【正文】 影響。圖中輸入基帶信號(hào) ()At 是二進(jìn)制不歸零雙極性碼元，它被“串 /并變換”電路變成兩路碼元 a 和 b?，F(xiàn)在用 00， 01， 10， 11 表示 QPSK 的四種狀態(tài)。他利用具有多個(gè)相位狀態(tài)的正弦波來(lái)代表多組二進(jìn)制信息碼元，即用載波的一個(gè)相位對(duì)應(yīng)于一組二進(jìn)制信息碼元。這兩路4 電平數(shù)據(jù) g1（ t）和 g2（ t）分別對(duì)載波 cos2πfct和 sin2πfct進(jìn)行調(diào) 制，然后相加，即可得到 16QAM 信號(hào)。該調(diào)制方式通常有 二進(jìn)制 QAM（ 4QAM）、 四進(jìn)制 QAM（ l6QAM）、常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 八進(jìn)制 QAM（ 64QAM）、 … ，對(duì)應(yīng)的空間信號(hào)矢量端點(diǎn)分布圖稱為星座圖，分別有 1 6 … 個(gè)矢量端點(diǎn)。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 235 過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)波形 正交振幅鍵控 (QAM) 原理簡(jiǎn)介 正交振幅鍵控是一種將兩種 調(diào)幅信號(hào)（ 2ASK 和 2PSK）匯合到一個(gè) 信道 的方法，因此會(huì)雙倍擴(kuò)展有效 帶寬 。 2PSK 信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào) ， 解調(diào)器原理圖如 圖 233 所示 。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 e2PSK(t)=g(tnTs)*cosωct ( 21 9) 其中 ， an 與 2ASK 和 2FSK 時(shí)的不同 ， 在 2PSK 調(diào)制中 ， an 應(yīng)選擇雙極性 ，即 （ 2110） （ 2–111） 若 g(t)是脈寬為 Ts， 高度為 1 的矩形脈沖時(shí) ， 則有 ， 發(fā)送概率為 cosωct， 發(fā)送概率為 1P 由式 (2 1 11)可看出 ， 當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào) 1 時(shí) ， 已調(diào)信號(hào) e2PSK(t)取 0176。 圖 222 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 223 (a) 非相干解調(diào) 。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的 1 符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f1， 0 符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f2， 則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 的時(shí)域表達(dá)式為 2 1 2( ) ( ) c o s ( ) ( ) c o s ( )F S K n s n n b nnne t a g t n T t a g t n T t? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? （ 215） （ 21 6） （ 2 17） 圖 221 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形 由圖 2 6 可看出 ， bn 是 an 的反碼 ， 即若 an=1， 則 bn=0， 若 an=0， 則 bn=1， 于是 bn= na ， θn和 n? 分別代表第 n 個(gè)信號(hào)碼元的初始相位 。 所以 ， 對(duì)2ASK 信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào) (包絡(luò)檢波 法 )和相干解調(diào) (同步檢測(cè)法 )， 其相應(yīng)原理方框圖如 圖 213 所示 。 2ASK 信號(hào)功率譜密度的特點(diǎn)如下： （ 1）由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成；連續(xù)譜由傳號(hào)的波形 g(t)經(jīng)線性調(diào)制后決定，離散譜由載波分量決定； （ 2）已調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍。 圖 21 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。 （ 2） 改變信號(hào)占據(jù)的帶寬。通過(guò)對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的仿真，我們可以更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響性能的因素，從而便于改進(jìn)系統(tǒng)，獲得更佳的傳輸性能?？刂仆ㄐ胖饕ㄟb測(cè)、遙控等等，如衛(wèi)星測(cè)控、導(dǎo)彈測(cè)控、遙控指令通信等等都是屬于控制通信的范圍。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。特別是在 20 世紀(jì)后半葉，隨著 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問(wèn)世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲(chǔ)存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。