畢業(yè)論文-2dpsk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p

2、>　　AbstractIV</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　第二章 基于MATLAB的系統(tǒng)仿真(Simulink)2</p><p>　　2.1 MATLAB概述2</p><p>　　2.2 Simulink概述2</p><p>　　2.2.1 Simulink介

3、紹2</p><p>　　2.2.2 Simulink工作環(huán)境及過(guò)程3</p><p>　　2.3 S-函數(shù)3</p><p>　　2.4 建立子系統(tǒng)4</p><p>　　2.5 封裝子系統(tǒng)5</p><p>　　2.6 Simulink設(shè)計(jì)仿真模型6</p><p>　

4、　第三章 二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)概述8</p><p>　　3.1 通信原理概述8</p><p>　　3.2 調(diào)制解調(diào)原理9</p><p>　　3.2.1 調(diào)制原理9</p><p>　　3.2.2 解調(diào)原理12</p><p>　　3.3 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)14</p><p

5、>　　3.3.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)14</p><p>　　3.3.2 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)16</p><p>　　3.3.3 二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)19</p><p>　　3.3.4 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較20</p><p>　　3.4 二進(jìn)制差分相位鍵控2DPSK22</p&

6、gt;<p>　　第四章 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方案26</p><p>　　4.1 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)概述26</p><p>　　4.2 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方案27</p><p>　　4.2.1 設(shè)計(jì)仿真模型27</p><p>　　4.2.2 仿真參數(shù)設(shè)置28</p>

7、;<p>　　4.3 運(yùn)行仿真36</p><p><b>　　總 結(jié)38</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)39</p><p><b>　　致 謝40</b></p><p>　　2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)</p><p><b

8、>　　摘要</b></p><p>　　Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的設(shè)計(jì)環(huán)境，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。利用Simulink仿真工具，設(shè)計(jì)二進(jìn)制差分編碼移相鍵控（2DPSK）調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)中2DPSK是一種重要的的數(shù)字調(diào)制方

9、式，其抗噪聲性能、頻帶利用率和功率利用率均優(yōu)于2ASK和2FSK，主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)的方式，在無(wú)噪聲的環(huán)境情形下設(shè)計(jì)的。 </p><p>　　2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式?；鶐盘?hào)進(jìn)行差分編碼，將絕對(duì)碼變換為相對(duì)碼，再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生2DPSK信號(hào)。對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，與相干載波進(jìn)行比較，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾出基帶信號(hào)，將其送入抽樣判決器中進(jìn)

10、行抽樣比較、判決，得到相對(duì)碼信號(hào)，差分解碼把相對(duì)碼轉(zhuǎn)換成絕對(duì)碼，從而完成仿真設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:差分移相編碼；調(diào)制；解調(diào)；仿真</p><p>　　Simulative Design of Modem System on 2DPSK</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　

11、　Simulink is one of the MATLAB simulation tools, is a visual based on MATLAB design environment, it provides a dynamic system modeling, simulation and comprehensive analysis of integrated environment. Is to realize dynam

12、ic system modeling, simulation and analysis of a software package that is widely used in digital signal processing complex simulation and design. Simulink tool designed for binary difference coding phase shifting keying

13、(2DPSK) demodulation system. Digital communication system 2DP</p><p>　　2DPSK method, namely is using the before and after adjacent code yuan relative phase values to say a way of digital information. Baseban

14、d signal difference coding, will absolutely code transformation for relative yards, then absolutely phase-modulation, resulting in 2DPSK signal. The signal is coherent demodulation, and coherent carrier to compare, and t

15、hen after a low-pass filter out baseband signal sampling, will it into judgment implement in sampling comparison, judgment, get relatively yards</p><p>　　Keywords: Differential Phase Shift Keying (DPSK),Mode

16、m,Demodulation,Simulation </p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　在現(xiàn)在通信工程領(lǐng)域中，通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜，因此在各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)中，在進(jìn)行實(shí)際硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)之前，系統(tǒng)仿真已成為必不可少的部分。系統(tǒng)仿真技術(shù)一直是進(jìn)行新型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信協(xié)議研發(fā)、通信信號(hào)處理、通信體制的性能

17、研究、算法分析和改進(jìn)的重要手段。傳統(tǒng)的仿真技術(shù)基于C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言等計(jì)算機(jī)專業(yè)編程技術(shù)，編程的工作量大，仿真程序的可讀性、可視性、可靠性都很難適應(yīng)大型復(fù)雜系統(tǒng)仿真的需要。運(yùn)用MATLAB的Simulink建模和仿真軟件就是為了適應(yīng)這一需求而產(chǎn)生的優(yōu)秀仿真平臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)字通信信號(hào)處理的建模和仿真中，并已成為通信業(yè)內(nèi)工作者共同的學(xué)術(shù)交流工具以及仿真界事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，在我國(guó)教育科研部門，MATLAB的地位和重要作用愈來(lái)愈高，

18、也逐漸達(dá)成共識(shí)，尤其是在硬件設(shè)備有限、科研經(jīng)費(fèi)不足的情況下，MATLAB的仿真必將廣泛應(yīng)用，并大大提升我國(guó)科研事業(yè)的基礎(chǔ)研究水平。</p><p>　　在通信系統(tǒng)中，原始信號(hào)由于所占的有效頻帶是頻率較低的的頻譜分量，所以這信號(hào)在信道中進(jìn)行傳播時(shí)，往往是經(jīng)濟(jì)性、可靠性和有效性大打折扣，嚴(yán)重影響信息傳輸。隨著社會(huì)、現(xiàn)代科學(xué)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類進(jìn)入了信息時(shí)代，通信的容量飛速增長(zhǎng)，如何有效的利用現(xiàn)有信道資源成為

19、了通信技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。在現(xiàn)在的通信系統(tǒng)中，數(shù)字通信也成為了當(dāng)前通信技術(shù)的主流，而且數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、可消除噪聲積累、數(shù)字處理靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以提高通信的可靠性和有效性。因此對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制和解調(diào)也成為了一種重要的技術(shù)，二進(jìn)制差分編碼移相鍵控(2DPSK)作為其中一種寬帶和功率相對(duì)高效率的信道調(diào)制技術(shù)，更是得到了更多的應(yīng)用。利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行2DPSK的調(diào)制解調(diào)的仿真就具有了重要的現(xiàn)實(shí)意義

20、，并能高效、直觀和便捷的設(shè)計(jì)仿真2DPSK技術(shù)。</p><p>　　第二章 基于MATLAB的系統(tǒng)仿真(Simulink)</p><p>　　2.1 MATLAB概述</p><p>　　MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技

