【正文】 在通信與電子工程中的應(yīng)用》，西安電子科技大學(xué)出版社，徐明遠(yuǎn)，邵玉斌著，2005[18]《Simulink通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)》，國(guó)防工業(yè)出版社，孫屹，吳磊著, 2003[19]《MATLAB》仿真在通信致 謝本人的學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師唐老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。張曉燕。汪源源。在硬件試驗(yàn)中改變系統(tǒng)參數(shù)也許意味著重做硬件，而在軟件中只需對(duì)特定參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，同時(shí)利用Simulink可視化建模仿真和MATLAB簡(jiǎn)單編程的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，因此，MATLAB/Simulink在通信系統(tǒng)仿真方面具有強(qiáng)大的功能和優(yōu)越性。2PSK調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，因此適合衛(wèi)星廣播。是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。2FSK頻移鍵控。調(diào)制方式誤碼率相干調(diào)節(jié)非相干調(diào)節(jié)2ASK2FSK2PSK表1：誤碼率公式由表1可以看出，從橫向來(lái)比較，對(duì)同一種數(shù)字調(diào)制信號(hào)，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方式的誤碼率。 誤碼率比較二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK，每種數(shù)字調(diào)制方式又有相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。這時(shí)，接收機(jī)不容易保持在最佳判決門限狀態(tài)。對(duì)于2ASK系統(tǒng)，判決器的最佳判決門限為a/2(當(dāng)P(1)=P(0)時(shí))，它與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度有關(guān)。在2PSK系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)送符號(hào)概率相等時(shí)，判決器的最佳判決門限為零，與接收機(jī)輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)。 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較 帶寬比較碼元寬度為、速率為時(shí)，以頻譜包絡(luò)第一零點(diǎn)計(jì)算帶寬 (31) （32） （33）因此，從頻帶寬度或頻帶利用率上看FSK系統(tǒng)最不可取。圖45：2PSK調(diào)制的各點(diǎn)時(shí)間波形從上圖可以看出兩個(gè)波形的相位不同，有明顯的差別。圖43：低通濾波器參數(shù)設(shè)置低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為8，通帶邊緣頻率為30rads/sec。圖42：Bernoulli BinaryGenerator信號(hào)模塊參數(shù)設(shè)置伯努利方波信號(hào)是基于采樣的，0 1等概率出現(xiàn)，抽樣時(shí)間是1s。和180176。 2PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真(1) 建立模型方框圖在二進(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)。(第一個(gè)波形圖是脈沖波產(chǎn)生的波形，第二個(gè)波形是f1產(chǎn)生的2ASK波形，第三個(gè)波形是f2產(chǎn)生的2ASK波形，第四個(gè)波形是調(diào)制好了的2FSK波形)圖37：2FSK解調(diào)出來(lái)頻率為f1各點(diǎn)的波形由上圖可以看出第一個(gè)波形圖是經(jīng)過(guò)允許頻率為f1通過(guò)的濾波器得到的波形，第二個(gè)波形是相干波，第三個(gè)波形是經(jīng)過(guò)濾波器之后與相干波相乘得到的波形，第四個(gè)波形是通過(guò)低通濾波得到的波形，第五個(gè)波形則是通過(guò)量化編碼器得到的信號(hào)與原信號(hào)一致。圖34：頻率為f2的低通濾波器的參數(shù)設(shè)置低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為2，通帶邊緣頻率為6rads/sec。圖31：頻率為f1的低通濾波器的參數(shù)設(shè)置低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為2，通帶邊緣頻率為8rads/sec。Bernoulli BinaryGenerator1和Bernoulli BinaryGenerator的參數(shù)設(shè)置一致。載波f2的參數(shù)設(shè)置圖28：載波sin wave2的參數(shù)設(shè)置載波是幅度為2，f2=2Hz,。（第一個(gè)圖是伯努利方波信號(hào)，第二個(gè)圖是正弦信號(hào)即載波，第三個(gè)波形是已調(diào)制的2ASK波形）圖25：2ASK解調(diào)各點(diǎn)波形圖由上圖可以看出第一個(gè)波形圖即是已調(diào)信號(hào)，第二個(gè)波形圖是相干波的波形，第三個(gè)波形則是已調(diào)信號(hào)與相干波相乘后得到的波形，第四個(gè)是通過(guò)低通濾波器得到的波形，第五個(gè)是經(jīng)過(guò)量化編碼器得到的信號(hào)與原信號(hào)一致。圖22：低通濾波器的參數(shù)設(shè)置低通濾波器的參數(shù)設(shè)置為濾波器的階數(shù)為4，通帶邊緣頻率為20rads/sec。從正弦信號(hào)源開(kāi)始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下：圖20:正弦信號(hào)參數(shù)設(shè)置其中sin函數(shù)是幅度為2，頻率為4Hz。圖18:2PSK信號(hào)的功率譜密度3 調(diào)制與解調(diào)仿真 2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真(1) 建立模型方框圖2ASK信號(hào)調(diào)制的模型方框圖由Sourse模塊中的sin wave信號(hào)源、伯努利方波信號(hào)、相乘器等模塊組成，Simulink模型圖如下所示：圖19:2ASK信號(hào)調(diào)制的模型方框圖其中正弦信號(hào)是載波信號(hào)，方波代表S（t）序列的信號(hào)源，正弦信號(hào)和方波相乘后就得到鍵控2ASK信號(hào)。