simulink的數(shù)字調(diào)制解調(diào)仿真最終版要點(diǎn)

1、基于MATLAB的對信號調(diào)制與解調(diào)的仿真本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)題目：基于MATLAB勺對信號調(diào)制與解調(diào)的仿真基于MATLAB的對信號調(diào)制與解調(diào)的仿真摘要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(qiáng)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(gè)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

2、信號調(diào)制及解調(diào)原理的詳細(xì)說明；第三章是本文的主體也是這個(gè)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(gè)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)通信系統(tǒng)仿真摘要42第一章緒論441.1 MATLAB/Smulink的簡介441.2 通信發(fā)展簡史錯(cuò)誤！未定義書簽。41.3 通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢錯(cuò)誤！未定義書簽。7

3、第二章2ASK、2FSK2PSKffi2DPSK勺基本原理和實(shí)現(xiàn).錯(cuò)誤！未定義書簽。72.1 2ASK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。82.2 2FSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。112.3 2PSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。142.4 2DPSK的基本原理和調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。18第三章Smulink的模型建立和仿真錯(cuò)誤！未定義書簽。243.1 2ASK的仿真錯(cuò)誤！未定義書簽。243.2 2FSK的仿真錯(cuò)誤！未定義書簽。323.3 2PSK的仿真錯(cuò)誤！未定義書簽。41總結(jié)46致謝47參考文獻(xiàn)47通信系統(tǒng)仿真第一章緒論1.1 MATLAB/Si

4、mulink的簡介美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室"MatrixLaboratory"（縮交btlab）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，能非?？斓膶?shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時(shí)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(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴(kuò)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

5、者不停的在自己的科研過程中擴(kuò)充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。可以毫不夸張的說，哪怕是你真正理解了一個(gè)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(gè)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(jì)漂亮的界面，它可以像VB等語言一樣設(shè)計(jì)漂亮的用戶接口，同時(shí)因?yàn)橛凶钬S富的函數(shù)庫（工具箱），所以計(jì)算的功能實(shí)現(xiàn)也很簡單，進(jìn)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(shí)現(xiàn)與其他語言的混合編程，進(jìn)一步拓寬了Matlab的應(yīng)用潛力?？梢哉f，Matlab已

6、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(jìn)作用。Simulink是MATLA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(gè)用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)間模型，或者是兩者的混合。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(jìn)程的。Simulink工作環(huán)境進(jìn)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(jìn)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，

7、故用戶只需進(jìn)行簡單的點(diǎn)擊和拖動就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點(diǎn)在于：1、建模方便、快捷；2、易于進(jìn)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(diǎn)。Simulink模塊庫（或函數(shù)庫）包含有Sinks（輸出方式）、Sources（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(yùn)算的Simulink庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個(gè)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S

8、imulink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。通信系統(tǒng)仿真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(gè)模型的細(xì)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(gè)模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB命令窗口鍵入命令來對它進(jìn)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(yùn)行仿真的批處理非常有用。采用Scope真塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進(jìn)行的同時(shí)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(yùn)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。

9、仿真的結(jié)果還可以存放至MATLA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所有工具及Simulink本身的應(yīng)用工具箱都包含這些工具。由于MATLABSIMULINK勺集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB5獨(dú)立工作。，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

10、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(jī)、電視攝像機(jī)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)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(jī)、計(jì)算機(jī)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

11、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(shí)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(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要通信系統(tǒng)仿真有效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)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。信息源ItI發(fā)送設(shè)備I-BBOtI接收設(shè)備ItiEUf噪聲源圖1-2-3通信系統(tǒng)一般模型通信

12、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)，具模型如圖1-2-4所示，信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器數(shù)字解調(diào)器T信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源圖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)，具模型如圖1-2-5所示MW-調(diào)制器信道解調(diào)器噪聲源圖1-2-5模擬通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)仿真數(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(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)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

13、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(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)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(shí)間長的缺點(diǎn)。為了在盡量短的時(shí)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(bào)機(jī)標(biāo)志著電通信的開始，之后，利用電進(jìn)行通信的研究取得了長足的進(jìn)步。1866年利用海底電纜實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報(bào)通信。1876年貝爾發(fā)明了電話，利用電信號實(shí)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，由于它比電報(bào)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(bào)的到了更為迅速和廣泛的

14、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(jì)算機(jī)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(jìn)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(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)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

15、的通信成為了現(xiàn)實(shí)。(2)移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。通信系統(tǒng)仿真（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(jì)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)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(jìn)步，人們對通信的要求越來越高，各種技術(shù)會

16、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(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)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(diǎn)，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

