【正文】 ? ? ?????????? ? ? ?? ? ? ??? 式 (54) 222222si n ( ) si n ( )2( ) 24 ( ) ( )si n 2 ( ) si n 2 ( )2 2 ( ) 2 ( )sc s c sQ PSKc s c sb c b c bc b c bA Tf f T f f TPff f T f f TA T f f T f f Tf f T f f T?????????? ??? ? ? ?????????? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ?????????? ? ? ?? ? ? ??? 式 (55) 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 假設(shè) QPSK 與 2PSK 的信息速率及發(fā)送信號(hào)的平均功率均一致，則 QPSK 信號(hào)每個(gè)支路的 2PSK 信號(hào)的振幅為 /2A ，符號(hào)間隔 2sbTT? ， QPSK 的總功率譜是兩支路功率譜之和，于是，得到 QPSK 功率譜 如 式 (55 所示。 在給定二進(jìn)制信息速率的條件下， QPSK 的同相支路及正交支路的四進(jìn)制符號(hào)速率是二進(jìn)制信息速率的一半，即 2sbTT? 。星座圖反映可接收信號(hào) 在 高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持了原來(lái)的特性。 OQPSK 調(diào)制 OQPSK 是在 QPSK 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種恒包絡(luò)數(shù)字 調(diào)制技術(shù) 。 圖 513 產(chǎn)生 OQPSK信號(hào)的框圖 k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ??ka +1 +1 +1 +1 1 1 +1 +1 1 1 +1 1 +1 +1 +1 1 圖 514 OQPSK的同相及正交支路基帶波形 圖 514 中的 OQPSK 信號(hào)表示為 ： ? ? ? ? ? ?c o s sinO Q P S K c cs t A I t t Q t t???????? 式 (511) 其中 ， ? ? ? ?2 2n T bnI t a g t n T?? ????? 式 (512) ? ? ? ?21 21n T bnQ t a g t n T? ?? ? ?? ? ?????? 式 (513) ??Tgt是成形濾波器沖擊響應(yīng)，若 ??Tgt是不歸零矩陣脈沖，可表示為 ： ? ? 1 0 20 bT tTgt t ???? ?? 為 其 他 式 (514) 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 關(guān)于 OQPSK 及 QPSK 信號(hào)波形示于 圖 515 及 圖 516。 在這次 設(shè)計(jì)中 ， 我 仿真出了 QPSK 在加性高斯白噪聲下的最佳接收，比較 并 分析了 QPSK 及 OQPSK 的性能 。使我能夠在短時(shí)間內(nèi)有很大的進(jìn)步，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作。 ml=2。 datanrz=data.*21。 % QPSK 信號(hào)的調(diào)制 ich=zeros(1,nb/delta_T/2)。 % 串并轉(zhuǎn)換，將奇偶位數(shù)據(jù)分開(kāi) idata=datanrz(1:ml:(nb1))。 N=length(t)。 T=1。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 致謝 首先，我要感謝北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院給我提供這么一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為我們?cè)谛１究粕峁┤鐖D書(shū)館之類(lèi)的各種學(xué)習(xí)場(chǎng)所，及可以完成實(shí)踐的學(xué)習(xí)工作條件。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 本論文的題目是基于 MATLAB 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)仿真。它與 QPSK 不同的是，他的正交支路碼元與同相支路碼元在時(shí)間上要偏移一個(gè)比特間隔。 若將此包絡(luò)起伏很大的限帶 QPSK 信號(hào)再進(jìn)行硬限幅或非線(xiàn)性功率放大， 雖然此已調(diào)信號(hào)包絡(luò)的起伏 可減弱，但卻使非線(xiàn)性功率放大后的信號(hào)功率譜旁瓣增生，頻率又被擴(kuò)展，其旁瓣將會(huì)干擾鄰近頻道的信號(hào)，這是不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒(méi)有誤碼。下面，采用第二種方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 QPSK 信號(hào)的平均功率譜密度 由于 QPSK 信號(hào)時(shí)由兩正交載波的 2PSK 線(xiàn)性疊加而成，所以 QPSK 信號(hào)的平均功率譜密度是同相支路及正交支路 2PSK 信號(hào)平均功率譜密度的線(xiàn)性疊加。 若 /4(2 1)i i ?? ?? ，則 i? 為 /4? 、 3 /4? 、 5 /4? 、 7 /4? ，此初始相位為/4? 的矢量圖示于 圖 52（ b） 。 數(shù) 字調(diào)制方式有三種：幅度 鍵 控、頻移 鍵 控和相移鍵控。 在實(shí)際通信中，不少信道都不能直接傳送基帶信號(hào)，必須用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，即對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。第三，由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收端必須有一個(gè)與發(fā)送相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。如 ： 圖 43 升余弦滾降頻譜 及 升余弦滾降波形 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 43 中，紅色線(xiàn)條是 0a? 時(shí)的頻譜和波形，綠色是 ? 時(shí)的頻譜和波形，藍(lán)色是 1a? 時(shí)的頻譜和波形。如果白噪聲取值的概率分布服從 高斯分布 ，則稱(chēng)這樣的噪聲為高斯白噪聲?；鶐诺肋m合于傳送脈沖波形。 