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。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)的帶寬為 （219）其中圖17: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 的功率譜密度2PSK與2DPSK信號(hào)有相同的功率譜。圖16:二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度 2FSK 信號(hào)的功率譜密度相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)功率譜密度的疊加。續(xù)譜兩部分組成。圖13:2PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖圖14:2PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖圖15:2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形 二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的功率譜密度 2ASK 信號(hào)的功率譜密度若二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)的功率譜密度Ps(f)為 （212）則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度為 （213）整理后可得 （214）式（214）中用到。2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖15所示，當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180176。2PSK信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)， 解調(diào)器原理圖如圖14所示。圖12:二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的調(diào)制原理圖如圖13所示。發(fā)送0符號(hào)，種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方式。若用表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位，則有=0176。相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，取180176。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。通常用已調(diào)信號(hào)載波的0176。非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形如圖 11 所示。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測(cè)法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。因此，二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡(jiǎn)化為 （28）二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來(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，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 （25）式中 （26） （27）圖8:二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形由圖8可看出，是的反碼，即若=1，則=0，若=0，則=1，于是=，和分別代表第n個(gè)信號(hào)碼元的初始相位。圖4:二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型圖圖5:二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖圖6:二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖圖7:2ASK信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形 二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK信號(hào))。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)，其相應(yīng)原理方框圖如圖6所示。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的產(chǎn)生方法如圖5所示，圖(a)是采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn)，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn)。該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為 （21）其中: （22）Ts是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔，g(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖： （23）則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為 （24）二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型如圖4所示。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。到那個(gè)時(shí)候人們的生活將越來(lái)越離不開(kāi)通信。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。例如，2003年我國(guó)的移動(dòng)電話用戶首次超過(guò)了固定電話用戶。（4）電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。（2）移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問(wèn)世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。數(shù)字通信的高速率和大容量等各方面的優(yōu)越性也使人們看到了它的發(fā)展前途。