基于simulink數(shù)字調(diào)制及解調(diào)仿真(編輯修改稿)
2025-07-15 16:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為開關(guān)鍵控(通斷鍵控)，記作OOK(On Off Keying)。二進制數(shù)字振幅鍵控通常記作2 ASK。 對于振幅鍵控這樣的線性調(diào)制來說，在二進制里，2 ASK是利用代表數(shù)字信息0或1的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送1，無載波輸出時表示發(fā)送0。根據(jù)線性調(diào)制的原理，一個二進制的振幅鍵控信號可以表示成一個單極性矩形脈沖序列與一個正弦型載波的相乘，即 （31）其中，g(t)是持續(xù)時間Ts的矩形脈沖， 為載波頻率， 為二進制數(shù)字。 （32）若令 （33）則 式變?yōu)?（34）實現(xiàn)振幅調(diào)制的 一般原理圖如圖321所示 ↑圖321 數(shù)字線性調(diào)制方框圖圖中，基帶信號形成器把數(shù)字序列{ }轉(zhuǎn)成為所需要的單極性基帶矩形脈沖序列s(t)與載波相乘后即把s(t)的頻譜搬移到 附近，實現(xiàn)了2ASK。帶通濾波器濾出所需要的已調(diào)信號，防止帶外輻射影響鄰臺。2ASK信號的波形如圖322所示。圖322 2ASK信號的產(chǎn)生及波形模型 2ASK信號的功率譜及帶寬 若用G(f)表示二進制序列中一個寬度為 、高度為1的門函數(shù)g(t)所對應(yīng)的頻譜函數(shù)， (f)為的功率譜密度， （f）為已調(diào)信號e(t)的功率譜密度，則有 （35）2ASK信號功率譜示意圖如圖323所示圖323 2ASK信號功率譜示意圖由圖323可見：（1）因為2ASK信號的功率譜密度 是相應(yīng)的單極性數(shù)字基帶信號功率譜密度 形狀不變的平移到 處形成的，所以2ASK信號的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。它的連續(xù)譜取決于數(shù)字基帶信號基本脈沖的頻譜G（f）；它的離散譜是位于 處一對頻域沖擊函數(shù)，這意味著2ASK信號中存在著可做載頻同步的載波頻率 的成分。（2）基于同樣的原因，我們可以知道，上面所述的2ASK信號實際上相當(dāng)于雙邊帶調(diào)幅（DSB）信號。因此，由圖223可以看出，2ASK信號的帶寬 是單極性數(shù)字基帶信號 的兩倍。當(dāng)數(shù)字基帶信號的基本脈沖是巨型不歸零脈沖時， ，于是2ASK信號的帶寬為 （36）因為系統(tǒng)的傳碼率 =1/ （Baud），故2ASK系統(tǒng)的頻帶利用率為 （37）這意味著用2ASK方式傳送碼元速率為 的數(shù)字信號時，要求該系統(tǒng)的帶寬至少為 。3．2．3 2ASK信號的解調(diào)及系統(tǒng)的誤碼率 2ASK信號的解調(diào)由振幅檢波器來完成，具體方法主要有兩種：非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)法（同步檢測法）。包絡(luò)解調(diào)法的原理方框圖如圖324所示。帶通濾波器恰好使2ASK信號完整地通過，經(jīng)包絡(luò)檢測后，輸出其包絡(luò)。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶包絡(luò)信號通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成，有時又稱譯碼器。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即y(t)= s(t) ，包絡(luò)檢波器輸出為s(t),經(jīng)過抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列{ }。圖324 2ASK信號的包絡(luò)解調(diào)相干解調(diào)原理方框圖如圖325所示。相干解調(diào)就是同步解調(diào)，同步解調(diào)時，接收機要產(chǎn)生一個與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波，利用此載波與收到的已調(diào)載波相乘，相乘輸出為 （38）由于噪聲影響及傳輸特性的不理想低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣、判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。 圖325 2ASK信號的相干解調(diào)包絡(luò)解調(diào)時2ASK系統(tǒng)的誤碼率的計算是根據(jù)發(fā)1和發(fā)0兩種情況下產(chǎn)生誤碼率之和而得來的。設(shè)信號的幅度為A，信道中存在著高斯白噪聲，當(dāng)帶通濾波器恰好讓ASK信號通過時，因為發(fā)1時包絡(luò)的一維概率密度函數(shù)為萊斯分布，其主要能量集中在1 附近，而發(fā)0時包絡(luò)的一維概率密度函數(shù)為瑞利分布，信號能量主要集中在0附近，但是，這兩種分布在A/2附近產(chǎn)生重疊，見圖326。若發(fā)1的概率為P（1），發(fā)0的概率為P（0），并且P（1）= P（0）=1/2時，取樣判決器的判決門限電平取為A/2，當(dāng)包絡(luò)的抽樣值 A/2時，判為1；抽樣值 A/2時，判決為0。發(fā)1錯判為0的概率為P（0/1），發(fā)0錯判為1概率為P（1/0），則系統(tǒng)的總誤碼率為 （39）由此可見，包絡(luò)解調(diào)2ASK系統(tǒng)的誤碼率隨輸入信噪比r的增大近似地按指數(shù)規(guī)律下降。相干解調(diào)時，2ASK系統(tǒng)的誤碼率的計算是考慮經(jīng)過帶通濾波器、乘法器以及低通濾波器以后，信號和噪聲均已檢出并輸入抽樣判決器，無論是發(fā)送1還是0，判決器輸入信號與噪聲的混合物，其瞬時值的概率密度都是正態(tài)分布的，只是均值不同而已。當(dāng)P（0）=P（1）=1/2，假設(shè)判決門限電平為A/2，x A/2 判為1，x A/2判決為0，發(fā)1判為0的概率為P（0/1），發(fā)0判為1的概率為P（0/1），這時，相干檢測時2ASK系統(tǒng)的誤碼率為 （310） 3．3 2FSK (Frequency Shift Keying) 信號調(diào)制與解調(diào)的原理 一般原理與實現(xiàn)方法 數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控，記作FSK（Frequency Shift Keying），二進制頻移鍵控記作2FSK。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字信息的，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率，由于數(shù)字只有有限個取值。那么，2FSK信號便是符號1對應(yīng)與載波 ，而符號0對應(yīng)于載頻 （與 不同的另一個載頻）的已調(diào)波形，而且 與 之間的改變是瞬間來完成的。從原理上講調(diào)頻可用模擬調(diào)頻來實現(xiàn)，也可用鍵控法來實現(xiàn)，后者較為簡便。2FSK鍵控法就是利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通的。若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2 兩個頻率點之間變化，才產(chǎn)生二進制頻移鍵控信號（2FSK信號）。它的波形可以看作是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。若二進制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率的f1，0符號對應(yīng)于載波頻率的f2，則二進制頻移鍵控信號的時域表達式為 （311） 二進制頻移鍵控信號的時間波形如圖331所示圖331 二進制頻移鍵控信號的時間波形式 中
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