和圖1-15所示。表1-1 QPSK信號的編碼A方式abab0090°11270°

12、;010°10180° 圖1-14 QPSK信號的矢量圖A方式表1-2 QPSK信號的編碼B方式abab00135°11315°01225°1045°圖1-15 QPSK信號的矢量圖B方式由以上表和圖可以看出，采用格雷碼的好處在于相鄰相位所代表的兩個比特只有一位不同。由于因相位誤差造成錯判至相鄰相位上的概率最大，故這樣編碼可以使總誤比特率降低。QPSK調(diào)制的方法有三種。QPSK調(diào)制的第一種方法是采用相乘電路法，稱為QPSK正交調(diào)制器，如圖1-16所示。圖1-16 QPSK 正交調(diào)制器在該正交調(diào)制器中，QPSK信號可以看作這兩個載波正交

13、2PSK信號的合成。圖中輸入的基帶信號是二進制不歸零雙極性碼元，它被 “串/并變換”電路變成兩路碼元a和b。變成并行碼a和b后，其每個碼元的持續(xù)時間是輸入碼元的2倍。如圖1-17所示。這兩路并行碼元序列分別用以和兩路正交載波相乘。相乘的結(jié)果用虛線示于圖1-18中。圖中的a（0）代表a路信號碼元二進制“0”，a（1）代表a路信號碼元二進制“1”；類似地，b（0）代表b路信號碼元二進制“0”， b（1）代表b路信號碼元二進制“1”。這兩路信號在相加電路中相加后得到輸出矢量，即QPSK信號，每個矢量代表2b,如圖中矢量所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述二進制信號碼元“0”和“1”在相乘電路中與不歸零雙極性矩形

14、脈沖振幅的關(guān)系如下：二進制碼元“1” 雙極性脈沖“+1”；二進制碼元“0” 雙極性脈沖“-1”。圖1-17 碼元串/并變換圖1-18 QPSK矢量產(chǎn)生QPSK 調(diào)制的第二種方法是脈沖插入法，其原理框圖如圖1-19所示。圖中所示的調(diào)制器產(chǎn)生圖1-14所示的信號。頻率為4倍載頻的定時信號，經(jīng)過兩級二分頻輸出。輸入信號經(jīng)過串.并變換邏輯控制電路，產(chǎn)生/2推動脈沖和推動脈沖，在/2推動脈沖的推動下第一級二分頻多分頻一次，相當(dāng)于分頻鏈輸出提前/2相位，在推動脈沖的推動下第二級二分頻多分頻一次，相當(dāng)于提前相位。因此可以用控制兩種推動脈沖的辦法得到不同相位的載波。最后，再經(jīng)過帯通濾波器輸出的信號即為QPSK

15、信號。圖1-19 脈沖插入法產(chǎn)生QPSK信號QPSK調(diào)制的第三種方法是相位選擇法，其原理框圖如圖1-20所示。 圖1-20 相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號此時輸入的基帶信號經(jīng)過串/并變換后用于控制一個相位選擇電路。根據(jù)當(dāng)時的輸入的雙比特ab，決定選擇哪一個相位的載波輸出。由已調(diào)制高頻信號恢復(fù)原調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)。根據(jù)原理的不同解調(diào)可以分為相干解調(diào)和包絡(luò)檢波。QPSK信號的解調(diào)原理框圖如圖1-21所示。圖1-21 QPSK解調(diào)原理方框圖由于QPSK信號可以看作是兩個正交2PSK信號的疊加，如圖1-18所示，所以用兩路正交的相干載波去解調(diào)，就可以很容易的分離這兩路正交的2PSK信號。經(jīng)過相干解調(diào)后

16、的兩路并行碼元a和b經(jīng)過并/串變換后，成為串行數(shù)據(jù)輸出，即解調(diào)信號。2 Matlab/Simulink介紹2.1 Matlab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。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，

17、使其成為了巨大的知識寶庫。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。2.2 Simulink簡介Simulink是Matlab的重要組成部分之一，它是一種以框圖為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)仿真工具，并提供了控制系統(tǒng)中的常用模塊庫。Simulink在Matlab環(huán)境下對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析，支持線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)等

