【正文】 型的仿真算法。 連續(xù)算法：利用數(shù)值積分來計(jì)算當(dāng)前時(shí)間步上模型的連續(xù)狀態(tài)，當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)時(shí)由在此時(shí)刻之前的所有狀態(tài)和這些狀態(tài)的微分來決定的。 **理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 22 第 三 章 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 調(diào)制技術(shù)發(fā)展概況 全球范圍內(nèi)移動(dòng)用戶的迅猛增長(zhǎng)和移動(dòng)業(yè)務(wù)主體的快速轉(zhuǎn)變，預(yù)示手持移動(dòng)終端將逐步取代 PC 成為人機(jī)接口的主要設(shè)備。 移動(dòng)通信需求的不斷增長(zhǎng)以及新技術(shù)在移動(dòng)通信中的廣泛應(yīng)用，促使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。 （ 4） 更有效的利用頻率 。同樣的頻分多址技術(shù)，數(shù)字系統(tǒng)要求的載干比較小因而頻率復(fù)用距離可以小一些，系統(tǒng)的容量可以大一些而且數(shù)字移動(dòng)通信還可采用時(shí)分多址或碼分多址技術(shù)，它比模擬的頻分多址在系統(tǒng)容量上大 4 倍 至 20 倍。 實(shí)際上，信源產(chǎn)生的原始信號(hào)絕大部分需要調(diào)制，變換為適合于在信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)，才能在信道中傳輸。 現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都在模擬的方式向數(shù)字方式過渡，數(shù)字通信具有很多模擬通信不可比擬的優(yōu)勢(shì)，由于數(shù)字通信技術(shù)采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行加密和差錯(cuò)控制，便于系統(tǒng)集成。是否將信號(hào)數(shù)字化、是否采用二進(jìn)制的代碼來表示信號(hào)是區(qū)別數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的基本原則。 星座圖 中規(guī)定了星座點(diǎn)與傳輸比特間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系稱為 映射 ，一種調(diào)制技術(shù)的特性可由信號(hào)分布和映射完全定義，即可由星座圖來完全定義。例如，要獲得較高的帶寬效率，可選用多電平調(diào)制，但他要求線性放大，因此會(huì)使功率效率較低，而且已調(diào)波的包絡(luò)變化大?？傊?，采用調(diào)制技術(shù)的最終目的，就是使調(diào)制后的信號(hào)對(duì)干擾有較強(qiáng)的抵抗作用，同時(shí)對(duì)相鄰的信道信號(hào)干擾較小，解調(diào)方便且易于集成。當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為正時(shí)載波頻率為 f1，當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為負(fù)時(shí)載波頻率為 f2。 通常規(guī)定 ： 傳送 1 時(shí)后一碼元相對(duì)于前一碼元的載波相位變化 180176。 脈沖調(diào)制有兩種含義：第一種是指用調(diào)制信號(hào)控制脈沖本身的參 數(shù) (幅度、寬度、相位等 )，使這些參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)變化。由于脈沖序列占空系數(shù)很小，即一個(gè)周期的絕大部分時(shí)間內(nèi)信號(hào)為 0 值 ,因而可以插入多 路其他已調(diào)脈沖序列，實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路傳輸。 脈幅調(diào)制是 20 世紀(jì) 30 年代發(fā)明的，在 第二次世界大戰(zhàn) 中期已付之實(shí)用。脈位調(diào)制在第二次世界大戰(zhàn)中期已付之實(shí)用。然而，相干解調(diào)要求接收機(jī)恢復(fù)出來具有準(zhǔn)確頻率和相位的參考震蕩，這在調(diào)頻系統(tǒng)中是比較困難的。即先對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)采樣值進(jìn)行量化（整量化），再對(duì)經(jīng)過采樣和量化后的信號(hào)**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 28 幅度進(jìn)行編碼，因此脈碼調(diào)制的本質(zhì)不是調(diào)制，而是數(shù)字編碼，所以能充分保證傳輸質(zhì)量。這樣每個(gè)碼組只有一個(gè)脈沖，故為二進(jìn)制一位編碼，每個(gè)碼組不是表示信號(hào)的幅度，而。但脈碼調(diào)制到 20世紀(jì) 50 年代才開始實(shí)用化。數(shù)字信號(hào)的解調(diào)一般也有兩種方法，即相干法和非相干法。 