【正文】 plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it bees the most popular international puting software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn39。計(jì)算機(jī)仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具,它通過構(gòu)建模型運(yùn)行結(jié)果來分析實(shí)物系統(tǒng)的性能從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。根據(jù)實(shí)際的目標(biāo)問題提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述,通?？梢员磉_(dá)為一系列數(shù)學(xué)方程以及一系列邊界條件。在當(dāng)代社會(huì)中，信息的交換日益頻繁，隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及它們的密切結(jié)合，通信能克服對(duì)空間和時(shí)間的限制，大量的、遠(yuǎn)距離的信息傳遞和存取已成為可能。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。從理論和實(shí)踐上對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入細(xì)致的研究是非常必要的，本文對(duì)通信系統(tǒng)的一些重要環(huán)節(jié)，由于目前數(shù)字頻帶傳輸占數(shù)字傳輸?shù)暮艽蟊戎?，所以特別對(duì)數(shù)字調(diào)制和解調(diào)進(jìn)行了細(xì)致和全面的研究和講解。著重關(guān)注仿真通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理以及抗噪聲性能，并在MATLAB軟件平臺(tái)上仿真實(shí)現(xiàn)幾種常見的調(diào)制方式。利用系統(tǒng)仿真可以迅速構(gòu)建一個(gè)通信系統(tǒng)模型，為通信和信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析提供一個(gè)便捷，高效且精準(zhǔn)的評(píng)估平臺(tái)。如此要求只有通過使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具才能實(shí)現(xiàn)。 從宏觀看，世界通信方式，仍以電話為主，在電話通信中，則以程控交換和移動(dòng)電話發(fā)展最快。數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)，頻帶傳輸系統(tǒng)也叫數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其頻譜搬移到適合在信道(一般為帶通信道)上傳輸?shù)念l帶上。多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與二進(jìn)制相比，其頻譜利用率更高。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)未知的世界進(jìn)行仿真成為越來越重要的手段。并且，用真實(shí)汽車進(jìn)行測(cè)試存在可重復(fù)性差、不能復(fù)現(xiàn)同一條件等缺點(diǎn)。因此，仿真時(shí)科學(xué)研究和工程建設(shè)中不可缺少的方法。 通信系統(tǒng)仿真的技術(shù)路線了解通信系統(tǒng)的概念，在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的模型，并且根據(jù)概念模型與MATLAB中SIMULINK的相應(yīng)的模塊進(jìn)行系統(tǒng)各組成部分的仿真，再統(tǒng)一調(diào)制和解調(diào)的過程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的仿真。因此，可以將發(fā)射與接收部分中各個(gè)子仿真模型庫進(jìn)行相應(yīng)的歸類。例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖象等都是消息(Message)。通信的目的是傳遞消息，但對(duì)受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息(Information) 。信源是信號(hào)發(fā)生的裝置可以是模擬信源也可以是數(shù)字信源。加密和解密共同組成數(shù)字通信系統(tǒng)的安全組件，加密先講數(shù)字明文變成密文，這樣只有信源和指定的信宿才有對(duì)應(yīng)的秘鑰，如若被他人截獲如果對(duì)方?jīng)]有秘鑰，也無法獲取密文中的信息?；陔姶艑W(xué)理論，為了將發(fā)射無線信號(hào)的天線做短達(dá)到實(shí)際情況；還有就是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的復(fù)用；所有要將數(shù)字信號(hào)放到載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，然后再將數(shù)字帶通信號(hào)加大功率發(fā)射出去。所用載波一般是余弦信號(hào)，調(diào)制信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)。數(shù)字信號(hào)只有幾個(gè)離散值，因此調(diào)制后的載波參數(shù)也只有有限個(gè)值，類似于用數(shù)字信息控制開關(guān)，從幾個(gè)具有不同參量的獨(dú)立振蕩源中選擇參量，為此把數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式稱為“鍵控”。這時(shí)其頻譜可以看成碼列對(duì)低頻載波的開關(guān)鍵控加上碼列的反碼對(duì)高頻載波的開關(guān)鍵控。一般來說，PSK系統(tǒng)的性能要比開關(guān)鍵控FSK系統(tǒng)好，但必須使用同步檢波。 4 數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真原理及框圖 調(diào)制是將各種基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)(已調(diào)信號(hào)或頻帶信號(hào))，就是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號(hào)傳輸，而解調(diào)是調(diào)制的反過程，通過具體的方法從已調(diào)信號(hào)的參量變化中將恢復(fù)原始的基帶信號(hào)。隨著時(shí)代的發(fā)展，用戶不再滿足于聽到聲音，而且還要看到圖像；通信終端也不局限于單一的電話機(jī)，而且還有傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)終端。Keying，幅移鍵控）、4ASK、8ASK、BIT/SK（Phase此外，還有可采用減小相位跳變的MSK等特殊的調(diào)制技術(shù)，為某些專門應(yīng)用環(huán)境提供了強(qiáng)大的工具。