18、多種系統(tǒng)。我們可以這樣來理解它的名字，它的功能主要有兩個，一個為Simulaion（仿真），另一個為Link（連接），組合在一起就是Simulink 名字的由來了。Simulink提供了一些按功能分類的系統(tǒng)模塊，我們只要用箭頭將我們所選取的模塊連接起來就能夠完成框圖系統(tǒng)仿真的全部過程，然后利用Simulink提供的功能對系統(tǒng)進行仿真和仿真結(jié)果分析。Simulink避免了M文件中需要編寫的大量程序，它著重于系統(tǒng)模型的構(gòu)建上。因此，Simulink的一個非常突出的優(yōu)點就在于不需要編寫任何程序代碼就可以完成一個復(fù)雜系統(tǒng)的仿真，應(yīng)用十分廣泛。2.1.1 Simulink基本模塊庫在Matlab7.0中

19、包含的是Simulink6.0，在Matlab命令窗口中輸入命令“Simulink”或點擊Matlab工具欄上的Simulink的圖標(biāo)，即可進入Simulink窗口，如圖2.2所示。在這個窗口中我們可以對各個模塊進行查找，并在查找欄下方窗口中對所選模塊進行簡單說明。Simulink基本模塊庫中共包含了一下十六個子庫。（1）Commonly used blocks模塊庫，為仿真提供常用的元模塊。（2）Continuous模塊庫，為仿真提供連續(xù)系統(tǒng)模塊。（3）Discontinuous模塊庫，為仿真提供非連續(xù)系統(tǒng)模塊。（4）Discrete模塊庫，為仿真提供離散模塊。（5）Logic and bi

20、t operations模塊庫，為仿真提供邏輯運算和位運算模塊。（6）Lookup tables模塊庫，為仿真提供線形插值查詢表模塊。（7）Math operations模塊庫，為仿真提供數(shù)學(xué)運算功能模塊。（8）Model verifycation模塊庫，為仿真提供模型檢測模塊。 （9）Model-Wide Utilities模塊庫，為仿真提供模型擴充模塊。（10）Port and subsystems模塊庫，為仿真提供端口和子系統(tǒng)模塊。（11）Signal attributes模塊庫，為仿真提供信號屬性模塊。（12）Signal routing模塊庫，為仿真提供信號線路模塊。（13）Sink

21、s模塊庫，為仿真提供接收模塊。（14）Sources模塊庫，為仿真提供輸入信號源。（15）Users.defined functions模塊庫，用戶自定義函數(shù)元件模塊。（16）Additional math &discrete模塊庫，附加的數(shù)學(xué)函數(shù)和離散型系統(tǒng)模塊。2.1.2 Simulink建模仿真的一般過程Simulink建模仿真的一般過程如下。（1）首先，單擊工具欄上的“新建”圖標(biāo)，打開一個空白的編輯窗口，如圖2-1所示。（2）在Simulink模塊庫中選取所需要的模塊，然后拖到編輯窗口里，將各個環(huán)節(jié)都布置好，并修改編輯窗口中模塊的參數(shù)。（3）然后用箭頭將各個模塊連接起來。這里應(yīng)

22、該注意連接的方法：從上一個模塊的連線點開始，按住左鍵不放，拖到下一個連接模塊的連線點為止，系統(tǒng)將自動生成箭頭。（4）設(shè)置仿真參數(shù)。選擇菜單命令SimulationModel Configuration Parameters,就會彈出一個仿真參數(shù)對話框，如圖2-2所示?？梢栽趫D2-2中進行設(shè)置仿真參數(shù)。（5）單擊“start simulation”按鈕進行系統(tǒng)仿真分析，在仿真的同時，可以觀察仿真結(jié)果。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，可以立即單擊“stop”按鈕停止仿真，然后對參數(shù)進行修正，直到調(diào)整至滿意為止。最后將仿真模型保存為*.mdl文件。圖2-1 空白編輯窗口圖2-2 仿真參數(shù)設(shè)置窗口2.3 Simulin

23、k在通信仿真中的應(yīng)用Simulink中提供了通信系統(tǒng)的建模、仿真和優(yōu)化分析的專業(yè)庫Communication Blockset 。在這個庫中包含了十三個子庫，大概有一百七十多個模塊，如圖2-3所示。圖2-3通信模塊庫窗口該模塊庫中提供了完整的模擬/數(shù)字通信系統(tǒng)建模、仿真和分析優(yōu)化圖形所需的模塊?？捎糜谕ㄐ畔到y(tǒng)中從信源到信道，包括編碼、調(diào)制、發(fā)射、接收等各個部分的建模，仿真分析。接下來對通信模塊的常用子庫進行介紹。（1）Comm sources模塊庫，為仿真提供各種信號源，這些模塊分成三類：隨機數(shù)據(jù)源、序列生成模塊、噪聲產(chǎn)生模塊。（2）Comm sinks模塊庫，為仿真提供了四個信宿模塊，用于繪

