基于MATLAB的MSK系統(tǒng)原理仿真分析【實用文檔】doc

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分類號———-———-———-———--—-密級基于MATLAB的MSK系統(tǒng)原理仿真分析【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載UDC本科畢業(yè)論文基于MLB的MK系原理真分析學(xué)生姓名丁小龍學(xué)0２02５2007005指導(dǎo)教師孫華明老師院、系、中心信息科學(xué)與工程學(xué)院電子系專業(yè)年級２00７級電子信息工程論文答辯日期年月日中國海洋大學(xué)基于MＡTLAB的MＳK系統(tǒng)原理仿真分析摘要當今社會已經(jīng)步入了信息時代在各種信息技術(shù)中信息的傳輸和通信起著支撐作用對于信息的傳輸數(shù)字通信已成為重要的手段信號的調(diào)制方式也由模擬方式持續(xù)廣泛地向數(shù)字方式轉(zhuǎn)換，于是，數(shù)字調(diào)制就成了人們研究的重點,常用的數(shù)字調(diào)制有：移幅鍵控(AS）調(diào)制、移頻鍵控（FS調(diào)制和移相鍵控PS）調(diào)制。最小移頻鍵控（MＳ是移頻鍵控(FＳ的一種改進型，MSＫ調(diào)制是一種性能比較優(yōu)良的新穎的數(shù)字調(diào)制它以獨特的性能吸引著工程設(shè)計人員正在不斷地被應(yīng)用于各類通信系統(tǒng)中成為非線性數(shù)字無線電通信系統(tǒng)使用的最有效的調(diào)制方式之一本文采用理論研究和實驗分析相結(jié)合的方法系統(tǒng)介紹ＭSK調(diào)制解調(diào)原理及其特點并通過使用Ｍalａb的Sｉulnk仿真模塊對其進行仿真同時簡介MSK調(diào)制解調(diào)的應(yīng)用及研究發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：MS；MATA;Simlｉk;仿真分析;調(diào)制解調(diào)MATLAB-ｂasedsiｍｕｌatｉｏnofMSKSｙｓｔemPrincipleAbｓｔracta’socｅyasｎereｄeｆormaonae，naareyfｆoｒmainehnlg,ｆormaoｎｒａsｍｓｓinadoｍmucａinaｙsauｐｏrｉgrl.orfｏrmaｉnrａsmssoｎ,ｇtalommｕcaｏｎasecmeanporａt(yī)o.gnalfrｍeaaogoｄuaｏnsasoonnudwdsprｅaｄoｎeｒsonｏgtａlfrm,ｅｒｅforedgaｌouａinasecmｅnｅfcusfeud,eommnyuｅdｇtａlｏｄuａｏnar：aｐtuehｆtkyｎｇ（AK）oduaｏ,frquecyｈftkyng（ＳK)ｏuａinadasehftｋｙng（K）ｏduａn。nmumfrｑuecｙhftｋig（K)sａｆrqueｃｙｈfｔkynｇ(SK）orａnｍrove,SＫｏduａonsarlａｖlyｏderforｍacefeovlｇtaloduａo,tsaｒaｃedoｅｕｑｕeｒｏprtesfngneｒｉgaff,ｓｏnsａt(yī)yｅaｉdｏarouｓpｅsfoｍmucainysems，aonｎａrｇalｒaoomｍucainｙsｅmungefeoｓtffcetouain.Inisapr，unｇeorecａladｘpｒｍeａlaaｓｓfaoｍbａt(yī)ｎeｈｏｄ,eyｓemtｒduｃsericpｅadarａcｅrsｔcsfSKｏuaiｎaｄemｄｕao，adMByungsmeomanadreqｕｎｃyoａnimuao，aｄbyｕngaab＇sｍuｎkimuａｏnodｕｅoimuａeem，aｎgwｈarefｅｓrtonｆSKoduaｏｎadｍｏdｕaonapcaonasｅadroｓeｃs.Ｋｅyｏｓ:SＫ；B;munkmuaonAａyｓｓ；ｏuainａdＤｍｏduaon目錄1緒論。...。．．.。。。。．.．．。．．。。．。。．．。。．.。。．。。．．.。。。.。。。．．。。。。.．。。.。．。．...．．。。．。.．.。。．.。。。．．.。1_bookmark１"1.3論文的內(nèi)容和意義.31。．１論文的內(nèi)容．3HＹPERLINK１．．2論文的意義。3HYＰERLINKＭTＡＢ基礎(chǔ)理論?16MATAＢ簡介 １6ＨYPEＲLINK\l”_booｋmaｒk8"MATAＢ的特點及優(yōu)勢 17HYPERＬINK\l”_bｏoｋｍａrｋ9＂Ｓimlik簡介 18HYＰERLINＫ\l＂_bookmarｋ10”３．4MＡTAＢ在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用 19HＹPERLIＮK\l"＿boｏkmａrk１０”3。.１通信仿真的概念。193。．2通信仿真的一般步驟.１９4基于ＭＴAＢ的MK系統(tǒng)原理仿真 2２HＹPEＲLINK\l”＿bｏｏｋmarｋ11"4．１MSK系統(tǒng)仿真模型 22HYPEＲＬINＫ\l＂＿booｋmark12"4。2ＭＳK系統(tǒng)仿真模塊中的參數(shù)設(shè)置 ２34．3仿真結(jié)果及相應(yīng)的分析。26HＹPERLINＫ\l”_bookmark13"4。。１誤碼率分析。２6HYPERLＩＮK\l"_booｋmａrk14＂4．．2MSK功率譜密度分析?274.。3MＳＫ系統(tǒng)眼圖分析?284．。4MＳＫ系統(tǒng)星座圖分析?２9５總結(jié)與展。.．．。。．．。．。.。..。．．．。。。.。..。。。.。．。。．.。.。．．。.．.．.．。..．．。.。.。。。．。．.。..。。.．.。．。。。．．．。．3０5。1總結(jié)3０5.2展望3１致謝.．。。.．...。。。.。.。．。。．。.。．。．．．。．。．。。.。.。．．。．.。．.．．。..。．。。。。。。.。。.．。。。。。..。．．。。。．..。。.．．.。..．。．。．３２參考文獻。.。.。.。．..。。。.。。.。。．。．.．.．．.。.。.．。。。。...。.。．.。。.．。.．.。。．.。.．..。．。..。。。．。．．。。..．．.。.．.。.．．．.331緒論1。1概述20世紀5０年代后期隨著計算機技術(shù)微電子技術(shù)傳感技術(shù)激光技術(shù)、衛(wèi)星通信和移動通信技術(shù)航空航天技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用尤其近代以計算機為主體的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和發(fā)展它們相互結(jié)合相互促進將人類社會推入到高度信息化時代［1通信的目的是傳輸含有信息的消息消息有多種形式，話音文字數(shù)據(jù)符號圖像等等都是消息[2原始的數(shù)據(jù)信號有兩種基本形式一種是模擬的另一種是數(shù)字的模擬數(shù)據(jù)信號是在某一數(shù)值范圍內(nèi)可以連續(xù)取值的信號數(shù)字數(shù)據(jù)信號是只取有限個離散值的數(shù)字序列由于數(shù)字數(shù)據(jù)更便于存儲處理和傳輸而模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過取樣量化和編碼可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)因此模擬數(shù)據(jù)的傳輸只有在特定條件下才被使用而數(shù)字數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越多.信號的調(diào)制方式也由模擬方式持續(xù)廣泛地向數(shù)字方式轉(zhuǎn)換。數(shù)字調(diào)制有三種基本形式:移幅鍵控法ＡＳ、移頻鍵控法FS、移相鍵控法PS.在AＳK方式下，用載波的兩種不同幅度來表示二進制的兩種狀態(tài).ＡＳＫ方式容易受增益變化的影響是一種低效的調(diào)制技術(shù)在電話線路上通常只能達到１2０bs的速率在FSK方式下用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進制的兩種狀態(tài)在電話線路上使用FＳK可以實現(xiàn)全雙工操作通?？蛇_12０ｂs的速率在PＳK方式下用載波信號相位移動來表示數(shù)據(jù)PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用這種技術(shù)可對傳輸速率起到加倍的作用.在FSK調(diào)制解調(diào)器的使用范圍較廣，目前已經(jīng)不完全局限在有線網(wǎng)絡(luò)通信里它已經(jīng)延伸到無線電通信生物醫(yī)學(xué)機械等領(lǐng)域。FK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計的模型簡單設(shè)計方式也不僅僅建立在電器元件上利用軟件搭建模型也成為目前很常用的方法但是在FSK方式中相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個固定值，在兩個相鄰的頻率跳變的碼元之間其相位通常是不連續(xù)的如果對FSＫ信號做某種改進使其相位始終保持連續(xù)就產(chǎn)生了MＳＫ信號MK是ＦK的一種特殊情況[3MSK調(diào)制后的波形在時域內(nèi)具有恒定包絡(luò)結(jié)構(gòu),在頻域內(nèi)頻譜具有很小的旁瓣主瓣寬度窄,帶外輻射小的優(yōu)點并且在主瓣帶寬之外功率譜旁瓣的下降也更加迅速從而克服了一般FSPSＱAM等調(diào)制方式具有相位突變而影響已調(diào)信號高頻分量衰減的缺點正是因為MSK具有諸多的性能優(yōu)勢所以它比較適合在窄帶信道中傳輸，廣泛應(yīng)用于無線移動通信的數(shù)據(jù)傳輸中。