【正文】 平的 QAM 調制方式和 VSB（殘留邊帶調制）方式對信號進行調制。目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)多采用 BPSK 和 QPSK 等調制方式，但這兩種方式在衛(wèi)星通信中容易產生頻譜擴展。再者，由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)功能強大且都比較復雜，在實際電子通信系統(tǒng)中進行試驗研究比較困難或根本無法實現(xiàn)時，仿真技術就成為必然的選擇?，F(xiàn)代通信設備和通信系統(tǒng)的設計步驟是：需求分析、方案設計、建模、仿真實驗、制作芯片、設備制造和系統(tǒng)集成。 Matlab 使人們擺脫了常規(guī)計算機編程的繁瑣，從而讓人們能夠把大部分的時間、精力放到研究問題的數學建模上，使科學研究的效率得到了極大的提高。采用 Matlab 編寫的程序可以在目前所有的操作系統(tǒng)上運行，不依賴于計算機類型和操作系統(tǒng)類型。在其他計算機高級語言中需使用許多語句才能實現(xiàn)的功能，如矩陣分解和求逆、快速傅里葉變換等，在 Matlab 中用簡單的幾句指令即可實現(xiàn)，且其數值算法的可信度和可靠性都很高。2．Matlab 的工作環(huán)境是對其管理功能的總稱，包括管理工作空間中的變量數據輸入、輸出的方式和方法，和開發(fā)、調試、管理 M 文件的各種工具。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）5 Simulink 簡介Simulink 是 Matlab 中的一個建立系統(tǒng)方框圖和基于方框圖級的系統(tǒng)仿真環(huán)境，附帶了許多專業(yè)仿真模塊庫，是一個對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和仿真結果分析的軟件包。在建模前，最好先根據需要繪制模型圖。在 Matlab 命令窗口中，使用 open ，然后使用 sim()就可以啟動對模型 的仿真，實現(xiàn) Simulink 仿真的自動化 [5]。數字通信設計主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數字調制與解調、同步以及加密與解密等許多技術問題。2．信源編碼有提高信息傳輸的有效性和完成模/數（ A/D）轉換兩個基本功能。4．信道編碼的目的是增強數字信號的抗干擾能力?；镜臄底终{制方式有振幅鍵控（ASK） 、頻移鍵控（FSK ） 、絕對相移鍵控（ PSK） 、相對相移鍵控（DPSK） 。在無線信道中，信道可以是自由空間；在有線信道中可以是明線、電纜和光纖。 通信系統(tǒng)的分類與通信方式現(xiàn)在的通信系統(tǒng)成熟且功能強大，種類多樣?；鶐鬏斚到y(tǒng)是將沒有經過調制的信號直接傳送，帶通傳輸是先對信號加以調制然后再進行傳輸。有線通信是用導線作為介質來進行通信，無線通信是依靠電磁波在空間中傳遞消息。單向傳輸只應用于無線電尋呼系統(tǒng)，雙向傳輸分為單工、雙工和半雙工三種工作方式。調制對通信系統(tǒng)有重要的作用，采用合適的調制方式可以提高系統(tǒng)的有效性和可靠性。廣義的調制分為基帶調制和帶通調制（載波調制） 。調制信號是模擬信號的連續(xù)波調制稱為模擬調制；調制信號是數字信號的連續(xù)波調制稱為數字調制。角度調制有頻率調制(FM)和相位調制(PM)。在二進制調制中，信號參量只有兩種可能的取值，而在多進制調制中，信號參量可以有多種取值。?根據調制的定義，幅度調制信號可以表示為 s(t)=Am(t)coswct 式中：m(t)為基帶調制信號。它的時域表示式為 SAM(t)=[A0+m(t)]coswct = A0coswct+m(t)coswct 式中：A 0 為濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）11外加直流分量；m(t)可以是確知信號或隨機信號。它的時域表示為 SDSB(t)=m(t)coswct 式中，假設 m(t)的平均值為 0。3．單邊帶調制單邊帶調制(SSB)是將雙邊帶信號中的一個邊帶濾掉而形成的，因為 DSB 信號的兩個邊帶中的任意一個都包含了 M(w)的所有頻譜成分，所以僅傳輸其中一個即可。