脈位調(diào)制 (PPM)： 用調(diào)制信號(hào)控制脈沖序列中各脈沖的相對(duì)位置（即相位），使各脈沖的相對(duì)位置隨調(diào)制信號(hào)變化。若用于民用通信，一個(gè)電臺(tái)用幾十萬千瓦的功率發(fā)射，卻可以是千千萬萬的收聽者能夠用簡(jiǎn)單的接收設(shè)備受到廣播信號(hào)，這樣，是收音**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 27 機(jī)的成本降低的社會(huì)效益，是非?？捎^的。模擬式脈沖調(diào)制是指用模擬信號(hào)對(duì)脈沖序列參數(shù)進(jìn)行調(diào)制，有脈幅調(diào)制、脈寬調(diào)制、脈位調(diào)制和脈頻調(diào)制等。若相位無變化，則傳輸?shù)氖?0。移相鍵 控抗干擾能力強(qiáng)，但在解調(diào)時(shí)需要有一個(gè)正確的參考相位，即需要相干解調(diào)。振幅鍵控實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但抗干擾能力差。目前已在數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的有：正交相移鍵控（ QPSK）、正交調(diào)幅（ QAM）和最小移頻鍵控（ MSK）、高斯最小移頻鍵控（ GMSK）等方式。 （ 6） 成本低，易于實(shí)現(xiàn)。頻率調(diào)制在抗干擾和抗衰落能力上優(yōu)于幅度調(diào)制，但頻率調(diào)制也存在著固有的缺點(diǎn)：需要站用較大的帶寬，同時(shí)還存在著門限效應(yīng)。由于機(jī)器與 人不同，他不能夠處理十進(jìn)制的的信號(hào)，最簡(jiǎn)單的而極管開關(guān)方式就是“開”和“關(guān)”。 （ 3） 提高抗干擾性：抗干擾性（可靠性）與有效性相互制約，通?？赏ㄟ^犧牲有效性來提高抗干擾性，如 FM 代替 AM。人們從凱爾文的發(fā)現(xiàn)中的到了很大的啟發(fā)，知道了信道對(duì)于頻率成分具有選擇性，并不是所有的頻率成分都能都通過信道傳輸。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，模擬系統(tǒng)以遠(yuǎn)不能滿足擁護(hù)需求的發(fā)展。 **理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 23 （ 3） 更高的頻段 。近年來出現(xiàn)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信主要有兩種：一種是電路交換型的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如 TACS、 AMPS 和 GSM 中的承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及 GSM 系統(tǒng)的 HSCSD；另一種是分組交換型的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如 Motorola 公司的 Data TAC、 Ericsson 公司的 Mobitex和 GSM 系統(tǒng)的 GPRS。 Simulink 有兩種離散算法：定步長(zhǎng)離散算法和變步長(zhǎng)離散算法。當(dāng)然，在每一步中計(jì)算步長(zhǎng)勢(shì)必增加了計(jì)算負(fù)荷，但卻減少**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 21 了仿真的總步數(shù)，而且對(duì)于快速變化的模型或具有分段連續(xù)狀態(tài)的模型，在保證其所要求的精度的前提下 縮短了仿真時(shí)間。模型的 Derivatives 方法同樣也會(huì)調(diào)用它所包含模塊的 Derivatives方法來確定模型狀態(tài)的微分。 （ 8） 信號(hào) Simulink 使用術(shù)語 “ 信號(hào) (Signal)” 來表示模塊的輸出值，用戶可以指定信號(hào)的屬性，包括信號(hào)名稱、數(shù)據(jù)類型 (如 8位、 16 位或 32 位 )、數(shù)值類型 (實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù) )以及信號(hào)維數(shù) (一維或二維數(shù)組 )。用戶可以用 Subsystem 模塊和Simulink 模型編輯器來創(chuàng)建子系統(tǒng)，也可以在子系統(tǒng) 內(nèi)嵌套任意層的子系統(tǒng)來創(chuàng)建層級(jí)子系統(tǒng)，此外，用戶還可以創(chuàng)建依條件執(zhí)行的子系統(tǒng)，這樣的子系統(tǒng)只有在觸發(fā)或使能輸入時(shí)才可以執(zhí)行。對(duì)于這些既不是連續(xù)模塊也不是離散模塊的模塊，用戶可以指定隱含的采樣時(shí)間，也就是從模塊輸入端繼承 的采樣時(shí)間，如果模塊的任 — 輸入是連續(xù)的，那么隱含的采樣時(shí)間也是連續(xù)的，否則，隱含的采樣時(shí)間就是離散的。正因?yàn)?Simulink 允許用每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊來表示一組相似模塊，所以，模塊的參數(shù)化大大提高了標(biāo)準(zhǔn) Simulink 模塊庫(kù)的建模能力。 混合系統(tǒng)是既有離散狀態(tài)又有連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng)。 計(jì)算離散狀態(tài)需要知道當(dāng)前時(shí)刻和在此時(shí)刻之前所有狀態(tài)值之間的關(guān)系， Simulink 會(huì)在狀態(tài)的更新函數(shù)中參考這種關(guān)系。 計(jì)算連續(xù)狀態(tài)需要知道狀態(tài)的變化率或微分，由于連續(xù)狀態(tài)的變化率自身也是連續(xù)的 (即它自身也是 — 個(gè)狀態(tài) )，因此計(jì)算當(dāng)前時(shí)間步上連續(xù)狀態(tài)的值需要從仿真的起始 時(shí)刻開始對(duì)狀態(tài)的微分值進(jìn)行積分，這樣，在Simulink中建立連續(xù)狀態(tài)的模型需要 Simulink能夠表示積分操作并描述每一時(shí)刻上狀態(tài)微分的計(jì)算過程。Simulink 模塊明確定義了模型的狀態(tài)，尤其是需要某些先前時(shí)刻的輸出或所有輸出才能計(jì)算當(dāng)前輸出的模塊，這些模塊明確 定義了兩個(gè)時(shí)間步之間需要保存的一組狀態(tài)，因此說，這樣的模塊都是有狀態(tài)的：圖 21是含有狀態(tài)的模塊中輸入、輸出和狀態(tài)的圖形表示。 更新函數(shù) ：它表示的是系統(tǒng)離散狀態(tài)的將來值與當(dāng)前時(shí)刻、輸入和狀態(tài)之間的關(guān)系。 一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)方塊圖模型是由一組模塊和相互連接的線 (信號(hào) )組成的，這些方塊圖模型都來源于工程領(lǐng)域，如反饋控制系統(tǒng)理論和信號(hào)處理理論等。 （ 10） 模型分析和診斷工具來保證模型的 一致性，確定模型中的錯(cuò)誤 。 （ 2） 交互式的圖形 編輯器 來組合和管理直觀的模塊圖 。 Simulink 仿真原理 Simulink 軟件的簡(jiǎn)介與特點(diǎn) Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè) 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 M 文件編程實(shí)現(xiàn)的方法是基于數(shù)據(jù)流的仿真方法。到 20 世紀(jì) 90 年代， MATLAB 已成為國(guó)際控 制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 (6) MATLAB 具有串口操作、聲音輸入輸出等硬件操控能力。 **理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 10 (4) MATLAB 計(jì) 算精度很高。 (2) MATLAB 是一種超高級(jí)語言。 MATLAB 使得人們擺脫了常規(guī)計(jì)算機(jī)編程的繁瑣，讓人們能夠?qū)⒋蟛糠志ν度氲窖芯繂栴}的數(shù)學(xué)建模上。 （ 10） 計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果分析 。工程實(shí)踐中，在圖上作業(yè)時(shí)，仿真試驗(yàn)得出相關(guān)結(jié)果后，還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘。在利用 C 語言等編制仿真程序時(shí)，程序調(diào)試、數(shù)值算法調(diào)試等都是一件不容易的事情。 根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。建立系統(tǒng)仿真的第一步，必須清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問題。采用微分方程形式描述的系統(tǒng)稱為連續(xù)系統(tǒng)。 所謂電子通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)際電子通信系統(tǒng)的物理模型或數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)，通過這樣的模型試驗(yàn)來對(duì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的性能和工作狀態(tài)進(jìn)行分析和研究。熟悉 MATLAB 軟件、 PSK 通信系統(tǒng)以及各類信號(hào)處理單元，掌握以 SIMULINK 為核心的系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)以及通信系統(tǒng)的組成原理、開發(fā)及**理工大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)論文 5 應(yīng)用技術(shù)。 本課題主要研究?jī)?nèi)容 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。用戶可以從最高級(jí)開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級(jí)的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。 Simulink 具有相對(duì)獨(dú)立的功能和使用方法 ， 確切的說，它是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、應(yīng)用最廣泛的軟件包之一 。根據(jù)數(shù)字信號(hào)控制載波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。他意味著移動(dòng)通信網(wǎng)的覆蓋面要大、覆蓋質(zhì)量要好、業(yè)務(wù)種類要多，在本地、全國(guó)各地以及全球任何地方，利用手機(jī)不僅可以打電話，還可以看新聞、接受電子郵件、炒古、購(gòu)物等。 （ 5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。 1876 年貝爾發(fā)明了電話 ,利用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的有線傳遞，使信息的傳遞變的既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開始，由于它比電報(bào)更便于交流使用，所以直到 20 世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報(bào)的到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。與世界上移動(dòng)通信普及率最高的國(guó)家相比，我國(guó)移動(dòng)通信的發(fā)展?jié)摿薮?。?20 世紀(jì) 70年代以來，一場(chǎng)一信息技術(shù)為中心的新技術(shù)革命正席卷全球。 摘 要 Simulink 是 MATLAB 提供的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造，為用戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作；Simulink 的每個(gè)模塊對(duì)用戶而言都是透明的，用戶只須知道模塊的輸入、輸出以及模塊的功能，而不必管模塊內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的，于是留給用戶的事情就是如何利用這些模塊來建立模型以完成自己的仿真任務(wù)；至于 Simulink 的各個(gè)模塊在運(yùn)行時(shí)是如何執(zhí)行，時(shí)間是如何采樣，事件是如何驅(qū)動(dòng)等細(xì)節(jié)性問題，用戶可以不去關(guān)心，正是由于 Simulink 具有這些特點(diǎn)，所以它 被廣泛的應(yīng)用在通信仿真中，利用 Simulink 強(qiáng)大的工具箱和其建模的優(yōu)勢(shì)建立了常用的 DPCM 數(shù)字電話通信系統(tǒng)仿真模型，對(duì)該通信系統(tǒng)進(jìn)行了模型構(gòu)建、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真演示、結(jié)果顯示以及綜合性能分析，而且該分析方法同樣可推廣到其它的通信系統(tǒng)，具有普遍意義。 System simulation 目 錄 第一章 緒論 ........................................ 1 ........................................ 1 ........................... 3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 .............................. 4 第二章 MATLAB 仿真綜述 ............................. 6 ............................... 6 MATLAB 仿真軟件應(yīng)用領(lǐng)域 .......................... 8 Simulink仿真原理 ............................... 11 第三章 數(shù)字調(diào)制技術(shù) ............................... 22 ................................ 22 ................................... 24 數(shù)字調(diào)制技術(shù)在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用 .................. 28 第四章 PSK 通信系統(tǒng)原理 ........................... 30 數(shù)字相位調(diào)制（ PSK）基本原理 ..................... 30 4PSK 調(diào)制解調(diào)基本原理 ........................... 30 8PSK 調(diào)制解調(diào)基本原理 ........................... 32 MPSK 的調(diào)制原理 ................................ 33 第五章 基于 MATLAB/Simulink 的 8PSK 通信系統(tǒng)仿真 .... 34 8PSK 仿