【正文】 erfc 為互補誤差函數(shù)， ? 為鍵控波形的互相關(guān)系數(shù)。單位時間內(nèi)所傳輸?shù)男畔⒘?，稱為信息速率 (又稱比 特速率 )，其單位為比特／秒 (bit/s)，信息速率等于鍵控速率乘以鍵控信號所攜帶的平均信息量。載波鍵控是以數(shù)字信號作為電碼，用它對正弦載波進行控制，使載波的某個參數(shù)隨電碼變化。一般采用正弦波作為載波，這種數(shù)字調(diào)制又稱為載波鍵控。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán) 使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。s main tool for munication systems. In chapter 1, this paper introduces the position of the munication system, the use of MATLAB and Simulink module is established. The second chapter indepth analysis of the 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK of demodulation principle theory knowledge, be familiar with the theory, in the third chapter using MATLAB programming and Simulink simulation and research on them. This design mainly realizes 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK demodulation process Simulink, and analyzes the performance of their differences. The last chapter of digital modulation and demodulation made a summary. Key words： MATLAB modem 2ASK 2PSK 2FSK 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。第二章深入分析了 2ASK、 2PSK、 2FSK 的調(diào)制解調(diào)原理理論知識 ，熟悉了原理后，在第三章中用 MATLAB編程和 Simulink對它們進行仿真和研究。隨著數(shù)字系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對數(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，由于計算技術(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)計和分析通信系統(tǒng)的主要工具。本設(shè)計主要實現(xiàn) 2ASK、 2PSK、 2FSK 調(diào)制解調(diào)過程的仿真，并分析它們的性能差異。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。在發(fā)射端需將數(shù)字基帶信號對高頻載波進行調(diào)制得到高頻已調(diào)信號，高頻已調(diào)信號經(jīng)信道傳輸后，在接收端經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)為數(shù)字基帶信號。 根據(jù)正弦波受控參數(shù)的不同，載波鍵控可以分為三大類：移幅鍵控 (ASK)、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控 (PSK)。 解調(diào) 最常用的解調(diào)方式是相干解調(diào)，它按以下幾個步驟進行：①參考載波與鍵控信號相乘，得到基帶信號；②通過低通濾波器（或積分器）對此基帶信號過濾，以便最大限度地集中信號能量并濾除噪聲；③對過濾后的基帶信號進行采樣和判決，并還原出形狀規(guī)則的數(shù)字信號脈沖，這個過程也稱為信號再生，適當(dāng)選擇低通濾波器的傳輸特性，使收信端的綜合頻域響應(yīng)和發(fā)送信號的頻譜滿足共軛匹配關(guān)系，就可以在加性高斯白噪聲信道上獲得最小誤碼性能， 這種解調(diào)稱為最佳相干檢測。對于移相鍵控， ? =1；對于移幅鍵控和移頻鍵控， ? =0。它的頻譜效率較高、抗干擾性較強，是數(shù)字衛(wèi)星、數(shù)字微波和有線數(shù)傳中的一種主要調(diào)制方式。④連續(xù)相位調(diào)制 (CPM)、受控調(diào)頻 (TFM)和高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控 (GMFSK)：這是一些具有較好頻譜效率和誤碼性能的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，其主要特點是包絡(luò)恒定，旁瓣很低，非線性信道引起的頻譜展寬很小，可用于移動通信和衛(wèi)星通信。特別是所附帶的 30 多種面向不同領(lǐng)域的工具箱支持，使得它在許多科學(xué)領(lǐng)域中成為計算機輔助設(shè)計和分析、算法研究和應(yīng)用開發(fā)的基 本工具和首選平臺。而 MATLAB 的出現(xiàn)使得通信系統(tǒng)的仿真能夠用計算機模擬實現(xiàn)，免去構(gòu)建實驗系統(tǒng)的不便，而且操作十分簡便，只需要輸入不同的參數(shù)就能得到不同情況下系統(tǒng)的性能，而且在結(jié)構(gòu)的觀測和數(shù)據(jù)的存儲方面也比傳統(tǒng)的方式有很多優(yōu)勢。同時，通過 Simulink 的存儲模塊，仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作空間或文件夾中，以供用戶在仿真結(jié)束后對數(shù)據(jù)進行分析和處理。 根據(jù)輸出信號與輸入信號的關(guān)系， Simulink 提供 3 種類型的模塊：連續(xù)模塊、離散模塊和混合模塊。混合模塊是根據(jù)輸入信號的類型來確定信號類型的，它既能產(chǎn)生連續(xù)輸出信號，也能夠產(chǎn)生離散輸出信號。這個間隔一般是各個離散模塊采樣間隔的最大公約數(shù)。對于其中的離散模塊， Simulink 可以按照離散模塊的方式進行仿真，這個仿真步長稱為主步長。盡管現(xiàn)在已廣泛地利用光信號實現(xiàn)信息的傳輸（特別是在長途干線上），但從整體而言還是以電傳輸和交換為主，所以人們?nèi)苑Q目前的通信為電信。 通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。 ? ? ? ?信 息 源 發(fā) 送 設(shè) 備 信 道 接 收 設(shè) 備 受 信 者 噪 聲 源 圖 1:通信系統(tǒng)一般模型 通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。 1837 年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報機標(biāo)志著電通信的開始，之后利用電進行通信的研究取得了長足的進步。 20 世紀 60 年代以后集成電路、電子計算機的出現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。