【導(dǎo)讀】研究工作所取得的成果。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。除此之外，本設(shè)計(jì)（論文）不包含任何。其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲。明應(yīng)承擔(dān)的法律責(zé)任。

　　

【正文】 二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜密度公式帶入式（ 2119）可得 （ 278） 由式 (278)可得，相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成，其中，離散譜位于兩個(gè)載頻 f1 和 f2 處；連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于 f1和 f2 處的雙邊譜疊加形成；若兩個(gè)載波頻差小于 fs ，則連續(xù)譜在 fc 處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于 fs ，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。若以二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)功率譜第一個(gè) 零點(diǎn)之間的 頻率間隔計(jì)算二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的帶寬，則該二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的帶寬 B2FSK 為 （ 279） 圖 272 相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的功率譜示意圖 2PSK 信號(hào)的功率譜密度 2PSK 信號(hào)的功率譜 ,由式 (279)可知， 2PSK 信號(hào)可表示為雙極性不歸零二進(jìn)制基帶信號(hào)與正弦載波相乘，則 2PSK 信號(hào)的功率譜為 （ 279） 代入基帶信號(hào)功率譜密度可得 （ 2710）若二進(jìn)制基帶信號(hào)采用矩形脈沖，且 P =1/2 時(shí)，則 2PSK 信號(hào)的功率譜簡(jiǎn)化為 （ 2711） 由式（ 2710）和式（ 2711）可以看出，一般情況下二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜組成，其結(jié)構(gòu)與二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度相類(lèi)似，帶寬也是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。當(dāng)二進(jìn)制基帶 信號(hào)的“ 1”符號(hào)和“ 0”符號(hào)出現(xiàn)概率相等時(shí)，則不存在離散譜。 2PSK 信號(hào)的功率譜密度如圖 221 所示。 圖 273 2PSK 信號(hào)的功率譜密度 3 數(shù)字基帶傳輸調(diào)制 解調(diào) 系統(tǒng)仿真 3． 1 二進(jìn)制振幅鍵控 (2ASK)的 Simulink 仿真 1。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)。 2） 參數(shù)設(shè)置 建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)的最佳仿真。從正玄信號(hào)源開(kāi)始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下： 圖 312 正弦波 信號(hào)參數(shù)設(shè)置 其中 sin 函數(shù)是幅度為 2頻率為 1Hz采樣周期為 的雙精度 DSP信號(hào) 圖 313 方波信號(hào)源的參數(shù)設(shè)置 方波信號(hào)是基于采樣的，其幅度設(shè)置為 2，周期為 3，占 1比為 2/3 3） 系統(tǒng)仿 真及各點(diǎn)波形圖 經(jīng)過(guò)上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點(diǎn)的波形圖： 圖 314 各點(diǎn)的時(shí)間波形圖 由上圖可以看出信息源和載波信號(hào)相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的 2ASK 信號(hào)。 1． 解調(diào)仿真 2ASK 的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，下面采用相干解調(diào)法對(duì) 2ASK 信號(hào)進(jìn)行解調(diào) (1) 建立 simulink 模型方框圖 相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號(hào)恢復(fù)出載波 —— 既同步載波。再用載波和已調(diào)信號(hào)相乘，經(jīng)過(guò)低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出 S(t)信號(hào)， simulink 模型圖如下： 圖 315 2ASK 相干解調(diào)的 simulink 模型方框圖 （ 2） 參數(shù)設(shè)置 建立好模型之后，開(kāi)始設(shè)置各點(diǎn)的參數(shù)，由于低通濾波器是濾去高頻的載波，才能恢復(fù)出原始信號(hào)，所以為了使已調(diào)信號(hào)的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，所以載波的頻率設(shè)置為 信號(hào)，所以在此直接使用原載波信號(hào)作為同步載波信號(hào)。 