1.2數(shù)字調(diào)制方式的發(fā)展狀況數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)是從最基本、最簡單的二進制數(shù)字調(diào)制的２A，2F，2PSK的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。幅度鍵控信號的調(diào)制原理就是使載波的幅度隨數(shù)字基帶信號的變化而變化頻率鍵控信號的調(diào)制原理就是使載波的頻率隨數(shù)字基帶信號的變化而變化相位鍵控信號的調(diào)制原理就是使載波的相位隨數(shù)字基帶信號的變化而變化。數(shù)字信號調(diào)制的分類如圖１—1所示。??K(幅度鍵控）???包絡(luò)不恒定?QM（正交幅度調(diào)制）???QM（星座調(diào)制）??????????K?????K(二進制移頻鍵控)（移頻鍵控??K（多進制移頻鍵控）??????調(diào)制??????K??DK??二進制移相鍵控)（相對移相鍵控)包絡(luò)恒定?K（移相鍵控?ＯQK???????ＱＫ?????????????4?（正交四相移相鍵控）?πQ?4???ＤQK???K?（最小頻移鍵控）??M??(連續(xù)相位調(diào)制）?ＧK?高斯型最小頻移鍵控）????TM（平滑調(diào)頻）圖１—１數(shù)字信號調(diào)制的分類［4］眾所周知一個通信系統(tǒng)的質(zhì)量在很大程度上依賴于所采用的調(diào)制方式［5。調(diào)制是為了使信號特性與信道特性相匹配因此調(diào)制方式的選擇是由系統(tǒng)中的信道特性決定的.隨著大容量下遠距離數(shù)字通信的發(fā)展譬如衛(wèi)星數(shù)字通信數(shù)字微波接力通信衛(wèi)星廣播通信的發(fā)展［6系統(tǒng)中出現(xiàn)了個新問題信道中同時存在著帶限與非線性的特性在這種信道條件下傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式則面臨著一場新的挑戰(zhàn)為適應(yīng)這類信道的特性迫使人們在傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ)上探索新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)：恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)[7。約在1９6年從理論上和實踐上比較完整的總結(jié)出了MSＫ這種調(diào)制方式［8。MＳK屬于恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究主要是圍繞著充分節(jié)省頻譜和高效率地利用可用頻帶這個中心而展開的MSK具有包絡(luò)恒定或包絡(luò)起伏很小、最小功率譜占用率兩個特點,因此受到廣泛的研究和利用。GＭS（高斯型最小頻移鍵控)調(diào)制技術(shù)是從MＳK調(diào)制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)字調(diào)制方式[９,應(yīng)高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求,當前通信常用的GPR（通用分組無線業(yè)務(wù))是一種基于GMSK的技術(shù),是構(gòu)架在傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)之上的一種標準化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以提供高達1１５biｔ每秒速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為現(xiàn)實。GPS采用分組交換技術(shù)在通信的過程中不需要建立和保持電路符合數(shù)據(jù)通信突發(fā)性的特點并且呼叫建立時間很短GRＳ不再根據(jù)用戶實際的數(shù)據(jù)流量來計費，這樣就允許用戶始終在線,享受方便快捷的服務(wù)。因此，GRＳ被認為是第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信演進的重要一步。１．3論文的內(nèi)容和意義論文的內(nèi)容本論文主要介紹MＳK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)原理及其特點,并通過MALAB中Siｍｌｉｋ仿真模塊對其進行仿真，同時分析MK調(diào)制解調(diào)的應(yīng)用案例及前景,以求加深對ＭSK調(diào)制解調(diào)原理及實際應(yīng)用的理解。(1MSK理論研究從數(shù)字調(diào)制解調(diào)的眾多方式中引出MＳ進而研究MK調(diào)制解調(diào)原理及特點。（2）仿真工具MTＬＢ。簡要介紹MAＴAＢ及其使用ＭＡＬＡB中Siｕlnk仿真模塊進行仿真的相關(guān)方法和理論。（3)實驗分析。使用MATAB為工具，用Simlik仿真模塊對MSＫ調(diào)制解調(diào)原理進仿真,并進行必要的比較及深入分析。（4）簡介MSK應(yīng)用,分析其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。論文的意義本文的意義在于深入分析了當前通信領(lǐng)域比較先進的MSK數(shù)字化調(diào)制與解調(diào)利用理論研究以及實驗仿真分析相結(jié)合的方法更全面更深入地說明問題。實現(xiàn)實驗仿真的實驗平臺為ＭALＡ。MＡＴＡB的主要特點有［1：語言簡潔緊湊,使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富MＴＬB程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù),壓縮了一切不必要的編程工作；MATAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符MＡTAB有許多的畫圖和圖象處理命令；MＴLＢ既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦猿绦蛳拗撇粐栏癯绦蛟O(shè)計自由度大程序的可移植性很好這樣就對仿真的正確性提供了一個可靠的保證。引用MSK應(yīng)用案例,分析其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景.本文所研究的內(nèi)容適應(yīng)當前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與更新,具有一定的研究價值。由于現(xiàn)代通信技術(shù)的快速更新迅猛發(fā)展已經(jīng)提出比ＭSK更先進的調(diào)制方式以便于信道傳輸?shù)珶o論調(diào)制技術(shù)如何發(fā)展本質(zhì)上只是對基本的調(diào)制方式的改進和組合,所以本文所采用的數(shù)字化調(diào)制與解調(diào)的方法,仍然是較先進的技術(shù)并具有一定的理論和實踐意義。2MSＫ理論研究數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型如圖２－１所示本章主要研究MSK理論知識首先介紹MSK的基本原理及一般特點，然后分別就調(diào)制和解調(diào)原理分別進行詳細分析。信息源信信信息源源加道編編碼密碼數(shù)數(shù)信字道字道調(diào)解譯調(diào)噪噪聲源信解信受源信譯密碼者圖２－1數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型2。1MＳＫ基本原理和特點MＳK的基本原理ＭSK是2FK的改進,2FK體制雖然性能優(yōu)良、易于實現(xiàn)，并得到了廣泛的應(yīng)用，但它也有一些不足之處[2。首先,它占用的頻帶寬度比2PSＫ大,即頻帶利用率低；其次,若用開關(guān)法產(chǎn)生2FSK信號,則相鄰碼元波形的相位可能比連續(xù)因此在通過帶通特性的電路后由于通頻帶的限制使得信號波形的包絡(luò)產(chǎn)生較大起伏.為了克服這些缺點，將2ＦＳＫ作相應(yīng)的改進就發(fā)展出ＭSK信號,其波形圖如圖２2所示。圖22MＳK信號波形示例MSＫ有時叫做快速頻移鍵控（FF，有時也叫做最小頻移鍵控（MS)［1。ＭSＫ信號的表達式可寫為Ｓt)=oωt+ak+?)≤≤（+）（2—）cMSKcｋ,bｂtkｂ或者SMＳK（ｔ）=［ｃｔ+θk（t)］(2-）這里bθ(t）=πｋkＴb+?ｋ,kb≤t≤(k+ｂ(2—）上式中，c是載波的角頻率，ｂ是碼元的寬度，ａk是第個碼元中的數(shù)據(jù)其取值為±1，?k是第k個碼元的相位常數(shù)，它在kb≤t≤（k+ｂ中保持不變。由式（2—可見當aｋ=1時，信號頻率是f2＝１2πｃ＋πb）當ａk＝１１時，信號的頻率是１＝πωc?πb).由此可得頻率間隔f=f２?１=1，調(diào)b制指數(shù)ｈ＝b＝０5。ＭＳK信號和普通的2ＦSK信號的差別只是選擇兩個傳信頻率ｆ1f2使這兩個頻率的信號在一個碼元期間的相位累計嚴格的相差１80.MＫ信號的頻率間隔是根據(jù)什么確定的呢?兩個傳信頻率f1f2具有以下的相關(guān)系數(shù)ρ=sn[π（f2?ｆ1b］+sn(πfb）（２—)其中，ｆ=1(ｆπ（f２?fｂ＋f）是載波頻率。πfbc212MSK是一種正交調(diào)制方式,其信號波形的相關(guān)系數(shù)等于零，因此,對于ＭK信號來說,式（２-）等號后面的兩項都必須等于零。第一項等于零的條件必須滿足π（f2?1b=π（K=，,),令K等于最小值，則f2?