【正文】 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))基于MATLAB的移動(dòng)通信中數(shù)字調(diào)相技術(shù)的研究與仿真 院 系　 電信學(xué)院 專 業(yè)　　 通信工程　 班 級(jí)　 05通信一班　　　 學(xué) 號(hào)　　 0612050536　 學(xué) 生 姓 名　　 李恩博 聯(lián) 系 方 式　　 13782356437 指 導(dǎo) 教 師　 陳靜 職稱：　講師　2009年5月6日摘要在日常的生活中，通信是人們用來傳遞信息的方式。隨著數(shù)字系統(tǒng)的飛速發(fā)展,對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的性能和調(diào)制解調(diào)技術(shù)要求也越來越高。同時(shí)，由于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)的仿真已日益普遍，已逐漸成為今天設(shè)計(jì)和分析通信系統(tǒng)的主要工具。本次設(shè)計(jì)將使用MATLAB軟件設(shè)計(jì)函數(shù)和Smulink建模對(duì)數(shù)字調(diào)相技術(shù)進(jìn)行仿真和研究。 本文首先介紹了通信系統(tǒng)的組成、MATLAB的使用以及Simulink模塊的組建。然后深入分析了PSK、QPSK、OQPSK的調(diào)制解調(diào)原理，熟悉了原理后，用MATLAB編程和Simulink對(duì)它們進(jìn)行仿真和研究。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)PSK、QPSK、OQPSK調(diào)制解調(diào)過程的仿真，并分析它們的性能差異。關(guān)鍵詞：MATLAB；調(diào)制解調(diào)；PSK；QPSK Abstract In the daily life, munication is very important for us. Along with development of digital system the technical criterion of modulation and demodulation will be adjusted to meet higher the same time, because of the development of the puting technology, the simulation ofthe munication system has been already popular day by day, it already is main tool of design and analyses system of munication today.This design will use the MATLAB software design function and the simulink modelling carries on the simulation and the research for Phase modulation technology.This article discusses the position of Communications system,the use of MATLAB and brief introduction of the module of then thorough analysis the principle modulation amp。 use MATLAB and Simulink Carry on the simulation and the research. This design mostly achieves the process simulation of the PSK、QPSK、OQPSK modulation amp。 demodulation ,and analyzes their performance difference.Key words：MATLAB。 Modulation and demodulation。 PSK；QPSK目 錄引言……………………………………………………………………………11 緒論…………………………………………………………………………2 課題研究的意義 ……………………………………………………………2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展情況 ……………………………………………………2 本課題主要內(nèi)容 ……………………………………………………………42 通信系統(tǒng)和調(diào)相信號(hào)研究及MATLAB簡(jiǎn)介……………………………4…………………………………………………………4……………………………………………………………5 調(diào)相技術(shù)的初步研究……………………………………………………6 MATLAB和Simulink簡(jiǎn)要介紹………………………………………………73 研究和仿真的要求………………………………………………………8…………………………………………………………8………………………………………………………8 課題的主要工作流程…………………………………………………………84 研究和仿真的構(gòu)思和理論………………………………………………8 PSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)及其原理……………………………………………9 PSK信號(hào)的性能…………………………………………………………13 PSK信號(hào)的頻譜………………………………………………………13 PSK信號(hào)的誤碼率和星座圖………………………………………………13 QPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)及其原理………………………………………………14 QPSK調(diào)制和解調(diào)方式……………………………………………………15 QPSK信號(hào)的性能……………………………………………………………20 QPSK信號(hào)和PSK信號(hào)的功率譜比較………………………………………20 QPSK誤碼率和星座圖……………………………………………………24 OQPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)及其原理……………………………………………245 PSK、QPSK、OQPSK三種調(diào)制解調(diào)方式的比較…………………………26………………………………………………26……………………………………………266 總結(jié)及心得體會(huì)…………………………………………………………28謝辭 …………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………3029 / 33引言在這樣一個(gè)信息化的社會(huì)，通信是很重要的，尤其是移動(dòng)通信在現(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1897 MG馬可尼所完成的無線通信試驗(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，已經(jīng)有一些公司開發(fā)出專業(yè)數(shù)字信號(hào)處理軟件。比較優(yōu)秀而且得到廣大技術(shù)人員認(rèn)可的有MATLAB。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，旨在使使應(yīng)用人員免去大量經(jīng)常重復(fù)的矩陣運(yùn)算和基本數(shù)學(xué)運(yùn)算等煩瑣的編程工作。MATLAB 作為一種仿真平臺(tái)，提供了強(qiáng)大的功能，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?