【正文】 用到 Simulink 對(duì) BPSK 調(diào)制過(guò)程進(jìn)行仿真，是對(duì)自己一次挑戰(zhàn)和學(xué)習(xí)的過(guò)程吧。 21 5 結(jié)論 在 畢業(yè)論文的設(shè)計(jì) 之前 ， 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)上的內(nèi)容，通過(guò)查找相關(guān)的資料，了解了通信從古代到現(xiàn)代， 再到當(dāng)代的發(fā)展歷程。的移相，而 在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中 移相技術(shù)的難點(diǎn)是寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作，該網(wǎng)絡(luò)必須對(duì)正弦信號(hào)的所有頻率分量均要精確相移 180176。 兩種調(diào)制方法都能夠得到結(jié)果，但是，鍵控調(diào)制的方法比較復(fù)雜 ,而模擬法相對(duì)而言簡(jiǎn)單一些 。 對(duì)于模擬調(diào)制法，要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行碼型變換，變成雙極性不歸零的數(shù)字信號(hào)，再跟載波相乘， 雙極性不歸 零碼 如果是 大于 0，就直接輸出載波的波形；如果雙極性碼小于 0，輸出的是反轉(zhuǎn) 180176。即設(shè)置其幅度跟給定載波的幅度相反就可以了。 圖 13 多路選擇器參數(shù)設(shè)置 19 （ 2） BPSK 的仿真波形圖 圖 14 BPSK 的仿真波形圖 模擬調(diào)制法 模擬調(diào)制法的仿真 設(shè)計(jì) 原理圖如下所示： 圖 15 2PSK 模擬法調(diào)制設(shè)計(jì)圖 20 仿真波形 圖如下所示： 圖 16 BPSK 的仿真波形圖 仿真結(jié)果分析 根據(jù)鍵控法的原理，要對(duì)正線載波進(jìn)行 180176。 圖 11 伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器參數(shù)設(shè)置 18 ◆ 碼型變換器采用 1 變 0 不變調(diào)制，故極性設(shè)置為“ Negative”。又要求與載波反向，所以，幅度設(shè)為 2。 圖 9 正弦載波參數(shù)設(shè)置 17 ◆ 反相正弦波：頻率 4HZ，幅度 2。 ◆ 正弦波： 頻率 4HZ，幅度 +2 。 鍵控調(diào)制法 先對(duì) 載波 信號(hào)進(jìn)行 移相，再把載波信號(hào)、反相的載波信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)電路 進(jìn)行 PSK 調(diào)制，其設(shè)計(jì)如圖 8 所示。 Step：階躍波信號(hào)。 Signal Generator：信號(hào)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦、方波、鋸齒波及隨意波。 Pulse Generator：脈沖發(fā)生器。 From Workspace：來(lái)自 MATLAB 的工作空間。 15 ◆ 輸入源模塊 （ Sources） Constant：常數(shù)信號(hào)。 To Workspace：將輸出寫(xiě)入 MATLAB 的工作空間。 SubSystem：建立新的封裝（ Mask）功能模塊 ◆ 接收器模塊 （ Sinks） Scope：示波器。 Ground：連接到?jīng)]有連接到的輸入端。 Mux：將多個(gè)單一輸入轉(zhuǎn)化為一個(gè)復(fù)合輸出。Systems） In1：輸入端。 Switch：開(kāi)關(guān)選擇 ，當(dāng)?shù)诙€(gè)輸入端大于臨界值時(shí)，輸出由第一個(gè)輸入端而來(lái)，否則輸出由第三個(gè)輸入端而來(lái)。Tables） F：用自定義的函數(shù)（表達(dá)式）進(jìn)行運(yùn)算 MATLAB F：利用 matlab 的現(xiàn)有函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算 SFunction：調(diào)用自編的 S 函數(shù)的程序進(jìn)行運(yùn)算 LookUp Table：建立輸入信號(hào)的查詢(xún) 表（線性峰值匹配） LookUp Table(2D)：建立兩個(gè)輸入信號(hào)的查詢(xún)表（線性峰值匹配） ◆ 數(shù)學(xué)模塊 （ Math） Sum：加減運(yùn)算 Product：乘運(yùn)算 Dot Product：點(diǎn)乘運(yùn)算 Gain：比例運(yùn)算 Math Function：包括指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、求平方、開(kāi)根號(hào)等常用數(shù)學(xué)函數(shù) Trigonometric Function：三角函數(shù)，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值運(yùn)算 Abs：取絕對(duì)值 Sign：符號(hào)函數(shù) Logical Operator：邏輯運(yùn)算 Relational Operator：關(guān)系運(yùn)算 14 Complex to MagnitudeAngle：由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為幅值和相角輸出 MagnitudeAngle to Complex：由幅值和相角輸入合成復(fù)數(shù)輸出 Complex to RealImag：由復(fù)數(shù)輸入轉(zhuǎn)為實(shí)部和虛部輸出 RealImag to Complex：由實(shí)部和虛部輸入合成復(fù)數(shù)輸出 ◆ 非線性模塊 （ Nonlinear） Saturation：飽和輸出，讓輸出超過(guò)某一值時(shí)能夠飽和。 （ 4） 模型內(nèi)更容易向 DSP， FPGA 等硬件移植。 （ 3） 仿真更為精細(xì)。它外表以方塊 圖形式呈現(xiàn)，采用分層結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)造系統(tǒng)包括：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連 續(xù)及混合 系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。 所謂模型化圖形輸入是指 Simulink 提供了一些按功能分類(lèi)的基本的系統(tǒng)模塊，用戶(hù)只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是12 如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以 .mdl 文件進(jìn)行存?。