【正文】 頭迅猛。另外，設(shè)備的數(shù)字化發(fā)展迅速。 MATLAB 應(yīng)用于多種領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)以 及應(yīng)用開(kāi)發(fā)和算法研究的基本開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具?？v觀通信技術(shù)的發(fā)展歷史，大體可以分為以下三階段： 第一階段是人與人之間依靠語(yǔ)言和文字通信的階段。從國(guó)外通信技術(shù)的發(fā)展歷史來(lái)看，大概從 70 年代開(kāi)始，通信就已經(jīng)進(jìn)入了現(xiàn)代通信的新時(shí)代，目前各項(xiàng)通信技術(shù)的發(fā)展正處在跨越、迅猛發(fā)展的緊要時(shí)期。本章主要介紹通信系統(tǒng)的概念及組成，包括通信系統(tǒng)的一般 模型及模擬通信模型和數(shù)字通信模型等。 （ 2） 發(fā)送設(shè)備：將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換成適合在信道中 傳輸?shù)男盘?hào)。 （ 6） 受信者：傳送消息的終點(diǎn)。模擬信號(hào)也可以稱為連續(xù)信號(hào)，這個(gè)連續(xù)不一定在時(shí)間上連續(xù)，是指某一參量可以連續(xù)變化，或者在某一取值范圍內(nèi)能取無(wú)窮多個(gè)值。 模擬通信系統(tǒng)是通過(guò)模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖 23所示： 其中圖 23所示各部分作用如下： （ 1）信源編碼與譯碼：一是提高信息傳輸?shù)挠行?，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)減少信息冗余度；二是完成模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換，來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸 （ 2）信道編碼與譯碼：加強(qiáng)通信系統(tǒng)的抗干擾能力，使通信 更加可靠 （ 3）加密與解密：顧名思義，加密是為了保證所傳輸信息的安全性，解密是圖 23 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 圖 22 模擬通信系統(tǒng)模型 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 恢復(fù)原來(lái)的信息以供使用 （ 4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)：數(shù)字調(diào)制就是把原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，解調(diào)就是采用相干解調(diào)或者非相干解調(diào)的方法把其還原為數(shù)字基帶信號(hào) （ 5）同步：是保證數(shù)字通信精準(zhǔn)、有效、規(guī)范工作的前提條件 ： （ 1）抗干擾能力比較強(qiáng)，而且噪聲不積累 （ 2）差錯(cuò)可以控制 （ 3）比較容易與各種數(shù)字終端接口 （ 4）容易集成化，使通信設(shè)備更加微型化 （ 5）加密處理更容易，而且有高強(qiáng)度的保密性 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具 MATLAB 簡(jiǎn)介 本章將著重介紹 MATLAB 在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)介紹 MATLAB 語(yǔ)言、工作環(huán)境以及 MATLAB 通信工具箱函數(shù)，加深對(duì) MATLAB 通信工具的認(rèn)識(shí)，并且熟練掌握其應(yīng)用。 語(yǔ)言概述 MATLAB 語(yǔ)言使用方便、集成度高、運(yùn)算高效、輸入便捷、內(nèi)容豐富，可以與由用戶輕松自由的擴(kuò)展。 （ 2）“多功能性”的變量：每一個(gè)變量都代表 著一個(gè)矩陣，每個(gè)元素都可以看作是復(fù)數(shù)，不需要定義矩陣的行數(shù)和列數(shù) （ 3）“多功能性”的運(yùn)算符號(hào)：所有的運(yùn)算，包括加、減、乘、除以及函數(shù)運(yùn)算都對(duì)矩陣和復(fù)數(shù)有效 （ 4）語(yǔ)言規(guī)則和筆算式相似：程序與科技人員的書(shū)寫(xiě)習(xí)慣相近，易寫(xiě)易讀，方便在科技人員之間交流 （ 5）作圖功能強(qiáng)大而簡(jiǎn)單：可以規(guī)定多種坐標(biāo)繪圖；可以繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面；能設(shè)置不同顏色、線型以及視角等 （ 6）智能化程度高：繪圖時(shí)自動(dòng)選擇最佳坐標(biāo)； （ 7）豐富的功能，強(qiáng)大的可擴(kuò)展性 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 的工作環(huán)境 MATLAB 系統(tǒng)的安裝比較簡(jiǎn)單，安裝程序步驟如下： （ 1）找到 執(zhí)行文件，雙擊開(kāi)始安裝 （ 2）選擇安裝路徑 （ 3）進(jìn)行文件的解壓和復(fù)制過(guò)程 （ 4）確認(rèn)是否安裝 MATLAB Notebook （ 5）安裝完畢。