17、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(diǎn)論述二進(jìn)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(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理。2.1 二進(jìn)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(jìn)制時(shí),則為二進(jìn)制振幅鍵控.設(shè)發(fā)送的二進(jìn)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(dú)立.該二進(jìn)制符號序列可表示為通信系統(tǒng)仿真g三%UT門：）其中：_fos發(fā)這概率為產(chǎn)%=U，發(fā)送概率為i-p(2-1-1)(2-1-2)Ts是二進(jìn)制基帶信號時(shí)間間隔與是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖：式曰

18、(2-1-3)則二進(jìn)制振幅鍵控信號可表示為(2-1-4)心機(jī)=E叱因（F-m7：）C5e1進(jìn)制振幅鍵控信號時(shí)間波型如圖2-2所示.由圖2-2可以看出,2ASK信號的時(shí)間波形e2ASK隨二進(jìn)制基帶信號s通斷變化,所以又稱為通斷鍵控信號（OOK信號）.二進(jìn)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(shí)現(xiàn)，圖（b）是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)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2-4所示.2ASK信號非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形如圖2-5所示._圖2-2二進(jìn)制

19、振幅鍵控信號時(shí)間波型ID1I00Ij(x)-f卜"T!|j;j血麗曲VW蒯(111)1IIIt»II通信系統(tǒng)仿真圖2-3二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制小H零靖號開美電跳圖24二進(jìn)制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖(a)IF相卜解調(diào)方式(b)相卜解調(diào)方式圖2-52ASK信號非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形10通信系統(tǒng)仿真2.2 二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在fl和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號（2FSK信號）.二進(jìn)制移頻鍵控信號的時(shí)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(jìn)制移頻鍵控信號可以看成是

20、兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的疊加.若二進(jìn)制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1,0符號對應(yīng)于載波頻率f2,則二進(jìn)制移頻鍵控信號的時(shí)域表達(dá)式為e2FSK（t）=0ang（t-nTs）Ls®it+幻+上aMt-nTbJcosfZt+3）（2-1-5）nn式中發(fā)送概率為2(2-1-6)%二八發(fā)送概率為11通信系統(tǒng)仿真0,發(fā)送概率為1-尸""II,發(fā)送概率為F圖2-6二進(jìn)制移頻鍵控信號的時(shí)間波形(2-1-7)-wowwmA/WWVV-怵WBB一，fJg-WWW-,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=an,8濟(jì)口外

21、分別代表第n個(gè)信號碼元的初始相位.在二進(jìn)制移頻鍵控信號中，包和8孫攜帶信息，通?？闪畎埠?訥零.因此，二進(jìn)制移頻鍵控信號的時(shí)域表達(dá)式可簡化為口+除“)=£4區(qū)(工一打/)二口"川+工九區(qū)”吟)8%值JL"J(2-1-8)二進(jìn)制移頻鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實(shí)現(xiàn).圖2-7是數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖，圖中兩個(gè)振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號控制，在一個(gè)碼元Ts期間輸出f1或f2兩個(gè)載波之一|二進(jìn)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

22、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(jìn)制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對上下12通信系統(tǒng)仿真9所示.兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號.非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形如圖2圖27數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖圖2-8二進(jìn)制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖W非相干解調(diào)(b)相卜髀調(diào)(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(shí)間波形13通信系統(tǒng)仿真111_ABAAAAAAAAAA過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點(diǎn)時(shí)間波形如圖2-10所示.其基本原理是，二進(jìn)制移頻鍵控信號的過零點(diǎn)數(shù)隨載波頻率不同而異，通過檢測過零點(diǎn)數(shù)從而得到頻率的變

23、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(diǎn)時(shí)間波形2.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號.通常用已調(diào)信號載波的00和180。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的(2-1-9)(2-1-10)1和0.二進(jìn)制移相鍵控信號的時(shí)域表達(dá)式為e2PSK(t)=g(t-nTs)cosct其中，an與2ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中M口應(yīng)選擇雙極性，

24、即10,發(fā)送概率為Pa=«*】，發(fā)送概率為1-嚴(yán)14通信系統(tǒng)仿真0,發(fā)送概率為】-2*Il發(fā)送概率刈(2-1-11)若g(t)是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有c2PSK(i)=cosact,發(fā)送概率為P-coscoCt,發(fā)送概率為1-P由式(2-1-11)可看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號1時(shí)，已調(diào)信號e2PSK(t)取0°相位，發(fā)送二進(jìn)制符號0時(shí),e2PSK(t)M180°相位.若用(M表示第n個(gè)符號的絕對相位，則有on=00,發(fā)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(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對移相方式.二進(jìn)制移相鍵控信

