【正文】 M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [8] 段吉海、黃 智偉．基于 CPLD／ FPGA的數(shù)字通信系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版 社， 2020 [9] Altera． ByteBlaster MV Parallel Port Download Cable． Jdy2020。輸出的 相位信號 ( )的模擬形式。 圖 44 I、 Q輸出數(shù)據(jù)波形 從圖中可以看到輸出的圖形在形狀上有些相 似，由此可以更進(jìn)一步驗(yàn)證到：滿足 I2+Q2=1。 圖 41 GMSK基帶調(diào)制實(shí)現(xiàn) 其中， B 表示 3dB 帶寬， GSM 系統(tǒng)中高斯函數(shù)的歸一化帶寬 BTb 取值為 。比特率正好是頻率偏移 4 倍的 FSK 調(diào)制稱作 MSK（最小頻移鍵控）。 江西理工大學(xué) 2020 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 采樣判決 采樣判決 并串轉(zhuǎn)換 Tb 差分譯碼 2sin(π t/2Tb) 2cos(π t/2Tb) 基帶 GMSK 信號輸入 I 路 Q 路 ⑥差分解碼模塊 在調(diào)制之前為了消除信號相位模糊，采用了差分編碼，所以在接收端的解調(diào)時(shí)就必須包含一個(gè)差分譯碼器。因此可以采用一個(gè) 4 位移位寄存器的方法來實(shí)現(xiàn)。 由于 1 比特差分檢測算法原理簡單，軟件編程時(shí)容易實(shí)現(xiàn)，故本次設(shè)計(jì)在GMSK 信號的解調(diào)中采用的是 1 比特差分檢測算法。若返回的文件標(biāo)志碼為 1，則代表該文件無法打開， [N M]是指把讀出的文件轉(zhuǎn)化成 N 行 M 列的矩陣。 *dmod 功能：數(shù)字調(diào)制（通帶信號） 說明： modu=dmod(x,Fc,Fd,Fs,method,M)中 x 是輸入信號， Fc 是輸入信號 x的載波頻率， Fd 是輸入信號 x 的抽樣頻率， Fs 是仿真是的抽樣頻率， method注明了調(diào)制方式， M是進(jìn)制數(shù)，此命令可以對數(shù)字信號 x 進(jìn)行調(diào)制。差分相干解調(diào) 法見圖 26。 另一種獲得迅速發(fā)展的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是振幅和相位聯(lián)合調(diào)制（ QAM） 。這種 Modem 要占用主板上的擴(kuò)展槽，但無需額外的電源與電纜，且價(jià)格比外置式 Modem 要便宜一些。調(diào)制可以通過使高頻載波隨信號幅度的變化而改變載波的幅度、相 位或者頻率來實(shí)現(xiàn)。糾錯(cuò)能力隨 N 的增加而增加，而差錯(cuò)率隨 N的增加而指數(shù)下降。傳輸過程中必然會引入熱噪聲、衰減、脈沖等干擾。此外，它還具有適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)要求 (如電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等 )，便于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，便于采用大規(guī)模集成電路，便于實(shí)現(xiàn)加密處理，便于實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的計(jì)算機(jī)管理等優(yōu)點(diǎn)。 隨著 FPGA 技術(shù)的發(fā)展， FGPA 的靈活性及性價(jià)比都很高。這些函數(shù)包括：信號源產(chǎn)生函數(shù)、信源編碼／解碼函數(shù)、糾錯(cuò)控制編碼／解碼函數(shù)、調(diào)制／解調(diào)函數(shù)（基帶和通帶）、濾波器函數(shù)、傳輸信道模型函數(shù)（基帶和通帶）、 TDMA、 FDMA、 CDMA函數(shù)、同步函數(shù)、工具函數(shù)等。 MATLAB內(nèi)核及輔助工具箱，兩者的調(diào)用構(gòu)成了 MATLAB的強(qiáng)大功能。其應(yīng)用之廣泛不再一一詳述。仿真及 FPGA 實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明 ,該方法計(jì)算量小、占用資源少 ,更容易實(shí)現(xiàn)高旁瓣抑制度的 GMSK 信號。 GMSK信號的數(shù)字化解調(diào)技術(shù) ,針對突發(fā)通信系統(tǒng)的需要 ,對 1 比特差分解調(diào)和 2bit 差分解調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究 ,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 1bit 差分解調(diào)。