【正文】 平的 QAM 調(diào)制方式和 VSB（殘留邊帶調(diào)制）方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)多采用 BPSK 和 QPSK 等調(diào)制方式，但這兩種方式在衛(wèi)星通信中容易產(chǎn)生頻譜擴(kuò)展。再者，由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)功能強(qiáng)大且都比較復(fù)雜，在實(shí)際電子通信系統(tǒng)中進(jìn)行試驗(yàn)研究比較困難或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，仿真技術(shù)就成為必然的選擇?，F(xiàn)代通信設(shè)備和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟是：需求分析、方案設(shè)計(jì)、建模、仿真實(shí)驗(yàn)、制作芯片、設(shè)備制造和系統(tǒng)集成。 Matlab 使人們擺脫了常規(guī)計(jì)算機(jī)編程的繁瑣，從而讓人們能夠把大部分的時(shí)間、精力放到研究問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模上，使科學(xué)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(yùn)行，不依賴于計(jì)算機(jī)類型和操作系統(tǒng)類型。在其他計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言中需使用許多語(yǔ)句才能實(shí)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(jiǎn)單的幾句指令即可實(shí)現(xiàn)，且其數(shù)值算法的可信度和可靠性都很高。2．Matlab 的工作環(huán)境是對(duì)其管理功能的總稱，包括管理工作空間中的變量數(shù)據(jù)輸入、輸出的方式和方法，和開(kāi)發(fā)、調(diào)試、管理 M 文件的各種工具。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5 Simulink 簡(jiǎn)介Simulink 是 Matlab 中的一個(gè)建立系統(tǒng)方框圖和基于方框圖級(jí)的系統(tǒng)仿真環(huán)境，附帶了許多專業(yè)仿真模塊庫(kù)，是一個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和仿真結(jié)果分析的軟件包。在建模前，最好先根據(jù)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(dòng)對(duì)模型 的仿真，實(shí)現(xiàn) Simulink 仿真的自動(dòng)化 [5]。數(shù)字通信設(shè)計(jì)主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及加密與解密等許多技術(shù)問(wèn)題。2．信源編碼有提高信息傳輸?shù)挠行院屯瓿赡?數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換兩個(gè)基本功能。4．信道編碼的目的是增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控（ASK） 、頻移鍵控（FSK ） 、絕對(duì)相移鍵控（ PSK） 、相對(duì)相移鍵控（DPSK） 。在無(wú)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(qiáng)大，種類多樣?；鶐鬏斚到y(tǒng)是將沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，帶通傳輸是先對(duì)信號(hào)加以調(diào)制然后再進(jìn)行傳輸。有線通信是用導(dǎo)線作為介質(zhì)來(lái)進(jìn)行通信，無(wú)線通信是依靠電磁波在空間中傳遞消息。單向傳輸只應(yīng)用于無(wú)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(diào)制對(duì)通信系統(tǒng)有重要的作用，采用合適的調(diào)制方式可以提高系統(tǒng)的有效性和可靠性。廣義的調(diào)制分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（載波調(diào)制） 。調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)的連續(xù)波調(diào)制稱為模擬調(diào)制；調(diào)制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)的連續(xù)波調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。角度調(diào)制有頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)。在二進(jìn)制調(diào)制中，信號(hào)參量只有兩種可能的取值，而在多進(jìn)制調(diào)制中，信號(hào)參量可以有多種取值。?根據(jù)調(diào)制的定義，幅度調(diào)制信號(hào)可以表示為 s(t)=Am(t)coswct 式中：m(t)為基帶調(diào)制信號(hào)。它的時(shí)域表示式為 SAM(t)=[A0+m(t)]coswct = A0coswct+m(t)coswct 式中：A 0 為濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11外加直流分量；m(t)可以是確知信號(hào)或隨機(jī)信號(hào)。它的時(shí)域表示為 SDSB(t)=m(t)coswct 式中，假設(shè) m(t)的平均值為 0。3．