24、制信號的眼圖，軌跡圖和發(fā)散圖，計算誤碼率。（3）Source coding模塊庫，為仿真提供信源量化、編碼的模塊，包括采樣量化編/解碼器，A律壓縮/擴張器，U律壓縮/擴張器。（4）Error detection and correction模塊庫，為仿真提供信道編碼的差錯控制和糾錯模塊，包括hamming碼、BCH碼、循環(huán)碼、卷積碼。（5）Interleaving模塊庫，為仿真提供各種實現(xiàn)信號交織功能的模塊。（6）Modulation模塊庫，為仿真提供實現(xiàn)信號調(diào)制解調(diào)的模塊，可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩個子庫，模擬調(diào)制包括“AM”、“CPM”、“FM”、“PM”、“TCM”五種調(diào)制模塊。（7）

25、Comm filters模塊庫，為仿真提供發(fā)送/接收濾波器模塊。（8）Channels模塊庫，為仿真提供了四種常見的信道模塊：AWGN信道模塊、二進制對稱信道模塊、多徑瑞利衰落信道模塊和倫琴衰落信道模塊。（9）RF impairments模塊庫，這是Matlab新增加的模塊庫，用于對射頻信號的各種衰落進行仿真。（10）Synchronization模塊庫，為仿真提供四種鎖相環(huán)模塊，對信號同步功能進行仿真。（11）Equalizers模塊庫，為仿真提供多種均衡器模塊。（12）Sequence operation模塊庫，為仿真提供順序運行模塊。（13）Utility blocks模塊庫，為仿真提供

26、了十種常用的轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊。 3利用Simulink進行模型建立和系統(tǒng)仿真3.1 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真3.1.1 建立模型方框圖2ASK信號的調(diào)制部分由DSP模塊中的Sine wave信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成；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)，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模型圖如圖3-1所示：圖3-1 2ASK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖3.1.2 參數(shù)設(shè)置建立好模型之后，開始設(shè)置各點的參數(shù)，為了更好的恢復(fù)出信源信號，所

27、以在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下：Sin函數(shù)是幅度為1，頻率為10Hz，采樣周期為0.002的雙精度DSP信號。方波信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為1，周期為3，占1比為2/3下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置：圖3-2 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖3.1.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖經(jīng)過上述參數(shù)設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)仿真，示波器顯示的各點的波形圖如圖3-3所示。自上而下分別是正弦DSP波形、脈沖發(fā)生器波形、脈沖發(fā)生器與正弦DSP信號相乘后波形、以及再次與正弦DSP信號相乘后波形、經(jīng)過低通濾波器后波形、經(jīng)過抽樣判決器后波形，最后一組波形即為還原后波形，雖然有一定誤差，

28、但仍能反映基本波形。圖3-3 各點的時間波形圖3.1.4 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3-1圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為0.3636。3.2 2FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真3.2.1 建立模型方框圖2FSK信號的調(diào)試部分由Sine wave信號源、Bernoulli Binary Generator基帶信號源、反相器、相乘器組成；經(jīng)過帶通濾波器與低通濾波器進行解調(diào)。Simulink模型圖如圖3-4所示：圖3-4 2FSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖3.2.2 參數(shù)設(shè)置將Bernoulli Binary Generator模塊出現(xiàn)0的

29、概率調(diào)為0.5，取樣時間設(shè)為1，其余參數(shù)不變；載波（Sine Wave Function）的幅度設(shè)置為1，角頻率設(shè)置為20*pi，其余參數(shù)不改變；載波（Sine Wave Function1）的幅度設(shè)置為1，角頻率設(shè)置為4*pi，其余參數(shù)不改變。將調(diào)制信號進行相干解調(diào)，為了無失真地恢復(fù)原始基帶信號，調(diào)制信號需要與相同頻率的載波相乘，先經(jīng)過帶通濾波器去除一定頻率的分量，然后再經(jīng)過包絡(luò)檢波器以及抽樣判決器可得到原始的基帶調(diào)制信號。帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)如圖3-5 所示；帶通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)如圖3-6所示；包絡(luò)檢波器

30、（Analog Filter Design2）的參數(shù)設(shè)如圖3-7所示；包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design3）的參數(shù)設(shè)如圖3-8所示；抽樣判決器（Quantizing Encode）的參數(shù)設(shè)如圖3-9所示；圖3-5帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)置圖3-6 帶通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置圖3-7 包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design2）的參數(shù)設(shè)置圖3-8 包絡(luò)檢波器（Analog Filter Design3）的參數(shù)設(shè)置圖 3-9 抽樣判決器（Quantizing Encode1）的參數(shù)3.2.3

