【正文】 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要通信系統(tǒng)的設(shè)計、實驗過程中，通信信號仿真具有靈活性好、經(jīng)濟等諸多優(yōu)點，為通信系統(tǒng)研究工作帶來了極大的方便。本通信仿真平臺的任務(wù)是對調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶、調(diào)頻、調(diào)相五種模擬通信信號的調(diào)制和解調(diào)進行建模和計算，以及對2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK四種數(shù)字通信信號的調(diào)制和解調(diào)進行建模和計算。該仿真平臺實現(xiàn)了不同設(shè)計參數(shù)下各個信號的時域和頻域圖形的繪制，從而很好的為教學(xué)提供了幫助。通信仿真充分考慮了調(diào)制樣式和噪聲大小以及在調(diào)制過程中的各種參數(shù)對通信信號性能的影響，完成了對模擬以及數(shù)字信號建模計算，得到了時域波形和頻譜，能夠直觀的顯示各種參數(shù)對各種調(diào)制樣式的通信的影響。本文做了以下工作：以MATLAB為工具，主要應(yīng)用MATLAB中的GUI（圖形用戶接口）程序設(shè)計，設(shè)計實現(xiàn)了一個通信平臺，能模擬九種調(diào)制信號的產(chǎn)生，傳輸以及解調(diào)接收，實現(xiàn)了在平臺上進行參數(shù)輸入和圖形輸出的交互功能。
關(guān)鍵詞：調(diào)制；解調(diào)；仿真；MATLAB；GUIAbstractIn the design and test of the munication system, municating signal simulation possesses many advantages, such as good flexibilities, economy . And it takes great convenience to the research of munication system. The target of the munication system flat is modeling and calculating to modulation and demodulation of five kinds of signals: AM,DSB,SSB,FM, task of the munication simulation platform for modeling and calculation of 2ASK, 2FSK, 2PSK, 2DPSK four digital munications signal modulation and demodulation. The simulation platform realized the drawing of time domain graphics and frequency domain graphics to the different design parameters of each signal .Communicating simulation considers the effects of modulation mode, noise level and modulating parameters to munication, modeling calculation, creation of the four time periods waveform and spectrum deeply and widely. It’s convenient to display intuitionisticly the effects of parameters to modulation modes. This paper made the following job: by using MATLAB, mainly using the tool of the MATLAB graphical user interface (GUI) program design, designed a munication platform, which can simulate the eight kinds of modulation signal’s generation, transmission and demodulation and realized the input of the parameters and the output of the graphics. Keywords: modulation。 demodulation 。 simulation。 MATLAB。 GUI 目 錄1 緒 論 12 模擬通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論 3 模擬通信系統(tǒng)概述 3 模擬通信系統(tǒng)中的線性調(diào)制 4 普通幅度調(diào)制（AM） 4 雙邊帶幅度調(diào)制（DSB） 8 單邊帶調(diào)制（SSB） 10 模擬通信系統(tǒng)中的非線性調(diào)制 13 頻率調(diào)制（FM） 13 相位調(diào)制（PM） 163 數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論 17 數(shù)字通信系統(tǒng)概述 17 數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)原理 18 二進制幅度鍵控(2ASK) 18 二進制頻移鍵控(2FSK) 21 二進制相移鍵控(2PSK) 23 二進制差分相移鍵控(2DPSK) 264 模擬通信系統(tǒng)仿真平臺總體設(shè)計 28 模擬通信系統(tǒng)仿真平臺的功能 28 系統(tǒng)總體設(shè)計 28 總體設(shè)計參數(shù) 29 模擬通信系統(tǒng)仿真實現(xiàn) 30 信號調(diào)制解調(diào)程序流程圖 30 普通調(diào)幅（AM）信號仿真 31 雙邊帶調(diào)幅（DSB）信號仿真 33 單邊帶調(diào)幅（SSB）信號仿真 35 調(diào)頻（FM）信號仿真 37 調(diào)相（PM）信號仿真 39 仿真結(jié)果分析 415 