圖 41 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖如圖 41 所示。 在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、翻譯、解碼等。 圖 31 中，信源 (信息源，也稱(chēng)發(fā)送端 )的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始信號(hào)，如電話(huà)系統(tǒng)中電話(huà)可看成是信源。在信息支撐技術(shù)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和需求的共同作用下，移 動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢(shì)： (1)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化； (2)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)寬帶化； (3)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化； (4)更高的頻段； (5)更有效利用頻率； (6)各種網(wǎng)絡(luò)趨于融合。 在上述現(xiàn)代移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信以及無(wú)線(xiàn)因特網(wǎng)通信技術(shù)，這些通信方式使通信面貌發(fā)生了巨大的變化，采用數(shù)字技術(shù)的現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信已經(jīng)滲入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活，為此，我們需要關(guān)心它的發(fā)展趨勢(shì)，希望它朝著越來(lái)越方便人們的生活的方向發(fā)展，現(xiàn)在就讓我們來(lái)看看現(xiàn)代移動(dòng)通信的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)吧。 MIMO 技術(shù)主要包括空間復(fù)用和空間分集技術(shù)，在獨(dú)立信道上并發(fā)或連發(fā)相同信息來(lái)提 高傳輸可靠性。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，信息和通信已成為現(xiàn)代社會(huì)的 “ 命脈 ” 。作為 Simulink和其 它所有 Math Works產(chǎn)品的基礎(chǔ)， MATLAB可以通過(guò)附加的工具箱（ Toolbox）進(jìn)行功能擴(kuò)展，每一個(gè)工具箱就是實(shí)現(xiàn)特定功能的函數(shù)的集合。目前， MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測(cè)、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線(xiàn)性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、 定點(diǎn)仿真、 DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（ Toolbox）家族中有了自己的一席之地。 MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。而且這種語(yǔ)言 可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是 MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計(jì)算各個(gè)領(lǐng)域的重要原因。包括 MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶(hù)瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。通過(guò)使用 MATLAB 軟件利用 M 程序得到比較符合實(shí)際情況的高斯噪聲下 QPSK 傳輸?shù)恼`碼率曲線(xiàn)， QPSK 和 OQPSK 信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通后的波形和功率譜圖，理論分析其傳輸性能。目前， MATLAB 已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究工程計(jì)算，仿真，自動(dòng)控制等領(lǐng)域，是目前工程上流行最廣泛的科學(xué)語(yǔ)言 。因數(shù)字信號(hào)對(duì)載波 參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號(hào)的離散值對(duì)載波進(jìn)行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱(chēng)為幅移鍵控（ ASK）、頻移鍵控（ FSK）和相移鍵控（ PSK）。一個(gè)使數(shù)據(jù)速率增長(zhǎng)得以實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)突破就是研究數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)。 信號(hào)調(diào)制 的目的是為了更好的適應(yīng)信號(hào)傳輸通道的頻率特性，傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制處理也能克服 基帶傳輸 同頻帶過(guò)寬的缺點(diǎn)，提高 線(xiàn)路 的利用率，一舉兩 得。通過(guò)對(duì)通信過(guò)程的仿真，我們就可以在低成本的條件下檢測(cè)某一個(gè)方案是否能夠?qū)崿F(xiàn)，是否有更好的方案可以代替原來(lái)的方案，這樣對(duì)通信的研究就站在了一個(gè)更高的起點(diǎn)，使通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，近 十年來(lái)手機(jī)的普及率的迅速提高就從側(cè)面反映移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展。移動(dòng)通信的發(fā)展走過(guò)了一段很漫長(zhǎng)的路程。 在分析數(shù)字頻帶傳輸基本原理的基礎(chǔ)上，從兩方面理論分析其傳輸系統(tǒng)的基本性能。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，學(xué)生修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備答辯。 