21、術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，經(jīng)過(guò)多年的逐步發(fā)展與不斷的完善，現(xiàn)已成為國(guó)際公認(rèn)的優(yōu)秀的科學(xué)技術(shù)與數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一。</p><p>　　MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問(wèn)題。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能

22、集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)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(jì)語(yǔ)言的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。</p><p>　　MATLAB的特點(diǎn)[1]：</p><p>　　語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，編程效率高;</p><p>　　(2)交互性好，使用方便;</p&g

23、t;<p>　　(3)強(qiáng)大的繪圖能力，便于數(shù)據(jù)可視;</p><p>　　(4)學(xué)科眾多、領(lǐng)域廣泛的工具箱;</p><p>　　(5)開(kāi)放性好，易于擴(kuò)充;</p><p>　　(6)與C 語(yǔ)言和Fortran 語(yǔ)言有良好的接口;</p><p>　　(7)高質(zhì)量、強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力。</p><p>　

24、　2.2 Simulink概述</p><p>　　2.2.1 Simulink介紹</p><p>　　Simulink 是MATLAB 的工具箱之一，提供交互式動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的圖形環(huán)境。它可以針對(duì)控制系統(tǒng)、信號(hào)處理及通信系統(tǒng)等進(jìn)行系統(tǒng)的建模、仿真、分析等工作。它可以處理的系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。利用Simulink 進(jìn)

25、行系統(tǒng)的建模仿真，最大的優(yōu)點(diǎn)就是易學(xué)、易用，同時(shí)可以利用MATLAB 提供的豐富的仿真資源[1]。</p><p>　　Simulink提供了一種函數(shù)規(guī)則——S函數(shù)。S函數(shù)可以是一個(gè)C語(yǔ)言程序、其它高級(jí)語(yǔ)言程序或者M(jìn)文件。Simulink模塊可以通過(guò)一定的語(yǔ)法規(guī)則來(lái)調(diào)用S函數(shù)，這樣S函數(shù)的引入使得Simulink處理能力更加強(qiáng)大和充實(shí)。另外Simulink的開(kāi)放性和易擴(kuò)充性，使用戶可以隨意編寫和修改自己所需要的專

26、業(yè)工具。</p><p>　　2.2.2 Simulink工作環(huán)境及過(guò)程</p><p>　　Simulink 的工作環(huán)境是由庫(kù)瀏覽器(Simulink Library Browser)與模型窗口組成的，庫(kù)瀏覽器為用戶提供了進(jìn)行Simulink 建模與仿真的標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)與專業(yè)工具箱，而模型窗口是用戶創(chuàng)建模型的主要場(chǎng)所。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出

27、復(fù)雜的系統(tǒng)。當(dāng)采用Simulink進(jìn)行建模時(shí)，從Simulink模型庫(kù)中提供的模塊出發(fā)，通過(guò)組合各種模塊來(lái)完成模塊設(shè)計(jì)?！?創(chuàng)建系統(tǒng)模型及利用所創(chuàng)建的系統(tǒng)模型對(duì)其進(jìn)行仿真是Simulink仿真的兩個(gè)最基本的步驟[1]：</p><p><b>　　(1)創(chuàng)建系統(tǒng)模型</b></p><p>　　創(chuàng)建系統(tǒng)模型是用Simulink進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它

28、是進(jìn)行系統(tǒng)仿真的前提。模塊是創(chuàng)建Simulink 模型的基本單元，通過(guò)適當(dāng)?shù)哪K操作及信號(hào)線操作就能完成系統(tǒng)模型的創(chuàng)建。為了達(dá)到理想的仿真效果，在建模后仿真前必須對(duì)各個(gè)仿真參數(shù)進(jìn)行配置。</p><p>　　(2)利用模型對(duì)系統(tǒng)仿真</p><p>　　在完成了系統(tǒng)模型的創(chuàng)建及合理的設(shè)置仿真參數(shù)后，就可以進(jìn)行第二個(gè)步驟——利用模型對(duì)系統(tǒng)仿真。運(yùn)行仿真的方法包括使用窗口菜單和命令運(yùn)行兩種；對(duì)

29、仿真結(jié)果的分析是進(jìn)行系統(tǒng)建模與仿真的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)榉抡娴闹饕康木褪峭ㄟ^(guò)創(chuàng)建系統(tǒng)模型以得到某種運(yùn)算結(jié)果。</p><p><b>　　2.3 S-函數(shù)</b></p><p>　　S-函數(shù)是一種描述Simulink模塊的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，是系統(tǒng)函數(shù)(System Function)的簡(jiǎn)稱，S-函數(shù)通過(guò)一種特殊的調(diào)用規(guī)則，使得用戶可以與Simulink解算器進(jìn)行交互[2]。

30、</p><p>　　用戶可以采用MATLAB代碼，C，C++，F(xiàn)ORTRAM或Ada等語(yǔ)言編寫S-函數(shù)。M文件雖然能夠用來(lái)寫MATLAB函數(shù)代碼，但是它不具備與Simulink的接口，因此難以與Simulink其他模塊一起使用。S-函數(shù)則提供了函數(shù)代碼與Simulink之間的接口，使得用戶編寫的代碼能夠像Simulink模型庫(kù)中的模塊那樣具有統(tǒng)一的仿真接口，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)各種靈活的計(jì)算功能。</p>

31、<p>　　在初始化階段，Simulink把各個(gè)模塊寫入內(nèi)存，檢查模塊的長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)類型，設(shè)置仿真時(shí)間間隔和仿真模塊的執(zhí)行順序。在仿真循環(huán)階段，Simulink按照初始化階段制定的順序依次執(zhí)行各個(gè)模塊，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的離散狀態(tài)和輸出信號(hào)，計(jì)算各個(gè)連續(xù)狀態(tài)的數(shù)值以及由此產(chǎn)生的輸出。這個(gè)過(guò)程一直到仿真過(guò)程結(jié)束，然后Simulink進(jìn)入仿真結(jié)束階段，清理還原各種已經(jīng)分配的資源，同時(shí)保存仿真過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。對(duì)應(yīng)于仿真流程中的每一個(gè)步驟

32、，由S-函數(shù)調(diào)用預(yù)先設(shè)定的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。</p><p>　　2.4 建立子系統(tǒng)</p><p>　　隨著模型越來(lái)越大、越來(lái)越復(fù)雜，人們很難輕易的讀懂它們。在這種情況下，子系統(tǒng)通過(guò)把大的模型分割成幾個(gè)小的模型系統(tǒng)以使得整個(gè)系統(tǒng)模型更簡(jiǎn)捷、可讀性更高，而且這種操作并不復(fù)雜。</p><p>　　建立子系統(tǒng)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p&g

