【正文】 我的畢業(yè)論文是在譚雪霏老師、趙春波老師、呂鳳杰老師、馬震老師等諸位老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，我的論文處處凝結(jié)著他們的汗水。一方面，內(nèi)存大小會(huì)影響到仿真速度。因?yàn)檎{(diào)制與解調(diào)是通信系統(tǒng)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，所以本文對(duì)常用的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)方法進(jìn)行仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。圖 信號(hào)源參數(shù)設(shè)置（3）仿真波形。圖 2PSK 信號(hào)調(diào)制框圖（2）參數(shù)設(shè)置。圖 和圖 分別是對(duì)上下兩路進(jìn)行分頻的帶通濾波器的參數(shù)設(shè)置。圖 信號(hào)源模塊參數(shù)圖 載波 sin wave 參數(shù)設(shè)置如圖 所示，其幅度為 2，頻率 f1=1Hz，采樣時(shí)間為 ，載波為單精度信號(hào)。仿真波形如圖 所示，其中，第一個(gè)波形是原始信號(hào)，第二個(gè)是載波信號(hào)，第三調(diào)制后的 2ASK 信號(hào)，第四個(gè)是 2ASK 信號(hào)與載波信號(hào)相乘后得到的信號(hào)，第五個(gè)是經(jīng)過低通濾波器的波形，第六個(gè)是經(jīng)抽樣判決器后解調(diào)出的原始信號(hào)。圖 仿真各點(diǎn)波形圖 2ASK 信號(hào)解調(diào)仿真（1）建立 Simulink 模型。（2）參數(shù)設(shè)置。正交振幅調(diào)制的一般表達(dá)式為y(t)=Amcoswct+Bmsinwct 0≤tTS 式中：T S 為碼元寬度；m=1,2,…M,M為 Am 和 Bm 的電平數(shù)。 π/2 的相位跳變，如下圖所示。順便指出，在相干解調(diào)中最為重要也較為困難的是相干載波的提取，因而通常采用差分相干解調(diào)和鑒頻器解調(diào)等非相干解調(diào)。 FSK 可采用包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法等方法進(jìn)行解調(diào)。sVSB(t) sp(t) sd(t) c(t)=2coswct Hh(w) －π/2 177。它的原理圖如下圖所示。與 AM 信號(hào)相比，DSB 信號(hào)不存在載波分量，調(diào)制效率是 100%，全部功率都用于信息傳輸。由以上表示式可知，在波形上，幅度已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律呈正比變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)的頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。角度已調(diào)信號(hào)的頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分，是非線性變換，因此角度調(diào)制又稱為非線性調(diào)制。載波調(diào)制就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程，使使載波的某一個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。單工通信是指通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信；雙工通信是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行消息的傳輸；半雙工通信的移動(dòng)臺(tái)采用單工的“按講”方式，即按下按講開關(guān)，發(fā)射機(jī)才工作，而接收機(jī)總是工作的。3．根據(jù)信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，通信系統(tǒng)可以相應(yīng)的分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。信道既給信號(hào)以通路，也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。信道編碼器通過對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分，組成“抗干擾編碼” ，來減小數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)因受到噪聲等影響而引起的差錯(cuò)。 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成最簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)模型由信源、信道和信宿三個(gè)基本部分組成，但實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)模型要比這復(fù)雜得多。當(dāng)在建模過程中遇到較為復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)層次結(jié)構(gòu)來繪制框圖，先將大系統(tǒng)中的一些具有獨(dú)立功能的部分封裝成一些子系統(tǒng)，再利用這些子系統(tǒng)來構(gòu)造整個(gè)系統(tǒng)。3．圖形系統(tǒng)不僅包括完成 2D 和 3D 數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫生成、圖像顯示等功能需要的高層 Matlab 命令，也包括用戶對(duì)圖形、圖像進(jìn)行特性控制的低層Matlab 命令以及開發(fā)圖形用戶界面 GUI 應(yīng)用程序的各種工具。2．Matlab 是一種超高級(jí)語言。建模、仿真技術(shù)在研究、開發(fā)領(lǐng)域舉足輕重，直接影響到研發(fā)、設(shè)計(jì)通信設(shè)備和通信系統(tǒng)的成敗。