單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制(SSB)是將雙邊帶信號(hào)中的一個(gè)邊帶濾掉而形成的，因?yàn)?DSB 信號(hào)的兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了 M(w)的所有頻譜成分，所以僅傳輸其中一個(gè)即可。（1）濾波法濾波法是產(chǎn)生 SSB 信號(hào)最直觀的方法，需要先產(chǎn)生一個(gè)雙邊帶信號(hào)，然后讓其通過(guò)一個(gè)邊帶濾波器，將不要的邊帶濾除，就可以得到單邊帶信號(hào)。當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)就不能（2）相移法相移法是利用相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)載波和調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)南嘁?，以便在合成過(guò)程中將其中的一個(gè)邊帶抵消而獲得 SSB 信號(hào)，它的原理圖如下圖所示。VSB 信號(hào)不能采用包絡(luò)檢波，而需采用如下圖所示的相干解調(diào)。2．相位調(diào)制(PM)相位調(diào)制是指瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào) m(t)作線性變化，即 (t)=Kpm(t)式中：Kp 為調(diào)相靈敏度，是指單位調(diào)制信號(hào)幅度引起 PM 信號(hào)的相位偏移量。FSK 的輸出信號(hào)形式為s(t)=｛cos （w 1t+ 1） an=+1? cos(w2t+ 2) an=1 公式 4(1)當(dāng)輸入為信號(hào)“+1” ，輸出為頻率是 f1 的正弦波；當(dāng)輸入為空號(hào)“1”時(shí)，輸出為頻率是 f2 的正弦波。2．最小頻移鍵控(MSK)調(diào)制MSK 是一種特殊形式的 FSK，其頻差是滿足兩個(gè)頻率相互正交的最小頻差，而且要求 FSK 信號(hào)的相位連續(xù)。3．高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制GMSK 信號(hào)是通過(guò)在 FM 調(diào)制器前加入高斯低通濾波器而產(chǎn)生的，如下圖所示輸入數(shù)據(jù)不歸零（NRZ） 調(diào)制指數(shù)為 圖 GMSK 信號(hào)的產(chǎn)生原理 GMSK 信號(hào)的解調(diào)可以用與 MSK 一樣的正交相干解調(diào)電路。PSK 的輸出信號(hào)形式為：高斯低通濾波器 FM 調(diào)制器濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dāng)輸入為+1 時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)附加相位為 0；當(dāng)輸入為1 時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)附加相位為 π。π 的相位跳變，只能產(chǎn)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(zhuǎn)換差分相位解碼LPFLPF∑ 放大大輸入數(shù)據(jù) 圖 π/4DQPSK 調(diào)制器原理框圖 正交振幅調(diào)制 正交振幅調(diào)制(QAM)是二進(jìn)制的 PSK、四進(jìn)制的 QPSK 調(diào)制的進(jìn)一步推廣，通過(guò)相位和振幅的聯(lián)合鍵控，可以得到更高頻譜效率的調(diào)制方式，從而可以使數(shù)據(jù)可以在限定的頻帶內(nèi)以更高速率的數(shù)據(jù)傳輸。因此，本文只對(duì)最基本的二進(jìn)制振幅鍵控 2ASK、二進(jìn)制頻率鍵控 2FSK 和二進(jìn)制相移鍵控 2PSK 三種數(shù)字調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的仿真。圖 2ASK 信號(hào)調(diào)制仿真模型正弦信號(hào)是載波信號(hào)，方波代表 s(t)序列的信號(hào)源，正弦信號(hào)和方波相乘后就得到二進(jìn)制鍵控信號(hào)。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19圖 正弦信號(hào)參數(shù)設(shè)置圖 方波信號(hào)源的參數(shù)設(shè)置其中 sin 函數(shù)是幅度為 頻率為 1Hz、采樣周期為 的雙精度 DSP 信號(hào)。下面第一個(gè)波形是方波信號(hào)源輸出的方波；第二個(gè)波形正弦信號(hào)源輸出的頻率為1Hz 的正弦波；第三個(gè)是方波與正弦波經(jīng)過(guò)乘法器后輸出的 2ASK 信號(hào)。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21圖 2ASK 解調(diào)模型（1）參數(shù)設(shè)置。圖 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22（2）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形。圖 解調(diào)波形圖 2FSK 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 2FSK 信號(hào)調(diào)制仿真（1）建立系統(tǒng)模型。信號(hào)源 s(t)序列本應(yīng)該是用隨機(jī)的 0、1 信號(hào)產(chǎn)生的，在此為了方便仿真選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號(hào)模塊，其參數(shù)設(shè)置如圖 。系統(tǒng)的仿真的結(jié)果如下圖所示。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26圖 2FSK 解調(diào)框圖（2）參數(shù)設(shè)置。此處用已調(diào)信號(hào)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(hào)源。仿真波形如圖 所示。