33、t;　　可以減少明顯的模型窗口的模塊數(shù)，這樣用戶的模型窗口就會(huì)很整齊，而且</p><p>　　條理清晰、層次分明，也方便用戶連線；</p><p>　　可以將功能相關(guān)的模塊放在一起，用戶可以用建立子系統(tǒng)創(chuàng)建自己的模塊庫(kù)；</p><p>　　可以生成層次化的模型圖表，即子系統(tǒng)在一層，組成子系統(tǒng)的模塊在另一層。</p><p>　　這樣用戶在

34、設(shè)計(jì)模型時(shí)，用戶可以采用自上而下或自下而上的的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　用戶可以通過(guò)以下兩種方法建立子系統(tǒng)[2]：</p><p>　　1．組合已有的模塊建立子系統(tǒng)</p><p>　　如果用戶創(chuàng)建完了一些模塊，又想把這些模塊組合成子系統(tǒng)，其操作步驟如下所示。</p><p>　?。?）用方框同時(shí)選中待組合的模塊或者按住【Shift】鍵

35、逐個(gè)選中。</p><p>　　（2）選擇【Edit】菜單或單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行【Create Subsystem】 </p><p>　　命令，子系統(tǒng)就創(chuàng)建成功了。</p><p>　　2．用空白的Subsystem的模塊建立子系統(tǒng)</p><p>　　如果需要在模型中新建立一個(gè)子系統(tǒng)，模型本身不包含組成子系統(tǒng)的模塊，可以按

36、下列步驟進(jìn)行：</p><p>　　在“Simulik Library Brower”中打開(kāi)Simulik庫(kù)，從其中的Ports&Subsystems</p><p>　　庫(kù)中選取合適的Subsystems，并拖至模型窗口中。</p><p>　　（2）雙擊Subsystems模塊，打開(kāi)Subsystems窗口。</p><p>　　

37、（3）把要組合的模塊拖到Subsystems窗口中，然后在該窗口中加入Inport模塊表</p><p>　　示從子系統(tǒng)外部到內(nèi)部的輸入，加入Outport模塊表示從子系統(tǒng)內(nèi)部到外部的</p><p>　　輸出，并把這些模塊按順序連接起來(lái)，子系統(tǒng)就建立成功了。</p><p>　　2.5 封裝子系統(tǒng)</p><p>　　封裝技術(shù)是將Simu

38、link子系統(tǒng)“包裝”成一個(gè)模塊，并可以如同使用 Simulink 內(nèi)部模塊一樣使用的一種技術(shù)。封裝技術(shù)是Simulink的一大特色，可以幫助用戶為子系統(tǒng)制定對(duì)話框和圖標(biāo)，使模型層次清晰，調(diào)試方便，運(yùn)行可靠[3]。</p><p>　　總體來(lái)說(shuō)，采用封裝子系統(tǒng)的方法有以下幾點(diǎn)好處[2]：</p><p>　?。?）可以將子系統(tǒng)內(nèi)眾多的模塊參數(shù)對(duì)話框集成為一個(gè)單獨(dú)的對(duì)話框。用戶可以</

39、p><p>　　在該對(duì)話框內(nèi)輸入相同子系統(tǒng)中不同模塊的參數(shù)值。</p><p>　?。?）可以將個(gè)別模塊的描述或者幫助集成在一起，這樣能有效地幫助用戶了解該 </p><p>　　定制的模塊（子系統(tǒng)）。</p><p>　?。?）可以制作該子系統(tǒng)的Icon圖標(biāo)，來(lái)表示改模塊的用途。</p><p>　?。?）使用定制的參數(shù)

40、對(duì)話框，可以避免由于不小心修改了不可以改變的參數(shù)。</p><p><b>　　子系統(tǒng)封裝的步驟：</b></p><p>　　1.圖標(biāo)頁(yè) Icon </p><p>　　編輯器的圖標(biāo)頁(yè)它是用來(lái)給封裝模塊設(shè)計(jì)自定義圖標(biāo)的。</p><p>　　2.初始化頁(yè) Initialization</p>&l

41、t;p>　　初始化頁(yè)是用來(lái)設(shè)置封裝模塊參數(shù)項(xiàng)的。此頁(yè)也包括三個(gè)區(qū)域。</p><p>　　(1)上區(qū)為Mask type區(qū)。此封裝類型區(qū)與文本頁(yè)中的封裝類型區(qū)是等同的，可以在任意一頁(yè)中定義或改變封裝類型。</p><p>　　(2)中區(qū)是用來(lái)設(shè)置封裝模塊對(duì)話框中的輸入變量項(xiàng)目，如輸入變量或操作選擇 等等。此區(qū)包括一個(gè)滾動(dòng)項(xiàng)目列表、一套“加入”、“刪除”和“移動(dòng)”按鈕, 以及5

42、個(gè)設(shè)置項(xiàng)目屬性的編輯區(qū)。</p><p>　　(3)底區(qū)為Initialization commands，在此區(qū)中可以輸入MATLAB語(yǔ)句，如定義變量、初始變量值等等。</p><p>　　3．文本頁(yè) Documentation</p><p>　　編輯器的文本頁(yè)它也包括三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都為一個(gè)自由區(qū)，既可填寫也可以不填寫。</p><p>

43、;　　(1)Mask type：該區(qū)內(nèi)容將作為模塊的類型顯示在封裝模塊的對(duì)話框中。</p><p>　　(2)Block description：此區(qū)中的內(nèi)容將顯示在封裝模塊對(duì)話框的上部，它的位置在后面的圖中可能看得更清楚。其內(nèi)容腦殼描述模塊的功用的簡(jiǎn)短語(yǔ)句或其它關(guān)于使用此模塊的注意事項(xiàng)等。</p><p>　　(3)Block help：當(dāng)對(duì)話框中的【help】按鈕按下時(shí)，MATLAB的

44、幫助系統(tǒng)將顯示此區(qū)中的內(nèi)容，其內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括使用此模塊的詳細(xì)說(shuō)明。</p><p>　　2.6 Simulink設(shè)計(jì)仿真模型</p><p>　　1. MATLAB 環(huán)境中啟動(dòng)Simulink的方法[1]。</p><p>　　(1) 在MATLAB 的命令窗口中輸入Simulink 命令；</p><p>　　(2) 單擊MATLAB 工具

