【正文】 基于 Simulink 的數(shù)字調制與解調仿真 摘 要 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號對高頻載波進行調制，變?yōu)轭l帶信號，通過信道傳輸，在接收端解調后恢復成數(shù)字信號。由于大多數(shù)實際信號都是帶通型的，所以必須先用數(shù)字基帶信號對載波進行調制，形成數(shù)字調制信號再進行傳輸，因而，調制解調技術是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段。數(shù)字調制的實現(xiàn)，促進了通信的飛速發(fā)展。研究數(shù)字通信調制理論，提供有效調制方式，有著重要意義。調制解調技術的實現(xiàn)方法有多種，本文應用了鍵控法產(chǎn)生調制與解調信號。 本文重點介紹了 2ASK、 2FSK、 2PSK（ BPSK）調制與解調的工作原理，以及用 Simulink 進行設計和仿真。論文共分為八章：第一章主要介紹了選題的意義和目的；第二章我們對 Simulink 軟件的特點、功能以及通信的基本概念和發(fā)展歷程進行簡單的介紹；第三章詳細介紹調制解調的理論，著重從數(shù)字調制解調中的 2ASK、 2FSK、 2PSK（ BPSK）的產(chǎn)生、頻譜、解調等過程進行介紹；第四章是我們將介紹調制解調的 Simulink 仿真 , 并著重介紹 2ASK、 2FSK、 2PSK的調制以及其相干解調的 Simulink 仿真，并得出結論；第五章是對該次設計進行簡單的總結 。 關鍵字：調制 解調 Simulink 仿真 目錄 摘要 ... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ... .....2 第一章 緒論 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... .......4 1． 1 課題意義 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... ..... 4 1． 2 課題目的 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... .....4 1． 3 研究范圍 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... ....4 第二章 Simulink 的簡介與通信技術的歷史和發(fā)展 ............... ......... .....5 2． 1 Simulink 的簡介 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ..5 2． 2 通信技術的歷史和發(fā)展 .......... ......... ...... ....... ............5 第三章 2ASK 2FSK 2PSK 的工作原理 .......... ......... ...... ....... ......9 3． 1 調制與解調技術的基本概念及意義 ......... ...... ....... ...........9 3． 2 2ASK(Amplitude Shift Keying)信號調制與解調的原理 ...................9 3． 3 2FSK(Frequency Shift Keying)信號調制與解調的原理 .......... ........14 3． 4 2PSK(Phase Shift Keying)信號調制與解調的原理 ......................19 第四章 調制與解調仿真 ................... ............ . ....... . .......23 4． 1 2ASK 的調制與解調仿真 ................... ............ . ....... ...23 4． 2 2FSK 的調制與解調仿真 ... .................... ....................29 4． 3 2PSK 的調制與解調仿真 ... ............... ......... ...... .. ......38 第五章 總 結 ... ............... ......... ...... ....... ......... ......44 致謝 ... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ....... 45 參考資料 ... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ....46 第一章 緒 論 1． 1 課題意義 隨著通信技術日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通 信的快速發(fā)展越來越普及，研究人員對其相關技術投入了極大的興趣。為使數(shù)字信號能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號對載波進行調制，其調制方式與模擬信號調制相類似。根據(jù)數(shù)字信號控制載波的參量不同也分為調幅、調頻和調相三種方式。因數(shù)字信號對載波參數(shù)的調制通常采用數(shù)字信號的離散值對載波進行鍵控，故這三種數(shù)字調制方式被稱為幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）。經(jīng)調制后的信號，通過信道傳輸，在接收端解調后恢復成數(shù)字信號。因此，調制解調技術是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進通信的快速發(fā)展。 1． 2 選題目 的 通過此次的調制與解調仿真，使我們對 2ASK、 2FSK、 2PSK、調制與解調的工作原理以及 Simulink 軟件有了比較深刻的認識和了解。在采用不同的調制方式時， PSK 的誤碼率小于 FSK，而 FSK 系統(tǒng)的誤碼率又小于 ASK 系統(tǒng)。在誤碼率相同條件下，相干 PSK 要求 r（信噪比）最小， FSK 系統(tǒng)次之， ASK 系統(tǒng)要求 r 最大，它們之間分別相差 3dB。 