信號(hào)源參數(shù)設(shè)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(shù)設(shè)置、系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性和碼間影響引起的。同為非相干解調(diào)時(shí)，2ASK 最簡(jiǎn)單，2DPSK 最復(fù)雜。通過(guò)切身的操作，我總結(jié)了 SIMULINK 建模時(shí)的一些注意事項(xiàng)：（1）建模。（3）仿真速度。將仿真步長(zhǎng)或者采樣周期設(shè)定得過(guò)小，雖然可以得到仿真過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)，但是會(huì)產(chǎn)生不必要的輸出，因此應(yīng)該選擇適當(dāng)大小的仿真步長(zhǎng)。得到了濱州學(xué)院馬震老師對(duì)我 MATLAB 及 SIMULINK 軟件的使用和用其對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真的指導(dǎo)和講解。與此同時(shí)，我要向所有參加論文評(píng)審答辯的各位老師致以本人最誠(chéng)摯的謝意，感謝你們對(duì)本文的審閱和指導(dǎo)。他們淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。得到了濱州學(xué)院趙春波老師對(duì)我通信理論的指導(dǎo)和現(xiàn)代通信技術(shù)的講解。一般來(lái)說(shuō)內(nèi)存越大仿真越快。（2）模型的完善。通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過(guò)程進(jìn)行 MATLAB/SIMULINK 建模仿真，使我對(duì)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理有了更深的理解，促進(jìn)了知識(shí)的應(yīng)用。另外，為了使讀者對(duì)數(shù)字調(diào)制有更清楚的概念，本文也列出了模擬調(diào)制的方法，以便讓讀者在兩者之間進(jìn)行對(duì)比，從而加深理解。2PSK 信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)波形如圖 所示。2PSK 信號(hào)與本地載波相乘后進(jìn)入低通濾波器，在經(jīng)過(guò)抽樣判決器解調(diào)出原始信號(hào)。圖 Sine Wave1 參數(shù)設(shè)置濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29圖 Sine Wave2 參數(shù)設(shè)置圖 脈沖信號(hào)的參數(shù)設(shè)置脈沖信號(hào)是幅度為 周期為 占空比為 50%的時(shí)鐘的信號(hào)。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的“1”和“0” 。 圖 2FSK 信號(hào) f1 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27圖 2FSK 信號(hào) 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置2f（3）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形。圖 2FSK 信號(hào)調(diào)制波形圖 2FSK 信號(hào)解調(diào)仿真（1）2FSK 解調(diào)系統(tǒng)模型如下圖所示。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25圖 載波 sin wave1 參數(shù)設(shè)置如圖 所示，該載波是幅度為 頻率為 2Hz、采樣時(shí)間為 的單精度信號(hào)。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23圖 2FSK 信號(hào) SIMULINK 調(diào)制模型（2）參數(shù)設(shè)置。（3）誤碼率分析。為了更好的恢復(fù)出信源信號(hào)，此處直接使用原載波信號(hào)作為同步載波信號(hào)。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(hào)源，再?gòu)?DSP 工具箱的 DSP Sources中選取 sine wave 作為載波信號(hào)，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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20（3）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形圖。建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。從 Simulink 工具箱選擇器件用來(lái)組建系統(tǒng)模型：從Sources 中選取 Pulse Generator 作為方波信號(hào)源，再?gòu)?Sources 中選取 sine wave 作為載波信號(hào)，然后從 Math 中選取 Product 作為乘法器，再?gòu)?sinks 中選取 to file 模塊，最后從 Sinks 中選取 Scope 作為示波器。QAM 信號(hào)一般多采用相干解調(diào)，常用的 QAM 信號(hào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在信號(hào)串/并轉(zhuǎn)換 ∑Tb濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23功率相同的條件下，選擇信號(hào)空間中信號(hào)點(diǎn)之間距離最大的信號(hào)結(jié)構(gòu)。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(diào)，而 π/4DQPSK 既可以用相干解調(diào)也可以用非相干解調(diào)。 +