【正文】 基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。即是把基帶信號(hào)（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號(hào)?；炬I控方式：振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）（如下圖13所示）圖13 三種不同的鍵控方式數(shù)字信息有二進(jìn)制和多進(jìn)制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制，在本次設(shè)計(jì)中主要針對(duì)二進(jìn)制調(diào)制（利用鍵控方式）進(jìn)行介紹仿真，并分析它們的抗噪聲性能。除此之外還講述了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，解釋了數(shù)字調(diào)制的基本概念，闡述了數(shù)字調(diào)制的幾種分類(lèi)方式，并介紹了數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方式：振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）。到70年代后期，身為美國(guó)New Mexico大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的Cleve Moler，在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí)，想教學(xué)生使用EISPACK和LINPACK程序庫(kù)，但他發(fā)現(xiàn)學(xué)生用FORTRAN編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間，為了讓學(xué)生方便的調(diào)用EISPACK和LINPACK，利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫(xiě)EISPACK和LINPACK的接口程序。John Little敏銳地覺(jué)察到MATLAB在工程領(lǐng)域的廣闊前景。1984年，Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司，發(fā)行了MATLAB第1版()。九十年代初期，在國(guó)際上30幾個(gè)數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中，MATLAB在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，而Mathematica和Maple則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。1993年，MathWorks公司推出了MATLAB 。1995年，（for ）。2000年10月底推出了其全新的 MATLAB (Release 12)，在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計(jì)、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進(jìn)。2006年9月，MATLAB R2006b正式發(fā)布了! 從現(xiàn)在開(kāi)始，MathWorks公司將每年進(jìn)行兩次產(chǎn)品發(fā)布，時(shí)間分別在每年的3月和9月，而且，每一次發(fā)布都會(huì)包含所有的產(chǎn)品模塊，如產(chǎn)品的new feature、bug fixes和新產(chǎn)品模塊的推出。這里介紹一些常用的編程技巧和方法,以便同學(xué)們能盡快地啟動(dòng)起來(lái),更好地應(yīng)用MATLAB。 MATLAB編程實(shí)現(xiàn) MATLAB腳本文件和函數(shù)文件在MATLAB中，無(wú)論是問(wèn)題的提出還是結(jié)果的表達(dá)都采用你習(xí)慣的數(shù)學(xué)描述方法，而不需要用傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行處理。與腳本文件不同，函數(shù)文件猶如一個(gè)“黑箱”，從外界只看到傳給它的輸入量和送出來(lái)的計(jì)算結(jié)果，內(nèi)部運(yùn)作是看不見(jiàn)的，并且函數(shù)文件的第一行總是以“function”引導(dǎo)的“函數(shù)申明行”。 M文件的一般結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看腳本文件只是比函數(shù)文件少一個(gè)“函數(shù)申明行”，所以腳本文件和函數(shù)文件除第一行不同外，其余的結(jié)構(gòu)都是一樣的。從運(yùn)算角度看“函數(shù)申明行”和“函數(shù)體”兩部分是構(gòu)成M函數(shù)文件所必不可少的。 函數(shù)體語(yǔ)句no = nargout。bode39。% Determine which syntax is being usedswitch nicase 2 …… end% end bode在函數(shù)體內(nèi)應(yīng)用的除返回和輸入變量這些在function語(yǔ)句中直接應(yīng)用的變量以外的所有變量都是全局變量，也就是在函數(shù)返回后，這些變量會(huì)自動(dòng)在MATLAB的空間中自動(dòng)清除掉。最后介紹了m文件，m文件的一般結(jié)構(gòu)，m文件是MATLAB編程仿真的重要工具，它能編寫(xiě)函數(shù)文件和腳本文件。其產(chǎn)生原理圖如圖31所示是模擬調(diào)制法：圖31 2ASK信號(hào)模擬調(diào)制原理框圖圖32是鍵控法圖32 2ASK信號(hào)鍵控調(diào)制原理框圖 2ASK基本原理振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。因?yàn)閟(t)是單極性的隨機(jī)矩形脈沖序列，因此其中，根據(jù)矩形波形g(t)的頻譜特點(diǎn)，對(duì)于所有m=0的整數(shù)，有G(mfs)=0,則：假設(shè)：p=1/2, 則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度P2ask(f)為