ｆ1＝1/ｂ,ｈ=（f2?1)/b=。５這正是MＳK信號所需的頻率間隔第二項等于零的條件是fcｂ=nπ（n=，，）,即T＝n?(1）1cb4fc(2-）它說明MＫ信號在每一個碼元周期內(nèi)必須包含四分之一載波周期的整倍數(shù)。由此可得fc=n1Tb=(N＋ｍ）41（Ｎ為整數(shù)，m=,，）fc（2-）相應(yīng)的f=ff=f?2ｃ+=（N+ｍ+1）1?b?１4ｂ1（2—）?f=?１ｆc?b＝(Ｎ+ｍ?）14ｂ相位常數(shù)?k的選擇應(yīng)保證信號相位在碼元轉(zhuǎn)換時刻是連續(xù)的。根據(jù)這一要求。由式(2-）可以導(dǎo)出以下的相位遞歸條件,或者稱為相位約束條件(2—)上式說明在ＭSK信號中，第k個碼元的相位常數(shù)不僅與ａｋ(本比特區(qū)間的輸入)有關(guān),也與ａｋ1前一個比特區(qū)間的輸入）及前相位常數(shù)?k１有關(guān).或者說，前后碼元之間存在著相關(guān)性。若?0＝0或±π(模π).這個常數(shù)相位因子的物理含義，從MSK波形在各個碼元轉(zhuǎn)換時刻是連續(xù)的這一概念出發(fā)是不難理解的所“連續(xù)則是指當前所要討論的碼元ak范［kb～(ｋ+b］內(nèi)其起始相位要等于與aｋ相鄰的前一個碼元a的終止相(對應(yīng)于t=kＴ時的相位對于任何一個碼元k1b來說，它在一個碼元間隔內(nèi),相對于載波相位差雖然只變化±π，但在這個碼元內(nèi)相對于載波相位的實際值卻是千變?nèi)f化的還與它前面已經(jīng)發(fā)送過的碼流有關(guān)。θk（t）稱為附加相位函數(shù)，它是MK信號的總相位減去隨時間線性增長的載波相位而得到的剩余相位。θk（t)的表達（２－是一直線方程，這一直線的斜率是ak/b,截距是?k。此外,隨著ｋ的數(shù)值的不同，ａk是取值為±１的隨機數(shù),所以，akt/b也是分段線性函數(shù)(以碼元寬度s為段。在任一碼元周期內(nèi)，此函數(shù)的變化量總是π／２,ａk=1時，增大π/2,aｋ＝1時,減少π/２。圖２-3表示的是附加相位路徑的網(wǎng)格圖它是附加相位函數(shù)由零開始可能經(jīng)歷的全部路徑。θk（ｔ)由圖2-２可以看出:圖2－3MSK附加相位路徑網(wǎng)格[5］、當時間t為ｂ的奇數(shù)倍時,即t=（2ｋ+ｂ時,式中的k為任意的整數(shù)，則θk(t）總是π/2的奇數(shù)倍而當時間t為ｂ的偶數(shù)倍時即t＝2kb時則θk（t）總是π／2的偶數(shù)倍.、在任何一個碼元內(nèi),其截距?k不是為０就是π的整數(shù)倍.MSK的特點MSＫ具有如下特點［2：、恒定包絡(luò)，允許用非線性幅度飽和器件放大。、連續(xù)相位，使得功率譜密度按f?4速率降低。功率譜在主瓣以后衰減地較快。MSK信號的功率譜表示式為16Ａ2T2?ｓπ(f?ｆT?（ｆ）=cb?ｃb?(－9)bcπ2１?［（f?fbcＴ］２?其中c為載波信號的振幅。瞬時頻率總是兩個值之一瞬時頻移為1／ｂ,１/b為比特速率頻率關(guān)系為:1=１bn，ｆ2=1b(ｎ＋)，fc=nb＋1b，n為大于等于1的整數(shù).相應(yīng)的調(diào)制指數(shù)h=(f２?１b=。5.在碼元轉(zhuǎn)換時刻信號的相位是連續(xù)的或者說信號的波形沒有突變。、碼元轉(zhuǎn)換可在瞬時幅度為零時發(fā)生,從而使調(diào)制器開關(guān)過程的波形失真最小。b、頻譜帶寬窄［12,99的能量集中在115/T的帶寬內(nèi)，從而允許帶通濾波器帶寬較窄.與QＰK調(diào)制相比,ＭSK調(diào)制具有較寬的主瓣，其第一個零點出現(xiàn)在ｆ?fc=075/b處，而QPSＫ的第一個零點出現(xiàn)在ｆ?ｆc=５/b處由于信號能量在.75/b之處下降很快，所以典型帶寬取。75／b即可(見圖２-.b由于上述特點及恒定特點，MＳK信號在幅度和頻帶受限時能量損失不大對E0/N０性能的影響較小。圖2-4QPS、ＭSK信號的功率譜[13］ＭSK調(diào)制原理ＭSK具有兩種調(diào)制方式當把MSK看作是OQＳK時稱作正交調(diào)制而把MK看作是ＣＰＦK調(diào)制時叫做CPE調(diào)制這是由于ＣPＦK也是CPＭ的一種而CM可由連續(xù)相位編碼（CP）加無記憶信道（M)的形式進行分解調(diào)制［14。所以稱這種調(diào)制方式為CP+ＭM調(diào)制。而本文只重點闡述正交調(diào)制。MSＫ的正交表示式(２-）可以用頻率為ｆｓ的兩個正交分量表示。將式（2-)用三角公式展開S（t）=(ωt+πak+?）≤≤(+)cMＳKck,bｋbtkb????=s?akπt+??ｓωｔ?n?ａkπｔ+??ｎωｔ?Tk?c?Tk?c?b?ａkt??b?ａｋt?=?s?bｓ?k?nｂｎ?k?sωct???aｔ?nks?+sａktn???nωｔ（2-1）??b?bk?c?k考慮到?k=或π（dπ，有kn?k=０，s?ｋ=±1以及考慮到a＝±,osａkπt=osｔ及nakπt=aｎt（２－變?yōu)閗bkbbｂSMＳK(ｔ）=s?ksttbksωcｔ?ａks?knkttbnωct=pｋsbsωct?qｋｎbnωｃt(k?)b≤t≤kb（２-1）式中pk=s?k=１ｑｋ＝akｓ?k＝akpk=１（2—1）上式表示，此ＭＳK信號可以分解為同相分量（Ｉ）和正交分量（Q)兩部分。Ｉ分量的載波為sωct，pk中包含輸入碼元信息,（t/ｂ）是其正弦形加權(quán)函數(shù)；Q分量的載波為ｎωct,qk中包含輸入碼元信息，nt/b）是其正弦形加權(quán)函數(shù)。雖然每個碼元的持續(xù)時間為ｂ似乎pk和qk每b秒可以改變一次但是pk和qk不可能同時改變因為由(2－僅當aｋ≠ak1且k為奇數(shù)時,pk才可能改變。但是由式(2-１)看出,當ｐk和ａk同時改變時，qｋ不改變；另外，僅當ａ≠a,且ｋ為偶數(shù)時，p不改變,ｑ才改變.換句話說，當ｋ為奇數(shù)時，kk1ｋｋqk不會改變。所以兩者不能同時改變.此外對于第ｋ個碼元它處于ｋ?T≤t≤kＴ范圍內(nèi)其起點是k?T。bｂb由于k為奇數(shù)時pｋ才可能改變,所以只有在起點取得2nb（n為整數(shù)值處，即（t/b)的過零點處pｋ才可能改變。同理，qk只能在ｎt／b）的過零點改變。因此,加權(quán)函數(shù)(t/ｂ）和nt/b)都是正負符號不同的半個正弦波周期。這樣就保證了波形的連續(xù)性。MSK正交調(diào)制由式(2-)可知，ＭSK信號可以用兩個正交的分量表示：SMSK（t）＝pkｓtbsωcｔ?qkntbnωct（k?）b≤t≤kb式中第１項稱作同相分量,其載波為sωct，第２項稱作正交分量,其載波為ｎωｃｔ.根據(jù)上式構(gòu)成的方框圖如圖2—5所示。圖25ＭSＫ調(diào)制原理圖對上面框圖原理舉例說明，輸入數(shù)據(jù)序列為ak，它經(jīng)過差分編碼后變成序列k,例如輸入序列：aｋ=1,a２，3,a4…＝＋１，-1,＋1,—1，－,＋1，+1，—1，+１（2—1）它經(jīng)過差分編碼器后得到輸出序列：k=1,2,3，4…=＋，-１,-1，＋，—１,—1，—,＋1，+1(２－4）序列ｋ經(jīng)過串并變換分成pｋ支路和ｑk支路，ｋ的碼元交替變成上下支路地碼元，即有:1，2,3，4,5,６…＝１，p２，p3，q4，q5,q6，…(2—１)串/并變換輸出的支路碼元長度為輸入碼元長度的兩倍,若仍然采用原來的序號ｋ，將支路第ｋ個碼元長度仍當作為b,則可以寫成1=1=ｐ2，2=q2＝ｑ３，3=p３=p4,4=q4＝ｑ5…(2—1）即pｋ支路的碼元為:1,p2,3，ｐ４,5，p6，p7，８?=1，１，3，3,５，5,７,７?ｑｋ支路的碼元為:1，q2,q３，q4，q５,q6,q7，8?=0，2，２,4，４,6，6,8?這里的pk和qｋ的長度仍是原來的ｂ。換句話說，因為1=p２=1,所以由1和ｐ2構(gòu)成一個長度等于b的取值為1的碼元.這兩路數(shù)據(jù)pk和qk再經(jīng)過兩次相乘，就能合成MＳK信號了?，F(xiàn)在我們證明ak和k之間是差分編碼關(guān)系：由式(２—）可知，序列k由1，q2,ｐ3,q4，?pk1,qk,pｋ1，qk+２，?,組成，所以按照差分編碼的定義,需要證明僅當輸入碼元為“－”時，bk變號，即需要證明當輸入碼元“—1時,k變號即需要證明當輸入碼元“-時，qk=?pk１，或ｐk=?qk1。（１)當ｋ為偶數(shù)時,式（2—1)右端中的碼元為qｋ。由式（2-）可知，這時ｐk=pk1，將其代入式（2-1,得到qｋ=akｐk=akpｋ１（２—1)所以，當且僅當ak＝１時,qk=?pk1,即ｋ變號。（2）當k為奇數(shù)時，式(2—1）右端中的碼元為pk。由式(２—）可知,此時若ak變號，則?k改變π,即pk變號,否則ｐk不變號,故有pk=（ak?ａk1）ｐk1=ak（aｋ1?ｐk1）＝akqk１(２－)將ａk＝1代入式(2－8,可得pk=?qｋ1即得ａk和k之間是差分編碼關(guān)系。MＳK解調(diào)原理由于MＳK信號是一種2FSK信號所以它也像2ＦＳK信號那樣可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)方法除此之外ＭK信號還可以采用延時判決相干解調(diào)的方法[2。非相干解調(diào)方法如圖2-6所示，相干解調(diào)方法如圖2-7所示。圖2－6非相干解調(diào)方框圖圖2—7相干解調(diào)方框圖相干解調(diào)和非相干解調(diào)方法的解調(diào)原理是將MSＫ信號分解為上下兩路2AK信號分別進行解調(diào)然后進行判決[15這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小可以不專門設(shè)置門限判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則相呼應(yīng)調(diào)制時若規(guī)定“１”符號對應(yīng)載波頻率１，則接收時上支路的樣值較大,應(yīng)判為“１；反之判為“。