【文章內(nèi)容簡介】 （ 3 ）在抽樣時刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號畸變。 （ 4 ）眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對應(yīng)判決門限電平。（ 5 ）在抽樣時刻上，上下兩分支離門限最近的一根線跡至門限的距離表示各相應(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生錯誤判決。（ 6 ）對于利用信號過零點取平均來得到定時信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點位置的變動范圍，這個變動范圍的大小對提取定時信息有重要的影響。升余弦滾降系統(tǒng)眼圖程序段如下：% 數(shù)字基帶信號波形及其眼圖% 文件名：Ts=1。N=15。eye_num=6。a=1。N_data=1000。dt=Ts/N。t=3*Ts:dt:3*Ts。% 產(chǎn)生雙極性數(shù)字信號d=sign(randn(1,N_data))。dd=sigexpand(d,N)。 %% 基帶系統(tǒng)沖擊響應(yīng)（升余弦）ht=sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(14*a^2*t.^2/Ts^2+eps)。st=conv(dd,ht)。tt=3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dtdt。subplot(211)plot(tt,st)。axis([0 20 ])。xlabel(39。t/Ts39。)。ylabel(39?；鶐盘?9。)。subplot(212)% 畫眼圖ss=zeros(1,eye_num*N)。ttt=0:dt:eye_num*N*dtdt。for k=3:50 ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N)。 drawnow。 plot(ttt,ss)。 hold on。end。xlabel(39。t/Ts39。)。ylabel(39?；鶐盘栄蹐D39。)。% 將輸入的序列擴成間隔為N1個0的序列function[out]=sigexpand(d,M)N=length(d)。out=zeros(M,N)。out(1,:)=d。out=reshape(out,1,M*N)。程序運行后仿真結(jié)果如下： 如圖，波形幅度沒有衰減，無碼間串擾?？赏ㄟ^抽樣判決后還原接收信號。若干段數(shù)字基帶波形疊加后形成眼圖形狀。眼圖“眼睛”張開越大，眼圖越端正，表示碼間串擾越小。上圖為理想狀態(tài)下的眼圖，不存在碼間串擾。本次實驗主要是利用MATLAB軟件來進行數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的仿真。在整個實驗過程中，存在著以下幾個問題。 剛開始對系統(tǒng)的整體構(gòu)成不是很熟悉，思維比較模糊，后來和其他小組同學進行了交流，明白了整個系統(tǒng)的構(gòu)成。知道了程序設(shè)計的步驟和流程。 由于是對于Matlab軟件使用不熟練，所以沒有過多采用老師建議的simulink仿真，這個在下次實驗中我們會繼續(xù)研究和努力。 鑒于我們是一個大程序的書寫，在運行中總會存在問題，是結(jié)果運行不出來。我們剛開始是采用分部運行，逐次更改錯誤，后來經(jīng)過同學們共同的努力，我們學會了使用斷點來查找錯誤和單步運行程序，這對我們以后的實驗有很大的幫助。 我們對整個實驗的結(jié)果在仿真前沒有大體的概念，導(dǎo)致我們面對仿真結(jié)果也難以判斷正誤。由于知識掌握的不牢固，使我們在編程過程中存在了理解的偏差。今后我們要扎實基礎(chǔ)，對于系統(tǒng)的過程了如指掌。遇到不會的，先查書自己解決，實在不行，再互相討論。前言 數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸,在實際應(yīng)用中,大多數(shù)信道具有帶 通特性而不能直接傳輸基帶信號。為了使數(shù)字信號在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行載波調(diào)制,以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波,把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。如同傳輸模擬信號時一樣，傳輸數(shù)字信號時也有三種基本的調(diào)制方式：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。它們分別對應(yīng)于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基帶信號，可以看成是模擬線性調(diào)制和角度調(diào)制的特殊情況。理論上，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在本質(zhì)上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調(diào)制。但是，數(shù)字調(diào)制是調(diào)制信號為數(shù)字型的正弦波調(diào)制，而模擬調(diào)制則是調(diào)制信號為連續(xù)型的正弦波調(diào)制。在數(shù)字通信的三種調(diào)制方式（ASK、FSK、PSK)中，就頻帶利用率和抗噪聲性能（或功率利用率）兩個方面來看，一般而言，都是PSK系統(tǒng)最佳。所以PSK在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真（2FSK）2FSK信號的產(chǎn)生: 2FSK是利用數(shù)字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。例如，1碼用頻率f1來傳輸，0碼用頻率f2來傳輸，而其振幅和初始相位不變。故其表示式為 式中，假設(shè)碼元的初始相位分別為和；和為兩個不同的碼元的角頻率；幅度為A為一常數(shù)，表示碼元的包絡(luò)為矩形脈沖。 2FSK信號的產(chǎn)生方法有兩種：（1） 模擬法，即用數(shù)字基帶信號作為調(diào)制信號進行調(diào)頻。如圖11（a）所示。（2） 鍵控法，用數(shù)字基帶信號及其反相分別控制兩個開關(guān)門電路，以此對兩個載波發(fā)生器進行選通。如圖11（b）所示。這兩種方法產(chǎn)生的2FSK信號的波形基本相同，只有一點差異，即由調(diào)頻器產(chǎn)生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)的，而鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號，則分別有兩個獨立的頻率源產(chǎn)生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的。(a) (b) 2FSK信號產(chǎn)生原理圖 由鍵控法產(chǎn)生原理可知，一位相位離散的2FSK信號可看成不同頻率交替發(fā)送的兩個2ASK信號之和，即 其中是脈寬為的矩形脈沖表示的NRZ數(shù)字基帶信號。 其中，為的反碼，即若，則；若，則。2FSK信號的頻譜特性： 由于相位離散的2FSK信號可看成是兩個2ASK信號之和，所以，這里可以直接應(yīng)用2ASK信號的頻譜分析結(jié)果，比較方便，即 2FSK信號帶寬為 式中，是基帶信號的帶寬。