特別是在 20 世紀后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電 路、電子計算機和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個不同方向都取得了巨大的成功。 （ 4）電子計算機的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計算機的融合，人們將世界變成了地球村。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展， 通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖 5 所示，圖 (a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn)，圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 7 圖 4:二進制振幅鍵控信號時間波型圖 圖 5:二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 8 圖 6:二進制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖圖 7:2ASK 信號非相干解調(diào)過程的時間波形 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 9 二進制移頻鍵控 (2FSK) 在二進制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在 1f 和 2f 兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號 (2FSK 信號 )。因此，二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為 tnTtgbtnTtgaten snn snF SK 212 c os)(c os)()( ?? ?????? ???????? ?? ?? （ 28） 二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可 以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 11 所示。 分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。若用 n? 表示第 n 個符號的絕對相位，則有 n? =0176。 圖 12:二進制移相鍵控信號的時間波形 二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 13 所示。 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 15 所示，當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180176。續(xù)譜兩部分組成。若以二進制移頻鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進制移頻鍵控信號的帶寬 FSKB2 為 sFSK fffB 2122 ?? ? （ 219） 其中Ss Tf1? 圖 17:相位不連續(xù)二進制頻移鍵控信號的功率譜示意圖 2PSK 的功率譜密度 2PSK 與 2DPSK 信號有相同的功率譜。 圖 18:2PSK 信號的功率譜密度 3 調(diào)制與解調(diào)仿真 2ASK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 (1) 建立模型方框圖 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖由 Sourse 模塊中的 sin wave 信號源、 伯努利方波信號 、相乘器等模塊組成， Simulink 模型圖如下所示： 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 18 圖 19:2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖 其中正弦 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鍵控 2ASK 信號。 圖 22：低通濾波器的參數(shù)設(shè)置 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為 4，通帶邊緣頻率為 20rads/sec。 載波 f2 的參數(shù)設(shè)置 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 24 圖 28： 載波 sin wave2 的參數(shù)設(shè)置 載波是幅度為 2， f2=2Hz,采樣時間為 。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 26 圖 31： 頻率為 f1的 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為 2，通帶邊緣頻率為 8rads/sec。 (第一個波形圖是脈沖波產(chǎn)生的波形，第二個波形是 f1 產(chǎn)生的 2ASK 波形 ，第三個波形是 f2產(chǎn)生的 2ASK 波形 ，第四個波形是 調(diào)制好了的 2FSK 波形 ) 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 29 圖 37： 2FSK解調(diào)出來頻率為 f1各點的波形 由上圖可以看出第一個波形圖是經(jīng)過允許頻率為 f1 通過的濾波器得到的波形， 第二個波形是相干波，第三個 波形 是經(jīng)過濾波器之后與相干波相乘得到的波形，第四個 波形 是通過低通濾波得到的波形，第五 個 波形 則是通過量化編碼器得到的 信號 與原 信 號 一致 。和 180176。 圖 43：低通濾波器參數(shù)設(shè)置 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為 8，通帶邊緣頻率為 30rads/sec。 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 帶寬比較 碼元寬度為 ST 、速率為 SR 時，以頻譜包絡(luò)第一零點計算帶寬 SSA SK TRB22 ?? (31) ssF SK TffRffB22 1212 ?????? （ 32） SSPSK TRB22 ?? （ 33） 因此，從頻帶寬度或頻帶利用率上看 FSK 系統(tǒng)最不可取。 對于 2ASK 系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限為 a/2(當(dāng) P(1)=P(0)時 )，它與接收機輸入信號的幅度有關(guān)。 誤碼率比較 二進制數(shù)字調(diào)制方式有 2ASK、 2FSK、 2PSK 及 2DPSK，每種數(shù)字調(diào)制方式又有相干解 調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。 )4(21 rerfc 421 re?1 ()22rerfc 421 re?1 ()2erfc r 421 re?四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 37 2FSK 頻移鍵控。 2PSK 調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比 低，因此適合衛(wèi)星廣播。汪源源 。宋金玲著， 2021 [14]《