基于此，經(jīng)過大量的研究，CCSDS（時(shí)空系統(tǒng)咨詢委員會(huì)）建議采用與深空網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)結(jié)構(gòu)相兼容的寬帶有效調(diào)制技術(shù)，JPL（噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）也研究出一系列的深空探測任務(wù)調(diào)制方案。其中，可變電平的星形 QAM 能提供可變的傳輸速率，根據(jù)信道情況選用合適的調(diào)制方式。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)在模擬電話網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、蜂窩移動(dòng)通信、視頻廣播系統(tǒng)、寬帶接入網(wǎng)等方面都取得了迅速的發(fā)展。進(jìn)而改善這幾種數(shù)字調(diào)制方式在實(shí)際應(yīng)用中存在的如頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等不足之處。作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)是人們重點(diǎn)研究的方向。應(yīng)用Matlab＼Simulink 的計(jì)算機(jī)仿真具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、編程簡易以及實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)。因此，本文就以 Matlab 為軟件平臺(tái)，利用其通信工具箱和信號(hào)處理工具箱中的模塊，尤其是 Matlab 語言的 Simulink 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件包，對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并且對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行誤差分析，從而對(duì)現(xiàn)代數(shù)字通信有更加明確的認(rèn)識(shí)和直觀的了解。在各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)中，軟件仿真已成為必不可少的部分。 研究意義對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)仿真的意義在于促進(jìn)了信息技術(shù)與此方面知識(shí)的整合，同時(shí)對(duì)在一定程度上克服儀器設(shè)備的不足，構(gòu)造、組合新型通信系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的調(diào)制方式，加強(qiáng)使用者的綜合素質(zhì)也具有重要意義。電話網(wǎng)絡(luò)是最為普及而且資源最為豐富的傳輸網(wǎng)絡(luò)，它的調(diào)制方式在經(jīng)歷了FSK、4DOSK、QAM 后，現(xiàn)在主要以脈沖編碼調(diào)制（PCM ）為主，最高傳輸速率可以達(dá)到 56kbps。當(dāng)信道失真嚴(yán)重時(shí)，多采用 4PSK 方式；當(dāng) SNR 較高時(shí)，多采用 32 或 64 電平的星形 QAM 方式。第二章 仿真的意義和仿真軟件 仿真的意義在當(dāng)代，信息科學(xué)發(fā)展迅速，用于研發(fā)、測試的儀器更新速度也正在加快，隨著科技含量的提高，價(jià)格也越來越昂貴。 仿真軟件 Matlab 簡介Matlab 是美國 Math Works 公司于 1967 年推出的矩陣實(shí)驗(yàn)室 Matrix Laboratory的縮寫，是一種跨平臺(tái)的，用于矩陣數(shù)值計(jì)算的簡單高效的數(shù)學(xué)語言 [3]。Matlab 平臺(tái)本身是用 C 語言寫成的，匯聚了許多專業(yè)數(shù)學(xué)家和過程學(xué)者多年編寫的最新的數(shù)學(xué)算法庫，在編程效率，程序的可讀性、可靠性和可移植性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。4．Matlab 數(shù)學(xué)函數(shù)庫是對(duì) Matlab 使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱，包括各種初等函數(shù)的算法和高層數(shù)學(xué)算法。Simulink 模塊庫包含有 Sources（輸入源） 、Sinks（輸出方式） 、Linear（線性環(huán)節(jié)） 、Nonlinear （非線性環(huán)節(jié)）等具有不同功能的 SIMULINK 庫模塊，而且每個(gè)子模型庫中包含相應(yīng)的功能模塊，用戶可以根據(jù)特定的需要?jiǎng)?chuàng)建自己的模塊。一般的數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖 所示。按照相應(yīng)的逆規(guī)則，信道譯碼器在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。信道的固有特性和干擾特性直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都是電信號(hào)，只是模擬信號(hào)的參量取值連續(xù)，而數(shù)字信號(hào)的參量盡可能取有限個(gè)值。第四章 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 調(diào)制的意義和類別由于信號(hào)比較敏感，易受信道中噪聲等因素的影響，不能直接在信道中傳輸，因此就需要對(duì)要傳輸?shù)哪M信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，將其轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)母哳l信號(hào)。調(diào)制信號(hào)是指來自信源的消息信號(hào)，未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)稱為載波，載波調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)，它含有調(diào)制信號(hào)的全部特征。