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真實現(xiàn) 42 仿真平臺功能 42 總體設(shè)計方案 42 總體設(shè)計參數(shù) 43 仿真實現(xiàn) 44 信號調(diào)制解調(diào)程序流程圖 44 二進制幅度鍵控(2ASK)信號仿真 44 二進制頻移鍵控(2FSK)信號仿真 46 二進制相移鍵控(2PSK)信號仿真 48 二進制差分相移鍵控(2DPSK)信號仿真 50 仿真結(jié)果及分析 51結(jié) 論 52致 謝 53參考文獻 54附錄A 英文原文 57附錄B 漢語翻譯 63附錄C 部分程序 67 AM程序 67 DSB調(diào)制函數(shù) 68 FM調(diào)制函數(shù) 69 “畫圖”按鈕的回調(diào)函數(shù) 70 2ASK程序 72 2FSK程序 76 2PSK程序 80III沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1 緒 論隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)功能日趨強大；性能指標(biāo)越來越高；無線通信系統(tǒng)越來越復(fù)雜；其工作的過程描述又很抽象。與此相對應(yīng)的是，研制費用不斷上升，對各部分及系統(tǒng)的研究變得更加困難。如果無線通信系統(tǒng)的研究全部用實際設(shè)備來實現(xiàn)，人力、物力、財力花費都是巨大的，而且研制周期也會增加，此外有的研究實際的設(shè)備也不一定能有效地實現(xiàn)。回顧數(shù)字通信的發(fā)展歷程，調(diào)制解調(diào)技術(shù)和個人通信的移動性以及無縫隙覆蓋多媒體綜合業(yè)務(wù)需求將愈來愈突出。頻譜延伸至毫米波、亞毫米波的電磁“無線光纖”乃至激光與粒子通信范疇的無線通信將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。市場是發(fā)展的驅(qū)動力。盡管我國的數(shù)字通信和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅速，但面對我國13億人口，我國在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面有很大的發(fā)展空間。同時競爭局面的形成，促使運營企業(yè)積極拓展新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用，向用戶提供豐富的選擇，以滿足用戶多方面、多層次的需求。因此，在數(shù)字通信和互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用開發(fā)也有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覀円e極促進無線領(lǐng)域的科技進步、技術(shù)創(chuàng)新，為實現(xiàn)科教興國戰(zhàn)略，增強中華民族的綜合國力，為全球信息化及經(jīng)濟全球化環(huán)境下的國際社會與全人類的發(fā)展而積極貢獻力量[1]。通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜，現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來越受到重視。因此，在通信系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)環(huán)節(jié)中，在進行實際硬件系統(tǒng)試驗之前，軟件仿真已成為必不可少的一部分。因此，通信信號模擬仿真以其經(jīng)濟、靈活和逼真等特點逐漸成為通信系統(tǒng)的設(shè)計、分析過程中不可或缺的手段。通信信號模擬仿真是系統(tǒng)模擬仿真技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它模擬的對象是各種通信信號的調(diào)制和解調(diào)以及通信的環(huán)境，模擬的結(jié)果蘊含通信系統(tǒng)的各種參數(shù)和環(huán)境噪聲對通信信號的影響。所以，通信信號模擬系統(tǒng)具有很高的實用價值和戰(zhàn)略意義[2]。隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗等分析設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)計算機模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型，利用計算機進行實驗研究的一種方法。它具有利用模型進行仿真的一系列優(yōu)點，如費用低，易于進行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗，以及易于實現(xiàn)完全相同條件下的重復(fù)試驗等。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，所以通信系統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過渡的趨勢。因此，對數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要部分之一，對它的研究也是有必要的。通過對調(diào)制系統(tǒng)的仿真，我們可以更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響性能的因素，從而便于改進系統(tǒng)，獲得更佳的傳輸性能。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展日新月異，如今在現(xiàn)實中應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)大部分是經(jīng)過改進的，性能較好的系統(tǒng)，但是，作為理論發(fā)展最成熟的調(diào)制方式，ASK，F(xiàn)SK，PSK等的研究仍然具有很重大的意義，因此，我們選擇了這幾種調(diào)制方式做仿真研究。仿真這幾種理論已經(jīng)很成熟的數(shù)字調(diào)制方式，一方面，可以更容易將仿真結(jié)果與成熟的理論進行比較，從而驗證仿真的合理性；另一方面，也可以以此為基礎(chǔ)將仿真系統(tǒng)進行改進擴展，使其成為仿真更多的數(shù)字調(diào)制方式的模板。