PSK 系統(tǒng)的抗噪聲性能最好，但會出現(xiàn)倒π現(xiàn)象，實際中很少采用，而多采用 DPSK 系統(tǒng)。 1． 3 研究范圍 在當代社會中，信息的交換日益頻繁，隨著通信技術和計算 機技術的發(fā)展及它們的密切結合，通信能克服對空間和時間的限制，大量的、遠距離的信息傳遞和存取已成為可能。展望未來，通信技術正在向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個人化方向迅速發(fā)展，各種新的電信業(yè)務也應運而生，正沿著信息服務多種領域廣泛延伸。 本系統(tǒng)研究的是 2ASK、 2FSK、 2PSK 系統(tǒng)調制解調過程，以及在調制解調過程中使用的方法。對調制與解調方法建立其模型，從理論上解釋 2ASK、 2FSK、2PSK 的調制與解調的原理，并采用 Simulink 軟件進行仿真，使輸出結果達到最好效果。 第二章 Simulink 的簡介與通信技術的歷史和發(fā)展 2． 1 Simulink 的簡介 近幾年，在學術界和工業(yè)領域， Simulink 已成為在動態(tài)系統(tǒng)領域建模和仿真方面分， Simulink 具有相對獨立的功能和使用方法。確切的說，它是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、應用最廣泛的軟件包之一 。它的魅力在于強大的功能和簡便的餓操作。作為 MATLAB 的重要組成部仿真和分析的軟件包。它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。在 Simulink 環(huán)境中，利用鼠標 就可以在模型窗口中直觀地 畫 出系統(tǒng)模型，然后直接進行仿真。它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結構畫模型就像你用手和紙來畫一樣容易。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。 Simulink 包含有 SINKS（輸出方式）、 SOURCE（輸入源）、 LINEAR（線性環(huán)節(jié)）、 NONLINEAR（非線性環(huán)節(jié)）、 CONNECTIONS（連接與接口）和 EXTRA（其他環(huán)節(jié)）子模型庫，而且每個子模型庫中包含有相應的功能模，用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。用 Simulink 創(chuàng)建的模型可以具有遞階結構，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結構和各模塊之間的相互關系。在定義完一個模型后，用戶可以通過 Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行一大類仿真非常有用。采用 SCOPE 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進行的同時，就可觀看到仿真結果。除此 之外，用戶還可以在改變參數(shù)后來迅速觀看系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。 模型分析工具包括線性化和平衡點分析工具、 MATLAB 的許多工具及MATLAB 的應用工具箱。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。 通信技術的歷史和發(fā)展 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)、 圖形和圖象等都是消息 (Message)。消息有模擬消息（如語音、圖象等）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，信號是消息的物質載體。 相應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 ，如電話機、電視攝像機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，如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設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容，也即信息(Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。 通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術設備和傳輸媒質的總和，包括信息源、發(fā)送設備、信道、接收設備和信宿 (受信者 ) ，它的一般模型如圖 221 所示。 ↑ 圖 221 通信系統(tǒng)一般模型 通信系統(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)，其模型如圖 222 所示， ↑ 圖 222 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)，其模型如圖 223 所示。 圖 223 模擬通信系統(tǒng)模型 通信的發(fā)展史簡介 遠古時代 ,遠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間長的缺點。為了在盡量短的時間內傳遞盡量多的消息 ,人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術手段。 1837 年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報機標志著電通信 的開始 ,之后，利用電進行通信的研究取得了長足的進步。 1866 年利用海底電纜實現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報通信。 1876 年貝爾發(fā)明了電話 ,利用電信號實現(xiàn)了語音信號的有線傳遞，使信息的傳遞變的既迅速又準確，這標志著模擬通信的開始，由于它比電報更便于交流使用，所以直到 20 世紀前半葉這種采用模擬技術的電話通信技術比電報的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