【正文】 型。在 Simulink 環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，也是目前在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 ?？蒲泄ぷ髡咄ǔ？梢酝ㄟ^ Matlab 來學(xué)習(xí)某個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)，這就是 Matlab 真正在全世界推廣開來的原因。 X版本 。 美國(guó) Mathworks 公司于 1967 年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室 “Matrix Laboratory”（縮寫為 Matlab）這就是 Matlab 最早的雛形。 （ 2） ：學(xué)習(xí)了各種調(diào)制方式的調(diào)制解調(diào)原理，及其設(shè)計(jì)方法。采樣速率等）和功能模塊運(yùn)行參數(shù)設(shè)置（如正弦信號(hào)的頻率、幅度、初相；低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等）。 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 3 。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 SIMULINK。對(duì)用戶而言 ,使用仿真軟件的平臺(tái)不同 ,所建立的計(jì)算機(jī)仿真模型形式也不同 ,可以是字符形式的一系列程序代碼 ,也可以是圖形化的一些列一組信號(hào)流程圖、系統(tǒng)方框圖或者狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。仿真也稱模擬 ,在本質(zhì)上 ,系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真就是根據(jù)實(shí)際的物理系統(tǒng)的運(yùn)行原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述并進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值求解。 隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展 ,計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為分析和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的主要工具 ,在通信系統(tǒng)的研發(fā)和教學(xué)中具有越來越重要的意義。根據(jù)各種調(diào)制方式的原理 ,結(jié)合調(diào)制、解調(diào)的原理框圖。 .......................................................... 21 參 考文獻(xiàn) ........................................................... 22 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 1 基于 simulink 的數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要： 數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化。 ............. 17 8. MSK 的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及仿真。 .............. 15 7. 2DPSK 的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及仿真。 .............. 12 6. 2PSK 的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及仿真。 ............... 9 5. 2FSK 的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及仿真。 ......................................... 4 。華東交通大學(xué)課設(shè)論文 1 目錄 .............................................................. 2 設(shè)計(jì)背景。 .......................................... 6 通信的概念 .................................................. 6 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) ............................................. 7 4. 2ASK 的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及仿真。 .......................... 10 2FSK 的調(diào)制。 .......................... 13 2PSK 的調(diào)制。 ......................... 16 2DPSK 的調(diào)制。 ............................ 19 MSK 的調(diào)制。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。利用simulink 設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)還進(jìn)行了仿真，結(jié)合原理不斷觀察仿真結(jié)果，不斷的調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)得到了相對(duì)最理想的結(jié)果，并對(duì)相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具 ,它通過構(gòu)建模型運(yùn)行結(jié)果來分析實(shí)物系統(tǒng)的性能從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。根據(jù)實(shí)際的目 標(biāo)問題提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述 ,通?？梢员磉_(dá)為一系列數(shù)學(xué)方程以及一系列邊界條件。 SIMULINK 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。從理論上對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入細(xì)致的研究是非常必要的，本文對(duì)通信系統(tǒng)中的一些重要環(huán)節(jié)，如數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)有著深入的研究學(xué)習(xí)。 利用 SIMULINK 進(jìn)行數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的基本步驟如下： （ 1）建立數(shù)學(xué)模型：根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，將整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化到有源系統(tǒng)，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之間的關(guān)系，畫出系統(tǒng)流程框圖模型。 （ 4）設(shè)置觀察窗口，分析仿真數(shù)據(jù)和波形：在系統(tǒng)模型的關(guān)鍵點(diǎn)處設(shè)置觀測(cè)輸出模塊，用于觀測(cè)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以便及時(shí)調(diào)整參數(shù)，分析結(jié)果。 （ 3） ：根據(jù)各種調(diào)制方式的原理，利用 simulink 設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)還進(jìn)行了仿真，結(jié)合原理不斷觀察仿真結(jié)果，不斷的調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)得到了最理想的結(jié)果。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。 Matlab 是一種解釋性執(zhí)行語(yǔ)言，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。目前的 Matlab 版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計(jì)漂亮的界面，它可以 像VB等語(yǔ)言一樣設(shè)計(jì)漂亮的用戶接口，同時(shí)因?yàn)橛凶钬S富的函數(shù)庫(kù)（工具箱） ， 所以計(jì)算的功能實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，進(jìn)一步受到了科研工作者的歡迎。確切的說， Simulink 是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。