仿真理論的日益成熟和計算機及數(shù)字技術(shù)的飛速進步，使通信信號的仿真可以做到交互性好，直觀，精確。MATLAB仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。本題中仿真平臺可實現(xiàn)基本模擬信號和數(shù)字信號的產(chǎn)生和解調(diào)。普通調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶、調(diào)頻、調(diào)相五種調(diào)制樣式的通信系統(tǒng)信號的產(chǎn)生和解調(diào)，產(chǎn)生該五種信號的信源、調(diào)制后、通過信道后(即加入了噪聲后)、解調(diào)后的信號的時域波形和頻譜。以及2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK四種種調(diào)制樣式的通信系統(tǒng)信號的產(chǎn)生和解調(diào)，產(chǎn)生該五種信號的信源、調(diào)制后、通過信道后(即加入了噪聲后)、解調(diào)后的信號的時域波形和頻譜。2 模擬通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論 模擬通信系統(tǒng)概述通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸與交換。實際上，基本的點對點通信，均是把發(fā)送端的消息通過某種通道傳遞到接收端。因而。圖中，在發(fā)送端信息源（也稱發(fā)送端）的作用是把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號。為了使這個原始信號適合在信道中傳輸，由發(fā)送設(shè)備對原始信號完成某種變換，然后再送入信道。信道是指信號傳輸?shù)耐ǖ?。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的相反，它能從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號，而受信者（也稱信息宿或收終端）是將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。圖中的噪聲源是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。（接收端） 通信系統(tǒng)模型上述模型概括地反映了通信系統(tǒng)地共性。通信傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以是符號、文字、話音、數(shù)據(jù)、圖象等等。各種不同的消息可以分成兩類：一類稱作離散消息；另一類稱作連續(xù)消息。離散消息是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散型的。離散消息也稱為數(shù)字消息。而連續(xù)消息則是某狀態(tài)連續(xù)變化的消息。連續(xù)消息也稱為模擬消息。為了傳遞消息，各種消息轉(zhuǎn)換成電信號。，消息與電信號之間必須建立單一的對應(yīng)關(guān)系，否則在接收端就無法復(fù)制出原來的消息。通常，消息被載荷在電信號的某一參量上，如果電信號的該參量攜帶著離散消息，則該參量必將是離散取值的。這樣的信號就稱為數(shù)字信號。如果電信號的參量連續(xù)取值，則稱這樣的信號為模擬信號。模擬通信系統(tǒng)需要兩種變換。首先，發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號，接收端收到的信號要反變換成原連續(xù)消息。這里所說的原始電信號，由于它通常具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸。因此，模擬通信系統(tǒng)里常需要有第二種變換：將原始電信號變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?，并在接收端進行反變換。這種變換和反變換通常稱為調(diào)制和解調(diào)。經(jīng)過調(diào)制后的信號稱為已調(diào)信號，它應(yīng)有兩個基本特征：一是攜帶有消息，二是適應(yīng)在信道中傳輸。通常，我們將發(fā)送端調(diào)制前和接收端解調(diào)后的信號稱為基帶信號。因此，原始電信號又稱為基帶信號，而已調(diào)信號則常稱為頻帶信號。消息從發(fā)送端傳遞到接收端并非僅經(jīng)過以上兩種變換，系統(tǒng)里可能還有濾波、放大、變頻、輻射等等過程。但是主要還是上述兩種變換和反變換，其余過程被認(rèn)為都是足夠理想的。于是。[3][4]。（接收端） 模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)中的線性調(diào)制線性調(diào)制是通過改變載波的幅度來實現(xiàn)基帶調(diào)制信號的頻譜搬移，它所形成的信號頻譜保持原來基帶信號頻譜的結(jié)構(gòu)。也就是說，已調(diào)信號頻譜與基帶信號頻譜之間存在著線性變換關(guān)系。本文介紹模擬通信系統(tǒng)線性調(diào)制中的普通幅度調(diào)制、雙邊帶調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅三種調(diào)制方法。 普通幅度調(diào)制（AM）調(diào)幅信號的產(chǎn)生，假設(shè)單頻調(diào)制信號為，其疊加直流后與載波相乘，就可形成調(diào)幅(AM)信號。其時域和頻域表示式分別為 () ()式中，A0為外加的直流分量；可以是均值為零的確知信號，也可以是隨機信號（此時，已調(diào)信號的頻域表示必須用功率譜描述），但通常認(rèn)為其平均值=0。 AM調(diào)制器模型當(dāng)滿足條件時，AM信號的包絡(luò)與調(diào)制信號成正比，所以用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號，否則，將會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真。振幅調(diào)制信號一個重要的參數(shù)