【正文】 要 在日常的生活中，通信是人們用來傳遞信息的方式。 本次設(shè)計(jì)將使用 MATLAB 軟件設(shè)計(jì)函數(shù)和 Simulink建模對(duì)數(shù)字調(diào)相技術(shù)進(jìn)行仿真和研究。最后一章對(duì)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)作了一個(gè)總結(jié)。對(duì)本研究 提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理?；鶐盘?hào)不適合直接在帶通型信道上傳輸，需 要將其進(jìn)行調(diào)制，使傳輸頻帶適合信道的通頻帶。它們分別是控制正弦波的幅度、頻率、相位隨著數(shù)字信號(hào)變化而變化。在選擇濾波器的響應(yīng)時(shí)，應(yīng)使收發(fā)綜合響應(yīng)滿足奈奎斯特準(zhǔn)則，或采取必要的均衡措施，以消除或克服碼間干擾的帶來的誤差或影響?？?以看出，為達(dá)到同樣的誤碼率，移幅鍵控和移頻鍵控所需的歸一化信噪比等于移相鍵控的兩倍 。②參差四相移相鍵控 (OQPSK)和最小移頻鍵控(MFSK)：前者是將四相鍵控的兩個(gè)調(diào)制碼元偏移半個(gè)碼長(zhǎng)，后者是將連續(xù)相位移頻鍵控的移頻指數(shù)定為 ，它們是四相鍵控的派生形式。 MATLAB/Simulink 的簡(jiǎn)介 MATLAB 美國(guó) Mathworks 公司于 1967 年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室“ Matrix Laboratory”（縮寫為 Matlab）這就是 Matlab 最早的雛形。 MATLAB 具有其他高級(jí)語(yǔ)言難以比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如編寫簡(jiǎn)單、變成效率高、易學(xué)易懂等，因此 MATLAB 語(yǔ)言也被通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語(yǔ)言，用 MATLAB 來解決運(yùn)算問題要比用 C、 Fortran 等語(yǔ)言完成相同的事情方便得多。因而 MATLAB 在通信仿真領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用，掌握了 MATLAB 就好比掌握了開啟這個(gè)專業(yè)領(lǐng)域大門的鑰匙。另外， Simulink 把具有特定功能的代碼組織四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 3 成模塊的方式，并且這些模塊可以組織成具有等級(jí)結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)，因此具有內(nèi)在的模塊化設(shè)計(jì)要求。連續(xù)模塊是指輸出信號(hào)發(fā)生連續(xù)變化的模塊；離散模塊則是輸出信號(hào)固定間隔變化的模塊。 如果一個(gè)仿真模型中只包含離散模塊，這個(gè)時(shí)候， Simulink 采用固定步長(zhǎng)的方式進(jìn)行仿真（即每隔一定的間隔計(jì)算一次輸出信號(hào)）。對(duì)于可變步長(zhǎng)方式，多速率仿真模型按照各個(gè)模塊的采樣間隔列出系統(tǒng)可能那個(gè)的仿真時(shí)刻，在仿真時(shí)刻到來的時(shí)候，只對(duì)相應(yīng)的離散模塊實(shí)施仿真，從而在一定程度上提高了仿真的效率。每個(gè)步長(zhǎng)中， Simulink 使用小步長(zhǎng)間隔，通過積分運(yùn)算得到連續(xù)狀態(tài)的當(dāng)前輸出信號(hào)。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 4 信息是消息中包含的新的、有意義的且可被理解的、不可壓 縮的東西。通信從本質(zhì)上來講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無(wú)失真，高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過程中將無(wú)用信息和有害信息抑制掉。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 2 所示。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比重日益增長(zhǎng)，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。 1866 年利用海底電纜實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報(bào)通信。在 70 年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動(dòng)電話在 90 年代中期被數(shù)字移動(dòng)電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。 （ 1）微波中繼通信使長(zhǎng)距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí)。 （ 5）微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求越來越高，各種技術(shù)會(huì)不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將被不斷地開發(fā)出來。