我們可以根據(jù)自己的需要選擇這些仿真函數(shù)和模塊來(lái)搭建自己的通信系統(tǒng)仿真模型。通過(guò)對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信源編碼譯碼、通信仿真輸出和同步技術(shù)仿 真的 MATLAB仿真方法與技巧的學(xué)習(xí)與掌握，加深了自己對(duì) MATLAB 通信工具的認(rèn)知。 在 MATLAB 命令窗口中輸入以下命令： mgui 這時(shí)我們可以打開(kāi)一個(gè)用戶界面窗口 —— 誤碼率仿真窗口。 圖 24誤碼率仿真窗口 由圖 24可以看出，誤碼率仿真窗口的上半部分分為了四個(gè)功能區(qū)域，它們齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 分別是： ? Source（信號(hào)源） ? ErrCtrCode（ 差錯(cuò)控制編 碼 ） ? Modulation（ 信號(hào)調(diào)制編碼 ） ? Channel（ 信道 ） 第三章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 由于數(shù)字通信系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字通信系統(tǒng)已成為當(dāng)今社會(huì)通信的發(fā)展方向。模擬信號(hào)數(shù)字化方法可以分為波形編碼和參量編碼。所以說(shuō)，如果我們要傳輸模擬信號(hào)，可以通過(guò)傳輸抽樣定理的抽樣值來(lái)實(shí)現(xiàn)而不是非要傳輸原本的模擬信號(hào)。換種說(shuō)法，抽樣就是隔一段時(shí)間 T（固定的時(shí)間間隔），抽取語(yǔ)音信號(hào)的一個(gè)抽樣值（瞬時(shí)幅度值）。 比如說(shuō) ,一路電話信號(hào)的頻帶為 300～ 3400Hz， fm=3400Hz，則抽樣頻率 fs≥ 2 3400=6800Hz。如果 按照 CCIR601 的 建議，亮度信號(hào)的抽樣頻率 是 ，色度信號(hào) 的抽樣頻率則 為 。量化方法中，取整的時(shí)候只舍不入，就是說(shuō) 0～ 1伏之間輸入的所有電壓輸出都為 0伏， 1～ 2伏之間所有的輸入電壓輸出都為 1伏等等。采用有舍有入的方 式時(shí)通常有正有負(fù)，量化的誤差絕對(duì)值最大為Δ /2。這能夠證明量化失真功率與最小的量化間隔的平方成正比例。通常都要用一個(gè)二進(jìn)制數(shù)來(lái)表達(dá)某一個(gè)量化級(jí)數(shù)，經(jīng)過(guò)傳輸在接收端再依據(jù)這個(gè)表達(dá)量化級(jí)數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)恢復(fù)原來(lái)信號(hào)的幅值。量化的誤差與噪聲相比，兩者是有本質(zhì)上的區(qū)別的。 上面所描述的方法稱為線性量化，是采用均勻間隔量化級(jí)數(shù)來(lái)進(jìn)行量化的方法。采用這種方法是因?yàn)槟M的視頻信號(hào)通常需要進(jìn)行校正，而這種校正類似于非線性的量化特性， 能夠減輕甚至消除小信號(hào)時(shí)誤差帶來(lái)的影響。但這是靠著犧牲大信號(hào)量化信噪比 (虧損 12dB)來(lái)對(duì)換的。詳細(xì)點(diǎn)說(shuō)，就是利用 n比特的二進(jìn)制碼來(lái)表示出已經(jīng)量化過(guò)的抽樣值，每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)都對(duì)應(yīng)了一個(gè)量化值，然后再通過(guò)排列得到由二值脈沖所組成的數(shù)字化信息流。 上述所說(shuō)的是自然二進(jìn)制碼，除了這種二進(jìn)制碼還有其他形式的二進(jìn)制碼。因?yàn)樗菣?quán)重碼，所以每一位都有確定的大小，并且能夠直接進(jìn)行大小的比較和各種算術(shù)運(yùn)算。格雷碼在相鄰的電平之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一位發(fā)生變化。 編碼有信源編碼和信道編碼兩種 [5]。這是通信系 統(tǒng)理論中的一條基本的原理。這就要求我們一定要用數(shù)字基帶信號(hào)來(lái)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，來(lái)生成各種已調(diào)的數(shù)字信號(hào)。 圖 42 數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)流程圖 二進(jìn)制振幅鍵控（ 2ASK） 二進(jìn)制振幅鍵控（ 2ASK） 就是數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)的振幅鍵控，它的特點(diǎn)是 正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào) 的變化 而變化 。 