【正文】 上式表明，MSK信號(hào)在第個(gè)碼元的相位常數(shù)不僅與當(dāng)前的有關(guān)，而且與前面的及相位常數(shù)有關(guān)。這正是頻率鍵控通信方式的早期采用的實(shí)現(xiàn)方法，2FSK另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法便是采用鍵控法，即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。： 2ASK各環(huán)節(jié)頻譜圖 ，源信號(hào)中心頻率經(jīng)調(diào)制后搬移到了載波頻率上，這與公式（）是相符的。這個(gè)值與理論值有些出入，原因是我們?cè)诜抡鏁r(shí)為了便于觀察信號(hào)的波形，將信號(hào)源發(fā)送的碼元數(shù)設(shè)定為20個(gè)（碼元速率為1，仿真時(shí)間20秒），這大大低于現(xiàn)實(shí)中的傳碼率，所以在只傳送20個(gè)碼元的情況下，誤碼率為0是可能的。則，2ASK信號(hào)的時(shí)間表示式為: （.） 2ASK通常，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)（2ASK）的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）有兩種，： ：（a）所示方框圖產(chǎn)生2ASK信號(hào)，（b）所示的相干解調(diào)法來(lái)解調(diào)，： 2ASK模型在該模型中，調(diào)制和解調(diào)使用了同一個(gè)載波，目的是為了保證相干解調(diào)的同頻同相，雖然這在實(shí)際運(yùn)用中是不可能實(shí)現(xiàn)的，但是作為仿真，這樣能獲得更理想的結(jié)果。Buffer overlap：重疊的長(zhǎng)度；Number of spectral averages：頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù)，數(shù)據(jù)流分段的方法會(huì)影響FFT的結(jié)果，分段時(shí)Buffer overlap(重疊的長(zhǎng)度)、Number of spectral averages（頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù)）會(huì)影響頻譜特性的平滑程度，這兩個(gè)數(shù)值愈大，特性愈平滑。 頻譜儀在仿真過(guò)程中，必須觀察各個(gè)環(huán)節(jié)的頻域波形，因此，必須在各個(gè)環(huán)節(jié)加上頻譜儀以觀察波形。Simulink 中提供了帶有加性高斯白噪聲的信道：AWGN Channe。 調(diào)制與解調(diào)模塊Simulink通信工具箱中提供了數(shù)字信號(hào)各種調(diào)制方式的模塊，如AM、CPM、FM及PM等。根據(jù)Simulink提供的仿真模塊，： 信號(hào)源仿真及參數(shù)設(shè)置 Simulink通信工具箱中的Comm Sources/Data Sources提供了數(shù)字信號(hào)源Bernoulli Binary Generator，這是一個(gè)按Bernoulli分布提供隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的通用信號(hào)發(fā)生器。通信系統(tǒng)一般都可以建立數(shù)學(xué)模型。特別是在Blocksetsamp。3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)分析典型的數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、信道及信宿等環(huán)節(jié)構(gòu)成，： 數(shù)字調(diào)制是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的輸入端是經(jīng)編碼器編碼后適合在信道中傳輸?shù)幕鶐盘?hào)。 上面所討論的都是在二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的情況，在實(shí)際應(yīng)用中，我們常常用一種稱為多進(jìn)制（如4進(jìn)制，8進(jìn)制，16進(jìn)制等）的基帶信號(hào)。2PSK信號(hào)的功率密度有如下特點(diǎn)： (1) 由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成； (2) 帶寬是絕對(duì)脈沖序列的二倍； (3) 與2ASK功率譜的區(qū)別是當(dāng)P＝1/2時(shí)，2PSK無(wú)離散譜，而2ASK存在離散譜。對(duì)二進(jìn)制的頻移鍵控調(diào)制方式，其有效帶寬為B=2xF+2Fb,xF是二進(jìn)制基帶信號(hào)的帶寬也是FSK信號(hào)的最大頻偏，由于數(shù)字信號(hào)的帶寬即Fb值大，所以二進(jìn)制頻移鍵控的信號(hào)帶寬B較大，頻帶利用率小。 二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK） 幅度鍵控可以通過(guò)乘法器和開關(guān)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面是這幾種調(diào)制方式以及其改進(jìn)調(diào)制方式的相關(guān)原理。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。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)。Matlab是一種交互式的、以矩陣為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)環(huán)境,它用于科學(xué)和工程的計(jì)算與可視化。通過(guò)對(duì)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(jìn)系統(tǒng)，獲得更佳的傳輸性能。為了進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。