【正文】 本文主要研究了二進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)及多進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)，對(duì)2ASK、 2FSK、 2PSK、 2DPSK 信號(hào)進(jìn)行了波形及功率譜的仿真和它們的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及以四進(jìn)制為例仿真了多進(jìn)制時(shí)間波形和功率譜密度，通過(guò)對(duì)上述內(nèi)容的分析可以清楚地看出數(shù)字頻帶調(diào)制的特點(diǎn)，比較它們的特性以便選取。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，王老師對(duì)我的幫助將是我一生的財(cái)富，在完成論文的過(guò)程中，不僅在研究中有了提高，更從老師那里學(xué)習(xí)到了如何研究的方法，這對(duì)我將是刻骨銘心的，對(duì)我今后的工作有著深遠(yuǎn)的影響。 這些原理推廣到多進(jìn)制提高了頻帶利用率。它對(duì)輸入的二進(jìn)制序列首先必須進(jìn)行分組，每?jī)晌淮a 元一組。顯然，就 MASK 信號(hào)的帶寬而言，與其分解的任一個(gè) 2ASK 信號(hào)的帶寬是相同的 ， 與 2ASK 信號(hào)相比較，當(dāng)兩者碼元速率相等則兩者帶寬相等 ， 當(dāng)信息速率相等時(shí) MASK 信號(hào)的帶寬只是 2ASK 信號(hào)帶寬的 k/1 ，故頻帶利用率提高。 移向相位為 ? ，例如當(dāng)經(jīng)過(guò)碼變換后的基帶信號(hào)為 1 時(shí)開關(guān)電路打到 0 相位，當(dāng)基帶信號(hào)為 0 時(shí)打到 ? 相位，而后合成 2PSK 信號(hào) 。 帶通濾波器 相乘器低通濾波器抽樣判決器定時(shí)脈沖輸出)(2 te PS Ktc?c o sabc d e石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 313 2PSK 的解調(diào) 2PSK 經(jīng)帶通濾波之后濾除部分噪聲，然后與相干載波相乘，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻分量，抽樣判決解調(diào)后輸出。其中，連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于 1f 和 2f 處得雙邊譜疊加而成，離散譜位于兩個(gè)載頻 1f 和 2f 處；第二，連續(xù)譜的形狀隨著兩個(gè)載頻之差 21 ff ? 的大小而變化，若sfff ?? 21 ，連續(xù)譜在 0f 處出現(xiàn)單峰；若 sfff ?? 21 出現(xiàn)雙峰；第三，若以功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算 2FSK 信號(hào)的帶寬近似為 sP SK fffB 2212 ??? 2PSK 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2PSK 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 圖 310 模擬調(diào)制法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)原理框圖 乘法器)(2 te PS K雙極性不歸零tc?c o s)( ts碼型變換石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 311 2PSK 信號(hào)相干解調(diào)原理框圖 2PSK 系統(tǒng)分為調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)，圖 310 是 2PSK 的模擬調(diào)制法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)的原理框圖，基帶信號(hào)經(jīng)碼型變換轉(zhuǎn)換成雙極性，這也是與 2ASK 唯一不同的地方。圖 35 為 2FSK 相干解調(diào)原理框圖，其解調(diào)原理是由于 2FSK 可以看作是兩個(gè)頻率不同的 2ASK 信號(hào) 的疊加，故其相干解調(diào)可以分解為上下兩路 2ASK 信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào)，每一支路的解調(diào)與 2ASK 相類似，然后進(jìn)行判決 [8]。這樣，就為 MPSK 信號(hào)的產(chǎn)生提供了依據(jù)，實(shí)際中，常用正交調(diào)制的方法產(chǎn)生 MPSK信號(hào) [6]。因而，當(dāng)某一已調(diào)載頻信號(hào)到來(lái)時(shí)，在任一碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)，只有與發(fā)送端頻率相應(yīng)的一個(gè)帶通濾波器能收到信號(hào)，其它帶通濾波器只有噪聲通過(guò)。 MFSK 系統(tǒng)的組成方框圖如圖22 所示。相乘器起著相位比較的作用，相乘結(jié)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(fù)出原始數(shù)字信息，故解調(diào)器不需要碼反變換。 比較 2ASK 信號(hào)的表達(dá)式和 2PSK 的信號(hào)表達(dá)式可知兩者的表示形式完全一樣，區(qū)別僅在于基帶信號(hào) )(ts 不同，前者為單極性，后者為雙極性。這里的 抽樣判決是直接比較兩路信號(hào)的抽樣值的大小，可以不專門設(shè)置門限。 由于 2ASK 信號(hào)是隨機(jī)的功率信號(hào)，故研究它的頻譜特性時(shí)，應(yīng)該討論它的功率譜密度。信息速率相同時(shí)， M 進(jìn)制的碼元寬度是二進(jìn)制的 M2log 倍，這樣可以增加每個(gè)碼元的能量，并能減小碼間串?dāng)_影響等。