【正文】 b 第 三 章 PSK 調(diào)制系統(tǒng) — — 30 圖 38 4PSK解調(diào)原理 在不考慮噪聲及傳輸畸變時，接收機輸入的 4PSK 信號碼元可表示 為 =A () 式中 為 45o， 135o， 225o， 315o四個相位值。眼圖中改變參數(shù)設置，可以發(fā)現(xiàn)最佳判決時刻的改變。比較其中不同點我們發(fā)現(xiàn)其中參數(shù)基本相似。這說明，解調(diào) 2DPSK 信號時并不依賴于 某一固定的載波相位參考值。老師不厭其煩的一次次為我解答思路及程序上方方面面的問題。還有，在設計過程中感謝給我提供微機等便利的條件，使得我們能夠順利的完成畢業(yè)設計。經(jīng)過我的努力和武老師的耐心指導 畢業(yè)設計順利按時完成，它是對我們把本科四年所學的理論知識運用到實踐中的一次系統(tǒng)的檢驗。 綜上所述，用計算機仿真電子通信系統(tǒng)，具有廣泛的適應性和極高的靈活性。這種現(xiàn)象常稱為 2PSK 的“倒 ?”現(xiàn)象，因此，實際中一般不采用 2PSK 方式，而采用差分相移（ 2DPSK）方式。同時利用 MATLAB 中的 SIMYULINK 對 2PSK 和 4PSK 的通信系統(tǒng)進行了仿真研究了其傳輸?shù)奶匦?，及傳輸中噪聲對系統(tǒng)的影響。 輸入相位 的極性 的極性 判決器輸出 a b 45o 135 o 225 o 315 o + + + + 1 0 0 1 1 1 0 0 第 四章 PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真 — — 32 第四章 PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真 2PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真 圖 41系統(tǒng)方框圖 各個模塊的參數(shù)見附錄 （ 一 ） ： 運行結(jié)果如下圖 42： 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 圖 42調(diào)制仿真圖 圖 42 調(diào)制仿真圖 因為是 2psk,所以運行后會出現(xiàn)兩個點，每個點代表 不同 信號的噪聲，圖像曲線規(guī)則呈 山 峰狀，代表穩(wěn)定性和有序性 。經(jīng)相加電路后輸出兩路的合成波形，即是 4PSK 信號。 4PSK 的調(diào)制和解調(diào) 4PSK 信號 四進制絕對相移鍵控 (4PSK)直接利用載波的四種不同相位來表示數(shù)字信息。解調(diào)后輸出信號 39。 vt=0。 plot(t,so)。)。 gain1=。%解調(diào) subplot(322)。 figure(2) subplot(321)。 grid on。 plot(f,abs(Hz))。 w=2*pi*f/fs。 plot(t,askn)。 plot(t,noise)。 axis([0 200e6 2 2])。 axis([0 2e4 2 2])。 A=1。 fs=8e5。以上說明，相鄰碼元的相位是否連續(xù)與相鄰碼元的初始相位是否相同不可混為一談。而調(diào)制和解調(diào)的基本原理是利用信號與系統(tǒng)的頻域分析和傅里葉變換的基本性質(zhì)，將信號的頻譜進行搬移，使之滿足一定需要，從而完成信號的傳輸或處理。 (5) 確定所有非顯示化的信號采樣時間模塊的采樣時間。 Smulink 仿真原理 Simulink 通過利用模塊組合的方法可以方便用戶快速、準確地創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)的計算機模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(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。它的魅力在于強大的功能和簡便的操作。 第 二 章 MATLAB 仿真技術(shù) — — 14 (4)數(shù)學函數(shù)庫：包括了大量的數(shù)學函數(shù)，也包括復雜的功能。 (5)圖形文字統(tǒng)一處理功能。 MATLAB 出色的數(shù)值計算功能是使之優(yōu)于其他數(shù)學應用軟件的決定性因素之一。 (5)特殊應用工具箱 MATLAB 的工具箱加強了對工程及科學種特殊應用的支持。 MATLAB 的主要特點 (1)科學計算 MATLAB 是一種面向科學與工程計算的高級語言，允許采用數(shù)學形式的語言編寫程序。 2020 年 6 月 Mathworks 公司正式推出 MATLAB Release 13，即MATLAB ／ Simulink 這是目前應用最廣的版本。從 1984 年推出了它的第一個 DOS 版本至今，一經(jīng)推出了 版。另一個問題是模型描述越詳細，仿真就變得復雜費時。 仿真的應用 我們主要通過以下幾種仿真方法，講述目前正迅猛發(fā)展的仿真技術(shù)的許多的新的思想。常用的系統(tǒng)性能尺度包括平均值，方差，標準差，最大值和最小值等，它們從不同的角度描繪了仿真系統(tǒng)的性能。在明確了仿真系統(tǒng)對輸入信號的要求之前，最好把這些設置整理成一份簡單的文檔。