它的主要特點(diǎn)在于： 建模方便、快捷； 易于進(jìn)行模型分析； 優(yōu)越的仿真性能。用戶可以從最高級(jí)開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級(jí)的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。 Simulink 支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng) 。另外， Matlab 的圖形界面功能 GUI（ Graphical User Interface）能為仿真系統(tǒng)生成一個(gè)人機(jī)交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息 (Message)。 通信系統(tǒng)一般模型如下所示： ? ? ? ?信 息 源 發(fā) 送 設(shè) 備 信 道 接 收 設(shè) 備 受 信 者 圖 31：通信系統(tǒng)一般模型 相應(yīng)的信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變 量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如下圖 32 所示： ? ? ? ?信 息 源 調(diào) 制 器 信 道 解 調(diào) 器 受 信 者 圖 32：通信系統(tǒng)一般模型 同時(shí)數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如圖 33所示的數(shù)字通信系統(tǒng)： ? ? ? ? ? ? ? ?信 數(shù) 信信 數(shù) 信信 源 道 字 受道 源字 信息 編 編 調(diào) 解 譯 譯 信源 碼 碼 調(diào) 碼 碼 者制 道器 器 器 器 器器圖 33：數(shù)字通信系統(tǒng) 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 7 通信的目的是傳遞消息，但對(duì)受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息 (Information) 。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲(chǔ)存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 34數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。 本次課設(shè)內(nèi)容主要以二進(jìn)制振幅 鍵控 (2ASK)、 二進(jìn)制 頻 移動(dòng) 鍵控 (2FSK)和二進(jìn)制相移 鍵控 (2PSK)、 二進(jìn)制相對(duì)相移鍵控（ 2DPSK）、 最小移頻鍵控 (MSK)為主。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。 該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為 ： 其中： Ts 是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔， g(t)是持續(xù)時(shí)間為 Ts的矩形脈沖 : 則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為 ： （ 2）根據(jù)模擬相乘法調(diào)制原理 框圖如下： 41振幅調(diào)制模擬相乘法調(diào)制原理圖 （ 3） 二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制波形如下： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 9 根據(jù)載波信號(hào)幅度的取值的對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。 （ 2） 解調(diào)原理框圖： 2ASK 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。 2FSK 的調(diào)制。 2FSK 信號(hào)的一般時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : 其中 ， ，且 是 的反碼，關(guān)系式如下： （ 2）調(diào)制原理框圖： 采 用模擬相乘法有如下的調(diào)制原理圖： (3)解調(diào)信號(hào)時(shí)域波形： 2fsk 調(diào)制波形如下： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 12 2FSK 的解調(diào)。 (1)simulink 繪制的 2FSK調(diào)制與解系統(tǒng)的仿真電路圖如下： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 13 (2)仿真結(jié)果如下： (3)仿真結(jié)果分析： 結(jié)果表明能非常準(zhǔn)確的對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到了較好的 2FSK 波形，并且在時(shí)間上非常同步。 （ 1） 2PSK 調(diào)制的原理： 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控 (2PSK)信號(hào)。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 ： nspsk anTtgte *)()(2 ?? 在 2PSK 調(diào)制中， an 應(yīng)選擇雙極性，即 ： ???? Pa n 1,1 P,0 發(fā)送的概率為發(fā)送的概率為 ???? Pb n 1,1 P,0 發(fā)送的概率為發(fā)送的概率為 若 g(t)是脈寬為 Ts， 高度為 1 的矩形脈沖時(shí)，則有 : 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 14 ??? ?? Ptwtweccps k 1,c os P,c os2 發(fā)送的概率為發(fā)送的概率為 當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào) 1時(shí)，已調(diào)信號(hào) e2PSK(t)取 0176。 ， 發(fā)送 1 符號(hào) ， 發(fā)送 0 符號(hào) 。此次課設(shè)中 2PSK 信號(hào)的解調(diào)方法采用的是相干解調(diào)法。 （ 2） 解調(diào)原理框圖： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 15 2PSK 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。 2DPSK 的調(diào)制。的正弦波表示。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與 之間的 關(guān)系為： 若將傳輸數(shù)字碼元的絕對(duì)碼 ??ta 先進(jìn)行差分編碼得相對(duì)碼 ??tb ， 其差分編譯碼如下 ： 差分編碼為 ? ? ? ? ? ?Ttbtatb ??? （ 2） 差分譯碼為 ? ? ? ? ? ?Ttbtbta ??? （ 3） 再將相對(duì)碼 ??tb 進(jìn)行 2PSK 調(diào)制 ， 則所得到的即是 2DPSK 已調(diào)信號(hào) ， 其在任一碼元時(shí)間 T 內(nèi)的表達(dá)式為 ? ? ? ?? ? ? ? 01,s i n 或??? tbtbctAts ?? （ 4） （ 2） 調(diào)制原理框圖（采用模擬調(diào)相法）： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 17 （ 3） 其調(diào)制波形： 2DPSK 的解調(diào)。 直接比較前、后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 18 (1)DPSK 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖 (2)仿真結(jié)果 : (3)結(jié)果分析： 華東交通大學(xué)課設(shè)論文 19 結(jié)果表明能非常準(zhǔn)確的對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到了較好的 2DPSK 波形，并且在時(shí)間上非常同步。 MSK 的調(diào)制。 1；φ k 為第 k 個(gè)碼元的相位常數(shù)，在時(shí)間 kTs≤ t≤(k+1)Ts 中保持不變，其作用是保證在 t=kTs 時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù)。 （ 2） 仿真結(jié)果 : 。我們必須要聯(lián)系實(shí)際去解決問題，因?yàn)槲覀兊闹R(shí)水平有限，在學(xué)習(xí)與實(shí)踐的過程中難免會(huì) 出現(xiàn)一些問題。也學(xué)會(huì)了對(duì) matlab和 Simulink的基礎(chǔ)使用方法，能成功對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信 , 曹麗娜．通信原理．國(guó)防工業(yè)出版社． 2021． [2]張化光、孫秋野 .MATLAB/SIMULINK 教程 .人民郵電出版社 . 9JWKf wvGt YM*Jgamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr W