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數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧資料

2024-09-03 13:42本頁(yè)面
  

【正文】 K 頻譜可以近似表示成中心頻率分別為 f1 和f2 的兩個(gè) 2ASK 頻譜的組合。其解調(diào)原理是將 2FSK 信號(hào)分解為上下兩路 2ASK 信號(hào)分別進(jìn)行解調(diào),然后進(jìn)行判決。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn);另一種可以采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 若二進(jìn)制基帶信號(hào)的 “ 1” 符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f1,“ 0” 符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率 f2,則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào) 的表達(dá)式為: )c os ()()c os ()()( 212 nn snnn snFS K tnTtgatnTtgate ???? ??????? ????????? ?? ?? (25) 式 (25)中 )(tg 為單個(gè)矩形脈沖, sT 為脈沖持續(xù)時(shí)間 , n? 和 n? 分別是第 n 個(gè)信號(hào)碼元( 1 或 0)的初始相位,通??闪钇錇榱?。若設(shè) )(ts 的功率譜密度為 )(fPs , 2ASK 信號(hào)的功率譜密度為: )]()([41)(2 cscsA S K ffPffPfP ???? (24) 二進(jìn)制頻率鍵控( 2FSK) 頻移鍵控時(shí)利用載波的頻率來(lái)傳遞數(shù)字信息的。 2ASK信號(hào)與模擬調(diào)制中的 AM 信號(hào)類似,所以對(duì) 2ASK 信號(hào)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(cè)法 )。一種常用的也是最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為通 斷鍵控, 2ASK 信號(hào)的一般表達(dá)式為: ttste cASK ?co s)()(2 ? (21) 其中 ? ?? n sn nTtgats )()( (22) sT 為碼元持續(xù)時(shí)間; )(tg 為持續(xù)時(shí)間為 sT 的基帶脈沖波形,通常假設(shè)是高度為 1,寬度等于 sT 的矩形脈沖; n? 為第 N 個(gè)符號(hào)的電平取值,若取 ???? ppa n 1,0,1 概率為概率為 (23) 則相應(yīng)的 2ASK 信號(hào)就是 OOK 信號(hào)。 二進(jìn)制數(shù)字頻帶傳 輸系統(tǒng) 二進(jìn)制振幅鍵控( 2ASK) 振幅鍵控是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的,而其頻率和初始相位保持不石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 變。正是基于這些特點(diǎn),使多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式得到了廣泛的使用。 (2)在信息速率相同條件下,可以降低碼元速率,以提高傳輸?shù)目煽啃?。碼元速率相同時(shí),進(jìn)制數(shù)傳系統(tǒng)的信息速率是二進(jìn)制的 M2log 倍。也可以把載波的兩個(gè)參量組合起來(lái)進(jìn)行調(diào)制,如把幅度和相位組合起來(lái)得到多進(jìn)制幅相鍵控( MAPK)或它的特殊形式多進(jìn)制正交幅度調(diào)制( MQAM)等。 所謂多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制,就是利用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去調(diào)制高頻載波的某個(gè)參量,如幅度、頻率或相位的過(guò)程?;镜逆I控方式分為振幅鍵控、頻移鍵 控、相移鍵控。在遠(yuǎn)距離傳輸情況下,特別是在無(wú)線或者光纖信道傳輸時(shí),因?yàn)樾诺蓝际菐扌诺阑驇ㄐ诺?,含有豐富低頻成分的數(shù)字基帶信號(hào)無(wú)法直接傳輸,必須經(jīng)過(guò)調(diào)制器進(jìn)行解調(diào),使其成為數(shù)字頻帶(載波)信號(hào)后再進(jìn)行傳輸,在接收端經(jīng)過(guò)相應(yīng)解調(diào)器,將其還原成數(shù)字基帶信號(hào),從實(shí)際的應(yīng)用上來(lái)看,數(shù)字頻帶傳輸比基帶傳輸?shù)膽?yīng)用更加廣泛。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的研究 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的概述 數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通 信號(hào)(已調(diào)信號(hào))的過(guò)程。另外 ,目前較常使用的有 16QAM、 64QAM 和 256QAM[1]。 “點(diǎn)對(duì)點(diǎn)四線租用電話型電路上使用的標(biāo)準(zhǔn)化 9600bit/s 調(diào)制解調(diào)器 ”標(biāo)準(zhǔn)就是采用 4QAM 調(diào)制方式。另外,為了提高傳輸速率,現(xiàn)在經(jīng)常采用幅度和相位聯(lián)合調(diào)制方式 (QAM)。常用的有 4PSK(又稱QPSK)和 8PSK。 MASK 的調(diào)制方法與 2ASK 的方法相同,不同的只是基帶信號(hào)由二電平變?yōu)槎嚯娖?。它也可以相?yīng)地分為多進(jìn)制振幅鍵控、頻移鍵控和移相鍵控。隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展 ,通信速度已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)發(fā)展的要求了,因此多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制應(yīng)運(yùn)而生 ,它指的是調(diào)制信號(hào)的不同狀態(tài)數(shù)大于 2 的數(shù)字調(diào)制,當(dāng) 信道頻帶受限時(shí)可以使信息傳輸率增加,從而提高頻帶利用率。另一種獲得迅速發(fā)展的調(diào)制技術(shù)是振幅和相位聯(lián)合調(diào)制( QAM)技術(shù),該技術(shù)具有較高石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的信息傳輸速率。