本篇文章主要介紹 MATLAB 在擴(kuò)頻通信中的仿真應(yīng)用。 MATLAB語言以數(shù)組為基本數(shù)據(jù)單位，包括控制流語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出及面向?qū)ο蟮忍攸c(diǎn)的高級語言，具有以下主要特點(diǎn) : a) 運(yùn)算符和庫函數(shù)極其豐富，語言簡潔，編程效率高， MATLAB除了提供和 C語言一樣的運(yùn)算符號外，還提供廣泛的矩陣和向量運(yùn)算 符。以糾錯(cuò)控制編解碼函數(shù)為例：函數(shù)庫提供了線性分組碼、漢明碼、循環(huán)碼 、 BCH碼、里德一索洛蒙碼（ REED— SOLOMON）、卷積碼等 6種糾錯(cuò)控制編碼，每種編碼又有編碼、解碼、矢量輸入輸出、序列輸入輸出等四種形式的函數(shù)表達(dá)。如何將 FPGA 應(yīng)用到 AIS系統(tǒng)中，為此達(dá)到系統(tǒng)具有靈活性的目的，是擺在人們面前的重要課題。 實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，必須使發(fā)送端發(fā)出的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，這個(gè)過程稱為“模數(shù)變換 ”。介質(zhì)的固有特性和干擾特性直接關(guān)系到編碼方式的選取。編碼過程可以看成是輸入信息序列與由移位寄存器和模 2 加連接所決定的的另一序列的卷積，因此稱為卷積沒碼。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。 PCMCIA 插卡式 Modem 插卡式 Modem 主要用于 筆記本電腦，體積纖巧。 幾種常見的數(shù)字調(diào)制方式 （ 1）二進(jìn)制頻移鍵控（ 2FSK） 調(diào)制原理：在二進(jìn)制移頻鍵控中，調(diào)制信號 1 或 0，分別對應(yīng)載波的兩個(gè)頻率 f1 或 f2 。 江西理工大學(xué) 2020 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 26 BPSK差分相干解調(diào)法 （ 4）多進(jìn)制頻移鍵控 MFSK 調(diào)制原理：在 MFSK 方式中， MFSK 信號常用頻率選擇法產(chǎn)生。 method 對應(yīng)的調(diào)制方法有 ask,fsk,msk,psk,qask。此命令可讀以取 filename 文件并且將其轉(zhuǎn)化為 N 行 M 列的矩陣，然后返回到 data。 江西理工大學(xué) 2020 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 基于 MATLAB 的基帶 GMSK 信號解調(diào)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn) 我們也可以將 GMSK 調(diào)制信號分成正交的兩路信號 I 路和 Q 路信號，將兩路信號都進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)長度仍為一個(gè)碼元寬度 Tb，然后交叉與未經(jīng)過延時(shí)的 Q 路和 I 路信號進(jìn)行相乘，之后兩個(gè)兩路輸出在相減，之后進(jìn)行抽樣判決和輸出。 ②乘法模塊 在 Verilog 語言中描述乘法器是相對比較容易的，只需使用乘法運(yùn)算符“*” 即可。 ⑦整體仿真結(jié)果 將以上幾個(gè)模塊連接起來。在GSM 中，使用高斯預(yù)調(diào)制濾波器進(jìn)一步減小調(diào)制頻譜。理想高斯函數(shù)在時(shí)間上具有無限長，即 t[∞ ， ∞] 。很顯然，這一結(jié)論正好符合預(yù)期目標(biāo)： I2+Q2=sin2Θ+cos2Θ=1 。相位累加器輸出的 0(tl 相位輸入到正余弦查找表的地址上，正余弦查找表是調(diào)用芯片的內(nèi)核 IP中的 Sine— Cosine Look． Up Ta． ble v5． 0實(shí)現(xiàn)的，正余弦查找表包含一個(gè)周期正余弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對應(yīng)正余弦波中 0。 Versiort3． 3． [10] 青松、城岱松、武建華．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)的 SystemView 仿真．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020． 54． 