【正文】 一個封裝模塊，就是 2FSK 信號的調(diào)制模塊，兩個帶通濾波器分別將 2FSK 信號上下分頻 f1和 f2 ,后面就和 2ASK 信號的解調(diào)過程相同，各參數(shù)設(shè)置如下： 圖 327 2FSK 信號 f1帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 圖 328 2FSK 信號 f2帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 經(jīng)過系統(tǒng)仿真后的各點時間波形如下： 圖 329 2FSK 信號解調(diào)各點時間波形 經(jīng)過系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為 。 圖 334 脈沖信號的參數(shù)設(shè)置 脈沖信號是幅度為 2周期為 1占空比為 50%的基于時間的信號。電平數(shù) m和信號狀態(tài) M 之間的關(guān)系是對于 4QAM，當(dāng)兩路信號幅度相等時，其產(chǎn)生、解調(diào)、性能及相位矢量均與 4PSK 相 同 。 3． 5 多相相移鍵控信號 (QPSK)的 Simulink 仿真 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（ QPSK）也稱多元調(diào)相或多相制。 圖 351 QPSK 調(diào)制、接收模框圖 下面是信號源的設(shè)置，設(shè)置采樣時間為 。 在兩個相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。這說明 MSK 信號的功率主要包含在主瓣之內(nèi)。通過仿真，觀察了調(diào)制解調(diào)過程中各環(huán)節(jié)時域和頻域的波。 4． 3 仿真結(jié)果 與分析 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。調(diào)制后的頻譜主瓣窄、旁瓣衰落快，從而滿足 gsm 系統(tǒng) 要求的信道寬度為 200khz 的要求，節(jié)省頻率資源的調(diào)制技術(shù)。 圖 355 仿真通信誤碼率 圖 3． 6 最小移頻鍵控 (MSK)的 Simulink 仿真 最小移頻鍵控 (MSK)是移頻鍵控 (FSK)的一種改進(jìn)型。如果載波有 2k 個相位，它可以代表 k 位二進(jìn)制碼元的不同碼組。 在 Simulink 中建立 64QAM 調(diào)制、接收模型，并畫出星圖和統(tǒng)計通信誤碼率。 3． 4 正交振幅鍵控 (QAM)的 Simulink 仿真 QAM是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。 和 180176。 本來信號源 s(t)序列是用隨機(jī)的 0 1 信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下： 圖 324 Pulse Generator 模塊參數(shù)設(shè)置 其中方波是幅度為 1，周期為 3，占 1 比為 1/3 的基于采樣的信號。再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出 S(t)信號， simulink 模型圖如下： 圖 315 2ASK 相干解調(diào)的 simulink 模型方框圖 （ 2） 參數(shù)設(shè)置 建立好模型之后，開始設(shè)置各點的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高頻的載波，才能恢復(fù)出原始信號，所以為了使已調(diào)信號的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，所以載波的頻率設(shè)置為 信號，所以在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。調(diào)制仿真 （ 1） 建立模型方框圖 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖由 DSP 模塊中的 sinwave 信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成， Simulink 模型圖如下所示： 圖 311 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖 其中正玄信是載波信號，方波代表 S（ t）序列的信號塬，正弦波 信號和方波相乘后就得到鍵控 2ASK 信號。若以二進(jìn)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(jìn)制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進(jìn)制移頻鍵控信號的帶寬 B2FSK 為 （ 279） 圖 272 相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜示意圖 2PSK 信號的功率譜密度 2PSK 信號的功率譜 ,由式 (279)可知， 2PSK 信號可表示為雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號與正弦載波相乘，則 2PSK 信號的功率譜為 （ 279） 代入基帶信號功率譜密度可得 （ 2710）若二進(jìn)制基帶信號采用矩形脈沖，且 P =1/2 時，則 2PSK 信號的功率譜簡化為 （ 2711） 由式（ 2710）和式（ 2711）可以看出，一般情況下二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜組成，其結(jié)構(gòu)與二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度相類似，帶寬也是基帶信號帶寬的兩倍。 