【正文】 獻(xiàn) ............................................................. 30 附錄 ................................................................. 31 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 在現(xiàn)代信息化的社會(huì)里，通信是很重要的，尤其是移動(dòng)通信 ，它 在現(xiàn)代化進(jìn)程中起 到的巨大作用是不容質(zhì)疑的。移動(dòng)通信可以說從 MG 馬可尼（ 1987）所完成的無線通信實(shí)驗(yàn)之日就產(chǎn)生了，當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)是在固定站與一艘拖船之間進(jìn)行的，距離為 18 海里。移動(dòng)通信的發(fā)展走過了一段很漫長(zhǎng)的路程。通信信號(hào)處理方式也從模擬向數(shù)字通信轉(zhuǎn)變。同時(shí)通信系統(tǒng)已經(jīng)由單一的硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)向與軟件的結(jié)合。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)處理方面硬件設(shè)計(jì)與專業(yè)軟件設(shè)計(jì)結(jié)合日趨緊密。比較優(yōu)秀而且得到廣大技術(shù)人員認(rèn)可的有 MTALAB。 MATLAB 是 Matrix Labotratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室 )的縮寫，最初由美國(guó) Cleve Moler 博 士在 20 世紀(jì) 70 年代末講授矩陣?yán)碚摵蛿?shù)據(jù)分析等課程編寫的軟件包 Linkpack 與 Eispack 組成，旨在使應(yīng)用人員免去大量重復(fù)的矩陣運(yùn)算和基本數(shù)字運(yùn)算等繁瑣的編程工作。 MATLAB 作為一種仿真平臺(tái)，提供了強(qiáng)大的工程，設(shè)計(jì)者可以自己設(shè)計(jì)函數(shù)，同時(shí)也可以調(diào)用 Toolbox 里的函數(shù)調(diào)用。 MATLAB 等優(yōu)秀軟件使仿真技術(shù)得到很好的應(yīng)用。通過對(duì)通信過程的仿真，我們就可以在低成本的條件下檢測(cè)某一個(gè)方案是否能夠?qū)崿F(xiàn)，是否有更好的方案可以代替原來的方案，這樣對(duì)通信的研究就站在了一個(gè)更高的起點(diǎn)，使通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，近 十年來手機(jī)的普及率的迅速提高就從側(cè)面反映移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。 移動(dòng)通信中，數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，其中數(shù)字調(diào)制信號(hào)具有數(shù)字通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字移動(dòng)通信中，廣泛使用它來傳送各種控制信息。 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 人類的社會(huì)活動(dòng)和發(fā)展是與信息及其傳遞 —— 通信密切相關(guān)的。當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代。通信已深入到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人類的生活和社會(huì)的發(fā)展更加具有特殊重要的意義，對(duì)于遠(yuǎn)程通信來說，數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)的發(fā)展尤為重要。 隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展與數(shù)字器件的廣泛使用數(shù)字信號(hào)處理在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)越來越 重要。數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)。頻帶傳輸系統(tǒng)也叫數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)， 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)是一種利用調(diào)制器對(duì)傳輸 信號(hào) 進(jìn)行 頻率 交換的傳輸方式， 該系統(tǒng)對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其頻譜搬移到適合在信道(一般為帶通信道 )上傳輸?shù)念l帶上。 信號(hào)調(diào)制 的目的是為了更好的適應(yīng)信號(hào)傳輸通道的頻率特性，傳輸信號(hào)經(jīng)過調(diào)制處理也能克服 基帶傳輸 同頻帶過寬的缺點(diǎn)，提高 線路 的利用率，一舉兩 得。 研究數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)是研究數(shù)字通信的基礎(chǔ)，現(xiàn)北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 代大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)都是頻帶通信系統(tǒng)。數(shù)字頻帶傳輸在應(yīng)用上要比基帶傳輸更廣泛，應(yīng)用范圍更大 ，如：衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、光纖通信、均是在所規(guī)定信道頻帶內(nèi)傳輸頻帶信號(hào) 。 通信信號(hào)的調(diào)制識(shí)別成為研究熱點(diǎn)之一，國(guó)內(nèi)外都有相關(guān)方面的研究，并且取得很好的結(jié)果。 80 年代以來，通信和信號(hào)處理系統(tǒng)越來越復(fù)雜，各種新技術(shù)的發(fā)展對(duì)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)起著重大的影響。通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加使得分析與設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和費(fèi)用也迅速上升，為了節(jié)約人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，就需要進(jìn)行系統(tǒng)仿真。近 10 年來， 數(shù)字通信系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展，尤其是人們對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的需求，已超過現(xiàn)今技術(shù)所能支持?jǐn)?shù)據(jù)速率幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而可利用的無線頻譜有限，只有使通信頻譜利用率得到顯著提高，才能滿足通信容量的要求。