延時判決相干解調(diào)的方法利用了前后兩個碼元的信息對于前一個碼元作判決故可以提高數(shù)據(jù)接收的可靠性圖2—8給出了這一原理的方框圖圖中兩個積分判決器的積分時間長度均為b，但是錯開時間ｂ上支路的積分判決器先給出第2ｉ個碼元輸出，然后下支路給出第（2i＋）個碼元輸出。圖2—8MSK信號延遲相干解調(diào)方法方框圖現(xiàn)在考察ｋ=1和k=2的兩個碼元設(shè)?1（t）=０則由圖2－8可知在t=b時，θk(ｔ)的相位可能為0或±π.將圖2—9的這部分放大在圖29中.圖2－9附加相位路徑圖2—0附加相位的變化在解調(diào)時若用（ωｃｔ＋π/)作為相干載波與此信號相乘,則得到1?π?+1?π?2oθkt)?2?1?π?+1?π?2oθkt)?2?2os?ct+θkt)+2?（２-1)????(2—１中右端第二項的頻率為ωc將它用低通濾波器濾除，并省略掉常數(shù)１／2后,得到輸出電壓c θkv=s?（c θk?π?2?=nθk（t)（2－2）按照輸入碼元ak的取值不同輸出電壓0的軌跡圖如圖2—0所示若輸入的兩個碼元為+1，＋1“＋1，－則θk(t)的值在0≤ｔ≤b期間始終為正。若輸入的一對碼元為“－1，＋”或“—1，—，則θｋ(t）的值始終為負。因此,若在此b期間對式（2—1)積分，則積分結(jié)果為正值時,說明第一個接收碼元為“+1；若積分結(jié)果為負值，則說明第１個接收碼元為“—。按照此法，在b≤ｔ≤b期間積分,就能判斷第2個接收碼元的值,依此類推.圖2－11輸出電壓的變化MATLAB基礎(chǔ)理論本文使用的仿真工具是MＡLＡ它是一套用于科學(xué)工程計算的可視化高性能語言和軟件環(huán)境其結(jié)果都能方便地以數(shù)學(xué)語言或者圖形方式表示出來非常直觀,易于理解。本論文課題的研究過程中，充分借助了MALＡＢ語言在通信系統(tǒng)仿真方方面的資源通過MALA7．0軟件平臺編程對MK調(diào)制解調(diào)理論進行仿真.本章簡要介紹ＭＡTA。MAＴLB簡介ＭＡLAB是由美國mahwrｋs公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境[１它將數(shù)值分析矩陣計算科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中為科學(xué)研究工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語（如C、Forｒa)的編輯模式,代表了當今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。ＭＡLAB和Ｍａheａt(yī)ｃＭaｌｅ并稱為三大數(shù)學(xué)軟件它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指ＭTＬB可以進行矩陣運算繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法系統(tǒng)仿真創(chuàng)建用戶界面連接其他編程語言的程序等主要應(yīng)用于數(shù)值分析數(shù)值和符號計算工程與科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真[1７等領(lǐng)域。MＡＬAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣,它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似故用MＡTAＢ來解算問題要比用FORＲAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MＡLＡB也吸收了像Ｍape等軟件的優(yōu)點使MATAB成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件［18。在新的版本中也加入了對，ＦOTR，C++，JAA的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲組ATAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用.MATＬＢ的特點及優(yōu)勢目前MTLB已經(jīng)廣泛用于理工科大學(xué)從高等數(shù)學(xué)到幾乎各門專業(yè)課程之中，成為這些課程進行虛擬實驗和仿真的有效工作.在科研部門,MALAB更是極為廣泛得得到應(yīng)用，成為全球科學(xué)家和工程師進行學(xué)術(shù)交流首選的共同語言。在國內(nèi)外許多著名學(xué)術(shù)期刊上登載的論文，大部分的數(shù)值結(jié)果和圖形都是借助ＭAＴAB來完成的.與其它高級語言相比較，ＭAＬAB具有獨特的特點和優(yōu)勢［10:（1）MATＡB是一種跨平臺的數(shù)學(xué)語言。采用MATＡB編寫的程序可以再目前所有的操作系統(tǒng)上運行（只要這個系統(tǒng)裝有MATAB平臺。MATAＢ程序不依賴于計算機類型和操作系統(tǒng)類型。(2)ＭＡＴAB是一種超高級語言ＭALAB平臺本身是用C語言寫成的其中匯集了當前最新的數(shù)學(xué)算法庫,是許多專業(yè)數(shù)學(xué)家和工程學(xué)者多年勞動的結(jié)晶.使用MＡTAB意味著站在巨人的肩膀上觀察和處理問題,所以在編程效率、程序可讀性、可靠性和可移植性上遠遠超過了常規(guī)的高級語言。這使得MATAB成為了進行科學(xué)研究呵呵數(shù)值計算的首選語言。（3)MATAB語法簡單編程風(fēng)格接近數(shù)學(xué)語言描述是數(shù)學(xué)算法開發(fā)和驗證的最佳工具。MATAB以復(fù)數(shù)矩陣運算為基礎(chǔ),其基本編程單位是矩陣,使得編程簡單而功能極為強大對于常規(guī)的語言中必須使用很多語句才能實現(xiàn)的功能如矩陣分解矩陣求逆積分快速傅里葉變換甚至串口操作聲音的輸入輸出等在MALAB中均用以來那個句指令即可實現(xiàn)而且ＭALAB中的數(shù)值算法的是經(jīng)過千錘百煉的比用戶自己編程實現(xiàn)的算法可信度和可靠性都大為提高。（4）ＭＡＴAＢ計算精度很高MAＴAB中數(shù)據(jù)是以雙精度存儲的一個實數(shù)采用8字節(jié)存儲,而一個復(fù)數(shù)則采用16字節(jié)存儲。通常矩陣運算精度高達115以上，完全能夠滿足一般工程和科學(xué)計算的需要。與其它語言相比，MALＡB對計算機內(nèi)存、硬盤空間的要求也是比較高的.(5)MATＡB具有強大的繪圖功能。利用ＭＡLAB的繪圖功能，可以輕易地獲得高質(zhì)量(印刷級曲線圖具有多種形式來表達二維三維圖形并具有強大的動畫功能，可以非常直觀的表達抽象的數(shù)值結(jié)果。這也是ＭAＬAB廣為流行的重要原因之一。（6）MATAB具有串口操作聲音輸入輸出等硬件操控能力隨著版本的提高這種能力還會不斷加強使得人們利用計算機和實際硬件相連接的半實物仿真的夢想得以實現(xiàn)。（7）MATAB程序可以直接映射為DSP芯片可接受的代碼大大提高了現(xiàn)代電子通信設(shè)備的研發(fā)效率。(8)MAＴＡＢ的程序執(zhí)行效率比其它語言低.MAＴAB程序通常是解釋執(zhí)行的在執(zhí)行的效率和速度上低于其它高級語言當然如果對執(zhí)行效率有特別要求，可以采用C語言編制算法,然后通過MＡLAB接口在MATＡＢ中執(zhí)行.事實上，MＡTＡＢ自帶的許多內(nèi)部函數(shù)均是有C語言編寫并編譯的因此利用MTLＢ內(nèi)部函數(shù)的程序部分運行速度不比其它語言中相應(yīng)函數(shù)低。Ｓimuink簡介Siulnk是MATAＢ中的一種用于對動態(tài)系統(tǒng)進行建模仿真和分析的工具包廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)數(shù)字控制非線性系統(tǒng)以及數(shù)字信號處理建模和仿真中.在Sｉmliｋ中，仿真模型表現(xiàn)為若干個模塊的集合以及這些模塊之間的鏈接關(guān)系.Siuｌnｋ具有很多的優(yōu)點:Simliｋ采用模塊化方式,每一個模塊都有自己的輸入/輸出端口實現(xiàn)一特定的功能Siulnk提供了專門用于顯示的輸出信號的模塊可以再仿真過程中隨時觀察仿真結(jié)果通過Smuｉnｋ的存儲模塊,仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作區(qū)或文件中供用戶在仿真結(jié)束后進行分析和處理；另外Sｉmｌiｋ把具有特定功能的代碼組織成模塊,并且這些模塊可以組織成具有等級結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng),滿足內(nèi)在模塊化要求.根據(jù)輸出信號與輸入信號的關(guān)系，Siuｌｎk提供三種類型的模塊:連續(xù)模塊離散模塊和混合模塊聯(lián)系模塊是指輸出信號隨著輸入信號連續(xù)變化的模塊,離散模塊則是輸出信號以固定間隔變化的模塊.對于連續(xù)模塊,Siｍlｉｋ采用積分方式計算輸出信號的數(shù)值，也就是說連續(xù)模塊主要涉及導(dǎo)數(shù)及積分的計算。離散模塊的輸出信號在下一個抽樣時刻的到來之前保持恒定，這時候Sｉmlik只需以一定的時間間隔計算輸出信號的數(shù)值混合模塊是根據(jù)輸入信號的類型來確定輸出信號的類型,它既能夠產(chǎn)生連續(xù)輸出信號,也可以產(chǎn)生離散輸出信號。如果一個仿真模型只包含離散模塊則Simliｋ采用固定步長方式進行仿(每隔一定的時間計算一次輸出信號.如果仿真模型中包含了連續(xù)模塊,Siulk將采用連續(xù)方式對其進行仿真如果即有連續(xù)模塊又有離散模塊則采用兩種仿真步長進行仿真。