31、系統(tǒng)仿真及各點波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)的仿真，圖3-10是2FSK調(diào)制時示波器顯示的各點的波形圖，圖3-11是2FSK解調(diào)時示波器顯示的各點的波形圖。圖3-10中，自上而下分別是基帶信號波形、正弦載波波形、正弦載波1波形、基帶信號與正弦載波信號相乘后波形、以及取反后與正弦載波1信號相乘后波形、上述兩波形相加后波形。圖3-11中，自上而下分別是基帶信號波形、只經(jīng)過包絡(luò)檢波器后的波形、解調(diào)后波形。解調(diào)信號與基帶信號相對比，除了產(chǎn)生延時情況之外，波形大致上與基帶信號相同，延時是不可避免的。圖3-10 2FSK調(diào)制各點波形圖圖3-11 2FSK解調(diào)各點波形圖3.3 2PSK的調(diào)制與解

32、調(diào)仿真3.3.1 建立模型方框圖2PSK信號的調(diào)試部分由Sine wave信號源、Bernoulli Binary Generator基帶信號源、碼型變化器、多路選擇器組成；經(jīng)過帶通濾波器與低通濾波器進行解調(diào)。Simulink模型圖如圖3-12所示：圖3-12 2PSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖3.3.2 參數(shù)設(shè)置將Bernoulli Binary Generator模塊出現(xiàn)0的概率調(diào)為0.5，取樣時間設(shè)為1，其余參數(shù)不變；載波（Sine Wave Function）的幅度設(shè)置為2，角頻率設(shè)置為8*pi，其余參數(shù)不改變；載波（Sine Wave Function1）的幅度設(shè)置為2，角頻率設(shè)置為8

33、*pi，其余參數(shù)不改變。碼型變化器（Unipolar to Bipolar Converter）參數(shù)設(shè)置如圖3-13所示；多路選擇器（Switch）參數(shù)設(shè)置如圖3-14所示；帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)設(shè)置如圖3-15所示；低通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置如圖3-16所示；取樣判決器（Sign）參數(shù)設(shè)置如圖3-17所示；圖3-13 碼型變化器（Unipolar to Bipolar Converter）的參數(shù)設(shè)置圖3-14 多路選擇器（Switch）參數(shù)設(shè)置圖3-15 帶通濾波器（Analog Filter Design）的參數(shù)

34、設(shè)置圖3-16 低通濾波器（Analog Filter Design1）的參數(shù)設(shè)置圖3-17 取樣判決器（Sign）的參數(shù)設(shè)置3.3.3系統(tǒng)仿真及各點波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)的仿真，圖3-18是2PSK調(diào)制時示波器顯示的各點的波形圖，圖3-19是2PSK解調(diào)時示波器顯示的各點的波形圖。圖3-18中，自上而下分別是基帶信號波形、基帶信號經(jīng)碼型變換器后波形、正弦載波波形、經(jīng)多路選擇器后波形。圖3-19中，自上而下分別是調(diào)制信號加波斯白噪聲后波形、加噪聲后信號與正弦載波相乘后波形、只經(jīng)過包絡(luò)檢波器后的波形、解調(diào)后波形。圖3-18 2PSK調(diào)制各點波形圖圖3-19 2PSK解調(diào)各點波

35、形圖3.4 QPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真3.4.1 建立模型方框圖QPSK模型主要由信源Random Integer Generater、QPSK調(diào)制器、AWGN信道、QPSK解調(diào)器、信宿模塊組成，并用到信宿模塊Scope以觀察各個階段信號的波形；Error Rate Calculation來計算信號的誤碼率，并通過Display顯示出來。Simulink模型圖如圖3-20所示：圖3-20 QPSK信號調(diào)制解調(diào)的模型方框圖3.4.2 參數(shù)設(shè)置信源（Random Integer Generater）模塊產(chǎn)生隨機整數(shù)序列0,1,2,3。并將產(chǎn)生的隨機整數(shù)信號傳送至QPSK調(diào)制器。這里要求產(chǎn)生的必須是四進制隨機整數(shù)，所以M-ary number設(shè)置為4，具體的參數(shù)設(shè)置如圖3-21所示。圖3-21信源（Random Integer Generater）模塊參數(shù)設(shè)置QPSK調(diào)制器（QPSK Modulator Baseband）的主要作用是將信源產(chǎn)生的四進制隨機序列進行QPSK調(diào)制,使之產(chǎn)生QPSK信號。需要注意QPSK調(diào)