盡管通過增加發(fā)射功率和帶寬來提高系統(tǒng)輸出信噪比可以改善系統(tǒng)性能，但這與移動(dòng)通信的發(fā)展目標(biāo)相違背。一個(gè)使數(shù)據(jù)速率增長(zhǎng)得以實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)突破就是研究數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。 過去，數(shù)字信號(hào)處理一直是用模擬設(shè)備完成，近代，數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模集成技術(shù)的高度發(fā)展，為數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的處理提供了強(qiáng)有力的手段。在電子各個(gè)領(lǐng)域，正日益廣泛地 用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。 數(shù)字通信在其發(fā)展過程中表現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力，它沖破了傳統(tǒng)模擬通信方式的統(tǒng)治，逐步地發(fā)展、完善。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，特別是各種寬帶傳輸技術(shù) (例如光纖傳輸、數(shù)字微波等 )、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) (ISDH)的實(shí)用化，全數(shù)字化的通信方式必將逐步取代模擬通信方式而得到蓬勃發(fā)展。 數(shù)字調(diào)制傳輸在現(xiàn)在通信中發(fā)揮著越來越重要的作用。 為使數(shù)字信號(hào)能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號(hào)調(diào)制相類似。根據(jù)數(shù)字信號(hào)控制波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。因數(shù)字信號(hào)對(duì)載波 參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號(hào)的離散值對(duì)載波進(jìn)行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱為幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）?；陬l帶系統(tǒng)仿真是通信電子類專業(yè)教學(xué)和科研經(jīng)常使用的一種方法。我們?cè)谟?jì)算機(jī)嘗試仿真，在計(jì)算機(jī)上顯示不同系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行波形觀察、頻譜分析和性能分析等，為數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)。 本論文的選題意義 當(dāng)要測(cè)試一個(gè)傳輸系統(tǒng)的性能時(shí)，往往都是把它做出來，再對(duì)其進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 這樣做的話，需要浪費(fèi)大量時(shí)間。而我們現(xiàn)在利用計(jì)算機(jī)，把需要設(shè)計(jì)的方案 進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，模擬測(cè)試出來傳輸系統(tǒng)，最后計(jì)算出來和他相關(guān)的誤碼率，誤比特率等數(shù)據(jù)，得出這個(gè)傳輸系統(tǒng)性價(jià)比。 MATLAB 是一種功能強(qiáng)大，效率高，交互性好的數(shù)值計(jì)算和可視化計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言，它將數(shù)值的分析，矩陣計(jì)算，信號(hào)處理和圖形顯示有機(jī)地融合為一體，形成了一個(gè)極其方便，用戶界面有好的操作環(huán)境。隨著其自身版本的不斷提高， MATLAB 得到了各個(gè)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的廣泛關(guān)注，其強(qiáng)大的擴(kuò)展功能可以為各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。目前， MATLAB 已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究工程計(jì)算，仿真，自動(dòng)控制等領(lǐng)域，是目前工程上流行最廣泛的科學(xué)語(yǔ)言 。數(shù)字頻帶系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，所以研究數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)并用軟件仿真，具有現(xiàn)實(shí)意義。 我首先要 復(fù)習(xí)頻帶傳輸調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時(shí)也要復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的主要組成部分，了解調(diào)制解調(diào)方式中最基礎(chǔ)的方法及數(shù)學(xué)原理。并對(duì) “ 通信 ” 這個(gè)概念有個(gè)整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。同時(shí)還要復(fù)習(xí)隨機(jī)信號(hào)中時(shí)域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性等基礎(chǔ)知識(shí)，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。 在 理解頻帶傳輸調(diào)制解調(diào)的基本原理 后 ，使用 MATLAB 編程實(shí)現(xiàn)頻帶信號(hào)在高斯信道下傳輸，以及 該方式的誤碼率測(cè)試。復(fù)習(xí) MATLAB 編程的基礎(chǔ)知識(shí)，編程的常用算法以及使用 MATLAB 仿真系統(tǒng)的注意事項(xiàng)，并鍛煉自己的編程能力，通過編程完成QPSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼率測(cè)試，并得出響應(yīng)波形。 本論文要針對(duì)數(shù)字頻帶傳輸?shù)男阅軄磉M(jìn)行研究，在分析數(shù)字頻帶傳輸基本原理的基礎(chǔ)上，理論分析其傳輸系統(tǒng)的基本性能。通過使用 MATLAB 軟件利用 M 程序得到比較符合實(shí)際情況的高斯噪聲下 QPSK 傳輸?shù)恼`碼率曲線， QPSK 和 OQPSK 信號(hào)經(jīng)過帶通后的波形和功率譜圖，理論分析其傳輸性能。