25、號的典型時(shí)間波形如圖2-11所示.圖2-11二進(jìn)制移相鍵控信號的時(shí)間波形二進(jìn)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信號相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)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(shí),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(cuò)I圖2-122PSK

26、信號的調(diào)制原理圖15通信系統(tǒng)仿真雙極作CQXVt汗美電路圖2-132PSK信號的解調(diào)原理圖圖2-142PSK信號相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形16通信系統(tǒng)仿真1IL00100“A/WWWV，Aaaa/，AA/ri這種現(xiàn)象通常稱為"倒冗現(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(jī)的“倒冗現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用.17通信系統(tǒng)仿真。WXA/X/X/VWV電卜ydJOJUUJUddLJLJJMjOJJUUC<fnrnnnnnjuuuminnnnr圖2-15過零檢測法原理圖和各點(diǎn)波形2.4二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)在

27、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，所以稱為名對移相.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(jìn)制基帶信號出現(xiàn)反向現(xiàn)象，從而難以實(shí)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(jìn)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A樹定義一種數(shù)字信息與A此間的關(guān)系為(2-1-12)ja衣示數(shù)字信息w表示數(shù)字慎息力”則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對應(yīng)的2DPSK信號的載波相位關(guān)系如下所示二進(jìn)

28、制數(shù)字信息：11010011102DPSK信號相位:0九00冗冗冗0九00或九0冗冗0000冗冗18通信系統(tǒng)仿真數(shù)字信息與A/間的關(guān)系也可以定義為,0,表示數(shù)字信息&中=W工表小數(shù)字悟息2-1(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(shí)現(xiàn)方法可以采用首先對二進(jìn)制數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，將絕對碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對碼表示二進(jìn)制信息然后再進(jìn)行絕對調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)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(diǎn)時(shí)間波形如圖2-17所示.其解調(diào)原理是：

29、對2DPSK信號進(jìn)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(jìn)制數(shù)字信息.在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生1800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1001o1t0100相對碼裁濃WVWWL圖2-162DPSK信號調(diào)制器原理圖19通信系統(tǒng)仿真開K電路圖2-172DPSK信號相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)間波形bWWWVAz2DPSK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(diǎn)時(shí)間波形如圖2-18所示.其解調(diào)

30、原理是直接比較前后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息.由于解調(diào)的同時(shí)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I2DPSK系統(tǒng)是一種實(shí)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(diǎn)時(shí)間波形20通信系統(tǒng)仿真dr;進(jìn)信息0。En。2-1-5二進(jìn)制數(shù)字信號的功率譜密度1.2ASK信號的功率譜密度若二進(jìn)制基帶信號s(t)的功率譜密度Ps(f)為P(f)-+苫/1-尸內(nèi)(詞/演一句1*t*-X'7.1="(用丁)+Zf(/)(設(shè)產(chǎn)=；)則二

31、進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度叫為烏小=1低("，)”1)416+白工1G+£)用/，)(2-1-13)整理后可得(2-1-14)21通信系統(tǒng)仿真E/T】7：+二區(qū)，+f)+6(f-Z)(2-1-15)式(2-1-15)中用到P=l,fs=1。2Ts二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度如圖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(jìn)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(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度2. 2FSK信號的功率譜密度相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號的功率

32、譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號功率譜密度的疊加。(2-1-16)Jr)-3+cos/uJ其中%和為兩路進(jìn)制數(shù)字基帶值號劉=WX以，(2-1-17)事式”=工況*門_用)'"(2-1-18)%期"=1卜"7；)+£"+#+4匕廳川+仁口”"44(2-1-19)令概率p=1,將二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式帶入式(2-1-19)可得2221616sin.rf/+/,)7',兄U)7：通信系統(tǒng)仿真W)7；+2做m陽J-#十加八+8討-A)、16(2-1-20)由式(7.1-20)可得，相位不連續(xù)的二

33、進(jìn)制移頻鍵控信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成，其中，離散譜位于兩個(gè)載頻fl和f2處；連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于fl和f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個(gè)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(jìn)制移頻鍵控信號功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算二進(jìn)制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進(jìn)制移頻鍵控信號的帶(2-1-21)寬B2FSK為其中兒=：-人7HR,/c-ftSK丘?十(15用及十凡/t+L5R.f圖2-20相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜示意圖3. 2PSK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