（1）濾波法濾波法是產生 SSB 信號最直觀的方法，需要先產生一個雙邊帶信號，然后讓其通過一個邊帶濾波器，將不要的邊帶濾除，就可以得到單邊帶信號。當調制信號中含有直流及低頻分量時就不能（2）相移法相移法是利用相移網絡，對載波和調制信號進行適當的相移，以便在合成過程中將其中的一個邊帶抵消而獲得 SSB 信號，它的原理圖如下圖所示。VSB 信號不能采用包絡檢波，而需采用如下圖所示的相干解調。2．相位調制(PM)相位調制是指瞬時相位偏移隨調制信號 m(t)作線性變化，即 (t)=Kpm(t)式中：Kp 為調相靈敏度，是指單位調制信號幅度引起 PM 信號的相位偏移量。FSK 的輸出信號形式為s(t)=｛cos （w 1t+ 1） an=+1? cos(w2t+ 2) an=1 公式 4(1)當輸入為信號“+1” ，輸出為頻率是 f1 的正弦波；當輸入為空號“1”時，輸出為頻率是 f2 的正弦波。2．最小頻移鍵控(MSK)調制MSK 是一種特殊形式的 FSK，其頻差是滿足兩個頻率相互正交的最小頻差，而且要求 FSK 信號的相位連續(xù)。3．高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調制GMSK 信號是通過在 FM 調制器前加入高斯低通濾波器而產生的，如下圖所示輸入數據不歸零（NRZ） 調制指數為 圖 GMSK 信號的產生原理 GMSK 信號的解調可以用與 MSK 一樣的正交相干解調電路。PSK 的輸出信號形式為：高斯低通濾波器 FM 調制器濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）15s(t)={ Acos（w ct） an=+1 Acos（w ct） an=1 nTb≤t（n+1） Tb 公式 4(2)即當輸入為+1 時，對應的信號附加相位為 0；當輸入為1 時，對應的信號附加相位為 π。π 的相位跳變，只能產生177。一方面，它將QPSK 的最大相位跳變由 177。 coswct Uk + SI π/4DQPSK SSQ Vk sinwct串/并轉換差分相位解碼LPFLPF∑ 放大大輸入數據 圖 π/4DQPSK 調制器原理框圖 正交振幅調制 正交振幅調制(QAM)是二進制的 PSK、四進制的 QPSK 調制的進一步推廣，通過相位和振幅的聯(lián)合鍵控，可以得到更高頻譜效率的調制方式，從而可以使數據可以在限定的頻帶內以更高速率的數據傳輸。因此，本文只對最基本的二進制振幅鍵控 2ASK、二進制頻率鍵控 2FSK 和二進制相移鍵控 2PSK 三種數字調制方式進行調制解調的仿真。圖 2ASK 信號調制仿真模型正弦信號是載波信號，方波代表 s(t)序列的信號源，正弦信號和方波相乘后就得到二進制鍵控信號。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）19圖 正弦信號參數設置圖 方波信號源的參數設置其中 sin 函數是幅度為 頻率為 1Hz、采樣周期為 的雙精度 DSP 信號。下面第一個波形是方波信號源輸出的方波；第二個波形正弦信號源輸出的頻率為1Hz 的正弦波；第三個是方波與正弦波經過乘法器后輸出的 2ASK 信號。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）21圖 2ASK 解調模型（1）參數設置。圖 低通濾波器的參數設置濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）22（2）系統(tǒng)仿真及各點波形。圖 解調波形圖 2FSK 信號的調制與解調 2FSK 信號調制仿真（1）建立系統(tǒng)模型。信號源 s(t)序列本應該是用隨機的 0、1 信號產生的，在此為了方便仿真選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號模塊，其參數設置如圖 。系統(tǒng)的仿真的結果如下圖所示。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）26圖 2FSK 解調框圖（2）參數設置。此處用已調信號載波的 0176。其中 Sine Wave1 和 Sine Wave2 是反相的載波，用正弦脈沖作為信號源。