最后，在仿真的基礎(chǔ)上分析比較了各種調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率、信號(hào)傳輸速率、信噪比、占用頻帶寬度等因素，綜合衡量各系統(tǒng)的性能指標(biāo)，并通過(guò)比較仿真模型與理論計(jì)算的性能，證明了仿真模型的可行性。摘 要數(shù)字調(diào)制是通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的改進(jìn)也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制，分析與仿真，Matlab，SimulinkAbstractIn this paper, five usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the digital modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of three digital modulation simulation models, 2FSK, 2DPSK and MSK, have been pared, as well as paring the results of simulation and theory. At last, the conclusion is gotten: The simulation models are reasonable. Keywords:　Digital modulation，analysis and simulation， MATLAB， SIMULINK目 錄1 引言 ……………………………………………………………………………......1 數(shù)字調(diào)制的意義 ………………………………………………………… Matlab在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用 ………………………………………2 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)原理 …………………………………………………….... 2ASK調(diào)制與解調(diào) ………………………………………………………. 2FSK調(diào)制與解調(diào) ……………………………………………………….. 2PSK調(diào)制與解調(diào) ……………………………………………………….. 多進(jìn)制調(diào)制與解調(diào) ……………………………………………………….3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)分析 ……………………………………………... 仿真框圖 ………………………………………………………… 信號(hào)源仿真及參數(shù)設(shè)置 ………………………………………… 調(diào)制解調(diào)模塊 …………………………………………………… 信道 ……………………………………………………………… 誤碼計(jì)算儀 ……………………………………………………… 頻譜儀 …………………………………………………………… 星座圖 …………………………………………………………… 仿真模型的設(shè)計(jì)原理及結(jié)果分析 ………………………………………... 2ASK ……………………………………………………………. 2FSK 、MSK、GMSK …………………………………………. 2PSK 、QPSK、OQPSK ……………………………………….. MFSK 、MPSK …………………………………………………. 數(shù)字調(diào)制的性能比較 ……………………………………………………... 各種調(diào)制模型的性能比較 ……………………………………… 仿真模型性能與理論性能比較 …………………………………4 外文翻譯 ………………………………………………………………………… 原文 ……………………………………………………………………....... 譯文 ………………………………………………………………………...5 結(jié)束語(yǔ) ……………………………………………………………………………致謝 …………………………………………………………………………………..參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………..附錄 …………………………………………………………………………………..通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的軟件仿真1 引言1. 1 數(shù)字調(diào)制的意義數(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。因此，大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。1. 2 Matlab在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗(yàn)等分析設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要,通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性.。Matlab的編程功能簡(jiǎn)單,并且很容易擴(kuò)展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。Simulink為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口,它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比,更直觀、方便和靈活。因此，Matlab在通信系統(tǒng)仿真中得到了廣泛應(yīng)用，本文也選用該工具對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）載波在數(shù)字信號(hào)1或0的控制下通或斷，在信號(hào)為1的狀態(tài)載波接通，此時(shí)傳輸信道上有載波出現(xiàn)；在信號(hào)為0的狀態(tài)下，載波被關(guān)斷，此時(shí)傳輸信道上無(wú)載波傳送。