45、條上的Simulink 圖標(biāo)。</p><p>　　Simulink 啟動(dòng)以后首先出現(xiàn)的是Simulink 庫(kù)瀏覽器，如圖2.1 所示。</p><p>　　圖2.1 Simulink庫(kù)瀏覽器</p><p>　　窗口的左半部分是Simulink所有的庫(kù)的名稱，第一個(gè)庫(kù)是Simulink庫(kù)，該庫(kù)為Simulink的公共模塊庫(kù)，Simulink庫(kù)下面的模塊庫(kù)為專業(yè)模

46、塊庫(kù)，服務(wù)于不同專業(yè)領(lǐng)域的。窗口的右半部分是對(duì)應(yīng)于左窗口打開(kāi)的庫(kù)中包含的子庫(kù)或模塊。</p><p>　　2. 打開(kāi)Simulink模型窗口的方法</p><p>　　(1) 在MATLAB菜單或庫(kù)瀏覽器菜單中選擇File|New；</p><p>　　(2) 單擊庫(kù)瀏覽器的圖標(biāo)。</p><p>　　即可打開(kāi)一個(gè)名為untited的空的模型

47、窗口，如圖2.2 所示。</p><p>　　圖2.2 空的模型窗口</p><p>　　在設(shè)計(jì)仿真模型的過(guò)程中，如果Simulink模型庫(kù)中包含了仿真模型所需的模塊，則在Simulink模型庫(kù)中尋找到模塊，單擊鼠標(biāo)右鍵，從浮動(dòng)菜單中選擇“Ass to untitled”(或直接把模塊拖到仿真模型中)，這個(gè)時(shí)候就可以把選中的模塊加入到仿真模型中了[4]。</p><p

48、>　　Simulink模型庫(kù)中的模塊一般具有各種默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。在仿真模型窗口雙擊模塊可以修改模塊中各個(gè)參數(shù)的數(shù)值。如果Simulink模型庫(kù)中沒(méi)有所需的模塊，這時(shí)候可以通過(guò)S-函數(shù)構(gòu)造自己的模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的仿真功能。</p><p>　　第三章 二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)概述</p><p>　　3.1 通信原理概述</p><p>　　通信是一個(gè)廣義的概念。通信按照

49、傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸。從這個(gè)意義上說(shuō)，通信在很早就已存在。在古代，人們通過(guò)烽火臺(tái)、擊鼓傳令、飛鴿傳書(shū)等方式進(jìn)行信息傳遞。到了今天，伴隨著人類的文明、社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了電報(bào)、電話、電視、英特網(wǎng)等各種通信方式。通信技術(shù)拉近了人與人之間的距離，提高了經(jīng)濟(jì)的效率，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。</p><p>　　現(xiàn)代通信系統(tǒng)是信息時(shí)代的生命線?，F(xiàn)代通信網(wǎng)已不再是單一的電話網(wǎng)或電報(bào)文字通信網(wǎng)，而是一個(gè)綜合性的

50、為多種信息服務(wù)的通信網(wǎng)[5]。通信在過(guò)去分為模擬通信和數(shù)字通信兩個(gè)方面來(lái)研究。目前，隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，數(shù)字通信方式在許多領(lǐng)域已逐步取帶模擬通信方式，成為通信的主流，也成為我們今天研究的重點(diǎn)。</p><p>　　通信系統(tǒng)一般是由信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備、受信者和噪聲源六個(gè)部分組成。</p><p>　　信息源：信息源是發(fā)出信息的源，其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換為原始

51、電信號(hào)。根據(jù)消息的種類不同，信息源可以分模擬信源和數(shù)字信源。模擬信息源輸出連續(xù)的模擬信號(hào)（如話筒、攝像機(jī)）；數(shù)字信息源則輸出離散的數(shù)字信號(hào)（如計(jì)算機(jī)、電傳機(jī)）。</p><p>　　發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備的作用是產(chǎn)生合適于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，即使發(fā)送信號(hào)的特性和信道特性相匹配，具有抗信道干擾的能力，并且具有足夠的功率以滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨骩6]。</p><p>　　信道：信道是一種物理媒介質(zhì)

52、，用來(lái)將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收設(shè)備[6]?？梢允怯芯€，也可以是無(wú)線。信道既給信號(hào)以通路，也對(duì)信號(hào)產(chǎn)生各種干擾和噪聲。信道的固有特性及引入的干擾和噪聲直接影響到通信的質(zhì)量。</p><p>　　接收設(shè)備：其功能是將信號(hào)放大和反變換（如譯碼、解碼、解調(diào)等），其目的是從受到減損的接受信號(hào)中正確恢復(fù)原始電信號(hào)。對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，接收設(shè)備中還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路的功能。此外，它還要盡可能減少在傳輸過(guò)程中噪聲

53、與干擾所帶來(lái)的影響[6]。</p><p>　　受信者：其是傳送消息的目的地，與信號(hào)源功能相反，是把原始電信號(hào)還原為相應(yīng)的消息[6]。</p><p>　　噪聲源：是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。</p><p>　　3.2 調(diào)制解調(diào)原理</p><p>　　3.2.1 調(diào)制原理</p><p

54、>　　調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到載波上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^(guò)程，就是使載波隨信號(hào)而改變的技術(shù)。調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。也廣泛用于廣播、電視、雷達(dá)、測(cè)量?jī)x等電子設(shè)備。通過(guò)調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊懀{(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。</p><p&

55、gt;　　用調(diào)制信號(hào)控制載波的某些參數(shù)，使之隨而變化，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)制[5]。受調(diào)信號(hào)可以是正弦波或脈沖波，也可以是數(shù)據(jù)、編碼等信號(hào)。前者是模擬信號(hào)，后者是數(shù)字信號(hào)。 </p><p>　　調(diào)制的主要性能指標(biāo)是抗干擾性和頻譜寬度。調(diào)制方式不同，指標(biāo)也不一樣。一般說(shuō)抗干擾性能越好，調(diào)制頻譜寬帶越寬；反之，調(diào)制頻譜寬度越窄?？傊?，數(shù)字調(diào)制比模擬調(diào)制具有較強(qiáng)的抗調(diào)制失真的能力。 </p><p>　

56、　調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號(hào)的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號(hào)調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號(hào)的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅等。脈沖調(diào)制也可以按類似的方法分類，此外還有復(fù)合調(diào)制和多重調(diào)制等，不同的調(diào)制方式有不同

57、的特點(diǎn)和性能。</p><p><b>　　正弦波幅度調(diào)制</b></p><p>　　正弦載波幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化的調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)幅(AM)。數(shù)字幅度調(diào)制也叫作幅度鍵控(ASK)。調(diào)幅的技術(shù)和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，頻譜較窄，但抗干擾性能差，早期廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)中短波廣播、小型無(wú)線電話、電報(bào)等電子設(shè)備中。 </p><p>　　理想的模擬正弦波調(diào)幅是：載波幅

