【正文】 基于 MATLAB 的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真 10 圖 Sample and Decide 子系統(tǒng)內(nèi)部結構 4. Error Rate Calculation的參數(shù)設置： Receive delay： 2 Output data： Work space Variable name： ErrorVec 仿真結果時域分析 設信息源發(fā)出的是由二進制符號 0、 1 組成的序列，且假定 0 符號出現(xiàn)的概率為 P， 1 符號出現(xiàn)的概率為 1P，他們彼此獨立。最后經(jīng)過抽樣判決后的頻譜與源信號頻譜也大體一致， 說明該 2ASK 仿真模型是成功的、符合理論的。 仿真結果頻域分析 改變 Frequency separation (Hz)和 Carrier frequency (Hz)兩個參數(shù)的值單獨觀察調(diào)制后的頻譜，獲得圖 中的兩個頻譜圖 : 基于 MATLAB 的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真 17 （ a） :載波差值： 1 載波為 30 （ b） : :載波差值： 5 載波為 20 圖 2FSK 調(diào)制后頻譜 對比圖 （ a）和 (b)可知，當兩個載波差值很小時，已調(diào)信號的頻譜呈現(xiàn)單峰如（ a）圖；當兩個載波差值較大時，已調(diào)信號的頻譜呈現(xiàn)雙峰如（ b）圖 ,這與 闡述的 2FSK頻譜的特點完全相符。 將式（ ）與式（ ）比較可見， 2ASK和 2DPSK時間表達式形式完全相同，所不同的只是 an的取值，因此，兩者的頻域波形也相似。因此， MSK信號比較適合在窄帶信道中傳輸，對鄰道的干擾也較小。由前面的分析已知，要研究系統(tǒng)的性能，必須傳送足夠多的碼元，因此，我們對各仿真模型的參數(shù)做如下修改： 信號源 Sample time ： 1/1200； 調(diào)制和解調(diào)模塊 Symbol period： 1/1200 Frequency separation (Hz)： 1000（可調(diào)） Carrier frequency (Hz)： 10000（可調(diào)） Carrier initial phase (rad)： 0 Input sample time(s)： 1/48000 Output sample time(s)： 1/48000 然后在 M文件中編寫程序，對各模型的調(diào)制性能進行比較，并做出關系曲線。 另外，如圖 ，數(shù)字調(diào)制系統(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。)。 y5=ScopeData1(:,2)。濾波后的波形 39。 ASK調(diào)制與解調(diào)各環(huán)節(jié)波形 39。 plot(t6,y6),grid。 f1=(n1/2:1:n1/21)。 subplot(3,2,2)。 subplot(3,2,4)。bfsk39。 t4=ScopeData3(:,1)。 xlabel(39。 xlabel(39。) n2=1024。 subplot(4,2,6)。) r=ErrorVec2(1)。))。 t3=ScopeData2(:,1)。) subplot(4,2,3)。) subplot(4,2,7)。 plot(f1,abs(fftshift(s))),%axis([30 30 0 7]) xlabel(39。) f2=(n2/2:1:n2/21)。 plot(f1,abs(fftshift(s))),%axis([400 400 0 300]) xlabel(39。,39。 t3=ScopeData2(:,1)。 xlabel(39。 xlabel(39。 s=fft(y1,n1)。 plot(f2,abs(fftshift(s))),%axis([400 400 0 300]) xlabel(39。 s=fft(y5,n1)。 uiwait(msgbox(w,39。 t1=ScopeData(:,1)。 subplot(4,2,1)。) subplot(4,2,5)。) n1=1024。 s=fft(y2,n2)。經(jīng)過高斯信道后的頻譜 39。符號誤差率 = %d\n39。 dpkk % 打開模型 for i=1:11 A=x(i)+26。)。 %關閉模型 FKK for i=1:11 A=x(i)。)。 mkk for i=1:11 A=x(i)+26。)。 semilogy(x,y5,39。) xlabel(39。,39。 set_param(39。 y3(i)=ErrorVec(1)。*39。) legend(39。 otherwise error([39。 = 1。 elseif u=。 str = []。 = 0。)。) xlabel(39。 close_system(39。,num2str(A))。 for i=1:length(r), SNR=exp(r(i)*log(10)/10)。) legend(39。,x,y6,39。)。EsNodB39。)。SNRdB39。)。EsNodB39。,39。 plot(f2,abs(fftshift(s))),%axis([400 400 0 300]) xlabel(39。) f2=(n2/2:1:n2/21)。 plot(f1,abs(fftshift(s))),%axis([30 30 0 7]) xlabel(39。) subplot(4,2,7)。) subplot(4,2,3)。 t3=ScopeData2(:,1)。))。) r=ErrorVec4(1)。 subplot(2,2,3)。) n2=1024。 xlabel(39。 xlabel(39。 t5=ScopeData4(:,1)。msk939。符號誤差率 = %d\n39。經(jīng)過高斯信道后的頻譜 39。 s=fft(y2,n2)。) n1=1024。) subplot(4,2,5)。 subplot(4,2,1)。 t1=ScopeData(:,1)。 uiwait(msgbox(w,39。 s=fft(y4,n1)。 plot(f2,abs(fftshift(s))),%axis([400 400 0 300]) xlabel(39。 s=fft(y1,n1)。 xlabel(39。 xlabel(39。 