2FSK功率譜密度的特點(diǎn)如下：(1) 2FSK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成,離散譜出現(xiàn)在f1和f2位置；(2) 功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現(xiàn)雙峰。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制載波參數(shù)有M種不同的取值，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制比二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是有于多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)含有更多的信息使頻帶利用率更高；二是在相同的信息速率下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可以提高碼元的能量，從而減小由于信道特性引起的碼間干擾。對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，我們并不關(guān)心基帶信號(hào)的碼型，因此，我們?cè)诜抡娴臅r(shí)候可以給數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)直接輸入數(shù)字基帶信號(hào)，不用在經(jīng)過(guò)編碼器。Toolboxes中還提供了用于通信系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和仿真的專業(yè)化模型庫(kù)CommTbxLibrary。根據(jù)所需仿真的通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(或數(shù)學(xué)表達(dá)式)，用戶只要從上述各個(gè)模型庫(kù)中找出所需的模塊,用鼠標(biāo)器拖到模型窗口中組合在一起,并設(shè)定好各個(gè)模塊參數(shù), ,如時(shí)域波形圖、頻譜圖等。在現(xiàn)實(shí)中，對(duì)受信者而言，發(fā)送端的信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)信號(hào)。雖然不同的調(diào)制模塊，參數(shù)設(shè)置有所不同，但很多參數(shù)在各種調(diào)制中是一致的，下面我們以DPSK調(diào)制模塊為例介紹一下調(diào)制模塊的參數(shù)及其設(shè)置，其余模塊將在下面仿真模型的建立過(guò)程中詳細(xì)介紹。仿真時(shí)可以用該模塊模擬現(xiàn)實(shí)中的信道，該模塊的主要參數(shù)有：Initial seed：控制隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的參數(shù)，要求不小于30，且與前面信號(hào)源中的Initial seed設(shè)置不同的值；Es/No (dB)：信號(hào)每個(gè)符號(hào)的能量與噪聲的功率譜密度的比值；SNR (dB)： 信號(hào)功率與噪聲功率的比值；注：Es/No (dB) 和SNR (dB)是表征信號(hào)與噪聲關(guān)系的兩種方法，在一次仿真中只能選擇其中一個(gè)。以便對(duì)仿真結(jié)果做進(jìn)一步處理，比如將各個(gè)調(diào)制系統(tǒng)的頻域波形對(duì)比用來(lái)比較異同點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。Frequency Range：頻率范圍，希望所研究的譜線內(nèi)容出現(xiàn)在頻譜儀顯示窗的中間部分，能看到在頻域軸上譜線的低端和高端情況，以便于觀察和分析。主要模塊參數(shù)設(shè)置如下：1． Bernoulli Binary Generator的參數(shù)設(shè)置為：位置：Communications Blockset\Comm Sources參數(shù)名稱參數(shù)值Probability （0出現(xiàn)的概率）Initial seed （初始化種子）67Sample time （采樣時(shí)間）1Framebased output （基于幀輸出）使能Smaple per frame (每幀取樣數(shù))102. 載波頻率設(shè)為：50（可調(diào)）3. Sample and Decide 模塊是一個(gè)子系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由抽樣和判決兩部分組成，其中，抽樣由同步?jīng)_激信號(hào)（Sychronizing signal）完成，其參數(shù)period（sec）設(shè)置和信號(hào)源的參數(shù)Sample time保持一致。 s(t)為隨機(jī)的單極性矩形脈沖序列。仿真結(jié)果頻域分析由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。最后經(jīng)過(guò)抽樣判決后的頻譜與源信號(hào)頻譜也大體一致，說(shuō)明該2ASK仿真模型是成功的、符合理論的。以上兩種方法如下，代表信息的二進(jìn)制矩形脈沖序列，即是2FSK信號(hào): FSK系統(tǒng)調(diào)制原理2FSK信號(hào)最常用的解調(diào)方法是采用的相干檢測(cè)法，Cosω1t相乘器相乘器輸入ω1ω2LPFLPF抽樣脈沖輸出抽樣判決LPFLPFCosω2tosω2tosω2t: 2FSK相干解調(diào)的方法根據(jù)以上2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理，已調(diào)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式也不難寫出，即:式中 為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為,是的反碼，于是分別是