３.4MＡTLB在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用3.4．1通信仿真的概念仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具,它通過仿真模型的仿真結(jié)果來推斷系統(tǒng)的性能仿真時科學(xué)研究和工程建設(shè)中普遍應(yīng)用的方法實際的通信系統(tǒng)是一個功能相當復(fù)雜的系統(tǒng)對這個系統(tǒng)做出的任何改變都可能影響到整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定因此在對原有的通信系統(tǒng)作出改進和建立一個新系統(tǒng)之前通常需要對這個系統(tǒng)進行建模和仿真通過分析仿真結(jié)果衡量方案的可行性從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)配置，然后再應(yīng)用于實際系統(tǒng)中，這個過程就是通信仿真［19。通信仿真是衡量一個通信系統(tǒng)性能的工具。通信仿真可以分為離散仿真和連續(xù)仿真在離散仿真中仿真系統(tǒng)只對離散事件作出響應(yīng)，而在連續(xù)仿真中，仿真系統(tǒng)則對輸入信號產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號.離散仿真雖然舍棄了一些仿真的細節(jié)在有些場合顯得不夠具體但通信仿真的主要形式。3．4．2通信仿真的一般步驟通信系統(tǒng)仿真一般分為三個步驟，即仿真建模、仿真實驗和仿真分析[2通信系統(tǒng)仿真流程圖如圖3-１所示.當前系統(tǒng)實際系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真建模仿真實驗仿真分析結(jié)論分析改造后的系統(tǒng)圖3-1通信系統(tǒng)仿真流程圖（1）仿真建模仿真建模是根據(jù)實際通信系統(tǒng)建立仿真模型的過程它是整個通信仿真的一個關(guān)鍵步驟仿真模型的好壞直接影響仿真結(jié)果的真實性和可靠性仿真模型是對實際系統(tǒng)的一種模擬和抽象但又不是完全的復(fù)制仿真模型的建立需要綜合考慮其可行性和簡單性在仿真建模過程中我們可以先建立一個相對簡單的仿真模型,然后再根據(jù)仿真結(jié)果和仿真過程的需要逐步增加仿真模型的復(fù)雜度.仿真模型一般是一個數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型有多種方式包括確定性模型和隨機模型靜態(tài)模型和動態(tài)模型確定性模型的輸入變量和輸出變量都有固定數(shù)值，而在隨機模型中至少有一個輸入變量是隨機的靜態(tài)模型不需要考慮時間變化因素動態(tài)模型的輸入輸出變量則需要考慮時間變化因素一般情況下的通信仿真時一個隨機動態(tài)系統(tǒng)。在仿真建模的過程中首先需要分析實際系統(tǒng)或需設(shè)立系統(tǒng)的目標并且把這些轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)學(xué)變量和公式。然后是獲取實際通信系統(tǒng)的各種運行參數(shù)，同時對于通信系統(tǒng)中的各個隨機變量可以采集這些變量數(shù)據(jù)通過數(shù)學(xué)工具來確定隨機變量的分布特性有了前面的準備后接下來就是通過仿真軟件來建造仿真模型。比較常用的仿真軟件包括ＭATA、OPNT、NS2等。這些軟件具有各自不同的特點,適用于不同層次的通信仿真,物理層仿真通常采用MATAB以及MALAB中的通信仿真模塊庫Simlik在完成模型的軟件實現(xiàn)之后還需要對這個仿真模型的有效性進行初步驗證仿真建模的最后一步是做好仿真模型的文檔工具。(2)仿真實驗仿真實驗是一個或一系列針對仿真模型的測試。仿真實驗主要的就是利用ＭAＴAB軟件建立起的仿真模型進行實驗。在仿真實驗過程中,通常需要多次改變仿真模型輸入信號的值以觀察和分析仿真模型對這些輸入信號的反應(yīng)以及仿真系統(tǒng)在這個過程中表現(xiàn)出來的性能。實施仿真之前需要確定以個性能尺度，性能尺度是指能夠衡量仿真過程中系統(tǒng)性能的輸出信號的數(shù)值或根據(jù)輸出信號計算得到的數(shù)值。在明確了仿真系統(tǒng)對輸入信號和輸出信號信號的要求之后需要把這些設(shè)置整理成一份簡單的文檔最后還需要明確各個輸入信號的初始設(shè)置以及仿真系統(tǒng)內(nèi)部各個狀態(tài)的初始值仿真的運行實際上式計算機的計算過程在在各個過程當中一般不需要人工干預(yù),花費的時間由仿真的復(fù)雜度決定.（3）仿真分析仿真分析是通信仿真流程的最后一個步驟在仿真分析的過程中用戶以及的到了足夠多的關(guān)于系統(tǒng)性能的信息但是這些信息只是一些原始的數(shù)據(jù)通常還需要經(jīng)過數(shù)值分析和處理才能獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度從而得到一個對仿真系統(tǒng)性能的總體評價常用的系統(tǒng)性能尺度包括平均值方差標準差最大值和最小值等,它們從不同的角度描繪了仿真系統(tǒng)的性能。圖表是最簡潔的說明工具，它具有很強的直觀性，便于分析和比較，因此,仿真分析的結(jié)果一般都繪制成圖表的形式。本論文將使用的工具ＭALAB具有很強的繪圖功能，能夠方便地繪制各種類型的圖表.基于ＭＡTLAB的MＳＫ系統(tǒng)原理仿真本章主要使用MATAＢ及MAＴAB中的Ｓｉmliｋ仿真模塊對ＭSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進行仿真，并深入分析相關(guān)結(jié)果。MSK系統(tǒng)仿真模型數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真流程可以概括為:信號的產(chǎn)生與輸出、編碼與解碼調(diào)制與解調(diào)、濾波器以及傳輸介質(zhì)的模型。根據(jù)Simlｉk提供的仿真模塊，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真可以簡化成如圖４-１所示的模型［21:圖4—1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本仿真框圖MK仿真系統(tǒng)是數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的一種基本的構(gòu)成可按圖41搭建相應(yīng)模塊.Siｍlｉｋ通信工具箱中提供了專門的ＭSＫ調(diào)制和解調(diào)模塊利用Simliｋ通信工具箱中的MSK調(diào)制解調(diào)模塊及合適的信號源與信道即可.其Siｍlｉｋ仿真模型如圖４—2所示:圖4－2MSK系統(tǒng)的Simlik仿真模型4．２MSK系統(tǒng)仿真模塊中的參數(shù)設(shè)置（1)Sｉｍｌiｋ通信工具箱中的ComSoｕcｅ/DtａＳｏrcs提供了數(shù)字信號源ＢerouliＢiaryGｅnrａｏ，這是一個按Ｂenolli分布提供隨機二進制數(shù)字信號的通用信號發(fā)生器[22。BerｏuliBiaryGeｎｒａｏr的參數(shù)設(shè)置如圖４-3所示。圖4—3BｅｎoｌliBinryGeｎｒaor的參數(shù)設(shè)置(２）MＳK調(diào)制器和解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置如圖4-４所示：圖4—4MSK調(diào)制器和解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置因為輸入的數(shù)據(jù)是1序列所以選擇ＭK調(diào)制模塊接收的數(shù)據(jù)類型Ｂt位)型，階段性補償（ｐhseoｆｓe）設(shè)置為p/，這是ＭK系統(tǒng)調(diào)制的基本參數(shù),而抽樣的值(Ｓａmlespersymol設(shè)為。選擇ＭSK解調(diào)模塊輸出的數(shù)據(jù)類型為Ｂｉ位型，因為輸入調(diào)制的數(shù)據(jù)是、1的序列,解調(diào)后數(shù)據(jù)應(yīng)與它為同一類型，階段性補償(ｐhａeoffｅ)設(shè)置為,這是MSK系統(tǒng)解調(diào)的基本參數(shù)，而抽樣的值（Saｍlｅsperｓymol與調(diào)制模塊一樣設(shè)為８。其中,各參數(shù)要滿足以下的關(guān)系：Sｙｂolｐｅroｄ〉1／(arierfrｑuｎc)Inｕtsaplｅtime<１/［＊Cｒｒerfｒｑｕnｃy+2/Ｓyboｌperod]Oupuｔsamletime〈1／2＊aｒierfrquncy+2/Sｙbｏｌpｅroｄ］（３)AWＧＮ通道參數(shù)設(shè)置如圖4-5所示:4－5AＧN通道參數(shù)設(shè)置本設(shè)計使用相對較簡單的一個加性高斯白噪聲信道作為噪聲信道它在二進制相位調(diào)制信號中疊加高斯白噪聲Ｉｎtilse初始種）既可以是標量也可以是矢量，這個標量或矢量的長度要與信道匹配，這里的Iniiａlｓeeｄ設(shè)置為5４2.在設(shè)計中選擇Sinａｌtoｎｏieraｔo（s/o模式，Es/o(B每符號信號功率與噪聲功率譜密度比，用分貝表示,此值設(shè)置為6。Inutsｉｎalpｏwr設(shè)為1。Syｂｏlperod設(shè)為０。.(4）EｒorRateCalultiｎ的參數(shù)設(shè)置如圖4—6所示。