【正文】 一個封裝模塊，就是 2FSK 信號的調制模塊，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 信號的解調過程相同，各參數(shù)設置如下： 圖 327 2FSK 信號 f1帶通濾波器參數(shù)設置 圖 328 2FSK 信號 f2帶通濾波器參數(shù)設置 經過系統(tǒng)仿真后的各點時間波形如下： 圖 329 2FSK 信號解調各點時間波形 經過系統(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 之間的關系是對于 4QAM，當兩路信號幅度相等時，其產生、解調、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 多進制數(shù)字相位調制（ QPSK）也稱多元調相或多相制。 圖 351 QPSK 調制、接收模框圖 下面是信號源的設置，設置采樣時間為 。 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。通過仿真，觀察了調制解調過程中各環(huán)節(jié)時域和頻域的波。 4． 3 仿真結果 與分析 數(shù)字調制是通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，數(shù)字調制技術的改進也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。調制后的頻譜主瓣窄、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)省頻率資源的調制技術。 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)的一種改進型。如果載波有 2k 個相位，它可以代表 k 位二進制碼元的不同碼組。 在 Simulink 中建立 64QAM 調制、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行抑制載波雙邊帶調幅，利用這種已調信號的頻譜在同一帶寬內的正交性，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)序列是用隨機的 0 1 信號產生，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)設置如下： 圖 324 Pulse Generator 模塊參數(shù)設置 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。再用載波和已調信號相乘，經過低通濾波器和抽樣判決器恢復出 S(t)信號， simulink 模型圖如下： 圖 315 2ASK 相干解調的 simulink 模型方框圖 （ 2） 參數(shù)設置 建立好模型之后，開始設置各點的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高頻的載波，才能恢復出原始信號，所以為了使已調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。調制仿真 （ 1） 建立模型方框圖 2ASK 信號調制的模型方框圖由 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 B2FSK 為 （ 279） 圖 272 相位不連續(xù)二進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，其結構與二進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 t=2kbT 時， a(t)取值只有 0 或 2pi (以 2pi 為模 )。當 kd =1 時，減少 2pi 。 A(t)的尾的基帶相位。 ka 范圍 ? ?1?bb kTkT到 內，其起始相位等于與 ka 相鄰的前一個碼元的終一止相位 (對應于 t= bkT 時的相位 )。41 ?????? (227) 從 ( )式可以看出，在一個碼元周期內，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，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 是一種正交調制，其信號波形的相關系數(shù)等于零，所以上式等號右側的第一項和第二項均應為零。 q(t)為一個分段函數(shù) :當 0?t 時， q(t) = 0，當 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 )”二字指的是這種調制方式能以最小的調制指數(shù) (h= )獲得正交的調制信號。譜密度隨頻率(遠離信號帶寬中心 )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。解調出來的 a 和 b 在經過并 /串變換，就可以還原出原調制信號。此法是一種正交相平解調法，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行多電平雙邊帶調幅所得已調波之和。 圖 242 QAM 的 調制、解調框圖 ttty wBwA cmcm s i nc o s)( ??串 / 并變換電平變換電平變換 預調制LPF預調制LPFA mBm求和c o s w c ts in w c t乘Q A M 解調框圖Q A M 調制框圖乘已調信號輸出 y （ t ）載波恢復乘乘L PFL PF電平變換多電平判斷多電平判斷定時恢復電平變換串 / 并變換 多進制相移鍵控調制 （ QPSK） 原理簡介 多進制數(shù)字相位調制（ QPSK）也稱多元調相或多相制。 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 QAM 信號在信號空間中的坐標點 。例如， 00 轉換成 3， 01 轉換成 1， 10 轉換成 1， 11 轉換成 3。接收端完成相反過程，正交解調出兩個相反碼流， 均衡器 補償由信道引起的 失真 ，判決器識別復數(shù)信號并映射回原來的二進制信號。 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行抑制載波雙邊帶調幅，利用這種已調 信號的頻譜在同一帶寬內的正交性，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 信號的相干解調存在隨機的 倒 π現(xiàn)象 ， 從而使得2PSK 方式在實際中很少采用 。 當恢復的相干載波產生180176。 其中圖 (a)是采用模擬調制的方法產生 2PSK 信號 ， 圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產生 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 。分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。 在 圖 224 中 ， 輸入信號經過限幅 后產生矩形波 ， 經微分 、 整流 、 波形整形 ， 形成與頻率變化相關的矩形脈沖波 ， 經低通濾波器濾除高次諧波 ，便恢復出與原數(shù)字信號對應的基帶數(shù)字信號 。非相干解調過程的時間波形如 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， 即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的 疊加 。對二進制的頻移鍵控調制方式，其有效帶寬為 B=2xF+2Fb， xF 是二進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 信號與模擬調制中的 AM 信號類似 。 設發(fā)送的二進制符號序列由 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。基本的數(shù)字調制方式有 ：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行調制，產生各種已調數(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，各種調制方式正是為了達到這些目的而發(fā)展起來的。如無線傳輸時，必須要將信號調制到相應的射頻上才能夠進行無線電通信。調制的目的是使載波攜帶要發(fā)送的信息，對于正弦載波調制，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。在過去很長一段時期內，由于電話通信網最為發(fā)達，因而其它通信方式往往需要借助 于公共電話網進行傳輸，但是隨著 Inter 網的迅速發(fā)展，這一狀況已經 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)務和用途分類，有常規(guī)通信、控制通信等。根據(jù)國家信息產業(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。 通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 進入 20 世紀以來，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