從頻譜利用率的定義可以看出,要提高通信系統(tǒng)的利用率有兩種途徑:一是降低已調(diào)信號(hào)的頻譜寬度,二是提高該調(diào)制系統(tǒng) 的信息傳輸速率。頻譜利用率通常定義為單位頻帶( 1Hz)內(nèi)信息傳輸速率(單位為 bit/s)和碼元傳輸速率的高低。對(duì)于數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)而言,頻譜利用率指的是傳輸效率問(wèn)題,也就是說(shuō),不僅要關(guān)心通信系統(tǒng)的傳輸速率,還要看在這樣的傳輸速率下所占用的信道頻帶寬度是多少。提高頻譜利用率是提高通信系統(tǒng)容量的重要措施,也是人們規(guī)劃和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的關(guān)注焦點(diǎn)。 眾所周知,調(diào)制技術(shù)是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一,尤其對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng),字調(diào)制技術(shù)更關(guān)系到系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。后來(lái),隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字調(diào)制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。隨著集成電路、超大規(guī)模集成電路、光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用,數(shù)字通信進(jìn)入全盛時(shí)期,成為世界各國(guó)主要研究、應(yīng)用和發(fā)展的領(lǐng) 域。最早的電通信形式,即 1837 年 S.莫爾斯演示的電報(bào)試驗(yàn)就是一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)。第二種技術(shù)通常稱為鍵控法,比如對(duì)載波的振幅,頻率及相位進(jìn)行鍵控,便可相應(yīng)獲得振幅鍵控( ASK),頻移鍵控( FSK)及相移鍵控( PSK)調(diào)制方式。而已調(diào)信號(hào)通過(guò)信道傳輸?shù)浇邮斩耍诮邮斩送ㄟ^(guò)解 調(diào)器把頻帶數(shù)字信號(hào)還原成基帶數(shù)字信號(hào),這種數(shù)字信號(hào)的反變換稱為數(shù)字解調(diào)。但在實(shí)際信道中大多數(shù)新道具有帶通傳輸特性,因此,必須用數(shù)字信號(hào)來(lái)調(diào)制某一較高頻率的正弦載波,使已調(diào)信號(hào)能通過(guò)帶限信道傳輸。而數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的研究是在數(shù)字基帶的傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。因此,對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來(lái)越重要,數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分之一,對(duì) 它的研究也是有必要的。因此,大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。由于傳輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的原因,基帶信號(hào)不適合在各種信道上進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。 研究的意義 數(shù)字調(diào)制是指用基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制,使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化。用于實(shí)現(xiàn)通信仿真的通信工具包是Matlab 語(yǔ)言中一個(gè)科學(xué)性工具包,提供通信領(lǐng)域中計(jì)算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的功能,可以在 Matlab 環(huán)境下獨(dú)立使用,也可以配合 Simulink 使用。Simulink 支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng),也支持多采樣速率的多速率系統(tǒng), Simulink 為用戶提供了用方框圖建模的圖形接口,它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模 相比,更直觀、方便和靈活。應(yīng)用 Matlab 可方便的解決復(fù)雜數(shù)值計(jì)算問(wèn)題。 Matlab 是一種交互式的,以矩陣為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)環(huán)境,它用于科學(xué)和工程的計(jì)算與可視化。它具有利用模型進(jìn)行仿真的一系列優(yōu)點(diǎn),如費(fèi)用低易于進(jìn)行真實(shí)系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)的各種試驗(yàn),以及易于實(shí)現(xiàn)完全相同的條件下的重復(fù)性試驗(yàn)等。 隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,傳統(tǒng)的手工分析與電路板實(shí)驗(yàn)的分析設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要,通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)日益顯示出巨大的優(yōu)越性。 回顧國(guó)內(nèi)外通信發(fā)展史,不難看出未來(lái)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些顯著特征:伴隨著一系列新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),通信技術(shù)和手段會(huì)進(jìn)一步得到 提升。 2020 年, TDSCDMA 被宣布成為我國(guó)的國(guó)家通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 1999 年,第一條傳輸速率為 8 分復(fù)用( DWDM)系統(tǒng)開通。 