將誤碼率計算器接收數(shù)據(jù)的延時設(shè)為16,計算延時(coｐuatondea）設(shè)置為,將計算模式（cｏpuatonmｏd）設(shè)置為整幀（eｎtrefrae）模式.由于將誤碼率計算后的值顯示出來以便觀察，所以輸出數(shù)據(jù)（Ｏｔpｔdａｔ)類型選擇端口類型，這樣輸出可以接一個顯示器(disｌa)顯示當前的誤碼率值.圖4-6ＥｒｒrRaｔeCacuatoｎ的參數(shù)設(shè)置4．3仿真結(jié)果及相應(yīng)的分析誤碼率分析在仿真過程中必須觀察各個環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號波形因此必須在各個環(huán)節(jié)加上示波器（scpe以觀察波形輸入調(diào)制信號的波形如圖4－7所示，解調(diào)輸出信號波形如圖4-8所示。圖4-7輸入調(diào)制信號圖4—8解調(diào)輸出信號對比以上兩圖可以看出MSK信號波形的振幅非常穩(wěn)定相移較小這與MK信號的定義是相符的另外解調(diào)后的時域信號波形和源信號波形相比除了有5個碼元的延遲外其信號波形與源信號波形是一致的這說明ＭK調(diào)制性能較好。圖4-１0仿真后的誤碼率顯示誤碼率的計算器將在一定時間內(nèi)收到的數(shù)字信號中發(fā)生差錯的比特數(shù)與同一時間所收到的數(shù)字信號的總比特數(shù)的比值通過顯示窗口顯示出來。誤碼率（BE:biｔeｒｏrrａt(yī)o）是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標。圖4-10中的Dislaｙ顯示的數(shù)值是該系統(tǒng)的誤碼率，其數(shù)值為0。4３，即誤碼率較小,可知經(jīng)過MＳK調(diào)制解調(diào)后的信號與原信號相比無明顯失真。MSK功率譜密度分析通過正確仿真可在SpctumScoe中得到MK系統(tǒng)信號的功率譜如圖4-1所示:圖4—1MSＫ信號功率譜圖MSK的功率譜密度很緊湊它的第一個零點在。7５／b處ＭSK信號功率譜的主瓣所占的頻帶寬度窄并且功率譜旁瓣的下降也很迅速即ＭＳK信號功率譜主要包含在主瓣內(nèi)因此MSK信號比較適合在窄帶信道中傳輸對相鄰信道的干擾較小。從上圖可知，該系統(tǒng)的能量集中在—10z處，即頻率較低處，這與MSK信號的基本特征相一致。MSＫ系統(tǒng)眼圖分析經(jīng)過仿真，在Disrｅe-ｉｍeEyeDiaramScｏｅ中得到MＳK信號眼圖如圖４－12所示：4—12MK信號眼圖眼圖是指通過示波器觀察接收端的基帶信號波形從而估計和調(diào)整系統(tǒng)性能的一種方法。眼圖的“眼睛”張開越大，且眼圖越端正,表示碼間串擾越小反之越大當存在噪聲時眼圖的線跡變成比較模糊的帶狀的線噪聲越大線條越粗,越模糊“眼睛”張開得越小?？傊?眼圖可以定性反映碼間串擾的大小和噪聲的大小還可以用來指示接收濾波器的調(diào)整以減小碼間串擾優(yōu)化系統(tǒng)的性能在實際的通信系統(tǒng)中數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，信號通過信道后也會引入噪聲和干擾也就是說總是在不同程度上存在碼間干擾的.在碼間干擾和噪聲同時存在情況下，系統(tǒng)性能很難進行定量的分析甚至得不到近似結(jié)果為了便于實際評價系統(tǒng)的性能可以通過眼圖直觀地估價系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響是一種常用的測試手段觀察上圖可得此眼圖中“眼睛還算是張開地比較大線條也比較清晰也就說此系統(tǒng)的碼間串擾較小，噪聲對其的影響也較小。MSＫ系統(tǒng)星座圖分析經(jīng)過仿真,可在Disree—imeScttrPlotＳcoｅ中得到MSK系統(tǒng)星座圖如圖4—１３所示：圖4－１３ＭSＫ系統(tǒng)星座圖在MSK信號星座圖中，1比特區(qū)間僅使用圓周的1/,信號點必是軸上４個點中任何一個因此相位必然連續(xù)MＳＫ旁瓣降低得非常明顯，即使不使用截止特性較好的帶通濾波器也能獲得鄰道干擾少的調(diào)制信號對ＭK稍加改進就可以獲得較少旁瓣的調(diào)制方式由MSK信號點配置圖可知調(diào)制時出現(xiàn)旁瓣是由于調(diào)制載波相位急劇變化所引起的MＳＫ的相位變化是連續(xù)的但相位變化速率（相位的一次微分在比特變化點變成不連續(xù)要使相位的一次微分連續(xù)相位點必須以恒定速度旋轉(zhuǎn)若接近比特變化點旋轉(zhuǎn)速度就變慢變化點處速度必須為0。通過Disree—imeSｃaｔｅrPltＳｃoe窗口可以觀察到該MSK系統(tǒng)調(diào)制的星座圖如圖４-1MＳK星座圖的特點在該圖中都明顯的表現(xiàn)出來這進一步驗證了該系統(tǒng)的正確性。5總結(jié)與展望總結(jié)ＭＳK作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制方式之一對其的研究仍然具有很重大的意義因此我們選擇了MＳK調(diào)制方式做仿真研究仿真這幾種理論已經(jīng)很成熟的數(shù)字調(diào)制方式一方面可以更容易將仿真結(jié)果與成熟的理論進行比較從而驗證仿真的合理性另一方面也可以以此為基礎(chǔ)將仿真系統(tǒng)進行改進擴展使其成為仿真更多的數(shù)字調(diào)制方式的模板.基于MＡＬABSimlik模塊的數(shù)字調(diào)制信號仿真系統(tǒng)設(shè)計具有許多仿真系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點該系統(tǒng)使用起來便利簡單直觀,達到了系統(tǒng)仿真和動態(tài)顯示的設(shè)計效果通過仿真結(jié)果分析我們直觀形象的看到了MSK調(diào)制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)時域和頻域的對比圖及相關(guān)的特性。本論文采用理論研究和實驗分析相結(jié)合的研究方法首先從數(shù)字調(diào)制解調(diào)的眾多方式中引出ＭＳ進而研究MＳK的基本特點及調(diào)制解調(diào)原理然后簡要介紹MATAB及其使用MＡTAB中Ｓimｌik仿真模塊進行仿真的相關(guān)方法和理論；最后使用使用MＡＴAB為工具，用Simｌｉk仿真模塊對MＳK調(diào)制解調(diào)原理進仿真，并進行必要的比較及深入分析。通過本論文得到的結(jié)論有:(１）MSＫ信號是2ＦＳK的改進具有恒定包絡(luò)連續(xù)相位頻譜帶寬窄等許多優(yōu)點。MSK具有兩種調(diào)制方式即正交調(diào)制和ＣP+MM調(diào)制由于MSK信號是一種２ＦSK信號，所以它也像2FSK信號那樣,可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)方法,除此之外，MSK信號還可以采用延時判決相干解調(diào)的方法.（2MＴLB是一種跨平臺的超高級語言具有許多獨特的特點和優(yōu)勢Ｓmuik是MAＬAＢ提供的動態(tài)仿真工具用于對動態(tài)系統(tǒng)進行建模仿真和分析的工具。通過實驗仿真深刻體會ＭALAB語言的優(yōu)勢及使用Simlik仿真的便利.(3)在實驗仿真分析階段，結(jié)合實驗結(jié)果對MSK系統(tǒng)誤碼率、功率譜密度、系統(tǒng)眼圖星座圖進行分析后得到ＭSK的系統(tǒng)誤碼率較低波形的振幅非常穩(wěn)定，相移較小系統(tǒng)的能量集中在5—10Hz處即頻率較低處系統(tǒng)眼圖中“眼睛"張開地比較大線條也比較清晰也就說此系統(tǒng)的碼間串擾較小噪聲對其的影響也較??；在MK信號星座圖中1比特區(qū)間僅使用圓周的14信號點必是軸上4個點中任何一個，因此，相位必然連續(xù)。展望數(shù)字調(diào)制技術(shù)是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)也是現(xiàn)代通信技術(shù)研究的熱點之一MSK調(diào)制技術(shù)是數(shù)字調(diào)制技術(shù)中的重要技術(shù)它的優(yōu)點在于包絡(luò)特性恒定、占據(jù)的射頻帶寬較窄相干檢測時的誤碼率性能較好這些特點對于衛(wèi)星通信或者移動無線電通信系統(tǒng)來說是極為重要。正是因為MＳＫ具有諸多的性能優(yōu)勢所以它比較適合在窄帶信道中傳輸廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信移動通信無線電通信、生物醫(yī)學(xué)、機械等領(lǐng)域。作為ＭSK的改進,高斯濾波最小頻移鍵控(GＭＳ)在GSＭ系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用在MSK的基礎(chǔ)上GＭＫ提高了數(shù)字移動通信的頻譜利用率和通信質(zhì)量.限于作者現(xiàn)有的理論水平本文只是采用理論研究和實驗仿真相結(jié)合的方法研究了MSＫ系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的基本理論及驗證了MSＫ系統(tǒng)的優(yōu)點數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展日新月異如今在現(xiàn)實中應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)大部分是經(jīng)過改進的性能較好的系統(tǒng)ＭＳK作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制方式之一對其的研究具有很重大的意義雖說具有很多優(yōu)點但也有它的缺點對理論發(fā)展成熟調(diào)制方式的研究是為了提出更好的、適應(yīng)當前通信需要的調(diào)制解調(diào)方式。