【正文】 制和解調(diào)原理，并對各個系統(tǒng)的功率譜進行分析；對多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，研究了多進制振幅調(diào)制、多進制頻率 調(diào)制、多進制相位調(diào)制的原理，并以四進制為例對各個系統(tǒng)進行仿真，最后對系統(tǒng)的有效性進行分析。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括 圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)研究 Research of Digital Frequency Transmission System 指導(dǎo)教師簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進入學(xué)校圖書館被查閱。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 關(guān)鍵詞： 頻帶傳輸 調(diào)制與解調(diào) 幅度鍵控 頻移鍵控 相移鍵控 Abstract This paper studies the basic principles of digital band transmission systems, including binary and multiband digital modulation and demodulation, Also principles of the modulation and demodulation are simulated, with the results analyzed. For the binary digital frequency transmission system, this paper focuses on the modulation and demodulation of the binary amplitude shift keying (2ASK), binary frequency shift keying (2FSK), binary phase shift keying (2PSK), binary differential phase shift keying (2DPSK) , and the power spectrum of each system is analyzed. For the Mary digital frequency transmission system, this paper focuses on the basic principles of Mary amplitude modulation, Mary frequency modulation, Mary phase modulation. Also simulation is acplished, with the results analyzed. Keywords: FrequencyBand transmission Modulation and demodulation Amplitude shift keying Frequency shift keying Phase shift keying I 目 錄 第 1 章 緒論 4 主要研究內(nèi)容 11 第 3 章 二進制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計 13 2ASK 系統(tǒng)設(shè)計 13 2FSK 系統(tǒng)設(shè)計 17 2PSK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 22 4FSK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 27 致謝 28 附錄 29 附錄 A 外文資料 29 附錄 B 程序清單 48 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 研究的背景 通信是人類文明發(fā)展歷史中一個永恒的話題，通信的歷史演進伴隨著通信技術(shù)的發(fā)展，它與人類社會的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有極為密切的關(guān)系。 19 世紀中葉以后，由于電報、電話的發(fā)明以及電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類地通信手段發(fā)生了根本性的變革，開創(chuàng)了電氣通信的新時代，隨著科技水平的不斷提高，相繼出現(xiàn)了無線電、固定電話、移動電話、互聯(lián)網(wǎng)等各種通信手段，先進的通信技術(shù)拉近了人與人之間的距離，回顧通信發(fā)展的歷程，每一次相關(guān)重大技術(shù)的進步都孕育著通信技術(shù)水平的進一步提高。 1875 年，蘇格蘭人亞歷山大 1925 年，美國無線電公司研制出第一部實用的傳真機。 1946 年，美國人埃克特和莫奇利發(fā)明了世界上第一臺電子計算機。 1965 年，第一部由計算機控制的程控電話交換機在美國問世。 1977 年，美日科學(xué)家研制出超大規(guī)模集成電路。 1993 年，美國政府提出了建設(shè)國家“信息高速公路”的建設(shè)計劃。 1983，上海率先開通了第一個模擬通信尋呼系統(tǒng)。 1987年，第一個 TACS 制式模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)在廣東建成并投入使用。此后，以大唐、中興、華為公司，以及武漢郵電科學(xué)研究院等為代表的民族通信制造業(yè)實現(xiàn)了群體突破。 1994 年，廣東開通了 GSM 數(shù)字蜂窩移動電話網(wǎng)。 1999 年，第一條傳輸速率為 8 分復(fù)用（ DWDM）系統(tǒng)開通。 回顧國內(nèi)外通信發(fā)展史，不難看出未來通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些顯著特征：伴隨著一系列新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，通信技術(shù)和手段會進一步得到 提升。它具有利用模型進行仿真的一系列優(yōu)點，如費用低易于進行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗，以及易于實現(xiàn)完全相同的條件下的重復(fù)性試驗等。應(yīng)用 Matlab 可方便的解決復(fù)雜數(shù)值計算問題。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包是Matlab 語言中一個科學(xué)性工具包，提供通信領(lǐng)域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計和分析的功能，可以在 Matlab 環(huán)境下獨立使用，也可以配合 Simulink 使用。