【正文】 l=(i1)*15+j。 mi(nm)=mi(nm1)。 % pute noise standard deviation noise=noise_std*randn(1,length(y))。 M1=M1/fs。 ASK1=ASK1/fs。 U=U/fs。 n_cutoff=floor(70/df1)。 dem1=dem1(1:length(t))。 x2(i)=mean(k)。grid。 subplot(2,2,2) plot(f,abs(fftshift(M1)))。grid。 subplot(2,2,4) plot(f,abs(fftshift(M2)))。 figure(2) subplot(2,2,1) plot(t,c(1:length(t)))。)。 subplot(2,2,3) plot(t,s(1:length(t)))。)。 pause。4ASK信號 1波形 39。)。4ASK信號 2波形 39。)。title(39。噪聲頻譜 39。title(39。未加噪聲調(diào)制 16QAM頻譜 39。title(39。加噪聲調(diào)制 16QAM頻譜 39。title(39。相干解調(diào)后信號 1頻譜 39。低通后信號 1波形 39。)。相干解調(diào)后信號 2波形 39。)。)。 pause。抽樣判決后信號 1波形 39。)。源信號 1波形 39。)。title(39。抽樣判決后信號 2頻譜 39。源信號 2波形 39。)。 df=fs/n。 M=fft(m,n)。title(39。)。)。Time39。title(39。)。title(39。)。低通后信號 2頻譜 39。title(39。title(39。)。title(39。)。)。Time39。)。Time39。)。Time39。)。Time39。title(39。)。title(39。)。載波 2頻譜 39。title(39。載波 1頻譜 39。title(39。)。源信號 2波形 39。)。源信號 1波形 39。 %仿真 pause。 if x1(i)=0 x1(i)=max(k) if x1(i)3*10^6 y1(l)=3 else y1(l)=1 end end if x1(i)0 x1(i)=min(k) if x1(i)3*10^6 y1(l)=3 else y1(l)=1 end end end end for i=(1:10)。 DEM2=H.*Yq。 Yq=Yq/fs。 u=y。 S=S/fs。 ml=mq。 % power in modulated signal noise_power=signal_power/snr_lin。 else mq(l)=3。 else 34 mi(l)=3。 nm=length(t)。 t0=。 plot(f,abs(fftshift(M)))。axis([0 2 2])。Frequency39。Time39。)。)。 plot(t,y1(1:length(t)))。 plot(f,abs(fftshift(DEM)))。grid。xlabel(39。xlabel(39。加噪聲調(diào)制頻譜 39。加噪聲調(diào)制波形 39。 subplot(3,2,5)。 subplot(3,2,4)。grid。xlabel(39。xlabel(39。載波頻譜 39。載波波形 39。 subplot(3,2,5)。 subplot(3,2,4)。grid。xlabel(39。xlabel(39。 YOUT=YOUT*ts。 for j=(1:15)。%碼反變換 k=y1((i1)*15+1:i*15)。 y1=ytemp。 H(length(f)n_cutoff+1:length(f))=2*ones(1,n_cutoff)。 [R,r,df1]=fftseq(r,ts,df)。 M=M*ts。 y(l)=c1(l)。 c1(l)=cos(2*pi*fc*t(l)+pi)。 %生成 2DPSK bn=[]。 fc=200。Frequency39。Time39。 title(39。title(39。 pause。 subplot(2,2,4)。 plot(t,dem(1:length(t)))。 plot(f,abs(fftshift(YY)))。axis([0 2 2])。 title(39。title(39。)。)。 plot(t,y(1:length(t)))。 plot(f,abs(fftshift(NOISE)))。axis([0 2 2])。)。)。源信號頻譜 39。源信號波形 39。 subplot(2,2,1)。 else yout(1,i)=0。 YY=YY*ts。 NOISE=NOISE*ts。 f=[0:df1:df1*(length(m)1)]fs/2。 end end end %加噪聲 signal_power=spower(y(1:length(t)))。 %生成 2PSK for i=1:10 x=rand。 fc=200。 （２） 16QAM 與 2PSK、 2DPSK 相比， 在相同的碼元速率情況下其信息速率較高，頻 帶 利用率高 ， 但 誤碼率最 高 ， 且實現(xiàn)的難度大。 21 圖 ３ －１ ２ 相干解調(diào)后 信號 １ 、 低通后信號１、 相干解調(diào)后 信號 ２、低通后 信號 ２ 時間波形和頻譜 解調(diào)時加有 SNR=10dB 噪聲 16QAM 信號 分別 與 載波１和載波２ 在頻域 相乘 后 再經(jīng)過70Hz 低通濾波 器 產(chǎn)生低通后信號１和低通后信號２ ， 各波形和頻譜如圖 ３ － １ ２ 所示 。 17 圖３－ ８ SNR=1dB 時碼反變換后及源信號時間波形和頻譜 當加性高斯白噪聲信道信噪比 SNR=1dB 時， 碼反變換 后 信號 時域波形 和頻譜與 源信號相比 還 是一致的，說明 也 沒有產(chǎn)生誤碼 ，如圖３－ ８ 所示。 14 ３ .2 2DPSK 調(diào)制和解調(diào)仿真 2DPSK 調(diào)制 采用如圖 ２ －４所示 方法 ， 先對源信號進行差分編碼（碼變換），再根據(jù)相對碼絕對調(diào)相，從而產(chǎn)生二進制差分相移鍵控信號。 2PSK 解調(diào) 采用如圖 ２ －２所示 方法 ， 將 2PSK 信號 在頻域上 與載波相乘，再經(jīng)過低通濾波，然后進行抽樣判決得到解調(diào)信號。它們總稱為 MQAM調(diào)制。這種信號的一個碼元要以表示為 ? ? ? ? TktkTtAts kkk )1(c o s 0 ????? ?? （２ .3－ 1） 式中： k =整數(shù)； kA 和 k? 分別可以取多個離散值。