1996 年,移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)全國(guó)漫游,并開始提供國(guó)際漫游服務(wù)。 1994 年,廣東開通了 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)。此后陸續(xù)開通了公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)( CHINADDN)和中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)( CHINANET)。此后,以大唐、中興、華為公司,以及武漢郵電科學(xué)研究院等為代表的民族通信制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了群體突破。 1990 年,第一條長(zhǎng)途光纜 —— 寧漢光纜干線工程建成投產(chǎn)。 1987年,第一個(gè) TACS 制式模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)在廣東建成并投入使用。 1984 年,中外合資上海貝爾電話設(shè)備有限公司成立。 1983,上海率先開通了第一個(gè)模擬通信尋呼系統(tǒng)。通信業(yè)務(wù)以超常規(guī)、成倍數(shù)、跳躍式的發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)模取得了令世人矚目的成就。 1993 年,美國(guó)政府提出了建設(shè)國(guó)家“信息高速公路”的建設(shè)計(jì)劃。 1983 年,采用模擬蜂窩技術(shù)的先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)( AMPS)在美國(guó)芝加哥開通。 1977 年,美日科學(xué)家研制出超大規(guī)模集成電路。 1969 年,在美國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的 ARPA 網(wǎng)形成了互聯(lián)網(wǎng)的雛形。 1965 年,第一部由計(jì)算機(jī)控制的程控電話交換機(jī)在美國(guó)問(wèn)世。1957 年,前蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星。 1946 年,美國(guó)人??颂睾湍胬l(fā)明了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。 1940 年,美國(guó)人古馬爾研制出機(jī)電式彩色電視系統(tǒng)。 1925 年,美國(guó)無(wú)線電公司研制出第一部實(shí)用的傳真機(jī)。 1901 年,意大利人馬可尼成功實(shí)現(xiàn)了跨大西洋兩岸的無(wú)線通信。 1875 年,蘇格蘭人亞歷山大 1837 年,美國(guó)人莫爾斯展示了世界上第一臺(tái)電磁式電報(bào)機(jī)。 19 世紀(jì)中葉以后,由于電報(bào)、電話的發(fā)明以及電磁波的發(fā)現(xiàn),人類地通信手段發(fā)生了根本性的變革,開創(chuàng)了電氣通信的新時(shí)代,隨著科技水平的不斷提高,相繼出現(xiàn)了無(wú)線電、固定電話、移動(dòng)電話、互聯(lián)網(wǎng)等各種通信手段,先進(jìn)的通信技術(shù)拉近了人與人之間的距離,回顧通信發(fā)展的歷程,每一次相關(guān)重大技術(shù)的進(jìn)步都孕育著通信技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。從通信的發(fā)展可以看到社會(huì)進(jìn)步的過(guò)程。 48 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 研究的背景 通信是人類文明發(fā)展歷史中一個(gè)永恒的話題,通信的歷史演進(jìn)伴隨著通信技術(shù)的發(fā)展,它與人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有極為密切的關(guān)系。 29 附錄 B 程序清單 29 附錄 A 外文資料 28 附錄 27 致謝 26 II 參考文獻(xiàn) 24 第 5 章 結(jié)論與展望 22 4FSK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 22 4ASK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 20 第 4 章 多進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 18 2DPSK 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 2PSK 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 17 2PSK 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 13 2FSK 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2ASK 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 二進(jìn)制數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 多進(jìn)制頻移鍵控( MFSK) 4 主要研究?jī)?nèi)容 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 研究的意義 1 研究的背景 關(guān)鍵詞: 頻帶傳輸 調(diào)制與解調(diào) 幅度鍵控 頻移鍵控 相移鍵控 Abstract This paper studies the basic principles of digital band transmission systems, including binary and multiband digital modulation and demodulation, Also principles of the modulation and demodulation are simulated, with the results analyzed. For the binary digital frequency transmission system, this paper focuses on the modulation and demodulation of the binary amplitude shift keying (2ASK), binary frequency shift keying (2FSK), binary phase shift keying (2PSK), binary differential phase shift keying (
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