Simulink 為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口 ， 它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比 ， 更直觀、方便和靈活。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過(guò) Simulink 的菜單或 MATLAB 的命令窗口鍵入命令來(lái)對(duì)它進(jìn)行仿真。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。由于它使用簡(jiǎn)單，擴(kuò)充方便，尤其是世界上有成千上萬(wàn)的不同領(lǐng)域的科 研工作者不停的在自己的科研過(guò)程中擴(kuò)充 Matlab 的功能，使其成為了巨大的知識(shí)寶庫(kù)。 ) and spectral analysis。對(duì)本文 的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。 本文的主要目的是通過(guò) Simulink 對(duì) 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)系統(tǒng) 統(tǒng)進(jìn)行 調(diào)試仿真 ，實(shí)現(xiàn) 熟悉和對(duì)數(shù)字通信理論的更加深化和理解。由于 它 使用方便，能非?？斓膶?shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時(shí)間，受到了大多數(shù)科研人員的支持，經(jīng)過(guò)一代代人的努力，目前已發(fā)展到了 7。可以說(shuō)， Matlab 已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門(mén)工具對(duì)學(xué)習(xí)各門(mén)學(xué)科有非常重要的推進(jìn)作用。 Simulink 模塊庫(kù)（或函數(shù)庫(kù)）包含有 Sinks（輸出方式）、 Sources（輸入源）、 Linear（線性環(huán)節(jié)）、 Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、 Connection（連接與接口）和 Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運(yùn)算的 Simulink 庫(kù)模塊（或庫(kù)函數(shù)），而且每個(gè)子模型庫(kù)中包含有相應(yīng)的功能模塊，用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改模型。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通信 技術(shù) 的發(fā)展 通信的概念 通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來(lái)度量。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。 （ 5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來(lái)越小，成本越來(lái)越低，范圍越來(lái)越廣。話務(wù) 通信業(yè)務(wù)主要是電話服務(wù)為主，程控?cái)?shù)字電話交換網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)就是為普通用戶提 供電話通信服務(wù)。因此，大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。在通信系統(tǒng)中，調(diào)制的目的主要有以下幾個(gè)方面： （ 1） 便于信息的傳輸 。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 數(shù)字基帶傳輸 系統(tǒng) 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。 二進(jìn)制 振幅鍵控 (2ASK)原理簡(jiǎn)介 幅度鍵控可以通過(guò)乘法器和開(kāi)關(guān)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 由 圖 211 可以看出 ， 2ASK 信號(hào)的時(shí)間波形 e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào) s(t)通斷變化 ， 所以又稱為通斷鍵控信號(hào)(OOK 信號(hào) )。若兩個(gè)載頻之差 |f1 f2|≤fs，則出現(xiàn)單峰。 采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖2 9 所示 。 通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0176。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如 圖 231 所示 。 過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)波形 如圖 235 所示 . 圖 232 信號(hào)的 調(diào)制 原理圖 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 233 信號(hào)的解調(diào)原理圖 圖 234 信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 這種現(xiàn)象通常稱為 倒 π現(xiàn)象 。兩種被調(diào)制的載波在發(fā)射時(shí)已被混和。作為調(diào)制信號(hào)的輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串 –并變換后變成四路并行數(shù)據(jù)流。