【正文】 signal power(輸入信號(hào)功率)1圖40 加性高斯白噪聲信道的主要參數(shù)8. Error Rate Calculation（誤碼率計(jì)算）位置：Communications Blockset\Comm Sinks 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值 BPSK QPSK OQPSKReceive delay (接受延遲)1 1 2Communication delay (計(jì)算延遲)0 0 15Computation mode (計(jì)算模式)Entire frameOutput data (輸出數(shù)據(jù))port 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù) 通過(guò)對(duì)BPSK、QPSK、OQPSK基帶調(diào)整系統(tǒng)的仿真，得到星座圖和頻譜圖。QPSK，OQPSK仿真框圖與PSK只有調(diào)制合解調(diào)器不同，其余模塊一樣，故不再列出。下面對(duì)2PSK 、QPSK、OQPSK進(jìn)行仿真。但是，當(dāng)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)，相位變化不連續(xù)，存在90176。OQPSK克服了QPSK的l80176。 OQPSK信號(hào)產(chǎn)生 OQPSK信號(hào)解調(diào)OQPSK信號(hào)可采用正交相干解調(diào)方式解調(diào)，其原理如圖8所示。BPF的作用是形成QPSK信號(hào)的頻譜形狀，保持包絡(luò)恒定。OQPSK信號(hào)的產(chǎn)生原理可由圖 來(lái)說(shuō)明。不會(huì)出現(xiàn)180176。、177。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。它與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)展正是始終圍繞著進(jìn)一步改善已調(diào)波的相位路徑這一中心進(jìn)行的。采用這種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了多種調(diào)制方式，OQPSK以及本節(jié)以下各部分所討論的數(shù)字調(diào)制技術(shù)都屬于恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)。恒包絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的已調(diào)波經(jīng)過(guò)發(fā)送帶限后，當(dāng)通過(guò)非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。OQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。的載波相位跳變。前面討論過(guò)QPSK信號(hào)，它的頻帶利用率較高，理論值達(dá)1b/s/Hz。圖 QPSK信號(hào)解調(diào)方框圖OQPSK（交錯(cuò)正交相移鍵控）是為了消除180176。圖 相位選擇法的組成框圖由于QPSK可以看做兩個(gè)正交2PSK信號(hào)的合成，故它可以采用與2PSK信號(hào)類似的解調(diào)方法解調(diào)。 調(diào)相法QPSK信號(hào)生成框圖 圖 矢量圖表 QPSK信號(hào)相位編碼邏輯關(guān)系用相位選擇法產(chǎn)生的QPSK信號(hào)的組成框圖如圖 ，四相載波發(fā)生器分別送出調(diào)相所需的四種不同相位的載波。將兩路輸出疊加，即得圖中實(shí)線所示的四相移相信號(hào)。設(shè)兩個(gè)序列中的二進(jìn)制數(shù)字分別為和，每一對(duì)稱為一個(gè)雙比特碼元。QPSK信號(hào)產(chǎn)生的方法也有兩種，即調(diào)相法和相位選擇法。由于正弦和余弦函數(shù)的互補(bǔ)特性，對(duì)應(yīng)于的四種取值，譬如、其幅度與只有兩種取值，即。我們把組成雙比特碼元的前一信息用表示，后一信息比特用表示。四相絕對(duì)移相鍵控利用載波的四種不同相位來(lái)表征數(shù)字信息。采用差分相干解調(diào)法的2DPSK方式，雖然不需要本地相干載波，但需要能夠精確地延遲一個(gè)碼元間隔的延遲電路，延遲電路的精度要求很準(zhǔn)，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，延時(shí)線不好作，而且2DPSK的抗噪聲性能不如2PSK。（2）差分相干解調(diào)法 2DPSK信號(hào)的差分相干解調(diào)方框圖2DPSK的差分相干解調(diào)法，不需要專門(mén)的本地相干載波，將2DPSK信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔后與2DPSK信號(hào)本身相乘，相乘的結(jié)果反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波器后送到抽樣判決器，抽樣判決器抽樣的結(jié)果即為原始數(shù)字信息，不需要差分譯碼。相對(duì)移相信號(hào)可以看成是把信息碼(絕對(duì)碼)變換成相對(duì)碼，然后再對(duì)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)移相形成的。PSK信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方法，如下： 2PSK信號(hào)的的鍵控法框圖 2PSK信號(hào)的相乘電路法因2PSK已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)幅度不變，所以不能采用包絡(luò)檢波法， 通常采用相干解調(diào)法解出2PSK的已調(diào)信號(hào)。