有了這些具體的仿真目標之第 二 章 MATLAB 仿真技術(shù) — — 8 后，下一步是獲取實際通信系統(tǒng)的各種參數(shù)，如通信系統(tǒng)占用的帶寬及其頻率分布，系統(tǒng)對于特定的輸入信號產(chǎn)生的輸出等。應該注意的是，通信仿真是一個螺旋式發(fā)展的過程，因此這 3 個步驟可能需要循環(huán)執(zhí)行多次之后才能夠獲得令人滿意的仿真結(jié)果。因此，在對原有的通信系統(tǒng)做出改進或建立一個新系統(tǒng)之前，通南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（ 論文 ） 7 常需要對這個系統(tǒng)進行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參 數(shù)設置，然后再應用于實際系統(tǒng)中。系統(tǒng)仿真，它不是對原型的簡單再現(xiàn)，而是按照研究的側(cè)重點對系統(tǒng)進行提煉，以利于研究者抓住問題的本質(zhì)，這種建立在模型系統(tǒng)上的實驗技術(shù)，稱為仿真技術(shù)。這方面的條件使得新的更復雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。到那時人們的生活將越來越離不開通信。 第一章 緒論 — — 4 (2)移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時隨地可通信的愿望可以實現(xiàn)。第二，當需要保密的時候，可以有效的對基帶信號進行人為的“擾亂”，即加上密碼。數(shù)字通信的高速率和大容量等各方面的優(yōu)越性也使人們看到了它的發(fā)展前途 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 數(shù)字通信系統(tǒng) 通信傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以是符號的，文字的，數(shù)據(jù)和圖像的等等。為了在盡量短的時間內(nèi)傳遞盡量多的消息，人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。 相應的信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。 MATLAB 的便利性還體現(xiàn)在它的仿真結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。因此本文對 PSK 的數(shù)字調(diào)制和解調(diào)進行了仿真。最后，在仿真的基礎(chǔ)上分析比較了各種調(diào)制方法的性能，并通過比較仿真模型與理論計算的性能，證明了仿真模型的可行性。另外，本文還利用 Matlab 的圖形用戶界面（ GUI）功能為仿真系統(tǒng)設計了一個便于操作的人機交互界面，使仿真系統(tǒng)更加完整，操作更加方便?，F(xiàn)代社會發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來越強，性能越來越高，構(gòu)成越來越復雜；這就要借助于功能強大的計算機輔助分析設計技術(shù)和工具才 能實現(xiàn)。方便我們修改參數(shù)對不同情況下的輸出結(jié)果進行對比。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或 離散的，但幅度是離散的，如計算機等各種數(shù)字終端設備輸出的信號就是數(shù)字信號。 1837 年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報標志著電通信的開始。各種不同的消息可以分為兩類：一類稱為離散消息； 另一類稱為連續(xù)消息。 數(shù)字通信系統(tǒng)可以用下圖圖 11 表示： 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（ 論文 ） 3 圖 11數(shù)字通信系統(tǒng)圖 數(shù)字通信在近 20 年來得到了迅速的發(fā)展，其原因是： (1)抗干擾能力強 (2)便于進行各種數(shù)字信號處理 (3)易于實現(xiàn)集成化 (4)經(jīng)濟效益正趕上或超過模擬通信 (5)傳輸與交換可結(jié)合起來，傳輸電話與傳輸數(shù)據(jù)也可結(jié)合起來，成為一個統(tǒng)一整體，有利于實現(xiàn)綜合業(yè)務通信網(wǎng)。 (3)光導纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提 高到了以前無法想象的地步。 (7)本文中提到的調(diào)制方式大都是可以實用的，已經(jīng)采用多年，并且至今仍然被采用著。 (9)目前，改進的數(shù)字調(diào)制方式主要有偏置正交相移鍵控， ?/4 正交差分相移鍵控，最小頻移鍵控，高斯最小頻移鍵控，正交頻分復用，網(wǎng)格編碼調(diào)制等，這里對最小頻移鍵控作一介紹 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（ 論文 ） 5 本章小結(jié) 本章主要講述了通信、調(diào)制、數(shù)字通信的概念，發(fā)展以及在生活中的應用價值。 仿真方法可以分為 3 類：實物仿真、數(shù)學仿真和半實物仿真。