基于simulink的數(shù)字調(diào)制解調(diào)仿真(最終版(編輯修改稿)
2024-12-13 21:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 號的離散狀態(tài)?；镜娜N數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控 (ASK)、移頻鍵控 (FSK)和移相鍵控 (PSK 或 DPSK)。 本章重點論述二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及其抗噪聲性能，簡要介紹多進制 數(shù)字調(diào)制原理。 二進制振幅鍵控 (2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制 .當數(shù)字基帶信號為二進制通信系統(tǒng)仿真 10 時 ,則為二進制振幅鍵控 . 設(shè)發(fā)送的二進制符號序列由 0,1 序列組成 ,發(fā)送 0 符號的概率為 P,發(fā)送 1 符號的概率為 1P,且相互獨立 .該二進制符號序列可表示為 （ 211） 其中 （ 212） Ts 是二進制基帶信號時間間隔 ,g(t)是持續(xù)時間為 Ts 的矩形脈沖 : （ 213） 則二進制振幅鍵控信號可表示為 （ 214） 二進制振幅鍵控信號時間波型如圖 2 2 所示 . 由圖 2 2 可以看出 ,2ASK 信號的時間波形 e2ASK(t)隨二進制基帶信號 s(t)通斷變化 ,所以又稱為通斷鍵控信號 (OOK 信號 ). 二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖 2 3 所示 ,圖 (a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn) , 圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn) . 由圖 2 2 可以看出 ,2ASK信號與模擬調(diào)制中的 AM信號類似 .所以 ,對 2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào) (包絡(luò)檢波法 )和相干解調(diào) (同步檢測法 ),其相應(yīng)原理方框圖如圖 2 4 所示 .2ASK 信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 2 5 所示 . _ 圖 2 – 2 二進制振幅鍵控信號時間波型 通信系統(tǒng)仿真 11 圖 23 二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 圖 2 –4 二進制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖 通信系統(tǒng)仿真 12 圖 2 信號非相干解調(diào)過程的時間波形 二進制移頻鍵控 (2FSK) 通信系統(tǒng)仿真 13 在二進制數(shù)字調(diào)制中 ,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在 f1 和 f2 兩個頻率點間變化 ,則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號 (2FSK 信號 ).二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖 2 所示 ,圖中波形 g 可分解為波形 e 和波形 f,即二進制移頻鍵控信號可以看成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 f1,0 符號對應(yīng)于載波頻率 f2,則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 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 2 6 二進制移頻鍵控信號的時間波形 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?通信系統(tǒng)仿真 14 分別代表第 n個信號碼元的初始相位 .在二進制移頻鍵控信號中 , n? 和 θn不攜帶信息 ,通?？闪?n? 和 θn為零 .因此 ,二進制移頻鍵控信號的時域表達式可簡化為 （ 21 8） 二進制移頻鍵控信號的產(chǎn)生 ,可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn) ,也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn) . 圖 2 7 是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖 , 圖中兩個振蕩器的輸出載波受輸 入的二進制基帶信號控制 ,在一個碼元 Ts 期間輸出 f1 或 f2 兩個載波之一 二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多 ,有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法 ,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法 . 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 8 所示 . 其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號 ,分別進行解調(diào) ,通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號 .非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 2 9 所示 . 圖 2 –7 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖 圖 2 –8 二進制移頻鍵控信號 解調(diào)器原理圖 通信系統(tǒng)仿真 15 (a) 非相干解調(diào) 。 (b) 相干解調(diào) 圖 2 非相干解調(diào)過程的時間波形 通信系統(tǒng)仿真 16 過零檢測法解調(diào)器的原理圖和各點時間波形如圖 2 10 所示 .其基本原理是 ,二進制移頻鍵控信號的過零點數(shù)隨載波頻率不同而異 ,通過檢測過零點數(shù)從而得到頻率的變化 . 在圖 2 10 中 ,輸入信號經(jīng)過限幅后產(chǎn)生矩形波 ,經(jīng)微分 , 整流 ,波形整形 ,形成與頻率變化相關(guān)的矩形脈沖波 ,經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波 ,便恢復(fù)出與原數(shù)字信號對應(yīng)的基帶數(shù)字信號 圖 2 – 10 過零檢測法原理圖和各點時間波形 二進制移相鍵控 (2PSK) 在二進制數(shù)字調(diào)制中 ,當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時 ,則產(chǎn)生二進制移相鍵控 (2PSK)信號 . 通常用已調(diào)信號載波的 0176。和 180176。分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0. 二進制移相鍵控信號的時域表達式為 e2PSK(t)= g(tnTs)]cosωct ( 21 9) 其中 , an 與 2ASK 和 2FSK 時的不同 ,在 2PSK 調(diào)制中 應(yīng)選擇雙極 性 ,即 （ 2110） （ 2–111） 通信系統(tǒng)仿真 17 若 g(t)是脈寬為 Ts, 高度為 1 的矩形脈沖時 ,則有 發(fā)送概率為 cosωct, 發(fā)送概率為 1P 由式 (2 1 11)可看出 ,當發(fā)送二進制符號 1時 ,已調(diào)信號 e2PSK(t)取 0176。相位 ,發(fā)送二進制符號 0時 ,e2PSK(t)取 180176。相位 .若用 φn表示第 n 個符號的絕對相位 ,則有 發(fā)送 1 符號 180176。, 發(fā)送 0 符號 這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式 ,稱為二進制絕對移相方式 .二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖 2 11 所示 . 圖 2 – 11 二進制移相鍵控信號的時間波形 二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 2 12 所示 . 其中圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號 ,圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信 號 . 2PSK 信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào) , 解調(diào)器原理圖如圖 2 13 所示 .在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的 2PSK 信號同頻同相的相干載波 ,有關(guān)相干載波的恢復(fù)問題將在第 11 章同步原理中介紹 . 信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 2 14 所示 . 當恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180176。倒相時 ,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反 ,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯 圖 2 信號的調(diào)制原理圖 通信系統(tǒng)仿真 18 圖 2 信號的解調(diào)原理圖 圖 2 1
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