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由 0， 1 序列 組成，發(fā)送 0 符號(hào)的概率為 P，發(fā)送 1 符號(hào)的概率為 1P，且相互獨(dú)立。 由圖 4 可以看出， 2ASK 信號(hào)與模擬調(diào)制中的 AM信號(hào)類似。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形如圖 8 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(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。圖 9 是數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖，圖中兩個(gè)振蕩器的輸出載波受輸入的二進(jìn)制基帶信號(hào)控制，在一個(gè)碼元 Ts 期間輸出 1f 或 2f 兩個(gè)載波之一。 圖 9:數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 11 (a)非相干解調(diào) (b)相干解調(diào) 圖 10:二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 12 圖 11:2FSK 非相干解調(diào)過程的時(shí)間波形 二進(jìn)制移相鍵控 (2PSK) 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控 (2PSK)信號(hào)。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 tnTtgte csP S K ?c o s)]([)(2 ?? （ 29） 其中， na 與 2ASK 和 2FSK 時(shí)的不同，在 2PSK 調(diào)制中， na 應(yīng)選擇雙極性，即 ??? ?? PPan 11 ,0，發(fā)送概率為 發(fā)送概率為 （ 210） ??? ?? P P，發(fā)送概率為，發(fā)送概率為1 10b n （ 211） 若 g(t)是脈寬為 Ts，高度為 1 的矩形脈沖時(shí)，則有 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 13 tte cPSK ?co s)(2 ? ，發(fā)送概率為 P tte cPSK ?co s)(2 ?? ，發(fā)送概率為 1P 由式 (211)可看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào) 1 時(shí)，已調(diào)信號(hào) )(2 tePSK 取 0176。 ，發(fā)送 1 符號(hào) 180176。其中圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)，圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)。 倒相時(shí)，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò)。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號(hào)波形 g(t)確定，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的帶寬 ASKB2 是基帶信號(hào)波形帶寬 B 的兩倍，即 ASKB2 =2B。由式 (29)可知， 2PSK 信號(hào)可表示為雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)與正弦載波相乘，則 2PSK 信號(hào)的功率譜為 ? ?)()(41)(2 cscsP SK ffPffPfP ???? （ 220） 代入基帶信號(hào)功率譜密度可得 ? ?? ?)()()0()21(41)()()1(222222ccsccsP S KffffGPfffGffGPPfP???????????? （ 221） 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 17 若二進(jìn)制基帶信號(hào)采用矩形脈沖，且 P =1/2 時(shí)，則 2PSK 信號(hào)的功率譜簡(jiǎn)化為 ????????? ??? ??222 )()(s i n)( )(s i n4)(scscscscsP S K Tff TffTff TffTfP ? ?? ? （ 222） 由式（ 222）和式（ 223）可以看出，一般情況下二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)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(hào)的功率譜密度相類似，帶寬也是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。 (2) 參數(shù)設(shè) 置 建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)的最佳仿真。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 20 圖 23： 量化編碼器的參數(shù)設(shè)置 量化編碼器的 量化分區(qū)為 [1， 0， 0， 0]，量化碼書為 [10， 0， 0， 0， 10] (3) 系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形圖 經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點(diǎn)的波形圖： 圖 24:2ASK 調(diào)制各點(diǎn)波形圖 由上圖可以看出信息源和載波信號(hào)相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的 2ASK 信號(hào)。 