這里的線性并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系，事實(shí)上，任何調(diào)制過程都是非線性的變換過程。1．調(diào)幅標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅就是常規(guī)雙邊帶調(diào)制，簡稱調(diào)幅(AM)。由于 DSB 信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律不一致，所以不能采用包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。 m(t) SDSB(t) SSSB(t) 載波 c(t) 圖 濾波法 SSB 信號(hào)調(diào)制器 H(w)實(shí)現(xiàn)濾波器的難易程度與過渡帶相對(duì)載頻的歸一化值有關(guān)，該值越小，邊帶濾波器就越難實(shí)現(xiàn)。LPF 圖 VSB 信號(hào)的相干解調(diào) 角度調(diào)制角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為 sm(t)=Acos[wct+ (t)] 式中：A 為載波的恒定振?幅；[w ct+ (t)]為信號(hào)的瞬時(shí)相位，記為； (t)為相對(duì)于載波相位 wct 的瞬時(shí)相位偏?移；d[w ct+ (t)]/dt 是信號(hào)的瞬時(shí)角頻率，可記為 w(t)；而 d (t)/dt 相對(duì)于載頻 wc的瞬時(shí)頻偏。其中，包絡(luò)檢波法是指接收端采用兩個(gè)帶通濾波器，中心頻率分別為 f1 和 f2，它們的輸出經(jīng)過包絡(luò)檢波。 數(shù)字相位調(diào)制1．移相鍵控(PSK)調(diào)制設(shè)輸入比特率為{a n},an=177。 + coswct 帶通濾波器帶通濾波器抽樣判決器延時(shí)器Tb串/并轉(zhuǎn)換 ∑QPSK 信號(hào)的產(chǎn)生原理 sinwct + coswct _ OQPSK 信號(hào)的產(chǎn)生原理 sinwct 圖 QPSK 和 OQPSK 信號(hào)的產(chǎn)生原理 QPSK 和 OQPSK 調(diào)制與 PSK 調(diào)制相同，均可采用相干解調(diào)。QAM 信號(hào)一般多采用相干解調(diào)，常用的 QAM 信號(hào)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在信號(hào)串/并轉(zhuǎn)換 ∑Tb功率相同的條件下，選擇信號(hào)空間中信號(hào)點(diǎn)之間距離最大的信號(hào)結(jié)構(gòu)。建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。從 Simulink 模塊選擇器件組建系統(tǒng)模型：從Sources 中選取 Pulse Generator 作為方波信號(hào)源，再從 DSP 工具箱的 DSP Sources中選取 sine wave 作為載波信號(hào)，然后從 Math Operations 中選取 Product 作為乘法器，最后從 Sinks 中選取 Scope 作為示波器。（3）誤碼率分析。圖 載波 sin wave1 參數(shù)設(shè)置如圖 所示，該載波是幅度為 頻率為 2Hz、采樣時(shí)間為 的單精度信號(hào)。 圖 2FSK 信號(hào) f1 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置圖 2FSK 信號(hào) 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置2f（3）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形。圖 Sine Wave1 參數(shù)設(shè)置圖 Sine Wave2 參數(shù)設(shè)置圖 脈沖信號(hào)的參數(shù)設(shè)置脈沖信號(hào)是幅度為 周期為 占空比為 50%的時(shí)鐘的信號(hào)。2PSK 信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)波形如圖 所示。通過對(duì)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過程進(jìn)行 MATLAB/SIMULINK 建模仿真，使我對(duì)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理有了更深的理解，促進(jìn)了知識(shí)的應(yīng)用。一般來說內(nèi)存越大仿真越快。他們淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。得到了濱州學(xué)院馬震老師對(duì)我 MATLAB 及 SIMULINK 軟件的使用和用其對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真的指導(dǎo)和講解。（3）仿真速度。同為非相干解調(diào)時(shí)，2ASK 最簡單，2DPSK 最復(fù)雜。信號(hào)源參數(shù)設(shè)置如圖 所示。其中 Sine Wave1 和 Sine Wave2 是反相的載波，用正弦脈沖作為信號(hào)源。圖 2FSK 解調(diào)框圖（2）參數(shù)設(shè)置。信號(hào)源 s(t)序列本應(yīng)該是用隨機(jī)的 0、1 信號(hào)產(chǎn)生的，在此為了方便仿真選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號(hào)模塊，其參數(shù)設(shè)置如圖 。圖 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置（2）系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)波形。下面第一個(gè)波形是方波信號(hào)源輸出的方波；第二個(gè)波形正弦信號(hào)源輸出的頻率為1Hz 的正弦波；第三個(gè)是方波與正弦波經(jīng)過乘法器后輸出的 2ASK 信號(hào)。圖 2ASK 信號(hào)調(diào)制仿真模型正弦信號(hào)是載波信號(hào)，方波代表 s(t)序列的信號(hào)源，正弦信號(hào)和方波相乘后就得到二進(jìn)