由于傳輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的原因，基帶信號不適合在各種信道上進行長距離傳輸。因此，對數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分之一，對 它的研究也是有必要的。但在實際信道中大多數(shù)新道具有帶通傳輸特性，因此，必須用數(shù)字信號來調(diào)制某一較高頻率的正弦載波，使已調(diào)信號能通過帶限信道傳輸。第二種技術(shù)通常稱為鍵控法，比如對載波的振幅，頻率及相位進行鍵控，便可相應(yīng)獲得振幅鍵控（ ASK），頻移鍵控（ FSK）及相移鍵控（ PSK）調(diào)制方式。隨著集成電路、超大規(guī)模集成電路、光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)字通信進入全盛時期，成為世界各國主要研究、應(yīng)用和發(fā)展的領(lǐng) 域。 眾所周知，調(diào)制技術(shù)是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，尤其對于數(shù)字通信系統(tǒng)，字調(diào)制技術(shù)更關(guān)系到系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。對于數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)而言，頻譜利用率指的是傳輸效率問題，也就是說，不僅要關(guān)心通信系統(tǒng)的傳輸速率，還要看在這樣的傳輸速率下所占用的信道頻帶寬度是多少。從頻譜利用率的定義可以看出，要提高通信系統(tǒng)的利用率有兩種途徑：一是降低已調(diào)信號的頻譜寬度，二是提高該調(diào)制系統(tǒng) 的信息傳輸速率。隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展 ,通信速度已經(jīng)越來越不適應(yīng)發(fā)展的要求了，因此多進制數(shù)字調(diào)制應(yīng)運而生 ,它指的是調(diào)制信號的不同狀態(tài)數(shù)大于 2 的數(shù)字調(diào)制，當 信道頻帶受限時可以使信息傳輸率增加，從而提高頻帶利用率。 MASK 的調(diào)制方法與 2ASK 的方法相同，不同的只是基帶信號由二電平變?yōu)槎嚯娖?。另外，為了提高傳輸速率，現(xiàn)在經(jīng)常采用幅度和相位聯(lián)合調(diào)制方式 (QAM)。另外 ,目前較常使用的有 16QAM、 64QAM 和 256QAM[1]。在遠距離傳輸情況下，特別是在無線或者光纖信道傳輸時，因為信道都是帶限信道或帶通信道，含有豐富低頻成分的數(shù)字基帶信號無法直接傳輸，必須經(jīng)過調(diào)制器進行解調(diào)，使其成為數(shù)字頻帶（載波）信號后再進行傳輸，在接收端經(jīng)過相應(yīng)解調(diào)器，將其還原成數(shù)字基帶信號，從實際的應(yīng)用上來看，數(shù)字頻帶傳輸比基帶傳輸?shù)膽?yīng)用更加廣泛。 所謂多進制數(shù)字調(diào)制，就是利用多進制數(shù)字基帶信號去調(diào)制高頻載波的某個參量，如幅度、頻率或相位的過程。碼元速率相同時，進制數(shù)傳系統(tǒng)的信息速率是二進制的 M2log 倍。正是基于這些特點，使多進制數(shù)字調(diào)制方式得到了廣泛的使用。一種常用的也是最簡單的二進制振幅鍵控方式稱為通 斷鍵控， 2ASK 信號的一般表達式為： ttste cA SK ?co s)()(2 ? (21) 其中 ? ?? n sn nTtgats )()( (22) sT 為碼元持續(xù)時間； )(tg 為持續(xù)時間為 sT 的基帶脈沖波形，通常假設(shè)是高度為 1，寬度等于 sT 的矩形脈沖； n? 為第 N 個符號的電平取值，若取 ???? ppa n 1,0,1 概率為概率為 (23) 則相應(yīng)的 2ASK 信號就是 OOK 信號。若設(shè) )(ts 的功率譜密度為 )(fPs ， 2ASK 信號的功率譜密度為： )]()([41)(2 cscsA SK ffPffPfP ???? (24) 二進制頻率鍵控（ 2FSK） 頻移鍵控時利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信息的。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)；另一種可以采用鍵控法來實現(xiàn)。 對于相位不連續(xù)的 2FSK 信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載頻的2ASK 信號功率譜密度的疊加，因此 2FSK 頻譜可以近似表示成中心頻率分別為 f1 和f2 的兩個 2ASK 頻譜的組合。這種以載波的不同相位直接去表示相位相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式稱為二進制絕對相移方式。因此，我們可以直接引用 2ASK 信號的功率普遍密度的公式來表述 2PSK 信號的功率譜，即 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 ? ?)()(412 cscsP SK ffPffPP ???? (213) 二進制差分相移鍵控（ 2DPSK） 2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱相對相移鍵控。在解調(diào)過程中，由于載波相位模糊性的影響，使得解調(diào)出的相對碼也可能是“ 1”和“ 0”倒置，但經(jīng)差分譯碼（碼反變換）得到的絕對碼不會發(fā)生任何倒置的現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊性帶來的問題。 ()a 絕 對 碼()b 相 對 碼t1 01 010 111 00( ) 2 DP S Kc參考石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 2DPSK可以與 2PSK具有相同形式的表達式，所不同的是 2PSK中的基帶信號 )(ts對應(yīng)的是絕對碼序列，而 2DPSK中的基帶信號 )(ts 對應(yīng)的是碼變換后的相對碼序列。 M進制幅度調(diào)制信號的載波振幅有 M種取值，在一個碼元期間 bT 內(nèi)，發(fā)送其中的一種幅度的載波信號。發(fā)送端采用鍵控選頻的方式，接收端采用非相干解調(diào)方式。于是當一組組二進制碼元輸