58、度與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值成線性關(guān)系，但載頻和相位保持不變。單頻調(diào)制時(shí)，調(diào)幅信號(hào)uA(t)可用下式表示</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p>　　式中：是載波幅度；是調(diào)制信號(hào)的角頻率，其中F是調(diào)制信號(hào)頻率；ma是一個(gè)和調(diào)制信號(hào)幅度成比例的常數(shù)，稱作調(diào)幅系數(shù)，數(shù)值應(yīng)在0～1之間。圖3.1a、圖3.1b、圖3.1c分別是單頻調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)和調(diào)幅波 u

59、A(t)的波形[7]。調(diào)幅波的瞬時(shí)幅度變化曲線稱作包絡(luò)線。調(diào)幅系數(shù)不能大于1，否則包絡(luò)線和調(diào)制信號(hào)不能保持線性關(guān)系，會(huì)產(chǎn)生失真，這種情況叫做過(guò)調(diào)幅。</p><p>　　式(3.1)的調(diào)幅波不是單一的簡(jiǎn)諧波，它包含、＋F和－F三個(gè)頻率分量，后兩個(gè)頻率分量位于載頻的兩邊，分別稱作上邊頻和下邊頻(圖3.1c)。這種已調(diào)制信號(hào)有時(shí)稱作標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波。如果調(diào)制信號(hào)占有一個(gè)頻帶，最高頻率為，則標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的頻譜寬度位于載頻兩邊的

60、頻帶分別稱為上邊帶和下邊帶。調(diào)幅波的載頻分量與調(diào)制信號(hào)無(wú)關(guān)，但邊帶分量隨調(diào)制信號(hào)變化。這意味著所欲傳送的消息都包含在邊帶之中，只用一個(gè)邊帶信號(hào)就能夠傳送全部消息。把載波去掉的調(diào)幅信號(hào)，叫做抑制載波調(diào)幅；把載波和某一個(gè)邊帶一起抑制掉，只剩下一個(gè)邊帶的調(diào)幅信號(hào)，叫做單邊帶調(diào)幅(SSB)。單邊帶調(diào)幅節(jié)省功率、抗干擾性能較好，而且節(jié)省頻帶，但設(shè)備比較復(fù)雜 </p><p&g

61、t;　　圖3.1 調(diào)幅信號(hào)的頻譜</p><p><b>　　正弦波頻率調(diào)制</b></p><p>　　正弦載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)值而變化的調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)頻(FM)。數(shù)字頻率調(diào)制也稱移頻鍵控(FSK)。調(diào)頻具有良好的抗干擾性能，廣泛用于高質(zhì)量廣播、電視伴音、多路通信等電子設(shè)備中。 </p><p>　　理想的調(diào)頻是：載波的瞬時(shí)角頻率ω

62、與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值成線性關(guān)系，而幅度UC不變。單頻調(diào)制時(shí)瞬時(shí)角頻率ω的表示式是</p><p>　　(3.2) </p><p>　　式中：是一個(gè)和調(diào)制信號(hào)幅度成正比的常數(shù)，稱為最大角頻率偏移。圖3.2是調(diào)頻波的波形。</p><p>　　圖3.2 調(diào)頻波的波形</p><p><b>　　調(diào)頻波的表示式是</b

63、></p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　式中：是載波的初始相位；當(dāng)時(shí)稱調(diào)頻指數(shù)，它可以是任何正數(shù)。很大時(shí)，調(diào)頻波的頻譜很寬，這種情況稱作寬帶調(diào)頻。 </p><p>　　正弦波調(diào)頻后也產(chǎn)生新的頻率分量，這些分量和調(diào)頻指數(shù)有關(guān)。在理論上單頻調(diào)頻時(shí)調(diào)頻波具有無(wú)窮多個(gè)邊頻分量,相鄰兩邊頻的距離等于。通常把幅度小于

64、載波原來(lái)幅度 的邊頻分量忽略不計(jì)，有效邊頻分量所占據(jù)的頻帶為調(diào)頻波的帶寬。</p><p>　　在實(shí)用中，調(diào)制信號(hào)的最大值通常保持不變，因此最大頻移也不變。這時(shí)隨調(diào)制信號(hào)頻率而減小。較小時(shí)，相鄰各頻率分量的距離較小，但由于較大，有效的邊頻分量較多；較大時(shí)，各邊頻的距離增大，但卻減小，有效的頻率分量也較少。因此調(diào)頻波的頻譜寬度大體上保持不變，這是調(diào)頻波的特點(diǎn)。它的頻譜寬度可以用下面的公式來(lái)計(jì)算 <

65、/p><p>　　(3.4) </p><p>　　式中：是調(diào)制信號(hào)的頻率。當(dāng)較大時(shí)，調(diào)頻波的帶寬約等于最大頻偏 的兩倍。</p><p><b>　　正弦波相位調(diào)制</b></p><p>　　正弦載波的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)相(PM)。數(shù)字調(diào)相也稱移相鍵控(PSK)。單頻調(diào)相時(shí)，理想調(diào)相波

66、的表示式是</p><p>　　(3.5) </p><p>　　式中：為載波相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的最大相移，稱調(diào)相指數(shù)。它與調(diào)制信號(hào)幅度成正比，但與調(diào)制角頻率無(wú)關(guān)，這是調(diào)相和調(diào)頻的區(qū)別。調(diào)相波的頻譜與調(diào)頻波相似，但是當(dāng)為定值時(shí)，其頻譜寬度隨而變化，較大時(shí)頻譜寬，較小時(shí)頻譜窄，因此頻帶不能充分利用。數(shù)字調(diào)相具有優(yōu)越的抗干擾性能，而且頻帶窄，是一種比較理想的調(diào)制方式，在各種數(shù)據(jù)傳

67、輸和數(shù)字通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　3.2.2 解調(diào)原理</p><p>　　解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。解調(diào)是指從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。與調(diào)制的分類相對(duì)應(yīng)，解調(diào)可分為正弦波解調(diào)（也稱為連續(xù)波解調(diào)）和脈沖波解調(diào)。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號(hào)解調(diào)、殘留邊帶信號(hào)解調(diào)等[7]。</p

68、><p><b>　　正弦波幅度解調(diào)</b></p><p>　　從攜帶消息的調(diào)幅信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。這是應(yīng)用得最早的方式，現(xiàn)代仍廣泛地用于廣播、通信和其他電子設(shè)備。對(duì)這類信號(hào)的解調(diào)，通常是用拍頻振蕩器(BFO) 產(chǎn)生的正弦振蕩信號(hào)，在一非線性器件中與該信號(hào)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種解調(diào)方式有時(shí)稱為外差接收（圖3.3）。</p><p>　　圖3.3 外