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 簡(jiǎn)介 MATLAB是 Matrix Laboratory的縮寫，是一款由美國(guó) Math Works公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。 MATLAB 是一種用于算法開發(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)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù) /數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語(yǔ)言（包括 C， C++和 FORTRAN）編寫的程序。 盡管 MATLAB 主要用于數(shù)值運(yùn)算，但利用為數(shù)眾多的附加工具箱（ Toolbox）它也適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，例如控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、圖像處理、信號(hào)處理與通訊、金融建模和分析等 。 MATLAB 的主要功能 可用于技術(shù)計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言 ； 可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的開發(fā)環(huán)境 ； 可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問題的交互式工具 ； 可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等的數(shù)學(xué)函數(shù) ； 可用于可視化數(shù)據(jù)的二維和三維圖形函數(shù) ； 可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面的各種工具 ； 可將基于 MATLAB 的算法與外部應(yīng)用程序和語(yǔ)言（如 C、 C++、 Fortran、 Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成的各種函數(shù) 。 MATLAB 的優(yōu)勢(shì) 作平臺(tái)和編程環(huán)境 MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用 MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。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的用戶界面也越來越精致，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、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。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。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 MATLAB一個(gè)高級(jí)的矩陣 /陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（ M文件）后再一起運(yùn)行。新版本的 MATLAB語(yǔ)言是基于最為流行的 C＋＋語(yǔ)言基礎(chǔ)上的，因此語(yǔ)法特征與 C＋＋語(yǔ)言極為相似，而且更加簡(jiǎn)單，更加符合科技人員對(duì)數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。而且這種語(yǔ)言 可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是 MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。 MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有 600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語(yǔ)言，如 C和 C++ 。在計(jì)算要求相同的情況下，使用 MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。 MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸 如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運(yùn)算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。 MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動(dòng)畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版 本的 MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話等， MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的 MATLAB還著重在圖形用戶界面（ GUI）的制作上作了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。 塊集合工具箱 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 MATLAB對(duì)許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評(píng)估不同的方法而不需要自己編寫代碼。目前， MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、 定點(diǎn)仿真、 DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（ Toolbox）家族中有了自己的一席之地。 新版本的 MATLAB可以利用 MATLAB編譯器和 C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的MATLAB程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于 MATLAB運(yùn)行的 C和 C++代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的 C或 C++語(yǔ)言程序。另外， MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在 Web應(yīng)用中使用自己的 MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。 MATLAB的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工 具箱是 MATLAB函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。 （包括用戶界面） 在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個(gè)文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處