下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置： 圖 316 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖 （ 3） 系統(tǒng)仿真及各點(diǎn)時(shí)間波形圖 圖 317 2ASK 信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)時(shí)間波形圖 由上圖可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過(guò)要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示范圍即可。 （ 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 。 3． 2 二進(jìn)制 頻率 鍵控 (2FSK)的 Simulink 仿真 1．調(diào)制仿真 2FSK 信號(hào)是由頻率分別為 f1 和 f2 的兩個(gè)載波對(duì)信號(hào)源進(jìn)行頻率上的控制而形成的，其中 f1和 f2是兩個(gè)頻率有明顯差別的且都遠(yuǎn)大于信號(hào)源頻率的載波信號(hào)，2FSK 信號(hào)產(chǎn)生的 simulink 仿真模型圖如下所示： 圖 321 2FSK 信號(hào)的 simulink 模型方框圖 其中 sin wave 和 sin wave1 是兩個(gè)頻率分別為 f1和 f2的載波， Pulse Generator模塊是信號(hào)源， NOT 實(shí)現(xiàn)方波的反相，最后經(jīng)過(guò)相乘器和相加器生成 2FSK 信號(hào)，各參數(shù)設(shè)置如下： 載波 f1的參設(shè) 圖 322 載波 sin wave 的參數(shù)設(shè)置 其中幅度為 2， f1=4Hz,采樣時(shí)間為 在此選擇載波為單精度信號(hào) f2的參數(shù)設(shè)置 圖 323 載波 sin wave1 的參數(shù)設(shè)置 載波是幅度為 2， f2=8,采樣時(shí)間 .為 的 單精度信號(hào)。 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： 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)。 經(jīng)過(guò)以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，其各點(diǎn)的時(shí)間波形如下： 圖 325 2FSK 信號(hào)調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形 由上圖可以看出經(jīng)過(guò) f1 和 f2 兩個(gè)載波的調(diào)制， 2FSK 信號(hào)有明顯的頻率上的差別。 2．解調(diào)仿真 解調(diào)方框圖如下所示： 圖 326 2FSK 信號(hào)解調(diào)方框圖 其中 From File 是一個(gè)封裝模塊，就是 2FSK 信號(hào)的調(diào)制模塊，兩個(gè)帶通濾波器分別將 2FSK 信號(hào)上下分頻 f1和 f2 ,后面就和 2ASK 信號(hào)的解調(diào)過(guò)程相同，各參數(shù)設(shè)置如下： 圖 327 2FSK 信號(hào) f1帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 圖 328 2FSK 信號(hào) f2帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)仿真后的各點(diǎn)時(shí)間波形如下： 圖 329 2FSK 信號(hào)解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為 。 3． 3 二進(jìn)制 移向 鍵控 (2PSK)的 Simulink 仿真 1．調(diào)制仿真 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中 ,當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí) ,則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控 (2PSK)信號(hào) . 在此 用已調(diào)信號(hào)載波的 0176。 和 180176。 分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 ，其方框圖如下： 圖 331 2PSK 信號(hào)調(diào)制的 simulink 的模型圖 其中 Sin wave 和 Sin wave1 是反相的載波，正玄脈沖作為信號(hào)源，各個(gè)參數(shù)設(shè)置如下： 圖 332 Sin wave信號(hào)參數(shù)設(shè)置 圖 333 Sin wave1 信號(hào)的參數(shù)設(shè)置 由上面兩個(gè)圖可以看出兩個(gè)載波是幅度為 3頻率為 4Hz采樣時(shí)間為 信號(hào)。 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)。 圖 335 2PSK 調(diào)制的各點(diǎn)時(shí)間波形 2． 