20世紀(jì)60年代以后集成電路、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。1876年貝爾發(fā)明了電話，利用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的有線傳遞，使信息的傳遞變的既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開(kāi)始，由于它比電報(bào)更便于交流使用，所以直到20世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報(bào)的到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1837年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報(bào)機(jī)標(biāo)志著電通信的開(kāi)始，之后利用電進(jìn)行通信的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 通信的發(fā)展史簡(jiǎn)介遠(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)距離的傳遞消息是以書信的形式來(lái)完成的，這種通信方式明顯具有傳遞時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。圖2:數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖3所示。圖1:通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲(chǔ)存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這是信息的嚴(yán)格定義，信息的這些特征是最本質(zhì)的、缺一不可的。盡管現(xiàn)在已廣泛地利用光信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸（特別是在長(zhǎng)途干線上），但從整體而言還是以電傳輸和交換為主，所以人們?nèi)苑Q目前的通信為電信。 通信技術(shù)的歷史 通信的概念通信可定義為信息的傳輸和交換，或者定義為信息的傳送（transfer）。對(duì)于其中的離散模塊，Simulink可以按照離散模塊的方式進(jìn)行仿真，這個(gè)仿真步長(zhǎng)稱為主步長(zhǎng)。如果仿真模型中包含了連續(xù)模塊，Simulink將采用連續(xù)方式對(duì)模塊進(jìn)行仿真。這個(gè)間隔一般是各個(gè)離散模塊采樣間隔的最大公約數(shù)。當(dāng)所有的離散模塊都有相同的采樣間隔時(shí)，Simulink只需要按照這個(gè)間隔實(shí)施仿真；否則，Simulink采用多速率方式進(jìn)行仿真?；旌夏K是根據(jù)輸入信號(hào)的類型來(lái)確定信號(hào)類型的，它既能產(chǎn)生連續(xù)輸出信號(hào)，也能夠產(chǎn)生離散輸出信號(hào)。對(duì)于連續(xù)模塊，Simulink采用積分方式計(jì)算輸出信號(hào)的數(shù)值，因此，連續(xù)模塊主要涉及數(shù)值的計(jì)算及積分。根據(jù)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系，Simulink提供3種類型的模塊：連續(xù)模塊、離散模塊和混合模塊?；谝幌掠悬c(diǎn)，Simulink作為一種通信的仿真建模工具，廣泛應(yīng)用于通信仿真、數(shù)字信號(hào)處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)械控制和虛擬實(shí)現(xiàn)等領(lǐng)域中。同時(shí)，通過(guò)Simulink的存儲(chǔ)模塊，仿真數(shù)據(jù)可以方便地以各種形式保存到工作空間或文件夾中，以供用戶在仿真結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。 SimulinkSimulink是MATLAB提供的用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的工具包。而MATLAB的出現(xiàn)使得通信系統(tǒng)的仿真能夠用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，免去構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不便，而且操作十分簡(jiǎn)便，只需要輸入不同的參數(shù)就能得到不同情況下系統(tǒng)的性能，而且在結(jié)構(gòu)的觀測(cè)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面也比傳統(tǒng)的方式有很多優(yōu)勢(shì)。MATLAB廣泛應(yīng)用于控制、通信、信號(hào)處理及科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，并且已經(jīng)被認(rèn)可為能夠有效提高工作效率、改善設(shè)計(jì)手段的工具。特別是所附帶的30多種面向不同領(lǐng)域的工具箱支持，使得它在許多科學(xué)領(lǐng)域中成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析、算法研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本工具和首選平臺(tái)。開(kāi)發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。④連續(xù)相位調(diào)制(CPM)、受控調(diào)頻(TFM)和高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控 (GMFSK)：這是一些具有較好頻譜效率和誤碼性能的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，其主要特點(diǎn)是包絡(luò)恒定，旁瓣很低，非線性信道引起的頻譜展寬很小，可用于移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信。它們具有包絡(luò)較恒定、非線性信道引起的頻譜展寬較小等優(yōu)點(diǎn)，比較適用于衛(wèi)星信道。它的頻譜效率較高、抗干擾性較強(qiáng)，是數(shù)字衛(wèi)星、數(shù)字微波和有線數(shù)傳中的一種主要調(diào)制方式。 實(shí)用數(shù)字調(diào)制通信系統(tǒng)中采用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)有以下四種。對(duì)于移相鍵控，=1；對(duì)于移幅鍵控和移頻鍵控，=0。數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程