P2ask(f)=1/4［Ps(f+fC)+ Ps(f fC)］=（fs/16）［|G(f+ fC)|2+|G(f fC)|2］+（f2s /16）|G(0)|2［ δ(f+ fC)+δ(f fC］整理后可得，式中用到P=1/2，fs=1/Ts。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35所示：圖35 直接調(diào)頻法u 鍵控調(diào)頻法鍵控調(diào)頻法又稱為頻率轉(zhuǎn)換法。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化,則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK信號(hào))。 相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為
e2fsk(t)= s1(t)cosω1t+ s1(t)cosω2t根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度，我們可以得到二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜密度P2ask(f)為P2ask(f)=[Ps1(f+f1)+Ps1(f f1)］+［Ps2(f+f2)+Ps2(ff2)］令概率P=1/2， 將二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜密度公式代入式可得,由上式可得，相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜:由離散譜和連續(xù)譜所組成，如圖39所示圖39 相位不連續(xù)2FSK信號(hào)的功率譜示意圖其中，離散譜位于兩個(gè)載頻f1和f2處；連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于f1和f2處的雙邊譜疊加形成。第二種方法叫選擇法（如圖311），是用此基帶信號(hào)控制一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，以選擇輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)電路的輸入信號(hào)是相位相差的同頻載波。如果一個(gè)達(dá)到正最大值時(shí)，另一個(gè)達(dá)到負(fù)最大值，則稱為反相。載波的初始相位就有了移動(dòng)，也就帶上了信息。 2DPSK的基本原理二進(jìn)制差分相移鍵控常簡(jiǎn)稱為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。為了后的較低的誤碼率，就得讓傳輸?shù)男盘?hào)又較低的誤碼率?，F(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。所以在實(shí)際過(guò)程中一般不采用絕對(duì)移相方式，而采用相對(duì)移相方式。當(dāng)二進(jìn)制基帶信號(hào)的“1”符號(hào)和“0”符號(hào)出現(xiàn)概率相等時(shí)，則不存在離散譜。2ASK有模擬調(diào)制法和鍵控法兩種方法，2FSK可以采用直接調(diào)頻法、鍵控調(diào)頻法、分頻法三種方式，而2PSK和2DPSK也可以采用相乘法，選擇法（鍵控法）兩種方式。 收集MATLAB，數(shù)字調(diào)制技術(shù)資料，熟悉內(nèi)容后準(zhǔn)備索要用到的資料（例如要用到的函數(shù)plot）；216。216。 程序流程在本次設(shè)計(jì)中主要針對(duì)2ASK、2FSK、2PSK（相對(duì)相位）三種調(diào)制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在利用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)之前必須對(duì)編程流程進(jìn)行分析，以便于清楚整個(gè)設(shè)計(jì)的基本思路，有條理的進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2ASK的技術(shù)仿真2ASK信號(hào)在實(shí)際中雖然很少使用，但是它是研究數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)，了解2ASK就比較容易理解FSK,PSK的原理及性能。雖然在實(shí)際收獲中振幅監(jiān)控方式運(yùn)用的比較少，但這是數(shù)字調(diào)制方式的基礎(chǔ)，這一節(jié)就對(duì)幅移鍵控方式進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，,程序如下：% function askdigital(s,f)%本函數(shù)實(shí)現(xiàn)將輸入的一段二進(jìn)制代碼調(diào)制成相應(yīng)的ASK信號(hào)輸出%s為輸入二進(jìn)制碼，f為載波頻率，ASK為調(diào)制后輸出信號(hào)t=0:2*pi/99:2*pi。 m=zeros(1,100)。 m1=[m1 m]。plot(m1)title(39。subplot(212)。以上程序通過(guò)調(diào)試后保存，然后在MATLAB的命令窗口中輸入s的二進(jìn)制代碼和載波頻率f,再輸入函數(shù)名，就可以得到所對(duì)應(yīng)的ask信號(hào)輸出。f和s的取值可以有很多種，這樣仿真圖也可以有不同，以上只取了其中一種情況，僅供參考驗(yàn)證。在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，完成頻譜搬移，變換成頻帶信號(hào)后，才能在帶通傳輸特性的信道中傳輸。c1=[]。 c=sin(f2*t)。 c=sin(f1*t)。 b1=[b1 b]。原始信號(hào)39。subplot(212)。grid on。