【正文】 IV 5 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真實現(xiàn) .................................................................................................... 42 仿真平臺功能 .......................................................................................................... 42 總體設計方案 .......................................................................................................... 42 總體設計參數(shù) .......................................................................................................... 43 仿真實現(xiàn) .................................................................................................................. 44 信號調(diào)制解調(diào)程序流程圖 ............................................................................ 44 二進制幅度鍵控 (2ASK)信號仿真 ................................................................ 44 二進制頻移鍵控 (2FSK)信號仿真 ................................................................ 46 二進制相移鍵控 (2PSK)信號仿真 ................................................................ 48 二進制 差分 相移鍵控 (2DPSK)信號仿真 ..................................................... 50 仿真結(jié)果及分析 ...................................................................................................... 51 結(jié) 論 ........................................................................................................................................ 52 致 謝 ........................................................................................................................................ 53 參考文獻 .................................................................................................................................. 54 附錄 A 英文原文 ................................................................................................................... 57 附錄 B 漢語翻譯 ................................................................................................................... 63 附錄 C 部分程序 ................................................................................................................... 67 AM 程序 .................................................................................................................. 67 DSB 調(diào)制函數(shù) ......................................................................................................... 68 FM 調(diào)制函數(shù) ........................................................................................................... 69 “畫圖 ”按鈕的回調(diào)函數(shù) .......................................................................................... 70 2ASK 程序 ............................................................................................................... 72 2FSK 程序 ............................................................................................................... 76 2PSK 程序 ............................................................................................................... 80 沈陽理工大學學士學位論文 1 1 緒 論 隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)功能日趨強大；性能指標越來越高；無線通信系統(tǒng)越來越復雜；其工作的過程描述又很抽象。