二進(jìn)制振 幅鍵控信號的功率譜密度如 圖 271 所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。 ，從而可允許帶通濾波 器帶寬較窄。頻率關(guān)系為 : ? ?141 ?? nTF bt ， ? ?141 ?? nTF bh ， bc TnF 4? ， n 為大于 4 的整數(shù)。 位，使得功率譜密度按 4?f 速率降低。當(dāng) t=2kbT 時， a(t)取值只有 0 或 2pi (以 2pi 為模 )。當(dāng) kd =1 時，減少 2pi 。 A(t)的尾的基帶相位。 ka 范圍 ? ?1?bb kTkT到 內(nèi)，其起始相位等于與 ka 相鄰的前一個碼元的終一止相位 (對應(yīng)于 t= bkT 時的相位 )。41 ?????? (227) 從 ( )式可以看出，在一個碼元周期內(nèi)，其基帶相位總是線性累積 2pi? ，因此碼元終止位與起始相位之差也是 2pi? 。4 1。 從 MSK 的表達(dá)式可以得知， MSK 的相位是由兩部分組成的，一部分是載波隨時間連續(xù)增加的相位 2pift，另外一部分是攜帶信息的附加相位，它與原始數(shù)據(jù)息息相關(guān)，可以被稱為基帶 相位 . 一般移頻鍵控 (2FSK)兩個信號波形具有以下的相關(guān)系數(shù) : ? ?? ? Tpi FTpi FTFFpi TFFpiRccthth 4s i n4s i n2 2s i n ?? ?? (263) 其中 2 thc FFF ?? () 因為 MSK 是一種正交調(diào)制，其信號波形的相關(guān)系數(shù)等于零，所以上式等號右側(cè)的第一項和第二項均應(yīng)為零。 q(t)為一個分段函數(shù) :當(dāng) 0?t 時， q(t) = 0，當(dāng) LTt? 時， q(t)=。 從相位路徑的角度來看， MSK 屬于線性連續(xù)相位路徑數(shù)字調(diào)制，是連續(xù)相位頻移鍵控 (CPFSK)的一種特殊情況，有時也叫做最小頻移鍵控 (MSK ) . MSK 的“最小 (Minimum )”二字指的是這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù) (h= )獲得正交的調(diào)制信號。譜密度隨頻率(遠(yuǎn)離信號帶寬中心 )倒數(shù)的四次冪而下降，而通常的離散相位 FSK 信號的譜密度卻隨頻率倒數(shù)的平方下降。 在兩個相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。解調(diào)出來的 a 和 b 在經(jīng)過并 /串變換，就可以還原出原調(diào)制信號。此法是一種正交相平解調(diào)法，又稱極性比較法，原理如圖 2 所示。兩路信號在相加電路中相加后得到輸出矢量 ()st 。如 圖 251 所示。這種由兩個碼元構(gòu)成一種狀態(tài)的符號碼元稱為雙比特碼元。它的每個碼元含有 2b 的信息。因此 MPSK 信號可表示為 00 2( ) c o s ( ) c o s ( )M P S K n nu t A t A t M ?? ? ?? ? ? ? 假定載波頻率 0? 是基帶數(shù)字信號的整數(shù)倍 2s sT??? ，則上式可改寫為 000( ) ( ) c os ( )c os ( c os ) ( ) si n ( si n ) ( )ssM PSK s nnnnnnu t A g t nT tA t g t nT A t g t nT??? ? ? ??? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ???? 由上式表明， MPSK 信號可等效為兩個正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)幅所得已調(diào)波之和。 圖 242 QAM 的 調(diào)制、解調(diào)框圖 ttty wBwA cmcm s i nc o s)( ??串 / 并變換電平變換電平變換 預(yù)調(diào)制LPF預(yù)調(diào)制LPFA mBm求和c o s w c ts in w c t乘Q A M 解調(diào)框圖Q A M 調(diào)制框圖乘已調(diào)信號輸出 y （ t ）載波恢復(fù)乘乘L PFL PF電平變換多電平判斷多電平判斷定時恢復(fù)電平變換串 / 并變換 多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制 （ QPSK） 原理簡介 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（ QPSK）也稱多元調(diào)相或多相制。 QAM 中的振幅 Am 和 Bm，可以表示成： Am=dmA， Bm=emA 式中， A 是固定的振幅，（ dm， em）決定已調(diào) QAM 信號在信號空間中的坐標(biāo)點 。例如， 00 轉(zhuǎn)換成 3， 01 轉(zhuǎn)換成 1， 10 轉(zhuǎn)換成 1， 11 轉(zhuǎn)換成 3。