69、差接收原理框圖</p><p>　　利用非線性元件實(shí)現(xiàn)頻率變換，經(jīng)低通濾波即得到與調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出，這種方法屬于非相干解調(diào)。單邊帶信號(hào)的解調(diào)需要一個(gè)頻率和相位與被抑制載波完全一致的正弦振蕩波。使這個(gè)由接收機(jī)復(fù)原的載波和單邊帶信號(hào)相乘，即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方式稱為相干解調(diào)。</p><p><b>　　正弦波角度解調(diào)</b></p><p&

70、gt;　　從帶有消息的調(diào)角波中恢復(fù)消息的過(guò)程。與頻率調(diào)制相逆的稱為頻率解調(diào)，與相位調(diào)制相逆的稱為相位解調(diào)。頻率解調(diào)通常由鑒頻器完成，當(dāng)輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率正好為(載波頻率)即時(shí)，鑒頻器輸出為零；當(dāng)時(shí)，鑒頻器輸出為正，時(shí)則為負(fù)。傳統(tǒng)的方法是把調(diào)頻波變?yōu)檎{(diào)幅-調(diào)頻波，然后用檢波器來(lái)解調(diào)。為了防止調(diào)頻信號(hào)的寄生調(diào)幅在解調(diào)過(guò)程中產(chǎn)生干擾，可在鑒頻之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行限幅，使其幅度保持恒定。圖3.4a是對(duì)調(diào)頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)的框圖，圖3.4b是鑒頻器的輸出特

71、性。相位解調(diào)需要有一個(gè)作為參考相位的相干信號(hào)，所以相位解調(diào)屬于相干解調(diào)。</p><p>　　圖3.4 調(diào)頻解調(diào)及鑒頻器特性</p><p>　　數(shù)字信號(hào)的解調(diào)方法，基本上與模擬信號(hào)解調(diào)相似，但有不同點(diǎn)。解調(diào)方法對(duì)通信電子設(shè)備的抗干擾性能有很大關(guān)系，其中以相干解調(diào)的抗干擾性能為最佳。</p><p>　　3.3 正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) </p>

72、<p>　　通信中不少信道都不能直接傳送基帶信號(hào),必須用到基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制,使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化,既所謂正弦載波調(diào)制。從原理上來(lái)說(shuō),受調(diào)載波的波形可以是任意的,只要已調(diào)信號(hào)適合于信道傳輸就可以了。但實(shí)際上在大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)中都選擇正弦信號(hào)作為載波,這是因?yàn)檎倚盘?hào)形式簡(jiǎn)單,便于產(chǎn)生與接收。和模擬調(diào)制一樣數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式,并可以派生出多種其他形式。數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)

73、制相比并沒(méi)有很大的不同,不過(guò)模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制,在接收端則對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量連續(xù)地進(jìn)行估值；數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)。基本的數(shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、絕對(duì)相移鍵控（PSK）、相對(duì)（差分）相移鍵控（DPSK）[6]。</p><p>　　3.3.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)</p><p&g

74、t;　　振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控，又稱為通斷鍵控或開(kāi)關(guān)鍵控（On Off Keying，簡(jiǎn)稱OOK）是利用代表數(shù)字信息（0 或1）的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)載波，使載波進(jìn)行斷續(xù)輸出。對(duì)于振幅鍵控這樣的線性調(diào)制來(lái)說(shuō)，在二進(jìn)制里，2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)的輸出，有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無(wú)載波輸出

75、時(shí)表示發(fā)送“0”。根據(jù)線性調(diào)制的原理，一個(gè)二進(jìn)制的振幅調(diào)制信號(hào)可以表示完成一個(gè)單極性矩形脈沖序列與一個(gè)正弦型載波的乘積[8]。2ASK信號(hào)可表示為 </p><p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　式中,為載波角頻率，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列 </p><p><b>　　(3.7)</b>&

76、lt;/p><p>　　其中，g(t)是持續(xù)時(shí)間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)； 為二進(jìn)制數(shù)字 </p><p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　2ASK信號(hào)的調(diào)制方法有兩種:模擬相乘方法與數(shù)字鍵控方法。</p><p>　　模擬相乘方法如圖3.5(a)所示,由式 規(guī)定；數(shù)字鍵控方法如圖3.5(b)

77、所示，開(kāi)關(guān)電路受控制。</p><p>　　圖3.5 二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）信號(hào)調(diào)制原理框圖</p><p>　　一般載波信號(hào)用正弦信號(hào)，而調(diào)制信號(hào)是把數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成單極性的基帶矩形脈沖序列，而這個(gè)通斷鍵控的作用就是把這個(gè)輸出與載波相乘，就可以把頻譜搬移到載波頻率附近，實(shí)現(xiàn)2ASK。實(shí)現(xiàn)后的2ASK波形如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 二進(jìn)制振

78、幅鍵控(ASK)信號(hào)時(shí)間波型</p><p>　　2ASK信號(hào)解調(diào)的常用方法主要有兩種：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）。非相干解調(diào)原理框圖如圖3.7（a）所示；相干解調(diào)原理方框圖如圖3.7(b)所示。 </p><p>　　圖3.7 二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）信號(hào)解調(diào)原理框圖 </p><p>　　在相同大信噪比情況下，2ASK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)的誤

79、碼率總是低于非相干解調(diào)時(shí)的誤碼率，即相干解調(diào)2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干解調(diào)系統(tǒng)，但兩者相差并不太大。然而，包絡(luò)檢波解調(diào)不需要穩(wěn)定的本地相干載波，故在電路上要比相干解調(diào)簡(jiǎn)單的多。</p><p>　　3.3.2 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)</p><p>　　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(hào)在f1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(hào)（2FSK信號(hào)）。

80、</p><p>　　如果信息源的有關(guān)特性同ASK的假設(shè)一樣，那么2FSK信號(hào)便是0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻，而1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載頻的已調(diào)信號(hào)?？衫靡粋€(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而得到，這正是頻率鍵控通信方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，也是利用模擬調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻的方法。根據(jù)2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理，即</p><p><b>　　(3.9) </b></p>&

81、lt;p>　　式中：為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為</p><p><b>　　(3.10)</b></p><p>　　是的反碼，即若=0，則；若，則，，分別是第個(gè)信號(hào)碼元的初相位。</p><p>　　二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)信號(hào)既可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3.8 所示。圖（a）是用一個(gè)矩形脈沖對(duì)載波進(jìn)