解調(diào)仿真 （ 1） 建立 simulink 模型方框圖如下： 圖 336 2PSK 解調(diào)框圖 （ 2）各點(diǎn)的時(shí)間波形如下所示： 圖 337 2PSK 解調(diào)各點(diǎn)的時(shí)間波形 （ 3）結(jié)果分析 由 322圖可以看出其誤碼率為 ，由于沒(méi)有噪聲的影響所以誤碼率一般在，由于系統(tǒng)的不準(zhǔn)確性和碼間影響所以誤碼率稍微偏大。 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。該調(diào)制方式通常有 二進(jìn)制 QAM（ 4QAM）、 四進(jìn)制 QAM（ l6QAM）、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(chēng)為星座圖，分別有 1 6 … 個(gè)矢量端點(diǎn)。電平數(shù) m和信號(hào)狀態(tài) M 之間的關(guān)系是對(duì)于 4QAM，當(dāng)兩路信號(hào)幅度相等時(shí)，其產(chǎn)生、解調(diào)、性能及相位矢量均與 4PSK 相 同 。下面仿真采用 64QAM 調(diào)制方式仿真。 在 Simulink 中建立 64QAM 調(diào)制、接收模型，并畫(huà)出星圖和統(tǒng)計(jì)通信誤碼率。建立 的 Simulink 仿真 模型方框圖如下 圖 ： 圖 341 64QAM 調(diào)制、接收?？驁D 設(shè)置 Random Integer Generator 模塊參數(shù)： 圖 342 Random Integer Generator 模塊參數(shù) 設(shè)置 General QAM/ Modulator Baseband 的模塊參數(shù)設(shè)置： 圖 343 General QAM/ Modulator Baseband 模塊參數(shù) 設(shè)置 加入高斯白噪聲 ， 設(shè)置 AWGN Channel，信噪比 50dB： 圖 344 AWGN 模塊參數(shù) 設(shè)置 仿真后的星座圖： 圖 345仿真后的星座圖 由 仿真 圖可以看出 ，當(dāng)加入高斯白噪聲 50dB 時(shí)， 其 通信系統(tǒng) 誤碼率為 ，可見(jiàn)該調(diào)制方式誤碼率較低。 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(chēng)多元調(diào)相或多相制。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。如果載波有 2k 個(gè)相位，它可以代表 k 位二進(jìn)制碼元的不同碼組。 在 Simulink 中對(duì)多相相移鍵控信號(hào) (QPSK)進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)的仿真， 如下圖，上面是調(diào)制框圖，下面是解調(diào)框圖。 圖 351 QPSK 調(diào)制、接收?？驁D 下面是信號(hào)源的設(shè)置，設(shè)置采樣時(shí)間為 。 圖 352 QPSK 調(diào)制、接收?？驁D 設(shè)置信噪比為 30dB， 如下圖所示： 圖 353 信噪比設(shè)置 仿真后的發(fā)送、接收波形圖如下： 圖 354 仿真后的發(fā)送、接收波形圖 仿真結(jié)果，誤碼率為 。 圖 355 仿真通信誤碼率 圖 3． 6 最小移頻鍵控 (MSK)的 Simulink 仿真 最小移頻鍵控 (MSK)是移頻鍵控 (FSK)的一種改進(jìn)型。在 FSK 方式中，相鄰碼元的頻率不變或者跳變一個(gè)固定值。 在兩個(gè)相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。 MSK 是對(duì) FSK 信號(hào)作某種改進(jìn)，使其相位始終保持連續(xù)不變的一種調(diào)制。調(diào)制后的頻譜主瓣窄、旁瓣衰落快，從而滿(mǎn)足 gsm 系統(tǒng) 要求的信道寬度為 200khz 的要求，節(jié)省頻率資源的調(diào)制技術(shù)。 MSK 在 Simulink 中調(diào)制仿真部分如下： 圖 361 MSK 調(diào)制?？驁D MSK 在 Simulink 中 解調(diào) 仿真部分如下： 圖 362 MSK 解調(diào)?？驁D 信號(hào)源設(shè)置如下： 圖 362 信號(hào)源設(shè)置 仿真波形如下： 圖 363 仿真波形圖 圖 363 仿真發(fā)送、接收信號(hào)對(duì)比波形圖 與其他調(diào)制方法相比， MSK 信號(hào)的頻譜比較緊湊，在主瓣之外，頻譜旁瓣的下降非常迅速。這說(shuō)明 MSK 信號(hào)的功率主要包含在主瓣之內(nèi)。 因此， MSK 信號(hào)比較適合在窄帶信道中傳輸，對(duì)鄰道的干擾也較小。 4． 3 仿真結(jié)果 與分析 數(shù)字調(diào)制是通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的改進(jìn)也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。 本文首先分析了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的五種基本調(diào)制解調(diào)方法，然后，運(yùn)用 Matlab 及 附帶的圖形仿真工具 ——Simulink 設(shè)計(jì)了這幾種數(shù)字調(diào)制方法的仿真模型。通過(guò)仿真，觀察了調(diào)制解調(diào)過(guò)程中各環(huán)節(jié)時(shí)域和頻域的