【正文】 423 載波 sin wave1 的參數(shù)設(shè)置 載波是幅度為 2，頻率為 2 Hz,采樣時間為 的單精度信號。 4． 2 2FSK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 2． 1 調(diào)制仿真 1） 建立模型方框圖 2FSK 信號是由頻率分別為 f1和 f2 的兩個載波對信號源進(jìn)行頻率上的控制而形成的，其中 f1 和 f2 是兩個頻率有明顯差別的且都遠(yuǎn)大于信號源頻率的載波信號， 2FSK 信號產(chǎn)生的 Simulink 仿真模型圖如圖 421 所示 圖 421 2FSK 信號的 simulink 模型方框圖 其中 sine wave1 和 sine wave 是兩個頻率分別為 f1 和 f2 的載波， Pulse Generator 模塊是信號源， NOT 實現(xiàn)方波的反相， 最后經(jīng)過相乘器和相加器生成 2FSK 信號。 3） 系統(tǒng)仿真以及各點的波形 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真， 2ASK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波 形圖如圖 414 所示 圖 414 2ASK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波形圖 4． 1． 2 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 2ASK 信號進(jìn)行解調(diào) (1) 建立 simulink 模型方框圖 相干解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復(fù)出載波，再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出 S(t)信號， simulink 模型圖如圖 415 圖 415 2ASK 相干解調(diào)的 simulink 模型方框圖 （ 2） 參數(shù)設(shè)置 下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置 圖 416 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖 （ 3） 系統(tǒng)仿真及各點時間波形圖 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如圖 417 所示 圖 417 2ASK 信號經(jīng)相干解調(diào)后各點的時間波形圖 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。 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。的相位模糊，所以 2PSK 信號的相干解 調(diào)存在隨機的 倒π 現(xiàn)象，從而使得 2PSK 方式在實際中很少采用。這種現(xiàn)象通常稱為 倒π 現(xiàn)象。當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生 180176。 (a) (b) 圖 342 二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖 3． 4． 2 2PSK 的解調(diào) 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 243 所示。 圖 341 二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形 二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖 242 所示。若用 表示第 n 個符號的絕對相位，則有 （ 322） 這種以載波的不同相位直接表示相位二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對相移方式。 通常用已調(diào)信號載波的 和 分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0。它們是利用載波振蕩相位的變化來傳送數(shù)字信息的。經(jīng)過計算，系統(tǒng)的誤碼率為 （ 318） 3． 4 2PSK (Phase Shift Keying) 信號調(diào)制與解調(diào)的原理 3． 4． 1 一般原理與實現(xiàn)方法 數(shù)字相位調(diào)制又稱相移鍵控，記作 PSK (Phase Shift Keying)。則系統(tǒng)的誤碼率為 （ 317） 由上式公式可見，包絡(luò)解調(diào)時 2FSK 系統(tǒng)的誤碼率將隨輸入信噪比的增加而形成指數(shù)規(guī)律下降。 圖 334 2FSK 信號的相干檢測方框圖 包絡(luò)檢測時， 2FSK 系統(tǒng)的誤碼率計算可認(rèn)為信道噪聲為高斯白噪 聲，兩路帶通信號分別經(jīng)過各自的包絡(luò)檢器已經(jīng)檢出了帶有噪聲的信號包絡(luò) 和 。 圖 333 2FSK 信號的包絡(luò)檢測方框圖 （ 2）同步檢測波法 原理方框圖如圖 334 所示。 （ 1）包絡(luò)檢測法 2FSK 信號的包絡(luò)檢測方框圖如圖 333 所示用兩個窄帶的分路濾波器分別濾出頻率為 和 的高頻脈沖 ，經(jīng)包絡(luò)檢測后分別取出它們的 包絡(luò)。線性鑒頻法有模擬鑒頻法、過零檢測法、差分檢測法，分離濾波法又包括相干檢測法、非相干檢測法以及動態(tài)濾波法等。因此對相位連續(xù)的 2FSK 信號頻譜的分析是十分復(fù)雜的。若以二進(jìn)制頻移鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進(jìn)制頻移鍵控信號的帶寬 ，則二進(jìn)制頻移鍵控信號的帶寬 為 （ 316） 其中 圖 332 為相位不連續(xù)二進(jìn)制頻移鍵控信號的功率譜示意圖。因此，對相位不連續(xù)的 2FSK 信號的功率譜就可以像 2ASK 那樣，分別在頻率軸上搬移然后再疊加。若二進(jìn)制基帶信號的 1 符號對應(yīng)于載波頻率的 f1， 0 符號對應(yīng)于載波頻率的 f2，則二進(jìn)制頻移鍵控信號的時域表達(dá)式為 （ 311） 二進(jìn)制頻移鍵控信號的時間波形如圖 331 所示 圖 331 二進(jìn)制頻移鍵控信號的時間波形 式 中 （ 312） 2FSK 信號的功率譜及帶寬 2FSK信號的功率譜密度有兩種情況分別為相位不連續(xù)的 2FSK功率譜密度相位連續(xù)的 2FSK 功率譜密度。 若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在 f1 和 f2 兩個頻率點之間變化，才產(chǎn)生二進(jìn)制頻移鍵控信號（ 2FSK 信號）。從原理上講調(diào)頻可用模擬調(diào)頻來實現(xiàn)，也可用鍵控法來實現(xiàn)，后者較為簡便。