M(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。 MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（ Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要包括 MATLAB和 Simulink 兩大部分。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++， JAVA的支持。 MATLAB 可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連 matlab 開(kāi)發(fā)工作界面接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 MATLAB 和 Mathematica、 Maple 并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。移相 0 ∏ e2psk（ t） 開(kāi)關(guān)電路 11 4 MATLAB 的 Simulink 工具仿真 MATLAB 的簡(jiǎn)介 MATLAB 是由美國(guó) mathworks 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。 2PSK 信號(hào)的調(diào)制原理框圖如圖 6 所示。 圖 5 BPSK 時(shí)間波形 1 101 t0sT10 由于表示信號(hào)的兩種碼元的波形相同，極性相反，故 2PSK 信號(hào)一般可以表述為一個(gè)雙極性（ bipolarity）全占空（ 100% duty ratio）矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘，即 ttste cP SK ?co s)()(2 ? 23 其中 ? ?? n sn nTtgats )()( 這里， )(tg 是脈寬為 sT 的單個(gè)矩形脈沖，而 na 的統(tǒng)計(jì)特性為 PPa n ?????? 111 概率為 概率為 24 即發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)“ 0”時(shí)（ na 取 +1）， )(2 te P S K 取 0 相位；發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)“ 1”時(shí)（ na ?。?1）， )(2 te P S K 取π相位。 2PSK 中，通常用初始相位 0和 π 分別表示二進(jìn)制“ 1”和“ 0”。 BPSK 使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為 0，另一方為 1，從而可以同時(shí)傳送接受 2 值 (1 比特 )的信息。把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一。對(duì)于二進(jìn)制相移鍵控的研究，是以點(diǎn)帶面，有利于推廣到更復(fù)雜 、 多進(jìn)制鍵控調(diào)制 研究 。常用的數(shù)字鍵控技術(shù)有振幅鍵控（ Amplitude 9 Shift Keying， ASK）、頻移鍵控（ Frequency Shift Keying， FSK）、相移鍵控（ Phase Shift Keying， PSK）三種基本的數(shù)字調(diào)制方式。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)是二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，這種調(diào)制稱(chēng)為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 。 數(shù)字信息有二進(jìn)制和多進(jìn)制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可以分為二進(jìn)制和多進(jìn)制調(diào)制。香農(nóng)信道容量公式 C=W lb（ 1+S/N） 指出，給定的信道容量 C 可以用不同的信道帶寬 W 和信噪比 S/N 的組合來(lái)傳輸。通過(guò)調(diào)制使各路基帶信號(hào)頻譜搬移到指定的位置，互不重疊，互不干擾。調(diào)制的主要目的有 [3]： ◆ 將數(shù)字基帶信號(hào)頻譜搬移到高頻處，以便于以高頻電磁波形式發(fā)射出去。這種用數(shù)字信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。所謂的調(diào)制，就是把信號(hào)轉(zhuǎn)成適合在信道傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。數(shù)字基帶傳輸和數(shù)字頻帶傳輸是數(shù)字通信系統(tǒng)的基礎(chǔ) [1]。在某些有線信道中，例如傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳送，因此稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。 圖 3 基帶傳輸 （ 2）頻帶傳輸：如圖 4 所示 圖 4 頻帶傳輸 數(shù)字信源 編碼 信道 譯碼 信宿 信 息 源 加 密器 編 碼 器 調(diào) 制器 信 道 解 調(diào)器 譯碼器 受信者 噪聲源 信息源 調(diào)制器 信 道 解調(diào)器 受信者 噪聲源 8 3 BPSK 的調(diào)制原理 數(shù)字信號(hào)的傳輸通常 分為基帶傳輸和頻帶傳輸。 ◆ 模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)， 語(yǔ)言、音樂(lè)、電視 (目前的電視 )都是連續(xù)的信源，產(chǎn)生連續(xù)信號(hào)，直接傳輸連續(xù)信號(hào)的通信系統(tǒng)是模擬通信系統(tǒng)。如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入 /輸出信號(hào)、 PCM 信號(hào)等。 例如話筒送出的輸出電壓包含有話音信號(hào)，并在一定的取值范圍內(nèi)連續(xù)變化。按信號(hào)參 量取值方式不同，可以把信號(hào)分為兩類(lèi)：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 ◆ 受信者 受信者 又稱(chēng)為 信宿 ，它 是 把 消息 傳送 到 目的地，其功能與信源 剛好 相反，即就是把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如音響 等。