f1=100； askdigital(s,f1，f2) %格式要輸入正確，否則得不到結(jié)果，會(huì)報(bào)錯(cuò)運(yùn)行結(jié)果如圖43所示：圖43 2FSK信號(hào)波形 以上是對(duì)2fsk調(diào)制原理的仿真設(shè)計(jì)，運(yùn)用簡(jiǎn)單的函數(shù)文件實(shí)現(xiàn)，與2ask不同的是，2fsk信號(hào)需要兩個(gè)載波頻率f1和f2來(lái)實(shí)現(xiàn)，’0’所對(duì)應(yīng)的是f2與碼元速率相同，而’1’所對(duì)應(yīng)的是f1是碼元速率的兩倍，在輸入f1 、f2是注意不要把數(shù)值賦錯(cuò)了，只要f2是f1的兩倍就可以，輸入不同的值可以得到不同的結(jié)果。c1=[]。 b=zeros(1,100)。 end%通過(guò)循環(huán)方式對(duì)輸入信號(hào)的進(jìn)行賦值實(shí)現(xiàn)調(diào)制目的 c=sin(f*t)。end%注意每個(gè)for循環(huán)后面必須以end結(jié)束%if條件函數(shù)，后面要有else，也應(yīng)該跟有endpsk=c1.*m1。)。psk信號(hào)39。MATLAB中輸入命令如下： s=[1 0 1 0 1 1 0 1]。 2DPSK調(diào)制仿真為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出了二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)，以下程序是二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)調(diào)制的仿真代碼。Num_Unit = fs * Time_Hold_On。A = 1。sign_orign = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign )。 else sign_orign( (I1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level。axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), (A / 2), A + (A / 2) ] )。grid%制作畫(huà)布顯示原始信號(hào)圖像subplot ( 2, 1, 2 )。調(diào)制后的信號(hào)39。設(shè)計(jì)過(guò)程中的參數(shù)是可以變化的，并不是唯一的，可以通過(guò)變化參數(shù)來(lái)改變波形，經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，仿真結(jié)果與它的基本原理相符，也就完成了2DPSK的仿真設(shè)計(jì)。對(duì)于以上幾種調(diào)制信號(hào)，如果要進(jìn)行傳輸就要進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)時(shí)有兩種方式，相干解調(diào)和非相干解調(diào)，解調(diào)是有一個(gè)誤碼率的計(jì)算，這是代表調(diào)制系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。由此可看出在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。因此，接收機(jī)總能保持工作在最佳判決門(mén)限狀態(tài)。 設(shè)備的復(fù)雜程度對(duì)于二進(jìn)制振幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控這三種方式來(lái)說(shuō)，發(fā)送端設(shè)備的復(fù)雜程度相差不多，而接收端的復(fù)雜程度則與所選用的調(diào)制和解調(diào)方式有關(guān)。可以看出在選擇調(diào)制方式時(shí)要考慮的因素很多。調(diào)制時(shí)，如果用離散傅里葉變換先對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析，然后再判斷不同頻率對(duì)應(yīng)的幅值是否滿足一定條件，進(jìn)而判斷出該位的數(shù)字邏輯，就可以很輕松的實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)。最后普對(duì)這幾種方式進(jìn)行了比較，各有各的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)用中要根據(jù)時(shí)間情況選擇最優(yōu)方式，在這一章中我獲益不少，因?yàn)檫@是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，要綜合自己對(duì)原理的熟悉還要對(duì)matlab函數(shù)的使用方法進(jìn)行回憶，結(jié)合這兩個(gè)方面才能得到索要的結(jié)果。而通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們?cè)趶?qiáng)大的MATLAB平臺(tái)上對(duì)數(shù)字信號(hào)的帶通傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了一次仿真，有效的完善了學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)踐不足的問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步鞏固了原先的基礎(chǔ)知識(shí)。隨著信息的飛速發(fā)展，通信原理也隨之崛起。在發(fā)送端要注意噪聲的加入，盡量的減少噪聲進(jìn)入信道中，以免在接收端使信號(hào)失真度過(guò)大而不能夠恢復(fù)成原來(lái)的信號(hào)。[7] 樊昌信. 通信原理教程[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006.[8] 劉淑堂（譯）. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)使用MATLAB大全[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2001.[9] 張志涌. 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