2FSK解調(diào)原理：仿真是基于非相干解調(diào)進行的，即不要求載波相位知識的解調(diào)和檢測方法。其非相干檢測解調(diào)框圖如下 M信號非相干檢測解調(diào)框圖當k=m時檢測器采樣值為：當k≠m時在樣本和中的信號分量將是0，只要相繼頻率之間的頻率間隔是,就與相移值無關(guān)了，于是其余相關(guān)器的輸出僅有噪聲組成。其中噪聲樣本{}和{}都是零均值，具有相等的方差對于平方律檢測器而言，即先計算平方包絡(luò)并取其最大值信號。二進制FSK系統(tǒng)的理論誤碼率與信噪比的關(guān)系給出如下2FSK調(diào)制與解調(diào)基于MATLAB仿真:2FSK基于MATLAB的程序2FSK基于MATLAB的程序代碼fs=2000。 %采樣頻率dt=1/fs。f1=20。f2=120。 %兩個信號的頻率a=round(rand(1,10))。 %隨機信號g1=ag2=~a。 %信號反轉(zhuǎn)，和g1反向g11=(ones(1,2000))39。*g1。 %抽樣g1a=g11(:)39。g21=(ones(1,2000))39。*g2。g2a=g21(:)39。t=0:dt:10dt。t1=length(t)。fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t)。fsk2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t)。fsk=fsk1+fsk2。 %產(chǎn)生的信號no=*randn(1,t1)。 %噪聲sn=fsk+no。subplot(311)。plot(t,no)。 %噪聲波形title(39。噪聲波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(312)。plot(t,fsk)。title(39。產(chǎn)生的波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(313)。plot(t,sn)。title(39。將要通過濾波器的波形39。)ylabel(39。幅度的大小39。)xlabel(39。t39。)figure(2) %FSK解調(diào) b1=fir1(101,[10/800 20/800])。b2=fir1(101,[90/800 110/800])。 %設(shè)置帶通參數(shù)H1=filter(b1,1,sn)。H2=filter(b2,1,sn)。 %經(jīng)過帶通濾波器后的信號subplot(211)。plot(t,H1)。title(39。經(jīng)過帶通濾波器f1后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(212)。plot(t,H2)。title(39。經(jīng)過帶通濾波器f2后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)xlabel(39。t39。)sw1=H1.*H1。sw2=H2.*H2。 %經(jīng)過相乘器figure(3)subplot(211)。plot(t,sw1)。title(39。經(jīng)過相乘器h1后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(212)。plot(t,sw2)。title(39。經(jīng)過相乘器h2后的波形39。)ylabel(39。?幅度39。)xlabel(39。t39。)bn=fir1(101,[2/800 ,10/800])。 %經(jīng)過低通濾波器figure(4)st1=filter(bn,1,sw1)。st2=filter(bn,1,sw2)。subplot(211)。plot(t,st1)。title(39。經(jīng)過低通濾波器sw1后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(212)。plot(t,st2)。title(39。經(jīng)過低通濾波器sw2后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)xlabel(39。t39。)%判決figure(5)st=st1+st2。subplot(211)。plot(t,st)。title(39。經(jīng)過抽樣判決器后的波形39。)ylabel(39。幅度39。)subplot(212)。plot(t,sn)。title(39。原始的波形39。)ylabel(39。幅度39。)xlabel(39。t39。)for i=1:length(t) if(st1(i)=st2(i)) st(i)=0。 else st(i)=st2(i)。 endend 仿真結(jié)果1仿真結(jié)果2 仿真結(jié)果3 仿真結(jié)果4 仿真結(jié)果5 (2ASK）數(shù)字幅度調(diào)制又稱幅度鍵控（ASK），二進制幅度鍵控記作2ASK。2ASK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”。借助于第3章幅度調(diào)制的原理，2ASK信號可表示為 （81）式中，為載波角頻率，為單極性NRZ矩形脈沖序列 （82）其中，是持續(xù)時間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進制數(shù)字 （83）2ASK信號的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）有兩種，如圖81所示。圖（a）是一般的模擬幅度調(diào)制方法，不過這里的由式（82）規(guī)定；圖（b）是一種鍵控方法，這里的開關(guān)電路受控制。圖（c）給出了及的波形示例。二進制幅度鍵控信號，由于一個信號狀態(tài)始終為0，相當于處于斷開狀態(tài)，故又常稱為通斷鍵控信號（OOK信號）。圖81 2ASK產(chǎn)生原理框圖和示意波形2ASK信號解調(diào)的常用方法主要有兩種：包絡(luò)檢波法和相干檢測法。包絡(luò)檢波法的原理方框圖如圖82所示。帶通濾波器（BPF）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（LPF）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號（包絡(luò)）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即，包絡(luò)檢波器輸出為。經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。圖82 2ASK的包絡(luò)（非相干）解調(diào)原理框圖相干檢測法原理方框圖如圖83所示。相干檢測就是同步解調(diào)，要求接收機產(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)信號相乘，輸出為圖83 2ASK的相干解調(diào)原理框圖經(jīng)低通濾波濾除第二項高頻分量后，即可輸出信號。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。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。雖然2ASK信號中確實存在著載波分量，原則上可以通過窄帶濾波器或鎖相環(huán)來提取同步載波，但這會給接收設(shè)備增加復(fù)雜性。因此，實際中很少采用相干解調(diào)法來解調(diào)2ASK信號。2AS