，F(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展是以多種先進(jìn)的通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。移動(dòng)通信的主要基本技術(shù)包括調(diào)制技術(shù)、移動(dòng)信道中電波的傳播特性、多址方式、抗干擾技術(shù)以及組網(wǎng)技術(shù)。在移動(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)相信號(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。本文就是通過使用MATLAB軟件來仿真研究數(shù)字通信中常用的幾種調(diào)相方式：2PSK、QPSK、OQPSK等，分析各種調(diào)相信號(hào)的產(chǎn)生原理以及抗干擾性能。1 緒論 課題研究的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)已經(jīng)日益成為現(xiàn)代各領(lǐng)域，特別是理工科各專業(yè)進(jìn)行科學(xué)探索、系統(tǒng)可行性研究和工程設(shè)計(jì)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。仿真技術(shù)在今天的通信領(lǐng)域是一個(gè)非常重要的技術(shù)手段。隨著通信技術(shù)的發(fā)展, 通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和規(guī)模越來越復(fù)雜, 基于通信系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越多樣化, 單純地依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)、通信設(shè)備的研發(fā)以及通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開發(fā), 已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代通信的發(fā)展需要。因而急需一種科學(xué)的手段來反映和預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的性能, 這導(dǎo)致了仿真技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生。要規(guī)劃和設(shè)計(jì)一個(gè)性能完善的通信系統(tǒng),光靠理論計(jì)算或憑個(gè)人的組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)是無法完成的。如果在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行通信性能研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開發(fā),不僅耗資大,而且在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集和分析上也有一定困難。通信仿真技術(shù)是通過在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造虛擬的環(huán)境來反映現(xiàn)實(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境, 模擬現(xiàn)實(shí)中的通信網(wǎng)絡(luò)行為, 從而可以有效提高通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性, 明顯降低通信系統(tǒng)的投資風(fēng)險(xiǎn), 減少不必要的投資浪費(fèi)。通過仿真軟件來模擬和估算通信系統(tǒng)的性能,通過模擬和仿真來調(diào)整一些通信系統(tǒng)的參數(shù)以期達(dá)到最佳的使用效果具有非常重大的意義。在本課題中，用國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)仿真軟件MATLAB來仿真移動(dòng)通信系統(tǒng)各種數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，具有數(shù)字通信的諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛使用它來傳送各種控制信息的數(shù)字調(diào)相信號(hào)，比較不同調(diào)相計(jì)術(shù)之間的性能差異。 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展情況MATLAB名字是由MATrix和LABoratory兩詞的前3個(gè)字母組合而成。20世紀(jì)70年代后期，時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的Cleve Moler教授出于減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)的動(dòng)機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用LINPACK和EISPACK庫(kù)程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。經(jīng)過幾年的校際流傳，在Little的推動(dòng)下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場(chǎng)，從這時(shí)起，MATLAB的內(nèi)核采用C語(yǔ)言編寫，而且除了原有的數(shù)值計(jì)算功能外，還新增加了數(shù)據(jù)視圖功能。MATLAB以商品形式出現(xiàn)后短短幾年，就以其良好的開放性和運(yùn)行的可靠性，使原先在控制領(lǐng)域里的封閉式軟件包紛紛淘汰，而改在MATLAB平臺(tái)上重建。1993年，MathWorks公司推出了基于Windows平臺(tái)的MATLAB ，在繼承和發(fā)展起原有的數(shù)值計(jì)算和圖形可視能力的同時(shí)，推出了SIMULIKE，一個(gè)交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境；推出了符號(hào)計(jì)算工具包，一個(gè)一Maple為“引擎”的Symbolic Math Toolbox；構(gòu)作了Notbook，一個(gè)運(yùn)用DDE和OLE，實(shí)現(xiàn)MATLAB與Word的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融合科學(xué)計(jì)算、圖形可視、文字處理為一體的高水準(zhǔn)環(huán)境。其后MATLAB經(jīng)過多個(gè)版本的不斷改進(jìn)，“面向?qū)ο蟆钡奶攸c(diǎn)愈加突出，數(shù)據(jù)類型愈加豐富，操做界面愈加友善，在很多科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到了相當(dāng)大的推動(dòng)作用。在我國(guó)，傳統(tǒng)的仿真技術(shù)基于C語(yǔ)言等計(jì)算機(jī)專業(yè)編程工具，編程的工作量極大，仿真程序的可讀性、可重用性、可靠性都很難適應(yīng)復(fù)雜的仿真，尤其是很難適應(yīng)大型復(fù)雜通信系統(tǒng)仿真的需要。通信與電子工程師和科技工作者迫切需要一種仿真工具，以擺脫繁雜的編程工作，將精力和時(shí)間集中到解決科學(xué)問題、提出和驗(yàn)證創(chuàng)新思想和算法上來。MATLAB以及Simul