t2=ScopeData1(:,1)。 subplot(3,2,5)。 subplot(3,2,3)。源信號頻譜 39。 stairs(t7,y7),axis([0 20 ]),grid。 plot(t5,y5),grid。相干解調(diào)后的波形 39。 y7=ScopeData3(:,2)。 y2=ScopeData2(:,2)。由于時間的緣故，本人沒有在這一方面繼續(xù)做下去，后續(xù)者可繼續(xù)探討。 根據(jù)理論計算， 2FSK 的誤碼率 Pe 與信道信噪比 r 關系為： 是補誤差函數(shù)。但是，當傳送的碼元數(shù)增加到 2020 個時， 8DPSK 的誤碼率上升到 ，而 4DPSK 的誤碼率仍為 0，誤碼率結果顯示如圖 所示， 4DPSK 誤碼率 8DPSK 誤碼率 圖 發(fā)送 2020 個碼元時 MDPSK 的誤碼率 這說明，雖然在相同的碼元傳輸速率下， 4DPSK的信息傳輸速率比 8DPSK低，但 4DPSK的可靠性卻比 8DPSK好。這說明 MSK 的相位比 2FSK 穩(wěn)定，相移較小，這與 MSK 的定義是相符的。 2DPSK 仿真模型如圖 所示： 圖 2DPSK 仿真模型 主要模塊參數(shù)設置如下： 將信號源的 Sample time設為 1/2，仿真觀察40個碼元，調(diào)制解調(diào)模塊中的 Symbol period (s)也相應設成 1/2，其余參數(shù)可參照 2FSK，兩者參數(shù)類似。設計的 2FSK 仿真模型如圖 基于 MATLAB 的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真 14 圖 2FSK 仿真模型 模型中運用了 Simulink工具箱中的現(xiàn)成調(diào)制解調(diào)模塊和信道模塊，然后用示波器觀察各環(huán)節(jié)波形，最后由誤碼計算儀計算誤碼。這個值與理論值有些出入，原因是我們在仿真時為了便于觀察信號的波形，將信號源發(fā)送的碼元數(shù)設定為20 個（碼元速率為 1，仿真時間 20 秒）， 這大大低于現(xiàn)實中的傳碼率，所以在只傳送 20 個碼元的情況下，誤碼率為 0 是可能的。 仿真模型的設計及 結果分析 了解了仿真所需的主要模塊后，下一步就是設計和仿真各種數(shù)字調(diào)制模型， 并對仿真結果在時域和頻域進行分析。 MDPSK Modulator Passband和 MDPSK Demodulator Passband 分別是數(shù)字信號 DPSK調(diào)制和解調(diào)的專用模塊，其中主要參數(shù)有： Mary number：輸入信號的階次數(shù)，比如 2DPSK就是 2階的； Symbol period：符號周期，即，一個符號所占的時間，這必須與信號源的Sample time保持一致； 基于 MATLAB 的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真 7 Carrier frequency：載波頻率； Carrier initial phase：載波的初始相位； Input sample time： 輸入信號的抽樣時間； Output sample time：輸出信號的抽樣時間。每次仿真結束后還可以更改各參數(shù) ,以便觀察仿 真結果的變化情況。 圖 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 MATLAB 提供的圖形界面仿真工具 Simulink 由一系列模型庫組成 ,包括 Sources(信源模塊 )， Sinks(顯示模塊 )， Discrete(離散系統(tǒng)模塊 )，Linear(線性環(huán)節(jié) )， Nonlinear(非線性環(huán)節(jié) )， Connections(連接 ),Blocksetsamp。 2PSK信號的功率密度有如下特點： (1) 由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成； 基于 MATLAB 的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真 4 (2) 帶寬是絕對脈沖序列的二倍； (3) 與 2ASK功率譜的區(qū)別是當 P＝ 1/2時， 2PSK無離散譜，而 2ASK存在離散譜 。那么在接收端我們就可以根據(jù)載波的有無還原出數(shù)字信號的 1和 0。用戶可以在 Matlab 和 Simulink 兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。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。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。通過仿真，觀察了調(diào)制解調(diào)過程中各環(huán)節(jié)時域和頻域的波形，并結合這幾種調(diào)制方法的調(diào)制原理，跟蹤分析了各個環(huán)節(jié)對調(diào)制性能的影響及仿真模型的可靠性。因此，對數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要部分之一，對它的研究也是有必要的。 Matlab 具有強大的 Simulink 動態(tài)仿真環(huán)境 ,可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。 最常見的二進制數(shù)字調(diào)制方式有二進制振幅鍵控（ 2ASK）、移頻鍵控（ 2FSK）和移相鍵控（ 2PSK和 2DPSK）。若兩個載頻之差 |f1 f2|≤fs，則出現(xiàn)單峰 。在多相制移鍵控有絕對移相和相對移相兩種，實際中大多采用四相絕對移相鍵控（ 4PSK，有稱 QPSK），四相制的相位有0、 π/ π、 3π/2四種，分別對應四種狀態(tài) 1 0 00、 10。在每個設計模塊中還包含有大量的子模塊，它們基本上覆蓋了目前通信系統(tǒng)中所應用到的各種模塊模型。 其中主要參數(shù)的含義為： Probability of a zero ：產(chǎn)生的信號中 0 符號的概率，在仿真的時候一般設成 ，這樣便于頻譜的計算； Initial seed ：控制隨機數(shù)產(chǎn)生的參數(shù)，要求不小于 30，而且與后面信道