本通信仿真平臺的任務是對調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶、調(diào)頻、調(diào)相五種模擬通信信號的調(diào)制和解調(diào)進行建模和計算 ，以及 對 2ASK， 2FSK，2PSK， 2DPSK 四種數(shù)字通信信號的調(diào)制和解調(diào)進行建模和計算。 demodulation 。市場是發(fā)展的驅(qū)動力。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎。它具有利沈陽理工大學學士學位論文 2 用模型進行仿真的一系列優(yōu)點，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。本題中仿真平臺可實現(xiàn) 基本模擬信號和數(shù)字信號的產(chǎn)生和解調(diào)。信道是指信號傳輸?shù)耐ǖ馈６B續(xù)消息則是某狀態(tài)連續(xù)變化的消息。首先，發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號，接收端收到的信號要反變換成原連續(xù)消息。但是主要還是上述兩 種變換和反變換，其余過程被認為都是足夠理想的。 m ( t )A0c o s 2 π fctsA M( t ) 圖 AM 調(diào)制器模型 當滿足條件 ?? 0max Atm ? 時， AM 信號的包絡與調(diào)制信號成正比，所以用包絡檢波的方法很容易恢復出原始的調(diào)制信號，否則，將會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn) 象而產(chǎn)生包絡失真。因此 ? ? scAM PPtmAP ???? 22 220 () 式中 cP — 不帶信息的載波功率 ， 220APc ?； sP — 信號平均功率。 調(diào)幅信號的相干解調(diào)和抗噪聲性能 AM 信號的解調(diào)方法有兩種：包絡檢波和相干解調(diào)。可以將普沈陽理工大學學士學位論文 7 通調(diào)幅信號放大后限幅，使其成為等 幅 方波信號，然后用帶通濾波器取出它的基頻，就是同步信號了。 可見，輸出信號中含有 mf 、 cf2 、 mc ff ?2 幾個頻率分量。我們把這種方法稱為濾波法，它是最 簡單也是最常用的方法。 設單頻調(diào)制信號 ? ? tfAtm mm ?2c os? ，載波 ? ? tftc c?2cos? ，兩者相乘得 DSB 信號如公式（ ）為 ? ?? ? ? ?tffAtffAtftfAtsmcmmcmcmmD S B?????????2c os212c os212c os2c os 保留上邊帶，則 ? ? ? ?tftfAtftfAtffAtscmmcmmmcmU S B?????2s i n2s i n212c os2c os212c os21???? () 保留下邊帶，則 ? ? ? ?tftfAtftfAtffAtscmmcmmmcmL S B?????2s i n2s i n212c os2c os212c os21???? () 把上、下邊帶合并起來可以寫成下式： ? ? tftfAtftfAts cmmcmmSSB ???? 2s i n2s i n212c o s2c o s21 ?? () 式中， “ ” 表示上邊帶信號， “ +” 表示下邊帶信號。如果只是調(diào)制方式不一樣的話，DSB 調(diào)制方式后的發(fā)射功率為 SSB 的兩倍。角度調(diào)制就是頻率調(diào)制（ FM）和相位調(diào)制（ PM）的統(tǒng)稱。 積 分 器 π / 2m ( t )載 波 c o s ωctsN B F M( t )圖 2 9 窄帶調(diào)頻（ NBFM）信號產(chǎn)生框圖 窄帶調(diào)頻一般都要再用倍頻來得到寬帶調(diào)頻信號。 如圖，輸入調(diào)頻信號為 ??tsFM ，其表達式為公式（ ） 。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。 1 10? ?相移鍵控c1 10? ?振幅鍵控a1 10 t? ?頻移鍵控b 圖 正弦波的三種鍵控波形 調(diào)制信號是二進制數(shù)字基帶信號時，這種調(diào)制稱 為二進制數(shù)字調(diào)制。一種常用的也是最簡單的二進制振幅鍵控方 式稱為通 斷鍵控，其表達式為 ? ????? 時”發(fā)送“，以概率 ”時發(fā)送“以概率 00 1,c o s PPtAte cook ? () 可見，載波在二進制基帶信號 s(t)控制下通 斷變化，所以這種鍵控又稱為通 斷鍵控。 帶 通濾 波 器全 波整 流 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器? ?te A S K2 a b c d脈沖定時 輸出? ?非相干解調(diào)方式a帶 通濾 波 器低 通濾 波 器抽 樣判 決 器相 乘 器? ?te A S K2 脈沖定時 輸出tc?co s? ?相干解調(diào)方式b 圖 2ASK/OOK 信號接收系統(tǒng)組成方框圖 功率譜密度 由于 2ASK 信號是隨機的功率信號 ，故研究它的頻譜特性時，應該討論它的功率譜密度。 由此可見， 2ASK 信號的傳輸帶寬是碼元速率的 2 倍 [22][23]。這里的抽樣判決是直接比較兩路信號抽樣值的大小，可以不專門設置門限，判決規(guī)則應與調(diào)試規(guī)則相呼應，調(diào)制時若規(guī)定 “1”符號對應載波頻率 1f ，則接 收 時上支路的樣值較大，應判為 “1”；反之判為 “0”。這種以載波的不同相位直接去表示相應二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進制絕對相移方式。 cf?sc ff ?cf sc ff ?? ?fP PSK2 圖 2PSK(2DPSK)信號的功率譜密度 從以上分析可見，二進制相移監(jiān)控信號的頻譜特性與 2ASK 的十分相似，帶寬也是基帶信號帶寬的 2 倍，區(qū)別僅在于當 P=1/2 時，其譜中無離散譜（即載波分量），此時，2PSK 信號實際上相當于抑制噪波的雙邊帶信號。因此， 2PSK 信號的時域表達式為 ? ? ? ?ncP SK tAte ?? ?? co s2 () 其中， n? 表示第 n 個符號的絕對相位： ???? ”時發(fā)送“ ”時發(fā)送“ 1, 0,0?? n () 沈陽理工大學學士學位論文 24 因此，式 ()可以改寫為 ? ? ??? ?? PtA PtAteccP SK 1,c o s ,c o s2 概率為概率為?? () 由于表示信號的兩種碼元的波形相同，極性相反，故 2PSK 信號一般可以表述為一個雙極性全占空矩形脈沖序列與一個正弦波 的相乘。在頻移鍵控中， n? 和 n? 不攜帶信息，