34、號可表示為雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號與正弦載波相乘，則2PSK信號的功率譜為%/，)一；e(/+/)+曰/7：)4(2-1-22)代入基帶信號功率譜密度可得23通信系統(tǒng)仿真k-fHl-巾"f+-z>|；(2-1-23)+：f”I2P)方(囪f+f)+以/力若二進(jìn)制基帶信號采用矩形脈沖，且P=1/2時(shí)，則2PSK信號的功率譜簡化為+f)7；E/+)7；(2-1-24)由式（2-1-23）和式（2-1-24）可以看出，一般情況下二進(jìn)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(jìn)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(jìn)制基帶信號的“1”符號和

35、“0”符號出現(xiàn)概率相等時(shí)，則不存在離散譜。2PSK信號的功率譜密度如圖2-21所示。1匕24第三章調(diào)制與解調(diào)仿真3-12ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真10調(diào)制仿真（1）建立模型方框圖2ASK信號調(diào)制的模型方框圖由DSPK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：通信系統(tǒng)仿真圖3-12ASK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)序列的信號堀，正玄信號和方波相乘后就得到鍵控2ASK®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(dá)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：25通信系統(tǒng)仿真BlockFar：Si

36、neY&ve乂SinettaveGnask)Clink)Outputsamplesofasinusoid.TogeneratemorethanoneziiLUEoidEimultaiieouzly;enteravectorofvaluesfortheainplitudefrequency必dphas電parameters.ParametereAmplitude:3Frequency出工)：Phaseoffset(rad)：I5Samplemode：piscreteOutputcomplex!ty：RealCompmtstionm虐thod：Tt"igQnQih色tfic

37、63;crSampletime：1/500Samplesperfrane：4-Showadditionalparanteterz-Outputdatatype：|&口ubleStatewkeni飛一wnahlad：RestartattimezeroOKCaneelHelp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26通信系統(tǒng)仿真PulseGenerorGeneratepulsesatregularintervalswherethepulsetypedeterminesthecomputationaltachniqueused.Ti

38、me-basedi5recommendedforusewithavariahiestepsolverwhileSample-Hbasedisrecommendedforusewith3fixedstepsolverorwithinadiscreteportionofamodelusin&variablestepsolver.ParamaterePul*type：pamplebasedAmplitude:Period(numberofsanplesl:Puls«width(jvumberofEamples)：Fkasedelay(numbero£samples)：Sa

39、mpletime：v,Interpretvectorparametersas1-DOKCancelHelp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)仿真及各點(diǎn)波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點(diǎn)的波形圖:27通信系統(tǒng)仿真圖3-4各點(diǎn)的時(shí)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®號。1.解調(diào)仿真2ASK勺解調(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(jìn)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)出載波一一既同

40、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：28通信系統(tǒng)仿真圖3-52ASK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(diǎn)的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高頻的載波，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：29通信系統(tǒng)仿真FileEditAnalysisTargetsWindowHelp垣口zm昌口s門戶亡i-Curren

41、tFilter-MagnitudeooO246-(Bp)IDprl七匚6OCW8000.5115FrequencyCHz)MagnitudeResponseindBSbuctuiDirectfarmIItransposedOrder1Section1Stable:YesSource:DesignedSpecifyorBandpBandsDifferentiator二-Design1If|Buherworth二Fl'quiiippl；Minimum(Jphon：Therearenooptionalparametersforthisdesignmethod.Theattenuationat

42、cutofffrequenciesisfixedat3dB(halfthepassbandgain3esignFiltei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(diǎn)時(shí)間波形圖30通信系統(tǒng)仿真圖3-72ASK信號解調(diào)的各點(diǎn)時(shí)間波形圖31通信系統(tǒng)仿真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，一般是由于碼問申擾或是參數(shù)設(shè)置的問題，由3-5圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為0.3636。3-22FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真1 .調(diào)制仿真2FSK信號是由

43、頻率分別為fl和f2的兩個(gè)載波對信號源進(jìn)行頻率上的控制而形成的，其中fl和f2是兩個(gè)頻率有明顯差別的且都遠(yuǎn)大于信號源頻率的載波信號，2FSK®號產(chǎn)生的simulink仿真模型圖如下所示：圖3-82FSK信號的simulink模型方框圖32通信系統(tǒng)仿真其中sinwave和sinwavel是兩個(gè)頻率分別為fl和f2的載波，PulseGenerator模塊是信號源，NOT?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fl的參設(shè)圖3-9載波sinwave的參數(shù)設(shè)置其中幅度為2,f1=1Hz,采樣時(shí)間為0.002s在此選擇載波為單精度信號33通信系統(tǒng)仿真f2的參數(shù)