對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，接收設(shè)備中還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn) 正確分路功能。這種集中表示了便于理解和分析問(wèn)題 [3]。例如 ，信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸時(shí)，由于必然有能量的損耗，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)功率 的衰減；任何信道的頻率特性不可能為無(wú)限寬，不能百分百滿足傳輸信號(hào)的要求；信道中存在的電感和電容等儲(chǔ)能元件，會(huì)對(duì)信號(hào)的頻率特性產(chǎn)生影響 [3]。 ◆ 信道 信道是信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃ɑ蛎襟w），傳輸信道可分為有線信道和無(wú)線信道。因此，發(fā)送設(shè)備涵蓋的內(nèi)容很多，可能包含變換、放大、濾波、編碼、調(diào)制等過(guò)程。并且，模擬信源送出的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化處 理后也可以送出數(shù)字信號(hào)。根據(jù)消息的種類(lèi)不同，信源可 以 分為模擬信源和數(shù)字信源。這一過(guò)程可利用圖 1 所示的通信系統(tǒng) 一般模型概括。通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信源發(fā)送到一個(gè)或者多個(gè)目的地。 由于電通信方式具有迅速、準(zhǔn)確、可靠且不受時(shí)間、地點(diǎn) 、距離限制的特點(diǎn)，因此， 100 年來(lái)得到了飛速的發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。廣義來(lái)講，光通信也是電通信，因此光也是一種電磁波。電信技術(shù)的不斷進(jìn)步導(dǎo)致讓你們對(duì)電信的質(zhì)與量提出了更高的要求，這種要求反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了電信技術(shù)的完善和發(fā)展?；谶@種認(rèn)識(shí)，“通信”也就是“信息傳輸”或“消息傳輸” [1]。 人們接受消息，關(guān)心的是消息中所包含的有效內(nèi)容，即信息。 各種不同 的消息可以分成兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為連續(xù)消息；另外一類(lèi)稱(chēng)為離散消息。消息是物質(zhì)或者精神狀態(tài)的一種反應(yīng)，在不同時(shí)期具有不同的表現(xiàn)形式。為此，近年來(lái)國(guó)際電信聯(lián)盟和全世界各國(guó)開(kāi)始了第三代和第四代移動(dòng)通信技術(shù)的研究，形成 WCDMA、 CDMA202和 TDSCDMA 三種第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、全球無(wú)縫隙覆蓋、提供多媒體業(yè)務(wù)、頻譜利用率高、服務(wù)質(zhì)量高、保密性好等目標(biāo)。 目前，廣泛應(yīng)用的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用時(shí)分多址和窄帶碼分多址 技術(shù)，形成了歐洲標(biāo)準(zhǔn)的 GSM 系統(tǒng)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) IS95CDMA 系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)將通信范圍劃為相距一定距離的小區(qū)，移動(dòng)用戶(hù)不僅可以從 一個(gè)小3 區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)，而且可以從一個(gè)城市漫游到另一個(gè)城市，甚至從一個(gè)國(guó)家漫游到另一個(gè)國(guó)家，實(shí)現(xiàn)“充滿自由”的個(gè)人通信。移動(dòng)通信不受時(shí)間和空間的限制，交流信息機(jī)動(dòng)、靈活、迅速、方便、自由，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)通信原理的重要手段。目前，光線通信的發(fā)展方向是密集波分復(fù)用、全光網(wǎng)絡(luò)和新一代超高速光線通信系統(tǒng)。 目前，光纖通信的主要應(yīng)用有：用于市話中繼線，光纖通信已經(jīng)取代了電纜；用于長(zhǎng)途干線通信，特別是 SDH 和 DWDM 的廣泛應(yīng)用，光纖通信已在長(zhǎng)途大容量通信中占有絕對(duì)主導(dǎo)地位；用于高質(zhì)量彩色電視傳輸，例如有線電視光纖同軸電纜網(wǎng)已經(jīng)成為電視電視傳輸?shù)闹鹘?；用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和調(diào)度；用于交通監(jiān)視控制指揮；用于軍事通信等等 。光纖通信具有容量大、頻 帶寬、傳輸損耗小、不受電磁干擾、成本低、通信質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。作為一種重要的通信手段，衛(wèi)星通信已廣泛應(yīng)用于國(guó)際、國(guó)內(nèi)和區(qū)域通信和電視傳輸。 衛(wèi)星通信 具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋地域廣、不受地理?xiàng)l件限制、通信容量大、可靠性高、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 ◆ 衛(wèi)星通信 2 衛(wèi)星通信是隨著現(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起 來(lái)的一種現(xiàn)代通信方式，它是利用人造衛(wèi)星為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｄ壳?，?shù)字通信在衛(wèi)星通信、光纖通信、移動(dòng)通信等方面的發(fā)展很快。為了擴(kuò)大傳輸容量、提高傳輸效率和確保數(shù)字傳輸系統(tǒng)的可靠性，就需要研究數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸?shù)认嚓P(guān)的問(wèn)題。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信業(yè)務(wù)種類(lèi)越 來(lái)越多，不僅有電話、數(shù)據(jù)，