82、行調(diào)頻而獲得，這是早期采用的實(shí)現(xiàn)方法；圖（b）是利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。</p><p>　　圖3.8 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)信號(hào)的調(diào)制原理框圖</p><p>　　實(shí)現(xiàn)后的2FSK波形如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)信號(hào)時(shí)間波型圖</p><p>　　

83、非相干解調(diào)：原理如圖3.10所示。其解調(diào)原理是將二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)分解為上下兩路不同載頻的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)，經(jīng)帶通濾波和包絡(luò)檢波后，由相減電路對(duì)上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號(hào)。</p><p>　　圖3.10 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)信號(hào)的非相干解調(diào)原理框圖</p><p>　　相干解調(diào)：原理如圖3.11 所示。其解調(diào)原理也是將二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)分解為上下兩路不同載頻的二

84、進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)，分別進(jìn)行解調(diào)，通過(guò)對(duì)上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號(hào)。</p><p>　　圖3.11 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)信號(hào)相干的解調(diào)原理框圖</p><p>　　在相同大信噪比情況下，2FSK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)的誤碼率總是低于非相干解調(diào)時(shí)的誤碼率，即相干解調(diào)2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干解調(diào)系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.3 二進(jìn)制移

85、相鍵控(2PSK)</p><p>　　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(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。 通常用已調(diào)信號(hào)載波的0和π分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 “1” 和“ 0”。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　其中, an與2

86、ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即 </p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時(shí)；當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，已調(diào)信號(hào)e2PSK(t)取0°相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，e2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有</p&

87、gt;<p>　　，或 (3.13)</p><p>　　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(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方式。</p><p>　　2PSK信號(hào)的調(diào)制有兩種調(diào)制方法，分別是模擬調(diào)制方法<如圖3.12(a)所示>和鍵控法<如圖3.10(b)所示>。與2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法相比較，只是對(duì)s(t)的要求不同，在2ASK

88、中s(t)是單極性，而在2PSK中s(t)是雙極性的基帶信號(hào)[6]。</p><p>　　圖3.12 二進(jìn)制移相鍵控2PSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖 </p><p>　　2PSK信號(hào)的時(shí)間波形如圖3.13所示</p><p>　　圖3.13 二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)時(shí)間波形</p><p>　　2PSK信號(hào)的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)

89、器原理框圖如圖3.14所示。</p><p>　　圖3.14二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)的解調(diào)原理框圖</p><p>　　3.3.4 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較</p><p><b>　　1.誤碼率</b></p><p>　　在數(shù)字通信中，誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)之一。通過(guò)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的

90、誤碼率公式一覽表（表3.1）可得出在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。在相同的性噪比r下，相干解調(diào)的2PSK系統(tǒng)的誤碼率最小。</p><p>　　表3.1 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表</p><p><b>　　2.頻帶寬度</b></p><p>　　當(dāng)信號(hào)碼元寬度為Ts 則有</p&

91、gt;<p>　　B2ASK= B2PSK = 2/Ts =2Bb</p><p>　　2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度近似為</p><p>　　B2FSK=︳f2 –f1 ︳+ 2/Ts ＞ 2B</p><p>　　所以2ASK和2PSK系統(tǒng)的頻帶利用率一致，2FSK系統(tǒng)頻帶利用率最低。</p><p>　　3.對(duì)信道特性變化的敏感

92、性</p><p>　　在2FSK系統(tǒng)中，判決器是根據(jù)上下兩個(gè)支路解調(diào)輸出樣值的大小來(lái)作出判決，不需要人為地設(shè)置判決門限，因而對(duì)信道的變化不敏感。</p><p>　　在2PSK系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送符號(hào)概率相等時(shí)， 判決器的最佳判決門限為零，與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)。 因此， 判決門限不隨信道特性的變化而變化，接收機(jī)總能保持工作在最佳判決門限狀態(tài)。</p><p>　　

93、對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限為a/2(當(dāng)P(1)=P(0)時(shí))，它與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)。當(dāng)信道特性發(fā)生變化時(shí)，接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度將隨著發(fā)生變化，從而導(dǎo)致最佳判決門限也將隨之而變。 這時(shí)，接收機(jī)不容易保持在最佳判決門限狀態(tài)，因此，2ASK對(duì)信道特性變化敏感，性能最差。</p><p>　　3.4 二進(jìn)制差分相位鍵控2DPSK</p><p>　　數(shù)字信號(hào)b(t)的“1”都

94、對(duì)應(yīng)于已調(diào)信號(hào)S2PSK(t)中的載波0相位；數(shù)字信號(hào)b(t)的“0”都對(duì)應(yīng)于已調(diào)信號(hào)中S2DPSK(t)載波π相位，反之亦然。這種調(diào)相方式稱為“絕對(duì)調(diào)相 ”。又稱二相絕對(duì)調(diào)相（2PSK）。無(wú)論哪一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，已調(diào)信號(hào)的相位變化都是相對(duì)于一個(gè)固定的參考相位——未調(diào)載波的相位來(lái)取值?！≡趯?shí)際應(yīng)用中，存在相干載波相位模糊問(wèn)題，即在二相絕對(duì)調(diào)相接收中可能出現(xiàn)倒π現(xiàn)象。為此，也可采用差分編碼，這里通常稱為相對(duì)(差分）移相，每一個(gè)碼元中載波相位的

95、變化不是以固定相位作參考，而是以前一碼元載波的相位為參考。當(dāng)數(shù)字信號(hào)b(t)為“1”時(shí)，碼元中載波的相位相對(duì)于前一個(gè)碼元的載波相位變化π； 當(dāng)數(shù)字信號(hào)b(t)為“0”時(shí)，碼元中載波的相位相對(duì)于前一碼元的載波相位不變化，反之亦然。這種調(diào)相方式稱為二相相對(duì)調(diào)相(2DPSK）。DPSK即差分相移鍵控,是數(shù)字通信系統(tǒng)中常用的調(diào)制方式之一?，F(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPS

96、K信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的</p><p>　　在這種絕對(duì)移相方式中，發(fā)送端是采用某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)接收端也必須采用相同的基準(zhǔn)相位。如果基準(zhǔn)相位發(fā)生變化，則在接收端回復(fù)的信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。所以在實(shí)際過(guò)程中一般不采用絕對(duì)移相方式，而采用相對(duì)移相方式。</p><p>　　定義:??為本碼元初相與前一

97、碼元初相之差，假設(shè)：</p><p>　　????????????????????????????????????????→數(shù)字信息“0”；</p><p>　　????????????????????????????????????????→數(shù)字信息“1”。?</p><p>　　則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下：</p>