44、設(shè)置圖3-10載波sinwavel的參數(shù)設(shè)置載波是幅度為2,f2=2,采樣時(shí)間.為0.002的單精度信號。本來信號源s(t)序列是用隨機(jī)的01信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的PulseGenerator信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下:34通信系統(tǒng)仿真同PulseGeneratorGeneratepulsesatregularintervalswherethepulsetypedetermineEthecomputationaltachniqu*used.Time-basedisrecommended,forusewithavariablestepzolver?whileSample-bas

45、edisrec'?mendedforusewithafixedstepsolverorwithin%discreteportionofamodelusingavariablestepsolder,ParametereSnplebasedPulsetype：Amplitude：|1Feriad(n'UJnbercfsamples)：EPulsewidth(jiumberofsamples)1Phasedelay(numberofsamples)：OKCaneelHelp圖3-11PulseGenerator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

46、號。經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，其各點(diǎn)的時(shí)間波形如下:35通信系統(tǒng)仿真圖3-122FSK信號調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形由上圖可以看出經(jīng)過fl和f2兩個(gè)載波的調(diào)制，2FSK信號有明顯的頻率上的差別2 .解調(diào)仿真解調(diào)方框圖如下所示：36通信系統(tǒng)仿真圖3-132FSK信號解調(diào)方框圖其中FromFile是一個(gè)封裝模塊，就是2FSK信號的調(diào)制模塊，兩個(gè)帶通濾波器分別將2FSK信號上下分頻fl和f2,后面就和2ASK®號的解調(diào)過程相同，各參數(shù)設(shè)置如下：37通信系統(tǒng)仿真)BIcvgIe國工紅已米上工承看DigitalFilterFileEdit曲alysis;T：argetsWindowHe

47、lp用aDB&園同給田廣噩扇%?CurreriFilterInfoimationMagnitudeRespc<iseStructue:OrderSections:StableSourceDirectIcrmFIR£11YesDesipedFrequency(kHz)一工互三而PFilhsrTyg,LowpassHighpass1tBandpassBand就叩|DifferentiatorDesignM宜hcdHR|Buttenwrth3'*RR|Equi耽修一二|lFiltsrOlderSpecifyorder:QMinimumorderLQptiorkSDen

48、sitjpfactor:116FnequenkcySpecificlicins=Units:|HzFs;480Fstopl13QFpassl:so-Fpassl170FstopZ:|goMagnitudeSpacifieateiiriaEnteraweightvalueloreachbarwlbelow.Wstopl:1Wpass:iWitop2pDesignFig|ComputingResponse.done.38圖3-142FSK信號fl帶通濾波器參數(shù)設(shè)置通信系統(tǒng)仿真)HloGkPataaetEt國看DigitalFilterDeri名nlFileEditAji：±lyEisT：

49、argetsWindowHelplCurrertFilterInfoimation.MagnitudeRespmseMagnitudeResponseindBStructue:OrderSecbnns:StableSourceDirecttermFIR501YesDesiiedFrequency聞七LowpassCHighpa$HBandpassrBbid就叩DifferentiatorDesiiMethodHRButtaworth二'*"REqui2MSpecifyorder|MininumorderOption$Den曲tactor76Units:HzF就optFpsss

50、l:FpassZFstopJ:Enteraweightvalueloreachbandbelow.Wstapl:p|WpasscpV/5top2：iDesignFfta|ComputingResponse.done.圖3-152FSK信號f2帶通濾波器參數(shù)設(shè)置經(jīng)過系統(tǒng)仿真后的各點(diǎn)時(shí)間波形如下：39通信系統(tǒng)仿真40通信系統(tǒng)仿真圖3-152FSK信號解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形經(jīng)過系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為0.7273,如下圖所示:ErrorRateCalculation圖3-162FSK相干解調(diào)誤碼率3-32PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真1.調(diào)制仿真在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離

51、散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號.在此用已調(diào)信號載波的00和180。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的1和0.用兩個(gè)反相的載波信號進(jìn)行調(diào)制，其方框圖如下：圖3-172PSK信號調(diào)制的simulink的模型圖41通信系統(tǒng)仿真其中Sinwave和Sinwavel是反相的載波，正玄脈沖作為信號源，各個(gè)參數(shù)設(shè)置如下:SineWaveOutput色sinewavewherethesinetypedeterminesthecomputationaltectmiqueused.Theparametersinthetwotypesarerelatedthrough：Samplesperperiod=2*pi/CFrequency*Sampletime)Numberofoffsetsamples=Phase*Sainplesperperiod/(2*pi)Usethesample-basedsinetypei£numericalproblemsduetormmingforlrgetimes(e.g.overflowinabsolutetime)occur.ParameterSSin.type：Timebase