【正文】 AB完成仿真，它由一系列工具組成。這些工具方便用戶(hù)使用 MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶(hù)界面。包括 MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶(hù)瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著 MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)， MATLAB的用戶(hù)界面也越來(lái)越精致，更加接近 Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢(xún)、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶(hù)的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試 系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。本設(shè)計(jì)主要研究數(shù)字通信過(guò)程中的調(diào)制解調(diào)過(guò)程。從原理上說(shuō)受調(diào)載波可以是任意的，只要已調(diào)信號(hào)適合心動(dòng)的傳輸就可以了，但是實(shí)際上，大多數(shù)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)簡(jiǎn)單，便于產(chǎn)生和接收。 2 1 緒論 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展 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(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息（ Message）。消息由模擬消息（如語(yǔ)音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（ Signal）是傳輸消息的手段，信號(hào)是消息的物資載體。 相應(yīng)的信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話(huà)機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。 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(duì)通信技術(shù)的高要求。 遠(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)距離的傳遞消息是以書(shū)信的形式來(lái)完成的，這種通信方式明顯具有傳遞時(shí)間長(zhǎng)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)標(biāo)志著電通信的開(kāi)始。之后，利用電進(jìn)行通信的研究取得了長(zhǎng)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 年貝耳發(fā)明了電話(huà)，利用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的有線(xiàn)傳遞，使信息 的傳遞變得既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開(kāi)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(huà)通信技術(shù)比電報(bào)得到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。 1937 年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開(kāi)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(lái)的模擬移動(dòng)電話(huà)在 90 年代中期被數(shù)字移動(dòng)電話(huà)所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。 3 數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 進(jìn)入 20 世紀(jì)以來(lái)，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無(wú)線(xiàn)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(wèn)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(zhǎng)距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí)。 （ 2） 移動(dòng)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(wú)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。 （ 5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來(lái)越小，成本越來(lái)越低，范圍越來(lái)越廣。例如 2020 年我國(guó)的移動(dòng) 電話(huà)用戶(hù)首次超過(guò)了固定電話(huà)用戶(hù)。根據(jù)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到 2020 年底移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)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(duì)通信的要求越來(lái)越高，各種技術(shù)會(huì)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(kāi)發(fā)出來(lái)。到那時(shí)人們的生活將越來(lái)越離不開(kāi)通信。 本文中提到的調(diào)制方式 大都是可以實(shí)用的，已經(jīng)采用多年，并且至今仍然被采用著。但是，這些調(diào)制方法還不是很完善，有許多值得改進(jìn)之處。因此，在這些基本的數(shù)字調(diào)制方法基礎(chǔ)上，多年來(lái)不斷 研究出新的或改進(jìn)的調(diào)制方法。實(shí)際上，在基本的和先進(jìn)的調(diào)制方法之間并沒(méi)有明確的界限。這些方法都是不間斷地發(fā)展出來(lái)的，后來(lái)者自然比原有者更先進(jìn)。 此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使得復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)得以用少量的幾塊即成電路模塊實(shí)現(xiàn)，有些硬件電路的功能還可以用軟件代替實(shí)現(xiàn)。因此使得一些較復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)并投入使用。這方面的條件使得新的更復(fù)雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。 目前，改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式主要有偏置正交相移鍵控， ?/4 正交差分相移鍵控，最小頻移鍵控， 高斯最小頻移鍵控，正交頻分復(fù)用，網(wǎng)格編碼調(diào)制等，這里對(duì)最小頻移鍵控作一介紹。 4 2 QPSK 調(diào)制解調(diào)的基本原理設(shè)計(jì) 2PSK 數(shù)字調(diào)制原理 2PSK 信號(hào)用載波相位的變化來(lái)表征被傳輸信息的狀態(tài)，通常規(guī)定 0 相位載波和 π相位載波分別表示傳“ 1”和傳“ 0”。 2PSK 碼元序列的波形與載頻和碼元持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，在相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的，或者說(shuō)相位是不連續(xù)的。當(dāng)一個(gè)碼元中包含的載波周期數(shù)比整數(shù)個(gè)周期多半個(gè)周期時(shí)，則相位連續(xù)。當(dāng)載波的初始相位差 90 度時(shí)，即余弦波 改為正弦波時(shí)，結(jié)果類(lèi)似。以上說(shuō)明，相鄰碼元的相位是否連續(xù)與相鄰碼元的初始相位是否相同不可混為一談。只有當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，相鄰碼元邊界處的相位跳變才是由調(diào)制引起的相位變化 [16]。 2PSK 信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。第一種叫相乘法，是用二進(jìn)制基帶不歸零矩形 脈沖信號(hào)與載波相乘，得到相位反相的兩種碼元。第二種方法叫選擇法，是用此基帶信號(hào)控制一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，以選擇輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)電路的輸入信號(hào)是相位相差 ? 的同頻載波。這兩種方法的復(fù)雜程度差不多，并且都可以用數(shù)字 信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)。 4PSK 的調(diào)制和解調(diào) 四進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控 (4PSK)直接利用載波的四種不同相位來(lái)表示數(shù)字信息。如下 碼變換 相 乘 S（ t） 載波 eo（ t） 雙極性 不歸零 圖 1 2PSK 及 2DPSK 的調(diào)制方框 5 圖 2 4PSK 信號(hào)相位 φn 矢量圖 由于每一種相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來(lái)表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一比特用 a 來(lái)表示，后一比特用 b 表示，則雙比特 ab 與載波相位的關(guān)系入下圖： 表 1 雙比特 ab 與載波相位的關(guān)系 四進(jìn)制信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。這樣，就把數(shù)字調(diào)相和線(xiàn)性調(diào)制聯(lián)系起來(lái)，為四相波形的產(chǎn)生提供依據(jù)。 4PSK 信號(hào)調(diào)制和解調(diào) （ 1） 4PSK 調(diào)制原理： 4PSK 的調(diào)制方法有正交調(diào)制方式（雙路二相調(diào)制合成法 或直接調(diào)相法）、相位選擇法、插入脈沖法等。這里我們采用正交調(diào)制方式。 4PSK 的正交調(diào)制原理如圖： 雙比特碼元 載波相位（ φn） a b A 方式 B 方式 0 1 1 0 0 0 1 1 0o 90o 180o 270o 225o 315 o 45 o 135 o 參考相位 00 0o 11 180o 01 270o 10 90o 45o 11 135o 01 00 225o 10 315o 參考相位 6 它可以看成是由兩個(gè)載波正交的 2PSK 調(diào)制器構(gòu)成的。圖中串 /并變換器將輸入的二進(jìn)制序列分為速度減半的兩個(gè)并行雙極性序列 a 和 b（ a,b 碼元在事件上是對(duì)齊的），再分別進(jìn)行極性變換，把極性碼變?yōu)殡p極性碼（ 0→ 1， 1→+1 ）然后分別調(diào)制到