乘 法 器c o s ct?二 進(jìn) 制 不 歸 零信 號(hào)S （ t）2 ()A S Ket （ a） 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 c o s ct?開(kāi) 關(guān) 電 路 2 ()A S KetS （ t） （ b） 圖 44 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖 由圖 44（ a）我們可以清楚地看到，它是采用模擬相乘的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制的。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1 1 0 0 1 0 1 0 圖 46 2ASK信號(hào)相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 以下是利用 Matlab 編程實(shí)現(xiàn) 2ASK 的 模型仿真 ： clear。 %載波參數(shù)設(shè)置 carrier=cos(2*pi*f*t)。 %產(chǎn)生 20個(gè)隨機(jī)數(shù) Signal=zeros(1,length(t))。 %產(chǎn)生原始信號(hào)，共 20 個(gè)碼元 for n=1:M。 %噪聲生成 ASK1=ASK_Signal+noise。Fs=8000。 ws=2*pi*fs/Fs。 %濾波 %%判決器 panjue=max(ASK_out)/2。plot(t,Signal)。時(shí)間 /s39。)。 subplot(5,1,2)。 時(shí)間 /s39。)。 subplot(5,1,3)。時(shí)間 /s39。)。 subplot(5,1,4)。 xlabel(39。幅值 39。)。grid on。ylabel(39。解調(diào)信號(hào) 39。 y=sin(x.*(2*pi+2*t))。 [Am3,pha3]=dft3(x)。 以下是 編 程 實(shí)現(xiàn) PSK/DPSK 調(diào)制技 術(shù) 、 繪制時(shí) 、 頻域波形 ： 二元序列為 10110010 圖 48 表示原信號(hào)的頻域波形 圖 49 用 FSK調(diào)之后的頻域波形 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 d=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100), zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)]。 [Am3,pha3]=dft3(x)。而在方式一定的情況下，有式 45： 2224ASK FSK BP SKr r r?? （ 45） 在信噪比一定的情況下， 2PSK 系統(tǒng)的誤碼率低于 2FSK 系統(tǒng)， 2FSK 系統(tǒng)的誤碼率低于 2ASK 系統(tǒng)。濾波器是用來(lái)展寬基帶脈沖的，使它們重疊到鄰近時(shí)隙中。 碼間串?dāng)_的解決方法 基帶的傳輸特性對(duì)碼間串?dāng)_有很大的影響，通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)的波形和傳輸濾波器，可以在最小傳輸帶寬的前提下消除碼間串?dāng)_。 奈奎斯特曾經(jīng)導(dǎo)出了無(wú)碼間串?dāng)_必須滿足的條件 ，就是殘留對(duì)稱定理。根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則 ,如果信號(hào)經(jīng)傳輸后整個(gè)波形發(fā)生了變化 ,只要其特定點(diǎn)的抽樣值保持不變 ,那么用再次抽樣的方法 ,仍然可以準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始信號(hào)。 無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)設(shè)計(jì) 升余弦滾降波形 如圖 52： 圖 52 升余弦滾降波形 流程圖 53： 圖 53 流程圖 設(shè)計(jì)程序： clear all。一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間 nsample=17。 dt=ts/nsample。 alpha=1。f(1+1)/ts xf(k)=ts。 axis([1 1 0 ])。ylabel(39。 figure(2) plot(t,xt)。)。grid。 tt=(na+tmp1)/2*dt:dt:(na+tmp1)/2*dtdt。)。grid。 圖 54 輸入信號(hào) 圖 55 升余弦滾降 系統(tǒng) 齊魯工業(yè)大學(xué) 2020屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 （ 3） 升余弦滾降波形：是 a=1 的 h(t)的波形， h(t)滿足抽樣值上無(wú)串?dāng)_的傳輸條件， 并且 尾部衰減 很快 ， 有助于消減 碼間串?dāng)_和位定時(shí)誤差的影響。 她 嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !謝謝你們 !