數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制。在 4QAM 中 ,要傳送的組合數(shù)據(jù)流經(jīng)擾頻后分為 4 比特一組 ,每 4 比特中的第一個(gè)比特決定了要傳送信號(hào)的幅度 ,而其余 3 比特則決定要采用的相位變化。多進(jìn)制振幅鍵控 (MASK)，即載波的振幅有 M 種取值： A0， A1,A2， AM1，每個(gè)符號(hào)間隔 TS 內(nèi)發(fā)送一種振幅載波信號(hào)。這里指的 “高效 ”就是指具有較高的頻譜利用率。隨著各種通信系統(tǒng)數(shù)量的日益增多，為了充分地利用有限的頻譜資源，廣大通信科研工作者致力于研究具有更高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，而且原CCITT 一直在促進(jìn)并鼓勵(lì)開發(fā)新奇的頻譜使用技術(shù)，由于原 CCITT 科學(xué)地將頻段分別分配給各種通信系統(tǒng)，以便各種通信系統(tǒng)能夠有效地進(jìn)行通信，因而，許多用戶團(tuán)體、科研院所和通信公司都在開發(fā)先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)來(lái)提高給定頻譜的利用率 。一般說(shuō)來(lái)，數(shù)字調(diào)制技術(shù)可分為兩種類型：一是利用模擬調(diào)制方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，即把數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)做模擬信號(hào)的特殊情況來(lái)處理；二是利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用熟悉差錯(cuò)控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ ISDN），所以通信系統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過(guò)度的趨勢(shì)。用戶可以在 Matlab 和 Simulink兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。計(jì)算機(jī)仿真是根據(jù)被研究的真實(shí)系統(tǒng)的模型，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一種方法。 1998 年，正式向國(guó)際電聯(lián)提交第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱 3G） —— TDSCDMA，該標(biāo)準(zhǔn)成為第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并被國(guó)際上廣泛接受和認(rèn)可的無(wú)線通信國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)。 1991 年，自主研發(fā)的 HJD04 型程控交換機(jī)研制成功。 1982 年，福州引進(jìn)了第一套萬(wàn)門程控電話交換機(jī)。 1974 年，首次提出傳輸控制協(xié)議 /互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（ TCP/IP），成為當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。 1945 年，英國(guó)人克拉克提出靜止人造衛(wèi)星通信的設(shè)想。 1864 年，英國(guó)人麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。 23 4PSK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 14 2FSK 系統(tǒng)仿真及波形分析 6 二進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 對(duì)二進(jìn)制的數(shù)字頻帶系統(tǒng)，重點(diǎn)研究二進(jìn)制振幅鍵控（ 2ASK）、二進(jìn)制頻移鍵控（ 2FSK）、二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK）、二進(jìn)制差分相移鍵控（ 2DPSK）的調(diào)制和解調(diào)原理，并對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的功率譜進(jìn)行分析；對(duì)多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，研究了多進(jìn)制振幅調(diào)制、多進(jìn)制頻率 調(diào)制、多進(jìn)制相位調(diào)制的原理，并以四進(jìn)制為例對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，最后對(duì)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行分析。