105 [11] 張森、張正亮等， MATLAB仿真技術(shù)與實(shí)力應(yīng)用教程 — 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [12] 樊昌信等，通信原理 — 北京：國防 工業(yè)出版社， 2020 [13] 張葛祥、李娜等， MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用 — 北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [14] 張志涌等，精通 — 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [5]郭梯云等，移動通信 — 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [15] 阮沈勇等， MATLAB程序設(shè)計(jì) — 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 。范圍的一個(gè)相位點(diǎn)，查詢表把輸入的地址相位信息映射成正余弦波幅度的數(shù)字量信號。 江西理工大學(xué) 2020 屆本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 結(jié)論 從仿真結(jié)果可以看到：整個(gè)調(diào)制過程符合預(yù)期理論要求和目標(biāo)，該調(diào)制算法在整個(gè)雙模系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中起著重要的作用。一般說來， L的取值大于 3。 不是相位調(diào)制（也就是說不是像 QPSK 那樣由絕對相位狀態(tài)攜帶信息）。由于技術(shù)的復(fù)雜性，在現(xiàn)代 通信 技術(shù)中，越來越重視采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。而且定義數(shù)據(jù)位數(shù)時(shí)要注意位寬多了一位，也就是最高位作為符號位。輸入的基帶 GMSK 調(diào)制信號我們可以直接由 Simulink 中自帶的基帶 GMSK 調(diào)制器模塊進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生的輸出作為設(shè)計(jì)的解調(diào)模塊的輸入。 *reshape 功能：可將一矩陣保持其元素個(gè)數(shù)不變，變成所須矩陣形式。 *ddemod 功能：數(shù)字解調(diào)（通帶信號） 說明： x=dmod(y,Fc,Fd,Fs,method,M) 中 y 是經(jīng)過 dmod 調(diào)制的信號， Fc是輸入信號 x 的載波頻率， Fd是輸入信號 x的抽樣頻率， Fs是仿真是的抽樣頻率， method 注明了解調(diào)方式， M 是進(jìn)制數(shù)，此命令可以把用 dmod 調(diào)制的信號y解調(diào)出。 圖 27 MFSK調(diào)制器框圖 解調(diào)原理： MFSK 的解調(diào)方法常用非相干解調(diào)，如圖 28 所示，將接受 到的MFSK 信號通過濾波器進(jìn)行濾波，然后將濾波后的信號分別送到Ｍ個(gè)帶通濾波器進(jìn)行濾波，再將輸出信號進(jìn)行包絡(luò)檢波，最后將這Ｍ個(gè)信號進(jìn)行抽樣和判決，最后經(jīng)過一個(gè)邏輯電路，將多進(jìn)制信號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號即可。 圖 22 2FSK調(diào)制 解調(diào)也有相干和非相干兩種。 機(jī)架式 Modem 機(jī)架式 Modem 相當(dāng)于把一組 Modem 集中于一個(gè)箱體或外殼里，并由統(tǒng)一的電源進(jìn)行供電。該過程稱為解調(diào)。 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 調(diào)制解調(diào)是數(shù)字通信系統(tǒng)的 重要組成部分。 雙向通信要求通信雙方都有發(fā)送設(shè)備和接 收設(shè)備，如果兩個(gè)方向共用一個(gè)傳輸媒介，則必須采用分頻或分時(shí)的辦法。第二步是 “量化 ”，將模擬信號樣值變換到最接近的數(shù)字值。通過對 GMSK 基本理論知識的學(xué)習(xí)，分析基帶 GMSK 調(diào)制解調(diào)器的基本構(gòu)成，完成了基于 MATLAB 平臺下的 GMSK 調(diào)制解調(diào)器的系統(tǒng)仿真，尤其對GMSK 解調(diào)部分做了具體的自主研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并將仿真算法用于 FPGA 中進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)，使用軟硬件結(jié)合的方式 來設(shè)計(jì)研究 GMSK 基帶信號的解調(diào)，為以后通信系統(tǒng)的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。