相乘器起著相位比較的作用，相乘結果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波后再抽樣判決，即可直接恢復原始數(shù)字信 息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。其中，傳號差分碼的編碼規(guī)則為 1??? nnn bab （２ .2－ 2） 式中： ? 為模２加； 1?nb 為 nb 的前一碼元，最初的 1?nb 可任意設定。π /2。假設 ?? 為當前碼元與前一碼元的載波相位差，可定義一種數(shù)字信息與 ?? 之間的關系為 ”“ ”“0 １０表示數(shù)字信息表示數(shù)字信息????? ?? （２ .2－１） 于是可以將一組二進制數(shù)字信息與其對應的 2DPSK 信號的載波相 位關系示例如下： 二進制數(shù)字信息 : 1 1 0 1 0 0 1 1 0 2DPSK 信號相位 : (0) π 0 0 π π π 0 π π 或 (π) 0 π π 0 0 0 π 0 0 數(shù)字信息與 ?? 之間的關系也可定義為 ”0“ ”1“0 表示數(shù)字信息表示數(shù)字信息????? ?? 由此示例可知，對于相同的基帶數(shù)字信息序列，由于初始相位不同， 2DPSK 信號的相位并不直接代表基帶信號，而前后碼元相對相位的差才唯一決定信息符號。 2PSK 信號的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)原理框圖如圖 ２ － 2所示。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)。 第 ２章數(shù)字調(diào)制解調(diào)相關原理， 闡述了 PSK,DPSK,QAM 數(shù)字調(diào)制解調(diào)的基本原理和常用的調(diào)制解調(diào)方法。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。 （ 4）電子計算機的出現(xiàn)將通信技術推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計算機的融合，人們將世界變成了地球村。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包 （ Communication toolbox， 也叫 Commlib， 通信工具箱 ） 是 Matlab 語言中的一個科學性工具包 ， 提供通信領域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設計和分析的功能 ， 可以在 Matlab 環(huán)境下獨立使用 ， 也可以配合 Simulink 使用。 計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型 ， 利用計算機進行實驗研究的一種方法 .它具有利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。通過仿真， 分析 了 這三種 調(diào)制解調(diào)過程中各環(huán)節(jié)時域和頻域的波形 ，并考慮了信道噪聲的影響。 關鍵詞：數(shù)字調(diào)制；分析與仿真； Matlab。 Matlab 的編程功能簡單 ， 并且很容易擴展和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。 數(shù)字通信的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 進入 20世紀以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。根據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到 2021 年底移動電話用戶近 4 億。因此，大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術。 3 第二章 數(shù)字調(diào)制解調(diào)相關原理 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應具有低通形式的傳輸特性。在 2PSK中，通常用初始相位０和π分別表示二進制“１”和“０”。移相 o π 碼型變換 e2PSK (t) s(t) 5 ２ .２ 二進制 差分相 移鍵控 (2DPSK) 在 2PSK 信號中，相位變化是以未調(diào)載波的相位作為參考基準的。在絕對相移中，它是未調(diào)制載波的相位；在相對相移中，它是前一碼元的載波相位，當前碼元的相位可能是 0或π。根據(jù) ITUT建6 議，圖 ２ ３ （ a）所示的相移方式稱為 A方式；圖 ２ ３ （ b）所示的相移方式稱為 B 方式。移相 o π 碼變換 e2DPSK (t) 圖２－ 3 2DPSK 信號的矢量圖 參考相位 參考相位 π /2相位 π /2相位 (a) A方式 (b) B 方式 7 發(fā)送的二進制數(shù)字信息。在多進制鍵控體制中，相位鍵控的帶寬和功率占用方面都具有優(yōu)勢，即帶寬占小和比特信噪比要求低。 在式（２ .3－ 1）中，若 k? 值僅可以取π /4和 π /4， kA 值僅可以取 +A和 A，則此 QAM信號就成為 QPSK信號。 16QAM信號的產(chǎn)生方法主要有兩種。 11 圖 ３ －２ 噪聲、 未加噪聲 調(diào)制 、加噪聲調(diào)制時間波形和頻譜 源信號經(jīng)過 2PSK 調(diào)制后產(chǎn)生未加噪聲調(diào)制 信號 ， 從頻域上看是 源信號中心頻率經(jīng)調(diào)制后搬移到了載波頻率上 。 圖 ３ － ５ 源信 號、碼變換后、載波時間波形和頻譜 源信號是隨機產(chǎn)生 二進制碼元 ， 載波頻為 fc=200Hz，幅度為１的余弦波 ， 源信號經(jīng)過碼變換（差分編碼） 產(chǎn)生 碼變換后 信號 ，各 時間波形和頻譜如圖 ３ － ５ 所示。 16QAM 調(diào)制和解調(diào)各環(huán)節(jié)仿真波形如下各圖所示。 23 圖３－ １４ SNR=1dB 時抽樣判決后及源信號時間波形和頻譜 當加性高斯白噪聲信道信噪比 SNR=1dB 時， 兩路抽樣判決后 信號 的 時域波形 和頻譜與源信號相比 都 發(fā)生了 明顯 變化 ，說明 都 產(chǎn)生 了 誤碼，如圖 ３ －１ ４ 所示。 另外，數(shù)字調(diào)制 解調(diào) 系統(tǒng)只是通信系統(tǒng)的一個重要組成部分，因此，我們所設計的數(shù)字調(diào)制仿真系統(tǒng)也可以擴展成通信系統(tǒng)的仿真。 df=。 c1(l)=cos(2*pi*fc