【正文】 由載波分量決定；（2）已調信號的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍。最常見的二進制數(shù)字調制方式有二進制振幅鍵控（2ASK）、移頻鍵控（2FSK）和移相鍵控（2PSK和2DPSK）。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包(Communication toolbox,也叫Commlib,通信工具箱)是Matlab語言中的一個科學性工具包,提供通信領域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設計和分析的功能,可以在Matlab環(huán)境下獨立使用,也可以配合Simulink使用。Matlab具有強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境,可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Matlab仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之一。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。通過仿真，觀察了調制解調過程中各環(huán)節(jié)時域和頻域的波形，并結合這幾種調制方法的調制原理，跟蹤分析了各個環(huán)節(jié)對調制性能的影響及仿真模型的可靠性。本文首先分析了數(shù)字調制系統(tǒng)的五種基本調制解調方法，然后，運用Matlab及附帶的圖形仿真工具 ——Simulink設計了這幾種數(shù)字調制方法的仿真模型。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調制有調幅、調相和調頻三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯控制技術和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進入綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN網(wǎng)），所以通信系統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過渡的趨勢。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型,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)完全相同條件下的重復試驗等。應用Matlab可方便地解決復雜數(shù)值計算問題。用戶可以在Matlab和Simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。2 數(shù)字調制系統(tǒng)的相關原理數(shù)字調制可以分為二進制調制和多進制調制，多進制調制是二進制調制的推廣，所以本文主要討論二進制的調制與解調，最后簡單討論一下多進制調制中的MFSK(M元移頻鍵控)和MPSK(M元移相鍵控)。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。若兩個載頻之差|f1 f2|≤fs，則出現(xiàn)單峰。 在相移鍵控中，載波相位受數(shù)字基帶信號的控制，如在二進制基帶信號中為0時，載波相位為0或π，為1時載波相位為π或0?，F(xiàn)實中用得最多的一種調制方式是多進制相移鍵控（MPSK）。 多進制相移鍵控又稱為多相制，因為基帶信號有M種不同的狀態(tài)，所以它的載波相位有M種不同的取值，這些取值一般為等間隔。 仿真框圖MATLAB提供的圖形界面仿真工具Simulink由一系列模型庫組成,包括Sources(信源模塊)，Sinks(顯示模塊)，Discrete(離散系統(tǒng)模塊)，Linear(線性環(huán)節(jié))，Nonlinear(非線性環(huán)節(jié))，Connections(連接),Blocksetsamp。在這里，整個通信系統(tǒng)的流程被概括為：信號的產(chǎn)生與輸出、編碼與解碼、調制與解調、濾波器以及傳輸介質的模型。每次仿真結束后還可以更改各參數(shù),以便觀察仿真結果的變化情況。因此，我們在仿真中可以用Bernoulli Binary Generator來模擬基帶信號發(fā)生器。MDPSK Modulator Passband和MDPSK Demodulator Passband 分別是數(shù)字信號DPSK調制和解調的專用模塊，其中主要參數(shù)有： Mary number：輸入信號的階次數(shù)，比如2DPSK就是2階的；Symbol period：符號周期，即，一個符號所占的時間，這必須與信號源的Sample time保持一致；Carrier frequency：載波頻率；Carrier initial phase：載波的初始相位；Input sample time： 輸入信號的抽樣時間；Output sample time：輸出信號的抽樣時間。 