98、<p>　　數(shù) 字 信 息 ：1 0 1 1 0 1 1 1 0 1</p><p>　　2DPSK信號(hào)相位：0 ????????????????????????????</p><p>　　或：???????????????????????????????</p><p>　　???對(duì)于?DPSK，令＝０數(shù)字信息“１”</p><p&

99、gt;<b>　　＝１數(shù)字信息“０”</b></p><p>　　絕對(duì)碼和相對(duì)碼是可以互相轉(zhuǎn)換的，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為</p><p><b>　　(3.14) </b></p><p><b>　　(3.15) </b></p><p>　　由上面公式可知，使用模二加法器和延遲器（延

100、遲一個(gè)碼元寬度）可以實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換，如圖3.15（a）、（b）所示。其中，圖（a）是把絕對(duì)碼變成相對(duì)碼的方法，稱其為差分編碼器；圖（b）是把相對(duì)碼變?yōu)榻^對(duì)碼的方法，稱其為差分譯碼器。</p><p>　　（a） （b）</p><p>　　圖3.15 絕對(duì)碼和相對(duì)碼的轉(zhuǎn)換</p><p>　　由以上討論可知，相對(duì)相移本質(zhì)上就是對(duì)由絕對(duì)碼轉(zhuǎn)換而來(lái)的

101、差分碼的數(shù)字信號(hào)序列的絕對(duì)相移。那么，2DPSK信號(hào)的表達(dá)式與2PSK的形式應(yīng)完全相同，所不同的只是此時(shí)式中的信號(hào)表示的是差分碼數(shù)字序列。即</p><p><b>　　(3.16)</b></p><p><b>　　這里</b></p><p><b>　　(3.17)</b></p>

102、<p>　　一般來(lái)說(shuō)，2DPSK信號(hào)有兩種調(diào)試方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。</p><p>　　2DPSK信號(hào)的的模擬調(diào)制法框圖如圖3.16（a）所示，其中碼變換的過(guò)程為將輸入的單極性不歸零碼轉(zhuǎn)換為雙極性不歸零碼。2DPSK信號(hào)的的鍵控調(diào)制法框圖如圖3.16（b）所示，其中碼變換的過(guò)程為將輸入的基帶信號(hào)差分，即變?yōu)樗南鄬?duì)碼。選相開(kāi)關(guān)作用為當(dāng)輸入為數(shù)字信息“0” 時(shí)接相位0，當(dāng)輸入數(shù)字信息為“1”時(shí)

103、接pi。</p><p>　　圖3.16 二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）調(diào)制原理框圖</p><p>　　2DPSK信號(hào)調(diào)制過(guò)程波形圖如圖3.17所示</p><p>　　圖3.17 二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）的時(shí)間波形圖</p><p>　　2DPSK信號(hào)最常用的解調(diào)方法有兩種，一種是差分相干解調(diào)法（相位比較法），另一種是相干解

104、調(diào)加碼反變換法（極性比較法）。</p><p>　　差分相干解調(diào)的原理是2DPSK信號(hào)先經(jīng)過(guò)帶通濾波器，去除調(diào)制信號(hào)頻帶以外的在信道中混入的噪聲，此后該信號(hào)分為兩路，一路延時(shí)一個(gè)碼元的時(shí)間后與另一路的信號(hào)相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)，將其送入抽樣判決器中進(jìn)行抽樣判決，抽樣判決器的輸出即為原基帶信號(hào)。它的原理框圖如圖3.18所示。</p><p>　　圖3.

105、18 二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）差分相干解調(diào)原理</p><p>　　相干解調(diào)法原理框圖如圖3.19 所示，是對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)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(guò)程中，如果相干載波產(chǎn)生180°相位模糊，解調(diào)得到的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，即0、1 倒置，但經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位“倒π ”問(wèn)題

106、。碼反變換器的功能是將相對(duì)碼恢復(fù)為絕對(duì)碼，其規(guī)則為</p><p>　　圖3.19 二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）相干解調(diào)原理</p><p>　　2DPSK信號(hào)相干解調(diào)方式解調(diào)過(guò)程各點(diǎn)時(shí)間波形如圖3.20所示：</p><p>　　圖3.20 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)過(guò)程時(shí)間波形</p><p>　　第四章 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真

107、設(shè)計(jì)方案</p><p>　　4.1 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)概述</p><p>　　在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)調(diào)制的主要方式有移幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）等三種方式，其中差分編碼移相鍵控（DPSK）因其抗噪性能和頻帶利用率均優(yōu)于ASK 和FSK，在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用[9]。2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的原理如圖4.1所示。</p>&l

108、t;p>　　圖4.1 2DPSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　2DPSK的調(diào)制：調(diào)制部分采用的是數(shù)字調(diào)制方式。調(diào)制部分是由差分編碼器、調(diào)相電路、晶體振蕩器和分頻器組成[10]。其原理是差分編碼器對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行差分編碼。調(diào)相電路的作用就是經(jīng)差分編碼器后輸出的差分信號(hào)進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，這就得到了2DPSK的信號(hào)。</p><p>　　2DPSK的解調(diào)： 解調(diào)部分采用相干

109、解調(diào)的方式。解調(diào)部分是由帶通濾波器、相乘器、低通濾波器、抽樣判決和差分編碼器組成。它的原理是2DPSK信號(hào)先經(jīng)過(guò)帶通濾波器，去除調(diào)制信號(hào)頻帶以外的在信道中混入的噪聲和干擾，再與本地載波相乘，去掉調(diào)制信號(hào)中的載波成分，再經(jīng)過(guò)低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)，將其送入抽樣判決器中進(jìn)行抽樣判決的到基帶信號(hào)的差分碼，再經(jīng)過(guò)差分編碼器，就得到了解調(diào)前的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　4.2 2DPSK調(diào)

110、制解調(diào)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方案</p><p>　　4.2.1 設(shè)計(jì)仿真模型</p><p>　　利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行2DPSK的調(diào)制解調(diào)的動(dòng)態(tài)仿真如圖4.2所示。本文的設(shè)計(jì)是在模擬無(wú)噪聲的情況下設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖4.2 2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真模型框圖</p><p>　　系統(tǒng)的組成：信號(hào)源PN

111、、調(diào)制模塊、解調(diào)模塊、示波器。</p><p>　　1、2DPSK的調(diào)制模塊</p><p>　　2DPSK調(diào)制部分的過(guò)程為差分編碼和調(diào)相[11]。</p><p>　?。?）對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)（絕對(duì)碼）經(jīng)過(guò)差分編碼器轉(zhuǎn)換成相對(duì)碼。所以在設(shè)計(jì)中</p><p>　　選用位于Communications Blockset / Modulation