多址接入方式、濾波器以及傳輸介質(zhì)的模型。 b) 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句 (如 for循環(huán)， while循環(huán)， break語句， if語句和 switch語句 )，又有面向?qū)ο蟮木幊烫匦?。傳統(tǒng)的通信仿真技術(shù)主要分為手工分析與電路試驗(yàn)兩種，可以得到 與真實(shí)環(huán)境十分接近的結(jié)果，但耗時(shí)長，方法比較繁雜，而通信系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)是介于上述兩種方法的一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，它可以讓用戶在很短的時(shí)間內(nèi)建立整個(gè)通信系統(tǒng)模型，并對其進(jìn)行模擬仿真。 GMSK 參數(shù)對系統(tǒng)性能影響。主要研究工作有 : GMSK 調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)中存在的設(shè)計(jì)復(fù)雜、有相位累計(jì)誤差等不足 ,基于相關(guān)文獻(xiàn)思想 ,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的波形存儲正交法 GMSK 調(diào)制信號生產(chǎn)方案。而在眾多的仿真平臺中， MATLAB 及 SIMULINK 仿真模塊較之于其它仿真軟件有著獨(dú)到的優(yōu)勢，它能使技術(shù)人員擺脫系統(tǒng)仿真中繁瑣的編程，有效提高了系統(tǒng)仿真的可靠性和實(shí)用性。通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加使得分析與設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和費(fèi)用也迅速上升，為了節(jié)約人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，就需要進(jìn)行系統(tǒng)仿 真。運(yùn)行 MATLAB通信工具箱需要有 MATLAB信號處理工具箱支持。即接收機(jī)輸出的信噪比相對于輸入的信噪比有很大改善，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其次是遠(yuǎn)距離傳輸仍能保證質(zhì)量。 發(fā)送設(shè)各還包括為達(dá)到某些特殊要求所進(jìn)行的各種處理，如多路復(fù)用、保密處理、糾錯(cuò)編碼處理等。 （ 2）卷積碼 卷積碼是另一類信道編碼，它也是把 k 位信息編成 n（ n 大于等于 k）位，但 k 和 n 都很小，適于串行傳輸。 調(diào)制的目的是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘枺@就意味著把基帶信號（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對基帶頻率而言頻率非常高的代通信號。但外置式 Modem 需要使用額外的電源與電纜。 （ 2）恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù) 主要包括 MSK、 GMSK 和 TFM 等。這種方法稱為二進(jìn)制差分移相鍵控（ 2DPSK）。此命令可以對接收到的 碼長為N,信息位為 K 的碼字進(jìn)行譯碼，恢復(fù)出原始的信息，譯碼方式必須和編碼時(shí)采用的嚴(yán)格相同。)。 通過 1 比特差分檢測算法，我們可以找出傳輸?shù)拇a元，在 1 比特周期時(shí)間內(nèi)的相位改變量。 （ 2）結(jié)果分析 可以根據(jù)原理框圖我們將整個(gè)工程分為如下幾個(gè)模塊： ①延遲模塊 該模塊的設(shè)計(jì)思路為：因?yàn)榻庹{(diào)模塊輸入時(shí)數(shù)字信號，我們設(shè)信號的信號的采樣率 fs 是碼元速率 Rb 的 4 倍，即 fs=4Rb。 ⑤并串轉(zhuǎn)換模塊 該模塊是以上下兩路抽樣判決后的信號為輸入，將并行的兩路信號轉(zhuǎn)換成串行信號輸出。使用兩個(gè)頻率表 示 1和 0的調(diào)制技術(shù)記作 FSK（頻移鍵控）。 GMSK 調(diào)制就是將 MSK 信號的相位更好地平滑，使其頻率譜寬度進(jìn)一步縮小，從而減小導(dǎo)致 BER 上升的符號間干擾（ ISI）。 仿真結(jié)果及驗(yàn)證 圖 44 示出 MATLAB 時(shí)域仿真輸出結(jié)果圖。相位累加器的字長是有限的，因此在一定時(shí)刻總會溢出而進(jìn)位，進(jìn)位一般被舍去，不能在其輸出中反映。 MATL