2DPSK方式即是利用前后碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。這種現(xiàn)象，常稱為2PSK方式的“倒”或“反向工作”現(xiàn)象。設(shè)二進(jìn)制符號(hào)及其基帶波形與以前假設(shè)的一樣，那么，2PSK的信號(hào)形式一般表示為，這里的是脈寬為的單個(gè)矩形脈沖，而得統(tǒng)計(jì)特性為這就是說(shuō)，在其一碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)觀察時(shí)，為這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，通常被稱為絕對(duì)移相方式。 FSK基帶調(diào)制信號(hào)頻譜 MSK基帶調(diào)制信號(hào)頻譜 GMSK基帶調(diào)制信號(hào)頻譜上面三圖為三種系統(tǒng)調(diào)制后的頻譜圖，可以看出比較可以得出GMSK占有最小的頻寬；最平滑，抗干擾能力最好，適合在窄帶信道中傳輸，對(duì)鄰道的干擾小，不但確保了傳輸質(zhì)量，而且節(jié)省了資源。位置：Communications Blockset\Comm Sinks 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值 FSK MSK GMSKReceive delay (接受延遲)0 16 16Communication delay (計(jì)算延遲)0Computation mode (計(jì)算模式)Entire frameOutput data (輸出數(shù)據(jù))port 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù)5. MFSK Modulator Baseband (基帶MFSK調(diào)制器)位置：Communications Blockset\Modulation\Digital Baseband Modulation表 基帶MFSK調(diào)制器的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Mray number(元數(shù))3Input type(輸入類型)BitSymbol set ordering(符號(hào)排序)Binary(二進(jìn)制)Frequency separation(HZ)(頻率間隔)10Phase continuity(相位連續(xù)性)Discontinuous(不連續(xù))Sample per symbol(每符號(hào)采樣數(shù))16 基帶MFSK調(diào)制器的主要參數(shù)6. MSK Modulator Baseband (基帶MSK調(diào)制器)位置：Communications Blockset\Modulation\Digital Baseband Modulation 基帶MSK調(diào)制器參數(shù)名稱參數(shù)值Input type(輸入類型)BitPhase offset（rad）(相位偏置)0Sample per symbol(每符號(hào)采樣數(shù))16注：Demodulator(解調(diào)器)中相應(yīng)的 Traceback length(跟蹤反饋長(zhǎng))設(shè)為16 基帶MSK調(diào)制器7. GMSK Modulator Baseband (基帶GMSK調(diào)制器)位置：Communications Blockset\Modulation\Digital Baseband Modulation 基帶GMSK調(diào)制器的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Input type(輸入類型)BitBT product(BT乘積)Pulse length(符號(hào)間隔)3Symbol prehistory(符號(hào)前史)1Phase offset（rad）(相位偏置)0Sample per symbol(每符號(hào)采樣數(shù))16注：Demodulator(解調(diào)器)中相應(yīng)的 Traceback length(跟蹤反饋長(zhǎng))設(shè)為16 基帶GMSK調(diào)制器的主要參數(shù)在誤碼率為相同數(shù)量級(jí)的條件下，GMSK（高斯?jié)L降最小移頻鍵位）占有最小的頻帶寬度。位置：DSP Blockset\DSP Sinks 頻譜儀的主要參數(shù)一參數(shù)名稱參數(shù)值Buffer size (緩存長(zhǎng)度)1024Buffer overlap (緩存交疊)512FFT length (FFT長(zhǎng)度)1024Number of spectral averages (譜（計(jì)算）平均（點(diǎn)）數(shù))64Scope position (顯示器位置)get(0,’defaultfigureposition’)Frequency units (頻率單位)HertzFrequency range (頻率范圍)[0…Fs/2]Amplitude scaling (幅度刻度)dBInherit sample increment from input (與輸入信號(hào)采樣時(shí)間一致)使能Minimum Ylimit (Y軸最小刻度)50Maximum Ylimit (Y軸最大刻度)30注：Fs=1/=5kHz,Fs/2= (a) (b) (c) (d) 頻譜儀的主要參數(shù)一3. AWGN Channel（加性高斯白噪聲信道）模擬加性高斯白噪聲環(huán)境，使傳輸環(huán)境相同，F(xiàn)SK的信噪比為3dB，其余兩個(gè)為6 dB。