數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字信息的，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率，由于數(shù)字只有有限個取值。 相干解調(diào)時， 2ASK 系統(tǒng)的誤碼率的計算是考慮經(jīng)過帶通濾波器、乘法器以及低通濾波器以后，信號和噪聲均已檢出并輸入抽樣判決器，無論是發(fā)送 1還是 0，判決器輸入信號與噪聲的混合物，其瞬時值的概率密度都是正態(tài)分布的，只是均值不同而已。若發(fā) 1的概率為 P（ 1），發(fā) 0 的概率為 P（ 0），并且 P（ 1） = P（ 0） =1/2 時，取樣判決器的判決門限電平取為 A/2，當(dāng)包絡(luò)的抽樣值 A/2 時，判為 1；抽樣值 A/2 時，判決為 0。 圖 325 2ASK 信號的相干解調(diào) 包絡(luò)解調(diào)時 2ASK 系統(tǒng)的誤碼率的計算是根據(jù)發(fā) 1和發(fā) 0兩種情況下產(chǎn)生誤碼率之和而得來的。 圖 324 2ASK 信號的包絡(luò)解調(diào) 相干解調(diào)原理方框圖如圖 325 所示。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成，有時又稱譯碼器。帶通濾波器恰好使 2ASK 信號完整地通過，經(jīng)包絡(luò)檢測后，輸出其包 絡(luò)。 3． 2． 3 2ASK 信號的解調(diào)及系統(tǒng)的誤碼率 2ASK 信號的解調(diào)由振幅檢波器來完成，具體方法主要有兩種：非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)法（同步檢測法）。因此，由圖 223 可以看出， 2ASK 信號的帶寬 是單極性數(shù)字基帶信號 的兩倍。它的連續(xù)譜取決于數(shù)字基帶信號基本脈沖的頻譜 G（ f）；它的離散譜是位于 處一對頻域沖擊函數(shù)，這意味著 2ASK 信號中存在著可做載頻同步的載波頻率 的成分。 2ASK 信號的波形如圖 322 所示。 （ 32） 若令 （ 33） 則 式 變?yōu)? （ 34） 實現(xiàn)振幅調(diào)制的 一般原理圖如圖 321 所示 ↑ 圖 321 數(shù)字線性調(diào)制方框圖 圖中，基帶信號形成器把數(shù)字序列 { }轉(zhuǎn)成為所需要的單極性基帶矩形脈沖序列s(t)與載波相乘后即把 s(t)的頻譜搬移到 附近，實現(xiàn)了 2ASK。有載波 輸出時表示發(fā)送 1，無載波輸出時表示發(fā)送 0。二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控通常記作 2 ASK。 3． 2 2ASK（ Amplitude Shift Keying）信號調(diào)制與解調(diào)的原理 3． 2． 1 一般原理與實現(xiàn)方法 二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式 ,與是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。第（ 2）種技術(shù)通常稱為鍵控法，比如對載波的振幅，頻率以及相位進(jìn)行鍵控，便可獲得振幅鍵控（ ASK），頻移鍵控（ FSK）及相移鍵控（ PSK）調(diào)制方式。通常，我們把數(shù)字調(diào)制與解調(diào)合起來稱為數(shù)字調(diào)制， 把包括調(diào)制和解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字信號的頻帶傳輸系統(tǒng)。 第三章 2ASK 2FSK 2PSK 的原理 調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的基本概念及意義 調(diào)制即是用基帶數(shù)字信號去控制某一較高頻率的正弦或脈沖載波，使已調(diào)信號能通過帶限信道傳輸。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對通信的 要求越來越高，各種技術(shù)會不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來。根據(jù)國家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到 2022 年底移動電話用戶近 4 億。 （ 5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。 （ 3） 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步。 （ 1） 微波中繼通信使長距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實。 數(shù)字通信的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。在 70 年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動電話在 90 年代中期 被數(shù)字移動電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。 1937 年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。 1866 年利用海底電纜實現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報通信。為了在盡量短的時間內(nèi)傳遞盡量多的消息 ,人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 222 所示， ↑ 圖 222 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 223 所示。 通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿 (受信者 ) ，它的一般模型如圖 221 所示。 通信的目的 是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息(Information) 。 相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的 ，如電話機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、 圖形和圖象等都是消息 (Message)。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。采用 SCOPE 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時，就可觀看到仿真結(jié)果。在定