在現(xiàn)在文明高速發(fā)展的今天，人們?cè)絹碓诫x不開數(shù)字信息，數(shù)字通信也越來越重要，因此數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)越來越被廣泛應(yīng)用。通常使用鍵控法來實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法如圖42 所示,圖(a)是采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn), 圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn)。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 B2AS是基帶信號(hào)波形帶寬B 的兩倍,即B2ASK=2B[4] 圖43 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度 FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理及功率譜和抗噪聲性能 FSK基本原理二進(jìn)制頻率調(diào)制是用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)控制正弦波的頻率隨二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的變化而變化。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形如圖44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。用數(shù)字基帶信號(hào)的矩形脈沖控制振蕩回路的某些參數(shù)直接改變振蕩頻率，輸出不同頻率的信號(hào)，其工作原理就是VCO的工作原理，如圖45所示圖45 直接調(diào)頻法（2）鍵控調(diào)頻法鍵控調(diào)頻法又稱為頻率轉(zhuǎn)換法。 圖48 相位不連續(xù)2FSK信號(hào)的功率譜示意圖若兩個(gè)載波頻差小于fs，則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰[fc=(f1+f2)/2]；若載頻差大于fs，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰[10]。 圖49 2FSK信號(hào)調(diào)解器相干2FSK抗噪聲性能的分析方法和相干2ASK很相似。定義,取樣判決器對(duì)x(t)取樣，取樣值為。FSK相關(guān)解調(diào)模擬框圖如圖 411所示。由于s(t)中有反碼的存在，則需要將信號(hào)先反轉(zhuǎn)后在原信號(hào)和反轉(zhuǎn)信號(hào)中進(jìn)行抽樣。（4）經(jīng)過帶通濾波器后的2FSK信號(hào)再分別經(jīng)過相乘器，輸出得到相乘后的兩個(gè)不同的2FSK波形sw1，sw2。對(duì)抽樣判決器經(jīng)定義一個(gè)時(shí)間變量長(zhǎng)度i，當(dāng)st1(i)=st2(i)時(shí)，則st=1，否則st=0[12]。本課程設(shè)計(jì)主要介紹基于Matlab對(duì)2PSK 和4PSK進(jìn)制的調(diào)制仿真實(shí)現(xiàn)。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，我們說兩個(gè)波的相位差180度，也就是反相。2PSK信號(hào)碼元的“0”和“1”分別用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“”來表示，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 (422)其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位： (423)因此，上式可以改寫為 (424)這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制移相鍵控方式。4PSK信號(hào)相位φn矢量圖如下參考相位000o11 180o01 270o10 90o45o 11135o 0100225o10315o參考相位圖 414 PSK信號(hào)星座圖由于每一種相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來表示?？梢?，四進(jìn)制信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。4PSK的正交調(diào)制原理如圖：圖 416 QPSK正交調(diào)制原理框圖它可以看成是由兩個(gè)載波正交的2PSK調(diào)制器構(gòu)成的。 QPSK解調(diào)原理QPSK信號(hào)是兩個(gè)載波正交的2PSK信號(hào)的合成。 帶通濾波器輸出的兩路信號(hào) yA(t)= yB(t)= yi(t) 兩路相乘器輸出分別為[9] ZA（t）=A cos(ωct+φn) cosωct=cos(2ωct+φn)+ cosφn （431） ZB（t）= A cos(ωct+φn)（sinωct）= sin(2ωct+φn)+ sinφn （432）低通濾波器輸出為XA（t）=cosφn （433）XB（t）=sinφn （434） 抽樣判決器的判決準(zhǔn)則如下表：表 418 QPSK判決器判決規(guī)則輸入相位 φncosφn的極性sinφn的極性 判決器輸出 a B45o 135 o225 o315 o++++10011100判決器是按極性來判決的。 FSK數(shù)字通信系統(tǒng) FSK數(shù)字通信系統(tǒng)仿真波形及程序（1）FSK程序仿真框圖圖53 FSK程序仿真框圖（2）程序fs=2000。 %兩個(gè)載波信號(hào)的頻率a=round(rand(1,10))。*g1。g2a=g21(:)39。 %得到頻率為f1的fsk1已調(diào)信號(hào)fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t)。subplot(3,1,1)。幅度39。 else st(i)=0。經(jīng)過抽樣判決器后解調(diào)出的波形39。plot(t,g1a)。幅度39。)。（2） 雙擊模型圖中“Subsystem”模塊的圖標(biāo)，在彈出的空白模型圖編輯框上按照需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。SimulationTime=10。)。ro39。BER39。QPSK在AWGN信道下的性能39。誤符號(hào)率和誤比特率39。nsamp=50。M=4。msg=randint(1,nsymbol,M)。x2=fskmod(msg1,M,SymbolRate,nsamp,fs)。 sigma2=sqrt(spow2/(2*snr1(indx)))。 rx2=fadeSig2+sigma2*(randn(1,length(x2))+j*randn(1,length(x2)))。 [err,ber1(indx)]=biterr(msg,decmsg1,log2(M))。 [err,ber2(indx)]=biterr(msg,decmsg2,log2(M))。,EsN0,ber1,39。,EsN0,ber2,39。4PSK和4FSK調(diào)制信號(hào)在Rayleigh衰落信道下的性能39。)。legend(39。39。)。畢設(shè)中我不僅有學(xué)術(shù)上的收獲而且也有生活上的收獲，我從老師身上學(xué)到做事情一定要認(rèn)真和要有毅力，老師每次都很耐心給我解答問題，教會(huì)我和別人相處