MSK，GMSK仿真框圖與FSK只有調(diào)制合解調(diào)器不同，其余模塊一樣，故不再列出。GMSK（高斯最小移頻鍵控）是在MSK調(diào)制器之前加入高斯低通濾波器，用高斯低通濾波器作為MSK調(diào)制的前置濾波器。假定的起始參考值假定為0，可以得到=0或。最小移頻鍵控方式MSK是2FSK信號(hào)的改進(jìn)型，二進(jìn)制MSK信號(hào)的表示式可寫(xiě)為 （1）或者其中 ——載波角頻率——碼元寬度——第個(gè)碼元中的信息，其取值為1——第個(gè)碼元的相位常數(shù)，它在時(shí)間中保持不變。以上兩種方法如下，代表信息的二進(jìn)制矩形脈沖序列，即是2FSK信號(hào): FSK系統(tǒng)調(diào)制原理2FSK信號(hào)最常用的解調(diào)方法是采用的相干檢測(cè)法，Cosω1t相乘器相乘器輸入ω1ω2LPFLPF抽樣脈沖輸出抽樣判決LPFLPFCosω2tosω2tosω2t: 2FSK相干解調(diào)的方法根據(jù)以上2FSK信號(hào)的產(chǎn)生原理，已調(diào)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式也不難寫(xiě)出，即:式中 為單個(gè)矩形脈沖，脈寬為,是的反碼，于是分別是第個(gè)信號(hào)碼元的出相位。2FSK信號(hào)可以用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。最后經(jīng)過(guò)抽樣判決后的頻譜與源信號(hào)頻譜也大體一致，說(shuō)明該2ASK仿真模型是成功的、符合理論的。 2ASK的功率譜密度為 由式（）可知，2ASK信號(hào)的中心頻譜被搬移到了載波頻率f上。仿真結(jié)果頻域分析由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。最后經(jīng)過(guò)解調(diào)和抽樣判決出來(lái)的信號(hào)與源信號(hào)波形大體一致，只是有兩個(gè)碼元的延遲，這說(shuō)明如果將Error Rate Calculation的Receive delay參數(shù)設(shè)置為2，則此模型最后的誤碼率為0。 s(t)為隨機(jī)的單極性矩形脈沖序列。Sample and Decide ： Sample and Decide 子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)5. Error Rate Calculation的參數(shù)設(shè)置：位置：Communications Blockset\Comm Sinks 誤碼率計(jì)算的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值Receive delay (接受延遲)2Communication delay (計(jì)算延遲)0Variable name （變量名稱）ErrorVecOutput data (輸出數(shù)據(jù))Work space仿真結(jié)果時(shí)域分析設(shè)信息源發(fā)出的是由二進(jìn)制符號(hào)0、1組成的序列，且假定0符號(hào)出現(xiàn)的概率為P，1符號(hào)出現(xiàn)的概率為1P，他們彼此獨(dú)立。主要模塊參數(shù)設(shè)置如下：1． Bernoulli Binary Generator的參數(shù)設(shè)置為：位置：Communications Blockset\Comm Sources參數(shù)名稱參數(shù)值Probability （0出現(xiàn)的概率）Initial seed （初始化種子）67Sample time （采樣時(shí)間）1Framebased output （基于幀輸出）使能Smaple per frame (每幀取樣數(shù))102. 載波頻率設(shè)為：50（可調(diào)）3. Sample and Decide 模塊是一個(gè)子系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由抽樣和判決兩部分組成，其中，抽樣由同步?jīng)_激信號(hào)（Sychronizing signal）完成，其參數(shù)period（sec）設(shè)置和信號(hào)源的參數(shù)Sample time保持一致。 仿真模型的設(shè)計(jì)原理及結(jié)果分析 了解了仿真所需的主要模塊后，下一步就是設(shè)計(jì)和仿真各種數(shù)字調(diào)制模型，并對(duì)仿真結(jié)果在時(shí)域和頻域進(jìn)行分析。Frequency Range：頻率范圍，希望所研究的譜線內(nèi)容出現(xiàn)在頻譜儀顯示窗的中間部分，能看到在頻域軸上譜線的低端和高端情況，以便于觀察和分析。正因?yàn)橐〕鲆欢伍L(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)，就需要設(shè)置相應(yīng)長(zhǎng)度的Buffer size（緩存長(zhǎng)度），通常這兩個(gè)長(zhǎng)度是一樣的。以便對(duì)仿真結(jié)果做進(jìn)一步處理，比如將各個(gè)調(diào)制系統(tǒng)的頻域波形對(duì)比用來(lái)比較異同點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。將數(shù)據(jù)輸出到Work space就是將誤碼率等數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，以便下一步使用，而輸出到Port中，則是在誤碼計(jì)算儀后面再接一個(gè)模塊（比如結(jié)果顯示模塊），將數(shù)據(jù)傳到該模塊中（顯示出來(lái)）；Variable