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 關(guān)鍵詞： 頻帶傳輸 調(diào)制與解調(diào) 幅度鍵控 頻移鍵控 相移鍵控 Abstract This paper studies the basic principles of digital band transmission systems, including binary and multiband digital modulation and demodulation, Also principles of the modulation and demodulation are simulated, with the results analyzed. For the binary digital frequency transmission system, this paper focuses on the modulation and demodulation of the binary amplitude shift keying (2ASK), binary frequency shift keying (2FSK), binary phase shift keying (2PSK), binary differential phase shift keying (2DPSK) , and the power spectrum of each system is analyzed. For the Mary digital frequency transmission system, this paper focuses on the basic principles of Mary amplitude modulation, Mary frequency modulation, Mary phase modulation. Also simulation is acplished, with the results analyzed. Keywords: FrequencyBand transmission Modulation and demodulation Amplitude shift keying Frequency shift keying Phase shift keying I 目 錄 第 1 章 緒論 4 主要研究?jī)?nèi)容 11 第 3 章 二進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2FSK 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 致謝 28 附錄 29 附錄 A 外文資料 48 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 研究的背景 通信是人類文明發(fā)展歷史中一個(gè)永恒的話題，通信的歷史演進(jìn)伴隨著通信技術(shù)的發(fā)展，它與人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有極為密切的關(guān)系。 1875 年，蘇格蘭人亞歷山大 1946 年，美國(guó)人?？颂睾湍胬l(fā)明了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。 1977 年，美日科學(xué)家研制出超大規(guī)模集成電路。 1983，上海率先開通了第一個(gè)模擬通信尋呼系統(tǒng)。此后，以大唐、中興、華為公司，以及武漢郵電科學(xué)研究院等為代表的民族通信制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了群體突破。 1999 年，第一條傳輸速率為 8 分復(fù)用（ DWDM）系統(tǒng)開通。它具有利用模型進(jìn)行仿真的一系列優(yōu)點(diǎn)，如費(fèi)用低易于進(jìn)行真實(shí)系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)的各種試驗(yàn)，以及易于實(shí)現(xiàn)完全相同的條件下的重復(fù)性試驗(yàn)等。用于實(shí)現(xiàn)通信仿真的通信工具包是Matlab 語(yǔ)言中一個(gè)科學(xué)性工具包，提供通信領(lǐng)域中計(jì)算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的功能，可以在 Matlab 環(huán)境下獨(dú)立使用，也可以配合 Simulink 使用。因此，對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來(lái)越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分之一，對(duì) 它的研究也是有必要的。第二種技術(shù)通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的振幅，頻率及相位進(jìn)行鍵控，便可相應(yīng)獲得振幅鍵控（ ASK），頻移鍵控（ FSK）及相移鍵控（ PSK）調(diào)制方式。 眾所周知，調(diào)制技術(shù)是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，尤其對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)，字調(diào)制技術(shù)更關(guān)系到系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。從頻譜利用率的定義可以看出，要提高通信系統(tǒng)的利用率有兩種途徑：一是降低已調(diào)信號(hào)的頻譜寬度，二是提高該調(diào)制系統(tǒng) 的信息傳輸速率。 MASK 的調(diào)制方法與 2ASK 的方法相同，不同的只是基帶信號(hào)由二電平變?yōu)槎嚯娖健Ａ硗?,目前較常使用的有 16QAM、 64QAM 和 256QAM[1]。 所謂多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，就是利用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制高頻載波的某個(gè)參量，如幅度、頻率或相位的過(guò)程。正是基于這些特點(diǎn)，使多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式得到了廣泛的使用。若設(shè) )(ts 的功率譜密度為 )(fPs ， 2ASK 信號(hào)的功率譜密度為： )]()([41)(2 cscsA SK ffPffPfP ???? (24) 二進(jìn)制頻率鍵控（ 2FSK） 頻移鍵控時(shí)利用載波的頻率來(lái)傳遞數(shù)字信息的。 對(duì)于相位不連續(xù)的 2FSK