誤碼計算儀信號經(jīng)過信道后，由于噪聲的干擾，在接收端可能出現(xiàn)誤碼，Simulink中提供了Error Rate Calculation 模塊來計算誤碼率，其主要參數(shù)的設置為：Receive delay：接收延遲，表明在計算誤碼率時接收到的信號比源信號延遲的碼元數(shù)，便于準確計算；Output data：數(shù)據(jù)輸出，將誤碼率、誤碼數(shù)及碼元總數(shù)輸出，有兩個選項可選擇：Work space 和 Port。Simulink 中提供了Spectrum Scope模塊來顯示仿真頻譜，其主要參數(shù)的設置為：Buffer size：緩存長度，頻譜儀應用快速傅里葉變換FFT完成數(shù)據(jù)流從時域到頻域的變換，所以先要將時域的數(shù)據(jù)流取出一段，F(xiàn)FT size(快速傅里葉變換的長度)確定為N，通常要求N為2的冪。要做到這一點，將輸入信號的采樣頻率取為期望的頻率顯示窗最大值的兩倍即可，F(xiàn)requency Range（頻率范圍）選[0...Fs/2]就是這個道理（Fs就是采樣頻率，亦是采樣時間的倒數(shù)）。判決模塊是一個由M文件編寫的S函數(shù)，S函數(shù)是Simulnk中用以功能擴展的一個功能，用S函數(shù)可以自己編制Simulink庫中沒有的Simulink模塊，從而使Simulink的功能大大加強，本模型中使用的判決模塊就是這樣一個應用，其M文件詳見附錄[1]。 space中做統(tǒng)一處理（處理程序見附錄[2]），； 2ASK各環(huán)節(jié)波形示意圖，經(jīng)過調制后的信號波形在符號1持續(xù)時間內是載波的波形，在符號0持續(xù)時間內無波形，這與式（）是完全吻合的。 2FSK 、MSK、GMSK首先說明FSK,MSK和GMSK調制系統(tǒng)的原理。一般來說，鍵控法得到的是與序列無關的，反映在上，僅表現(xiàn)出與改變時其相位是不連續(xù)的；而用模擬調頻法時，由于當與改變時相位是連續(xù)的，故不僅與第個信號碼元有關，而且之間也應保持一定的關系。可以知道MSK信號具有如下特點：（1） 已調信號的振幅是恒定的（2） 調制指數(shù)（3） 以載波相位為基準的信號相位在一個碼元期內準確的線形變化（4） 碼元轉換時刻信號的相位是連續(xù)的，或者說信號的波形沒有突跳 在一些通信場合，對信號帶外輻射功率的限制是十分嚴格的，MSK信號仍不能滿足，于是提出的GMSK。主要參數(shù)設置如下：1． Bernoulli Random Binary Generator (伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器)位置：Communications Blockset\Comm Sources 伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Probability （0出現(xiàn)的概率）Initial seed （初始化種子）12345Sample time （采樣時間）Framebased output （基于幀輸出）使能Smaple per frame (每幀取樣數(shù))10 伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù)2. Spectrum Scope (頻譜儀)用來顯示對數(shù)字調制后信號的測量。此時，MSK，GMSK的傳輸環(huán)境的信噪比，比FSK還要低3 dB，綜合抗干擾能力、占帶寬度最好的是GMSK、MSK次之，最后是FSK。但是我們考慮到如果采用絕對移相方式，由于發(fā)送端是以某一個相位作基準的，因而在接受系統(tǒng)中也必須有這樣一個固定基準相位作為參考，如果這個參考相位發(fā)生了變化，則恢復的數(shù)字信息就會發(fā)生0變?yōu)?或1變?yōu)?，從而造成錯誤的恢復。假設相位值用相位偏移 ,如果 ，則 如果，則表 PSK、DPSK調制系統(tǒng)相位變化參考相位0110101110絕對碼2PSK相位0000絕對移相2DPSK相位0000000相對移相00100110100相對碼下面再來討論2PSK及2DPSK信號的調制與解調。2DPSK信號的解調:(1)相干解調法(極性比較法) 2DPSK信號的相干解調方框圖2DPSK的解調結果不受本地載波的相位“倒”的影響。下面再來討論QPSK（四相絕對移相鍵控）。雙比特碼元中兩個信息比特通常是按格雷碼排列，它與載波相位的關系如下表，表 雙比特碼元與載波相位的關系雙比特碼元載波相位 00110110A方式B方式四相調制信號通常用下式表示：式中： 受調相位，4種不同取值； 相位在（0、）內等間隔的取四種可能相位。用調相法產(chǎn)生的QPSK信號的組成方框圖如下所示，圖中，串/并變換器將輸入的二進制序列依次分為兩個并行的雙極性序列。