仿真波形如圖 所示。信號源參數設置如圖 所示。由上圖可以看出其誤碼率為 ，這里的誤碼率是由參數設置、系統(tǒng)的不準確性和碼間影響引起的。同為非相干解調時，2ASK 最簡單，2DPSK 最復雜。通過切身的操作，我總結了 SIMULINK 建模時的一些注意事項：（1）建模。（3）仿真速度。將仿真步長或者采樣周期設定得過小，雖然可以得到仿真過程中的一些細節(jié)，但是會產生不必要的輸出，因此應該選擇適當大小的仿真步長。得到了濱州學院馬震老師對我 MATLAB 及 SIMULINK 軟件的使用和用其對通信系統(tǒng)進行仿真的指導和講解。與此同時，我要向所有參加論文評審答辯的各位老師致以本人最誠摯的謝意，感謝你們對本文的審閱和指導。他們淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。得到了濱州學院趙春波老師對我通信理論的指導和現(xiàn)代通信技術的講解。一般來說內存越大仿真越快。（2）模型的完善。通過對數字信號的調制解調過程進行 MATLAB/SIMULINK 建模仿真，使我對二進制數字調制系統(tǒng)的原理有了更深的理解，促進了知識的應用。另外，為了使讀者對數字調制有更清楚的概念，本文也列出了模擬調制的方法，以便讓讀者在兩者之間進行對比，從而加深理解。2PSK 信號解調的各點波形如圖 所示。2PSK 信號與本地載波相乘后進入低通濾波器，在經過抽樣判決器解調出原始信號。圖 Sine Wave1 參數設置濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）29圖 Sine Wave2 參數設置圖 脈沖信號的參數設置脈沖信號是幅度為 周期為 占空比為 50%的時鐘的信號。分別表示二進制數字基帶信號的“1”和“0” 。 圖 2FSK 信號 f1 帶通濾波器參數設置濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）27圖 2FSK 信號 帶通濾波器參數設置2f（3）系統(tǒng)仿真及各點波形。圖 2FSK 信號調制波形圖 2FSK 信號解調仿真（1）2FSK 解調系統(tǒng)模型如下圖所示。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）25圖 載波 sin wave1 參數設置如圖 所示，該載波是幅度為 頻率為 2Hz、采樣時間為 的單精度信號。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）23圖 2FSK 信號 SIMULINK 調制模型（2）參數設置。（3）誤碼率分析。為了更好的恢復出信源信號，此處直接使用原載波信號作為同步載波信號。從 Simulink 模塊選擇器件組建系統(tǒng)模型：從Sources 中選取 Pulse Generator 作為方波信號源，再從 DSP 工具箱的 DSP Sources中選取 sine wave 作為載波信號，然后從 Math Operations 中選取 Product 作為乘法器，最后從 Sinks 中選取 Scope 作為示波器。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）20（3）系統(tǒng)仿真及各點波形圖。建立好模型之后就要設置系統(tǒng)參數，來對系統(tǒng)進行仿真。從 Simulink 工具箱選擇器件用來組建系統(tǒng)模型：從Sources 中選取 Pulse Generator 作為方波信號源，再從 Sources 中選取 sine wave 作為載波信號，然后從 Math 中選取 Product 作為乘法器，再從 sinks 中選取 to file 模塊，最后從 Sinks 中選取 Scope 作為示波器。QAM 信號一般多采用相干解調，常用的 QAM 信號的結構設計準則是在信號串/并轉換 ∑Tb濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）23功率相同的條件下，選擇信號空間中信號點之間距離最大的信號結構。3π/4，從而改善了 π/4DQPSK 的頻譜特性；另一方面，QPSK 只能采用相干解調，而 π/4DQPSK 既可以用相干解調也可以用非相干解調。 +