致謝作為對本科學(xué)習(xí)階段的總結(jié)和檢驗本文是在導(dǎo)師孫華明老師的直接指導(dǎo)下完成的在本文的理論研究實驗仿真及撰寫論文期間得到了很多老師和同學(xué)的幫助在這里我主要要感謝的是我的導(dǎo)師孫華明老師在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中,孫老師在理論知識、工作任務(wù)、工作進度安排等方面給了我大量的指導(dǎo)和幫助,在此,我向?qū)O華明老師致以由衷的謝意!同時我還要感謝大學(xué)四年里幫助我的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)以及各位老師從他們身上我不僅儲備了理論知識更學(xué)到了一絲不茍嚴謹治學(xué)的科學(xué)態(tài)度例外還要感謝和我共度四年美好時光的同學(xué)們他們在學(xué)習(xí)和生活中給予我很多的幫助和照顧。在這里，我對他們表示感謝.最重要的是家人對我的關(guān)心和愛護鼓勵著我不斷前進特別感謝父母在生活上給予的無微不至的關(guān)心和對我學(xué)業(yè)的鼓勵和支持。最后，再一次感謝所有培養(yǎng)、照顧、關(guān)心和支持我的師長、家人和朋友們！參考文獻［1］傅祖蕓信息論基礎(chǔ)理論與應(yīng)用.第二版.北京：電子工業(yè)出版社，207年．［2]樊昌信，曹麗娜通信原理第六版北京：國防工業(yè)出版社，206年。[３］曹志剛,錢亞生現(xiàn)代通信原理.北京：清華大學(xué)出版社，194年。［４]沈振元聶志泉趙雪荷通信系統(tǒng)原理［M.西安西安電子科技大學(xué)出版社199年。[5］周廷顯近代通信技術(shù)[M。哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19０年.［6]eonch，ＩI．Dalndnaogomｎcaonses.eenＥｎ.bhngseｎceHａ，０7．［7］郭梯云,劉增基，王新梅,詹道庸,楊洽．數(shù)據(jù)傳輸[］人民郵電出版社，１９６年.［８]中國人民解放軍總參謀部通信部短波通信新技術(shù)［M.解放軍出版社，1９7年.[9]張起晶，隋志勇調(diào)制系統(tǒng)中的ＭＳ,GＭＫ的仿真分析與應(yīng)用．現(xiàn)代電子技術(shù)，209年第1９期.[1]ehenＣapan．MABoｒamｍgoｒEieers。eｏndEo.0８.［１沈琪琪，朱德生短波通信[]西安：西安電子科技大學(xué)出版社,189年．［1張鐵軍，胡正名軟件無線電研究的新進展和關(guān)鍵技術(shù)［]電信科學(xué)．998年。［1秦瑞新現(xiàn)代通信概論[M。國防工業(yè)出版社，199年．[１.E.ｏd．ADeｏmoiｎｐｐoachｏM[]。IEEＥaｎ.ｏmn19８3（).[1張樹京通信系統(tǒng)原理。第二版中國鐵道出版社，192（2）。［1（美馬格雷（EwａdＭarａ。MAB原理與工程應(yīng)用。電子工業(yè)出版社２02年.[1王立寧等.MAＢ與通信仿真第二版北京:人民郵電出版社，20０年．［1MABUｎｇｕk。TeMhｒ,Ic2０1。[1鄧華等MAB通信仿真及應(yīng)用實例詳解.北京：人民郵電出版社，20３年。[2范影樂，楊勝天,李鐵.MAＢ仿真應(yīng)用詳解北京:人民郵電出版社,201年.[2戴虹戴悟僧．ＭAＢ在通信原理仿真中的應(yīng)用．上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2０1年，第1期．［２李建新等.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真—MAＢ通信工具箱西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2０0年.《通信原理》課程實驗報告基于ＭAＴＬAB的DPＳK通信系統(tǒng)仿真院系：班級：學(xué)號：姓名：教師:２012年1２月7日目錄1設(shè)計題目························································３2設(shè)計要求························································33設(shè)計原理························································３3。１DＰＳK調(diào)制····················································３3.2ＤPSK解調(diào)····················································44設(shè)計流程························································55代碼實現(xiàn)························································５5.1基帶信號的獲取···············································55.2差分編碼·····················································65．3DPＳK調(diào)制···················································75.4AWＧＮ信道···················································85.5限噪處理·····················································8５．６差分相干解調(diào)·················································９５。4ＡWGN信道··················································１1５．7功率譜密度圖的繪制6測試結(jié)果·······················································1２6。1調(diào)制解調(diào)正確性的測試········································1２6.2系統(tǒng)抗噪性能的測試··········································１4７總結(jié)····························································178心得體會·······················································1７附:完整代碼·····················································１81設(shè)計題目用MATLAB仿真DＰＳK通信系統(tǒng)２設(shè)計要求基本參數(shù)如下：Ｆｃ=１8０0HzＲｂ=120０bps考慮加入ＡWGＮ信道，Eb/Ｎ0=２0dB自定義一小段信息序列結(jié)果要求：繪制各階段信號波形繪制信號的PSD3設(shè)計原理二進制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調(diào)相，記為２DＰSK。它不是利用載波相位的絕對數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數(shù)字信息.所謂相對載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。3。1ＤPSK調(diào)制DＰSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。例如,假設(shè)相位值用相位偏移△φ表示（△φ定義為本碼元初相與前一碼元初相只差）,并設(shè)△φ=π→數(shù)字信息１△φ=0→數(shù)字信息０則數(shù)字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如如下：數(shù)字信息：0011100１0１2DＰSK信號相位:000π0πππ0０π或πππ0π００0ππ0畫出的2PSK及DPSK信號的波形如圖3-１所示。圖３-12ＰSK及２ＤPSK信號的波形2DPSK的產(chǎn)生基本類似于2PSK,只是調(diào)制信號需要經(jīng)過碼型變換,將絕對碼變?yōu)橄鄬Υa。2DＰSK產(chǎn)生的原理框圖如圖2—2所示[1］,圖（a）為模擬調(diào)制法，圖（b）為鍵控法。(a)模擬調(diào)制法（b）鍵控法圖３—22DＰＳK信號的調(diào)制原理圖從上面分析可見,無論接收信號是２ＤPSK還是2PSK信號，單從接收端看是區(qū)分不開的。因此2DPSK信號的功率譜密度和2ＰSK信號的功率譜密度是完全一樣的.3。2DPＳＫ解調(diào)DＰSK信號可以采用相干解調(diào)法(極性比較法）和差分相干解調(diào)法(相位比較法）.本次設(shè)計采用差分相干解調(diào)法,圖3-3為差分相干解調(diào)法原理圖。差分相干解調(diào)法的思想是直接比較前后碼元的相位差。由于此時的解調(diào)已同時完成了碼變換作業(yè),故無需另加碼變換器.由于這種解調(diào)方法又無需專門的相干載波,故事一種比較實用的方法。圖３-３2DPＳK差分相干解調(diào)解調(diào)原理圖4設(shè)計流程設(shè)計流程如下框圖所示，箭頭上的信號表示實際傳遞的信號名稱。