其相位編碼邏輯關系如表。其解調框圖如下，其中并/串變換器的作用于解調其中的串/并變換器作用相反，它是用來將上、下支路的并行數(shù)據(jù)恢復成串行數(shù)據(jù)的。但當碼組0011或0110時，產(chǎn)生180176。這里，所謂恒包絡技術是指已調波的包絡保持為恒定，它與多進制調制是從不同的兩個角度來考慮調制技術的。一個已調波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關系（因為），因此，為了控制已調波的頻率特性，必須控制它的相位特性。不同點在于它將同相和正交兩支路的碼流在時間上錯開了半個碼元周期。90176。圖中/2的延遲電路是為了保證I、Q兩路碼元偏移半個碼元周期。由圖看出，它與QPSK信號的解調原理基本相同，其差別僅在于對Q支路信號抽樣判決時間比I支路延遲了/2，這是因為在調制時Q支路信號在時間上偏移了/2，所以抽樣判決時刻也應偏移/2，以保證對兩支路交錯抽樣。的相位跳變，因而高頻滾降慢，頻帶仍然較寬。圖 2PSK調制系統(tǒng)仿真框圖 主要參數(shù)設置如下：1. RandomInteger Generator （隨機整數(shù)發(fā)生器）位置 Communications Blockset\Comm Sources表 隨機整數(shù)發(fā)生器的主要參數(shù)設置參數(shù)名稱參數(shù)值PSK QPSK OQPSKMary number（元數(shù)）2 4 4Initial seed （初始化種子）12345Sample time （采樣時間） 隨機整數(shù)發(fā)生器的主要參數(shù)2. Spectrum Scope (頻譜儀)用來顯示對數(shù)字調制后信號的測量。星座圖顯示的是傳輸環(huán)境SNR（信噪比）為6 dB時的圖形。相同頻率資源下，傳輸了更多的信息。為了降低誤碼率，只有提高發(fā)射功率。MFSK簡稱多頻制，原理上是二進制數(shù)字頻率鍵控的直接推廣?？傻孟到y(tǒng)誤碼率， 多頻系統(tǒng)相干檢測和非相干檢測得誤碼率曲線下圖： 圖 多進制時的誤碼率曲線從中可見，無論相干還是非相干，系統(tǒng)誤碼率僅與信噪比r和進制數(shù)M有關。又稱多相制，利用載波的多種不同相位或相位差來表示數(shù)字信息的調制方式。在實際通信中大多采用相對移相。 數(shù)字調制的性能比較 各種仿真模型的性能比較數(shù)字調制的方式有很多種，各種調制方式的調制性能也存在差異，因此，我們研究以上仿真模型的性能，并進行比較。運行程序（具體程序見附錄[2]），得到性能比較的結果如圖 所示：上圖是2FSK、 2DPSK和 MSK三種模型在傳送1200個碼元的情況下，誤碼率與信噪比的關系曲線，從圖中可以看出，誤碼率隨著信道信噪比的增大而減小，而且，信噪比越大，誤碼率減小得越快。s numeral mobile munication to use is the GMSK modulation, but American and Japan39。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，調制技術一直再更新和完善著，與此同時，移動通信走過了第一代移動通信、第二代移動通信并即將進入第三代移動通信。數(shù)字調制解調技術在數(shù)字通信中占有非常重要的地位，常用的數(shù)字調制有：移頻鍵控（FSK）和移相鍵控（PSK）等。高的頻譜效率要以犧牲一定的功率效率來獲得。QAM在固定的點對點數(shù)字微波系統(tǒng)中應用較廣泛，它具有很高的頻譜利用率。近年來由于放大器設計技術的進展，實現(xiàn)了調制方法成為可能。市場是發(fā)展的驅動力。我們要積極促進無線領域的科技進步、技術創(chuàng)新，為實現(xiàn)科教興國戰(zhàn)略，增強中華民族的綜合國力，為全球信息化及經(jīng)濟全球化環(huán)境下的國際社會與全人類的發(fā)展而積極貢獻力量。這種擴展只需在輸入端與調制器間增加一些數(shù)字基帶處理模塊，如信源編碼、加密、信道編碼等，在解調后增加相應的解碼解密器即可。致 謝參考文獻[1] （第五版）..[2] ...[3] .[4] .[5] [6] .[7] ，（1）.43~47.[8] (21).118~120.[9] ..普羅克斯，. 現(xiàn)在通信系統(tǒng)——使用MATLAB. 西安交通大學出版社，2001.附錄附錄[1] 判決模塊S函數(shù)的m文件：function [sys,x0,str,ts] = sfuntmpl(t,x,u,flag)switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes。Unhandled flag = 39。 = 1。 = 1。ts = [0 0]。 sys=0。DPKK/AWGN Channel39。%給信道置數(shù) sim(39。endsave_system(39。DPKK39。FKK/AWGN Channel39。 sim(39。endsave_system(39