在調(diào)制端，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串 /并變換 后分為兩路，分別經(jīng)過(guò) 2 電平到 L 電平的變換，形成 Am 和 Bm，之后 Am和 Bm經(jīng)過(guò)調(diào)制低通濾波器，與相互正交的各路載波相乘。 下面 以 4PSK為例進(jìn)行分析與說(shuō)明。 表 251 QPSK 信號(hào)的編碼 a b n? a b n? 0 0 90? 1 1 270? 0 1 0? 1 0 180? QPSK 的產(chǎn)生方法兩種。 由于 QPSK 信號(hào)可以看作是兩個(gè)正交 2PSK 信號(hào)的疊加，所以用兩路正交的相干載波去解調(diào)，可以很容易地分離這兩路正交的 2PSK 信號(hào)。 表 252 π /4 系統(tǒng)判決器判決準(zhǔn)則 符號(hào)相位n? cosn? 的極性 sinn? 的極性 判決器輸出 a b π /4 + + 1 1 3π /4 + 0 1 5π /4 0 0 7π /4 + 1 0 最小移頻鍵控 (MSK) 原理簡(jiǎn)介 最小移頻鍵控 (MSK)是移頻鍵控 (FSK)的一種改進(jìn)型。這正是限帶工作情況下所希望有的寶貴特點(diǎn)。實(shí)際上 MSK 屬于連續(xù)相位調(diào)制 (CPM)的一種，在 CPM中 L=1 時(shí)被稱作全響應(yīng)調(diào)制，當(dāng) L 2? 時(shí)被稱作部分響應(yīng)調(diào)制。載波頻率和傳號(hào)頻率相差四分之一符號(hào)速率，與空號(hào)頻率也相差四分之一的符號(hào)速率 : 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） bthbtcbch FFFFFFFFF 21。 相對(duì)于載波相位來(lái)說(shuō)，由式 ( )可知基帶相位 值與時(shí)間 t 之間存在著一定的關(guān)系。而當(dāng) 時(shí)間 t 為 bT 的偶數(shù)倍時(shí)，即 t=2k bT ，則 a(t)總是 pi/2 的偶數(shù)倍。MSK 信號(hào)的功率譜密度表示式為： 2216)(pi TAfW bc? ? ?22)(41)(2c os ?????????? ?? ?bcbcTff Tffpi (228) 其中 cA 為載波信號(hào)的振幅。由于上述特點(diǎn)以及恒定包絡(luò)特點(diǎn) ， MSK 信號(hào)在幅度和頻帶受限時(shí)能量損失不大對(duì) qEE性能的影響較小。 2PSK 信號(hào)的功率譜密度如圖 221 所示。 （ 4）誤碼率分析 由于在解調(diào)過(guò)程中沒(méi)有信道和噪聲，所以誤碼率相對(duì)較小，一般是由于碼間串?dāng)_或是參數(shù)設(shè)置的問(wèn)題，由 35圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為 。 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 334 脈沖信號(hào)的參數(shù)設(shè)置 脈沖信號(hào)是幅度為 2 周期為 1占空比為 50%的基于時(shí)間的信號(hào)。 3． 5 多相相移鍵控信號(hào) (QPSK)的 Simulink 仿真 多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（ QPSK）也稱多元調(diào)相或多相制。 3． 4 正交振幅鍵控 (QAM)的 Simulink 仿真 QAM是用兩路獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波雙邊常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 帶調(diào)幅，利用這種已調(diào)信號(hào)的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實(shí)現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。 本來(lái)信號(hào)源 s(t)序列是用隨機(jī)的 0 1 信號(hào)產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號(hào)模塊其參數(shù)設(shè)置如下： 常州大學(xué)懷德學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 324 Pulse Generator 模塊參數(shù)設(shè)置 其中方波是幅度為 1，周期為 3，占 1比為 1/3 的基于采樣的信號(hào)。調(diào)制仿真 （ 1） 建立模型方框圖 2ASK 信號(hào)調(diào)制的模型方框圖由 DSP 模塊中的 sinwave 信號(hào)源、方波信號(hào)源、相乘器等模塊組成， Simulink 模型圖如下所示： 圖 311 2ASK 信號(hào)調(diào)制的模型方框圖 其中正玄信是載波信號(hào)，方波代表 S（ t）序列的信號(hào)塬，正弦波 信號(hào)和方波相乘后就得到鍵控 2ASK 信號(hào)。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度如 圖 271 所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。頻率關(guān)系為 : ? ?141 ?? nTFbt ， ? ?141 ?? nTFbh ， bc TnF 4?， n 為大于 4 的整數(shù)。當(dāng) t=2k bT 時(shí)， a(t)取值只有 0 或 2pi (以 2pi為模 )。 A(t)的尾的基帶相位。41 ?????? (227) 從 ( )式可以看出，在一個(gè)碼元周期內(nèi)，其基帶相位總是線性累積 2pi? ，因此碼元終止位與起始相位之差也是 2pi? 。 從 MSK 的表達(dá) 式可以得知， MSK 的相位是由兩部分組成的，一部分是載波隨時(shí)間連續(xù)增加的相位 2pift，另外一部分是攜帶信息的附加相位，它與原始數(shù)據(jù)息息相關(guān)，可以被稱為基帶相位 .