這個過程就是通信仿真。 (1)仿真建模 仿真建模是根據(jù)實際通信系統(tǒng)建立仿真模型的過程，它是整個通信系統(tǒng)仿真過程中的一個關(guān)鍵步驟，因為仿真模型的好壞直接影響著仿真結(jié)果的真實性和可靠性。同時，對于通信系統(tǒng)中的各個隨機變量，可以采集這些變量的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學工具來確定 隨機變量的分布特性。編寫文檔是一個好習慣，它能夠幫助我們回憶起仿真過程的一些細節(jié)。 圖表是最簡潔的說明工 具，它具有很強的直觀性，便于分析和比較，因此，仿真分析的結(jié)果一般都繪制成圖表形式。 (1)針對光纖系統(tǒng)，研究的重點是光檢測器的特性。在這個研究中，我們應當掌握復雜性與準確性的平衡，在降低復雜性時，采用一些技第 二 章 MATLAB 仿真技術(shù) — — 10 巧避免準確性的過分降低。 Matrix Laboratory 意為“矩陣實驗室”，從它的本意可以知道，最初的 MATLAB 只是一個數(shù)學計算工具。 MATLAB 主要由 C 語言編寫而成，采用 LAPACK 為底層支持軟件包。用 MATLAB 編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題，第 二 章 MATLAB 仿真技術(shù) — — 12 因此 MATLAB 語言被稱為“演算紙式”科學計算語言。工具箱也和MATLAB 一樣是完全用戶化的，可擴展性強。 (2)符號計算功能。 MATLAB Notebook 成功地將 Microsoft Word 與MATLAB 集成為一個整體 ,為文字處理、科學計算、工程設計營造了一個完美統(tǒng)一的工作環(huán)境。這是對 MATLAB 使用的各種數(shù)學算法的總稱。作為 MATLAB 的重要組成部仿真和分析的軟件包。在定義完一個模型后，用戶可以通過 Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。它可以用來模擬線性與非線性系統(tǒng)，連續(xù)與非連續(xù)系統(tǒng)，或者這些混合的系統(tǒng)，是強大的系 統(tǒng)仿真工具。 (6) 分配和初始化存儲空間，以便存儲每個模塊的狀態(tài)和當前值的輸出。調(diào)制與解調(diào)又分模擬和數(shù)字兩種，在現(xiàn)代通信中，調(diào)制器的載波信號幾乎都是正弦信號，數(shù)字基帶信號通過調(diào)制器改變正弦載波信號的幅度、頻率或相位，產(chǎn)生幅度鍵控（ ASK）、相位鍵控（ PSK）、頻率鍵控（ FSK）信號，或同時改變正弦載波信號的幾個參數(shù)，產(chǎn)生復合調(diào)制信號。只有當一個碼元中包含有整數(shù)個載波周期時，相鄰碼元邊界處的相位跳變才是由調(diào)制引起的相位變化。%抽樣頻率 fm=20e3。 phi=0。 title(39。 title(39。 grid on。 axis([0 200e6 2 2])。 z=exp(w*j)。 title(39。 title(39。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（ 論文 ） 23 plot(t,faskn)。 plot(t,cm)。%gain=(1p)/2 Hz1=gain1*(z+1)./(z(p))。 axis([0 5e4 3 1])。 axis([0 8e4 ])。%設立比較標準 error=0。), axis([0 2e4 5 5]) 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（ 論文 ） 25 grid on。4PSK 信號相位 φ n矢量圖如圖 36 第 三 章 PSK 調(diào)制系統(tǒng) — — 28 圖 36 4PSK信號相位 φ n矢量圖 由于每一種相位代表兩個比特信息，因此每個四進制碼元可以用兩個二進制碼元的組合來表示。圖中兩個乘法器，其中一個用于產(chǎn)生 00與 180o兩種相位狀態(tài)，另一個 用于產(chǎn)生 90o與 270o兩種相位狀態(tài)，相加后就可以得到 45o， 135o， 225o，和 315o四種相位狀 （ 2） 4PSK 解調(diào)原理 4PSK 信號是兩個載波正交的 2PSK 信號的合成。 4PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真 系統(tǒng)方框圖 43 第 四章 PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真 — — 34 圖 43系統(tǒng)方框圖 各個模塊的參數(shù)見附錄 （ 二 ） ： 運行結(jié)果如下圖 44： 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 35 圖 44調(diào) 制運行圖 圖 44 調(diào)制仿真圖因為是 4psk,所以運行后會出現(xiàn)四個點，噪聲信號與 2psk類似 。 本研究具有可對比性，對比 2PSK 和 4PSK 的通信原理和星座圖可發(fā)現(xiàn)其中的不同點，但是頻譜圖近似相同。 2DPSK 是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)