接收端完成相反過程，正交解調(diào)出兩個相反碼流， 均衡器 補償由信道引起的 失真 ，判決器識別復(fù)數(shù)信號并映射回原來的二進(jìn)制信號。 QAM是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已調(diào) 信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。一個信號叫 I 信號，另一個信號叫 Q 信號。的相位模糊 ， 所以 2PSK 信號的相干解調(diào)存在隨機(jī)的 倒 π現(xiàn)象 ， 從而使得2PSK 方式在實際中很少采用 。 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180176。 其中圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號 ， 圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信號 。 若用 φn表示第 n 個符號的絕對相位 ，則有 ， 發(fā)送 1 符號 ， 發(fā)送 0 符號 。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。 在 圖 224 中 ， 輸入信號經(jīng)過限幅 后產(chǎn)生矩形波 ， 經(jīng)微分 、 整流 、 波形整形 ， 形成與頻率變化相關(guān)的矩形脈沖波 ， 經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波 ，便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的基帶數(shù)字信號 。非相干解調(diào)過程的時間波形如 圖 223 所示 。 圖 222 是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖 ， 圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號控制 ， 在一個碼元 Ts 期間輸出 f1 或 f2 兩個載波之一 。 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形如 圖 221 所示 ， 圖中波形 g 可分解為波形 e 和波形 f， 即二進(jìn)制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號的 疊加 。對二進(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)制基帶信號的帶寬也是 FSK 信號的最大頻偏，由于數(shù)字信號的帶寬即 Fb 值大，所以二進(jìn)制頻移鍵控的信號帶寬 B 較大，頻帶利用率小。 由圖 212 可以看出 ， 2ASK 信號與模擬調(diào)制中的 AM 信號類似 。 設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號序列由 0， 1 序列組成 ，發(fā)送 0 符號的概率為 P， 發(fā)送 1 符號的概率為 1P， 且相互獨立 。那么在接收端我們就可以 根據(jù)載波的有無還原出數(shù)字信號的 1 和 0?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有 ：振幅鍵控 (ASK)、移頻鍵控 (FSK)和移相鍵控 (PSK)、 正交振幅鍵控 (QAM)、多 相相移鍵控信號 (QPSK)、最小移頻鍵控(MSK)。必須用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。由信息論可知，有可能通過增加帶寬的方式來換取接收信噪比的提高，從而可以提高通信系統(tǒng)的可靠性，各種調(diào)制方式正是為了達(dá)到這些目的而發(fā)展起來的。如無線傳輸時，必須要將信號調(diào)制到相應(yīng)的射頻上才能夠進(jìn)行無線電通信。調(diào)制的目的是使載波攜帶要發(fā)送的信息，對于正弦載波調(diào)制，可以用要發(fā)送的信息去控制或改變載波的幅度、頻率或相位。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)的重要部分之一，對它的研究也是有必要的。 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(jìn)行長距離傳輸。在過去很長一段時期內(nèi)，由于電話通信網(wǎng)最為發(fā)達(dá)，因而其它通信方式往往需要借助 于公共電話網(wǎng)進(jìn)行傳輸，但是隨著 Inter 網(wǎng)的迅速發(fā)展，這一狀況已經(jīng) 發(fā)生了顯著的變化。 通信系統(tǒng)主要分類 根據(jù)通信的業(yè)務(wù)和用途分類，有常規(guī)通信、控制通信等。根據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到 2020 年底移動電話用戶近 4 億。 （ 3） 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步。 通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 124 所示， ? ? ? ? ? ? ? ?信 數(shù) 信信 數(shù) 信信 源 道 字 受