本來信號(hào)源 s(t)序列是用隨機(jī)的 0 1信號(hào)產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的Bernoulli BinaryGenerator信號(hào)模塊其參數(shù)設(shè)置如下： 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 25 圖 29： Bernoulli BinaryGenerator信號(hào)模塊參數(shù)設(shè)置 伯努利方波信號(hào)是基于采樣的， 0 1 等概率出現(xiàn)，抽樣時(shí)間是 1s 。 圖 32：量化編碼器的參數(shù)設(shè)置 量化編碼器的量化分區(qū) 為 [1， 0， 0， 0]，量化碼書為 [10， 0， 0， 0， 10] 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 27 圖 33：允許頻率為 f2通過的濾波器參數(shù)設(shè)置 其中允許通過的頻率范圍為 1Hz 到 3Hz。 圖 38： 2FSK解調(diào)出來頻率為 f2各點(diǎn)的波形 由上圖可以看出第一個(gè)波形 是經(jīng)過允許頻率為 f2 通過的濾波器得到的波形， 第二個(gè)波形是相干波，第三個(gè)波形 是經(jīng)過濾波器之后與相干波相乘得到的波形，第 四個(gè)波形是通過低通濾波得到的波形，第五 個(gè) 波形 則是通過量化編碼器得到的 信號(hào) 與原 信號(hào) 一致 。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào) 的 1 和 0 用 兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，其方框圖如下： 圖 39： 2PSK 信號(hào)調(diào)制的 simulink 的模型圖 其中 Sin wave 和 Sin wave2 是反相的載波， 正弦 脈沖作為信號(hào)源，各個(gè)參數(shù)設(shè)置如下： (2) 參數(shù)設(shè)置 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 31 圖 40： Sin wave 信號(hào)參數(shù)設(shè)置 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 32 圖 41： Sin wave2 信號(hào)的參數(shù)設(shè)置 由上面兩個(gè)圖可以看出兩個(gè)載波是幅度為 2， 頻率為 4Hz， 采樣時(shí)間為 的反相信號(hào)。 四川大學(xué)錦城學(xué)院本科畢業(yè)論文 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究與仿真 34 圖 44：量化編碼器的參數(shù)設(shè)置 量化編碼器的量化分區(qū)為 [1， 0， 0， 0]，量化碼書為 [10， 0， 0， 0， 10] (3) 系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形圖 參數(shù)設(shè)置完之后可以得到調(diào)制的波形如下圖。 對(duì)信道特性變化的敏感性比較 在 2FSK 系統(tǒng)中，判決器是根據(jù)上下兩個(gè)支路解調(diào)輸出樣值的大小來作出判決，不需要人為地設(shè)置判決門限，因而對(duì)信道的變化不敏感。當(dāng)信道特性發(fā)生變化時(shí)，接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度將隨著發(fā)生變化，從而導(dǎo)致最佳判決門限也將隨之而變。表 1 列出了各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率 eP 與輸入信噪比 r的數(shù)學(xué)關(guān)系。就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。 綜上所述，用計(jì)算機(jī)仿真電子通信系統(tǒng)，具有廣泛的適應(yīng)性和極高的靈活性。朱謙著， 2021 [9]《擴(kuò)頻通信》，清華大學(xué)出版社，田日才著， 2021 [10]《通信電子電路》，人民郵電出版社，解相吾 解文博著， 2021 [11]《移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)》，人民郵電出版社，解相吾 解文博著， 2021 [12]《無(wú)線通信調(diào)制與編碼》，人民郵電出版社，王軍選 。 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。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。以及討論直接序列擴(kuò)頻（ DSSS）和跳頻（ FHSS）這兩種擴(kuò)頻方式。 下面討論擴(kuò)頻技術(shù)（雙關(guān)語(yǔ)意）。但這一技術(shù)被遺忘了，沒有在當(dāng)時(shí)受到美軍的重視，直到 20 世紀(jì) 80年代它才開始活躍起來。 擴(kuò)頻通信的原理 擴(kuò)頻是香農(nóng)定理的典型： C=B log2(1+S/N) 公式（ 1） 在公式中， C 為信道容限，單位是比特 /秒 (bps),意指單位時(shí)間內(nèi)信道中無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?。信噪比體現(xiàn)了環(huán)境條件或物理特性（如障礙、干擾器、干擾等