本論文要求在分析數(shù)字頻帶傳輸基本原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)信道帶寬受限且具有高斯白噪聲的最佳數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)，理論分析其性能，并用 程序仿真驗(yàn)證 分析結(jié)果。要求寫(xiě)明本設(shè)計(jì)（論文）所涉及的分析方法或技術(shù)手段（如定性、定量分析的方法）；要求有獨(dú)立的見(jiàn)解，設(shè)計(jì)內(nèi)容要詳細(xì)寫(xiě)明具體步驟和技術(shù)指標(biāo) ]。 主要參考文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)不少于 4篇，參考文獻(xiàn)目錄按 GB/T7714— 2021的要求填寫(xiě)）： [1] 樊昌信，詹道庸，徐炳祥，吳成柯 ． 通信原理 [M]． 北京 ：國(guó)防工業(yè)出版社， 1980： 171~260 [2] 薛鵬騫 ． 電子與通信電路計(jì)算機(jī)仿真 [M]． 北京 ：煤炭工業(yè)出版社， 2021： 113~144 [3] 鄧華 ． MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解 [M]． 北京 ：人民郵電出版社， 2021： 99~115 [4] 張謙 ． 通信系統(tǒng)中 MATLAB基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 [M]． 西安 ：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021： 85~109 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃（從正式啟動(dòng)時(shí)間開(kāi)始，以周為單位填寫(xiě)）： 第 1周 第 2周 課題調(diào)研、查資料、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），題目《 基于 MATLAB 的數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)仿真 》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)比兩個(gè)信號(hào)的功率譜密度圖，理論分析其傳輸性能。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)處理方面硬件設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)軟件設(shè)計(jì)結(jié)合日趨緊密。當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代。 通信信號(hào)的調(diào)制識(shí)別成為研究熱點(diǎn)之一，國(guó)內(nèi)外都有相關(guān)方面的研究，并且取得很好的結(jié)果。 數(shù)字通信在其發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力，它沖破了傳統(tǒng)模擬通信方式的統(tǒng)治，逐步地發(fā)展、完善。 本論文的選題意義 當(dāng)要測(cè)試一個(gè)傳輸系統(tǒng)的性能時(shí)，往往都是把它做出來(lái)，再對(duì)其進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。并對(duì) “ 通信 ” 這個(gè)概念有個(gè)整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù) /數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來(lái)創(chuàng)建用戶(hù)界面及與調(diào)用其它語(yǔ)言（包括 C， C++和 FORTRAN）編寫(xiě)的程序。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程 序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。新版 本的 MATLAB對(duì)整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線(xiàn)和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對(duì)于一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。另外， MATLAB網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在 Web應(yīng)用中使用自己的 MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。 MATLAB 語(yǔ)言 MATLAB語(yǔ)言是一種交互性的數(shù)學(xué)腳本語(yǔ)言，其語(yǔ)法與 C/C++類(lèi)似。 隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技的創(chuàng)新、人們的生活要求的提高，移動(dòng)通信技術(shù)更新?lián)Q代速度相當(dāng)驚人，差不多每隔十年移動(dòng)通信技術(shù)就發(fā)生一次變革性換代，從上個(gè)世紀(jì) 80 年代的 “ 大哥大 ” 到現(xiàn)在的 3G 手機(jī)，其間發(fā)生了兩次移動(dòng)通信技術(shù)的變革，從 1G 的 AMPS 過(guò)渡到 2G 的 GSM，從 GSM 到 IMT2021（即 3G 技術(shù)）。以具有通用開(kāi)放無(wú)線(xiàn)結(jié)構(gòu)，兼容多種模式在多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間無(wú)縫切換。 四、信息處理已從話(huà)音發(fā)展到數(shù)據(jù)和圖像 。消息具有不同的形式，例如：符號(hào)、文字、話(huà)音、音樂(lè)、數(shù)據(jù)、圖片、活動(dòng)圖像等。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)的，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。 在理論上，如何建立通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)有 哪 些分類(lèi)，下面將簡(jiǎn)要介紹通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 。 M 進(jìn)制數(shù)字調(diào)制器則是將每 K 個(gè)二進(jìn)制