bndnmodｍoｄz差分編碼DPSK調(diào)制ＡWＧN信道BPＦ對比rＢnｍtｄemod抽樣判決LPF延時相乘差分相干解調(diào)5代碼實現(xiàn)5.1基帶信號的獲取利用MATLAB自帶函數(shù)randint產(chǎn)生定長度的二進制隨機序列siｇn，為了將ｓigｎ轉(zhuǎn)換為單極性ＮRZ信號，要對sigｎ的每個隨機碼進行Ｔ點增樣，最后得到基帶數(shù)字信號bｎ代碼實現(xiàn)如下:％%%%％％％%％％%%初始參量定義%%％％％％%%%%fc=1８００；％載波頻率Rb=12００；%基帶數(shù)據(jù)傳輸速率Ｔb=１/Rb；T＝50；％每個Ｔｂ內(nèi)進行的增樣點數(shù)Ｍ=8；%原始碼字序列的長度N=９;%差分碼字序列的長度ｓign=rａndint(１,Ｍ）；%產(chǎn)生長度為M的隨機二進制序列SNR=2０；%信噪比％%％%%%％％％%％%對sigｎ進行T點增樣后的基帶數(shù)字信號%％％％％%％％％％ｂｎ＝[］;forn=1：Mifsiｇn（n)=＝0；Ｆ=ｚeroｓ（1,T）；elseＦ=ones（1，Ｔ）;ｅndbn=［bｎ，Ｆ];ｅnｄ繪圖5.2差分編碼設(shè)差分碼cfm(二進制序列),差分編碼原理為cfm[n]=b［n]xｏｒｃｆm［ｎ—1］例如，如果sｉｇｎ＝［１0010０１1］，那么cｆm=［100011101］；同時,還要對得到的差分碼ｃｆm進行T點增樣，得到差分信號dn(單極性NRZ信號)。代碼實現(xiàn)如下:%％％%％%%％％%％％%差分編碼得到差分碼cｆm%%%%％%%%%%ｃfm＝［］；cfm(1）=1；％設(shè)cfｍ的初值為1ｆoｒi=1：Mcｆｍ（i+1）=ｘor（ｓigｎ（ｉ),cfm（i)）；eｎd%％％%％%％％％％%％％對cfm進行T點增樣%%%%%%%％%%%％％%dｎ=［]；％差分信號forｎ=1:N；ifcfm(n)==0；A=zeros（1，Ｔ）;％每個sｙmbol進行T點增樣elsｅA=ones（1,T)；enddn=［dnA］;end繪圖5。3DPSK調(diào)制ＤPＳK調(diào)制由于ＰSK調(diào)制的主要原因是DPSK調(diào)制解決了“不確定性反相”問題，即DPSK信號通過相鄰時隙載波相位的變化與否來“攜帶”信息。在代碼實現(xiàn)這一步的過程中，我假設(shè)了一個相鄰時隙相位差變量ｄeltａ，易知,當sigｎ的一個碼字為‘1’時,delta=pi,否則ｄelｔa=0。通過ｄｅlta就能反映前后時隙的載波相位變化,進而實現(xiàn)DPSK調(diào)制。代碼實現(xiàn)如下:％％%％%%%％%%％％％%％%DPＳK調(diào)制％%%%％％％%％%％％％%％ｔ=Tb/T：Tb/T：Tb;%對Tb＝1/Rｂ間隔進行T點劃分mod=cos（2＊fc＊ｐi*t)；％調(diào)制后的信號deltａ=0;％相位差forｎ=1：Mifｓign（n)==1；deｌｔa=dｅltａ+ｐｉ;elsｅdelta＝delｔa;ｅｎｄc２=coｓ(２*ｆc＊pｉ＊ｔ+delta)；moｄ=［modc2]；ｅｎd繪圖５。4ＡＷGN信道利用MAＴLAB自帶函數(shù)awｇn實現(xiàn)對已調(diào)信號mod進行加噪處理.代碼實現(xiàn)如下：％%%%％％%%%%%調(diào)制信號過高斯白噪聲的信道%%%％%％%mｏdz＝ａｗgn(moｄ，SNR);％過AＷＧＮ信道繪圖５.5限噪處理利用MAＴLAB自帶函數(shù)fir1構(gòu)造FIＲI型帶通濾波器，使其對準信號頻帶,讓信號幾乎無失真通過,同時抑制帶外噪聲，此處取BPF的通帶寬度為2＊Ｒb，中心頻率為ｆc.（由于設(shè)計的是數(shù)字濾波器，所以不要忘記對頻率進行歸一化處理）值得注意的是，由于設(shè)計的濾波器是100階，所以通過BＰF后的信號會有出現(xiàn)接近于一個symboｌ寬度的時延。所以在信號modz接入BPＦ前,要對其進行一個拓寬處理,對modｚ最后一個ｓymｂol進行復(fù)制，得到modz_ｂｒoad，再接入到BPＦ上。同時,不要忘記對從BPF出來的信號r0進行截取，因為r0的第一個symbol是濾波器時延帶來的.代碼實現(xiàn)如下:%%％%％%％％％％％BPF％%％％%％％％％%%％%mｏdｚ_bｒoad=[modzmodz((Ｎ—1）*Ｔ+1：N＊T）］;fs=Rb＊T;hBPF=fｉr1(100，2*pi＊[ｆc-Rbfc＋Rb］/fs）;r0=fｉｌtｅr(ｈBＰＦ，1，modz_ｂroad)；r=r０（T+１:（N+1）＊Ｔ)；％對r０進行截取繪圖5．６差分相干解調(diào)差分相干解調(diào)的核心思想是比較兩個相鄰時隙上信號的相位,從而直接還原出信號Bn,分為三步：(1）延時相乘代碼實現(xiàn)如下：%％％％％％％％％%%延時相乘%％%％%%%r_shifｔ＝r（Ｔ+１：N＊T)；deｍｏd=［];fori=1：M*T;a=r_shｉｆt（i）.*r（i);demod=[ｄemｏdａ]；end繪圖(2）LPF利用MＡTLAB自帶函數(shù)fir1構(gòu)造ＦIRＩ型低通濾波器,此處?。蘌F的通帶寬度為Rb。同BPF一樣,由于設(shè)計的濾波器是100階，所以通過ＬPF后的信號會有出現(xiàn)接近于一個syｍbｏl寬度的時延.所以要對信號dｅｍod接入LPＦ前,進行拓寬處理，得到dｅmod_bｒoａd，再接入到LPＦ上。同樣，不要忘記對從LPF出來的信號mt0進行截取,因為mt0的第一個ｓyｍｂoｌ是濾波器時延帶來的。代碼實現(xiàn)如下:％%％%％%%%％％％%％ＬPF%%%％%％%％％％ｄeｍod_broad=[dｅmoddeｍod（（Ｍ—1）＊T+1:M＊T）］hLPF=ｆir1（10０，2＊pi＊［Ｒb］/fs）；ｍt０=ｆilｔer（hＬPF,１,demｏd_broad);mt=mt0(T+1：（M＋１）＊T）；%對mt０進行截取繪圖（3）抽樣判決實現(xiàn)思想：對ｍt一個sｙmbol的T個采樣點進行求和，如果sum大于0，則Ｂn對應(yīng)這個syｍｂｏl內(nèi)的所有點的值為1，反之為0。代碼實現(xiàn)如下：％％％%%％％%%%%％%抽樣判決%％％%%%％％％%Bn=zｅros（1，M＊T)；fori=1:M;iｆsum（ｍt(（i—1）＊Ｔ+１：i＊T)）〉0；Bn（（i－1）＊T+1:i*Ｔ)＝0;elseＢｎ（(i-1）＊T+１:i＊T)=1；enｄｅnd繪圖從上圖可知,最終經(jīng)ＤPSK通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)后得到的信號Bn與一開始的基帶數(shù)字信號bn完全一致。5。7功率譜密度圖的繪制采用Weｌｃh法繪制DPSK調(diào)制信號ｍoｄ的功率譜密度圖（Powｅrsｐectrｕmmaｇnｉtｕde)。選擇適當?shù)拇昂瘮?shù)w(n）,并再周期圖計算前直接加進去,加窗的優(yōu)點是無論什么樣的窗函數(shù)均可使譜估計非負。二是在分段時,可使各段之間有重疊,這樣會使方差減小。本設(shè)計中嘗試了三種窗，分別是矩形窗、海明窗和Ｂlacmaｎ窗。代碼實現(xiàn)如下:%%％％％%%%%%%％％％%PＳＤ%%％%％％%%%％%％%%％windoｗ=boxcaｒ（1０0)；%矩形窗wｉｎｄow1=hamｍing(100）;%海明窗window２=bｌacｋｍan（１００）;％Blackmaｎ窗Nffｔ=N＊T＊Rb;nｏｖｅrlａp=0;%數(shù)據(jù)無重疊rａngｅ=’onesiｄed’;％計算單邊帶功率譜密度［Pxｘ，f］=pweｌch（ｍod,window,nｏｖｅrlap，Nfｆt，fs,rａngｅ）；[Ｐxx1，f］＝pwｅlｃh（ｍｏd,ｗinｄoｗ１,nｏｖerlap，Nfft,ｆs,raｎgｅ)；［Pxx2，f］=pwelcｈ(mod，wｉnｄｏw2,noverｌap,Nfft，ｆs,range)；ｆigｕre（３)ｓubpｌot（３1１)plot（f，Ｐxx）；ａｘis(［0500000。０008]);tｉｔlｅ（＇ｒｅctａngulaｒwinｄowPSD＇);ｘｌａｂel（＇f/Hz＇）；suｂplｏt(3１2)plot（f，Ｐxx1）;aｘｉs(［0500０0０.00０6］）；tiｔle（’HａmｍingPSD'）；xlaｂel(＇f/Hｚ＇)；subｐlot（31３）ｐloｔ（f,Ｐｘx2）；ａxｉs（［05０000０.0006]）;title（'BｌａckmaｎＰSD＇）；xlaｂel('ｆ/Hz'）;繪圖從第一幅圖即rectａnｇulaｒＰSＤ中可以看出,單邊帶功率譜密度圖的中心頻率大致在1800Hz即載波頻率處,第一零點大致在600Hz和3000Hz，即fc－Rb和fｃ+Rb處。６測試結(jié)果6.1調(diào)制解調(diào)正確性的測試在前面我取用了一個特例ｓign=[1０01０011］來說明每一步的正確性.下面利用raｎｄinｔ產(chǎn)生定長度的二進制隨機序列sigｎ，多次運行結(jié)果都顯示最終差分相干解調(diào)得出的信號Bｎ與基帶數(shù)字信號bn一致,說明此次基于MＡTLＡＢ設(shè)計的DＰSK通信系統(tǒng)能夠成功實現(xiàn)DＰＳK信號的調(diào)制與解調(diào)。某幾次運行結(jié)果的截圖如下:6。2系統(tǒng)抗噪性能的測試在前面調(diào)制解調(diào)正確性的測試中,設(shè)定信噪比SNＲ=20．下面通過檢驗在不同信噪比值下，系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的正確性，來簡單評定系統(tǒng)的抗噪性能。SNＲ=１０時，正確解調(diào)SＮR=5時，正確解調(diào)ＳNR=2時，正確解調(diào)ＳNＲ=１.５時，有誤碼出現(xiàn)所以,可以定性判斷該系統(tǒng)的抗噪性能良好。7總結(jié)經(jīng)過兩周的MATLＡB課程設(shè)計,我收獲多多。總結(jié)后主要有一下幾點可談良好編程習(xí)慣的培養(yǎng)我們編程時要有良好的風(fēng)格，源代碼的邏輯簡明清晰,易讀易懂是好程序的重要標準。我的幾點小收獲是:標識符命名盡量含義鮮明，適當?shù)淖⒔?，注意程序?/p>