【正文】 歸零波形到雙極性波形的變換，其變換關(guān)系為 ，因為 ，所以有 。 假設(shè)相位值用相位偏移 , 如果 ，則 如果 ，則 表 PSK、 DPSK調(diào)制系統(tǒng)相位變化 參考相位 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 絕對碼 2PSK 相位 0 0 0 0 絕對移相 2DPSK相位 0 0 0 0 0 0 0 相對移相 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 相對碼 下面再來討論 2PSK 及 2DPSK 信號的調(diào)制與解調(diào)。所以，實際中不采用 2PSK 方式，而采用一種所謂的相對（差分）移相（ 2DPSK）方式。 但是我們考慮到如果采用絕對移相方式，由于發(fā)送端是以某一個相位作基準的，因而在接受系統(tǒng)中也必須有這樣一個固定基準相位作為參考，如果這個參考相位發(fā)生了變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會發(fā)生 0 變?yōu)?1 或 1 變?yōu)?0，從而造成錯誤的恢復(fù)。 2PSK 、 QPSK、 OQPSK 二進制移相鍵控（ 2PSK）方式是受鍵控的載波相位按基帶脈沖而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式。此時， MSK， GMSK的傳輸環(huán)境的信噪比，比 FSK還要低 3 dB，綜合抗干擾能力、占帶寬度最好的是 GMSK、 MSK 次之，最后是 FSK。 位置： Communications Blockset\Channels 表 加性高斯白噪聲信道的主要參數(shù) 參數(shù)名稱 參數(shù)值 FSK MSK GMSK Initial seed (初始化種子 ) 18233 Mode (模式 ) Signal to noise ration (SNR)(信噪比 ) SNR(信噪比 ) 3 6 6 Input signal power(輸入信號功率 ) 1 圖 加性高斯白噪聲信道的主要參數(shù) 4. Error Rate Calculation（誤碼率計算）比較輸入輸出的誤碼率。 主要參數(shù)設(shè)置如下： 1． Bernoulli Random Binary Generator (伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器 ) 位置： Communications Blockset\Comm Sources 表 伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù) 參數(shù)名稱 參數(shù)值 Probability （ 0 出現(xiàn)的概率） Initial seed （初始化種子） 12345 Sample time （采樣時間） Framebased output （基于幀輸出） 使能 Smaple per frame (每幀取樣數(shù) ) 10 圖 伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器的主要參數(shù) 2. Spectrum Scope (頻譜儀 )用來顯示對數(shù)字調(diào)制后信號的測量。所以高斯低通濾波器必須滿足： （ 1） 帶寬窄，且是銳截止的 （ 2） 具有較低的過沖脈沖響應(yīng) （ 3） 保持輸出脈沖的面積不變 設(shè)計 2FSK 仿真模型如圖 所示 ： 圖 FSK基帶調(diào)制仿真系統(tǒng)框圖 FSK 基帶調(diào)制仿真系統(tǒng)的框圖 由伯努利二進制隨機數(shù)產(chǎn)生器， 頻譜儀，基帶MFSK 調(diào)制與解調(diào)器，加性高斯白噪聲信道，誤碼率計算器及顯示器構(gòu)成。 可以知道 MSK 信號具有如下特點： （ 1） 已調(diào)信號的振幅是恒定的 （ 2） 調(diào)制指數(shù) fT?? ? （ 3） 以載波相位為基準的信號相位在一個碼元期內(nèi)準確的線形變化 2?? （ 4） 碼元轉(zhuǎn)換 時刻信號的相位是連續(xù)的，或者說信號的波形沒有突跳 在一些通信場合，對信號帶外輻射功率的限制是十分嚴格的， MSK 信號仍不能滿足，于是提出的 GMSK。 由（ 1）式知，當 ka =+1 時，信號的頻率為 2 1 ()22c sfw T???? 當 ka =1 時，信號的頻率為 1 1 ()22c sfwT???? 由此可得 21 12 sf f f T? ? ? ? fT?? ? MSK 信號在碼元轉(zhuǎn)化時信號的相位是連續(xù)的，根據(jù)這個要求，相位應(yīng)該滿足下面的條件： ? 11 11 ,11 ( 1 ) ,( ) [ ( 1 ) ]2 kkk kkk aak k k k aaka a k ?? ??? ? ?? ?? ??? ???? ? ? ? ? 上式表明， MSK 信號在第 k 個碼元的相位常數(shù)不僅與當前的 ka 有關(guān)，而且與前面的 1ka? 及相 位常數(shù) 1k?? 有關(guān)。 一般來說，鍵控法得到的 nn??， 是與序列 n 無關(guān)的，反映在 0()et上，僅表現(xiàn)出 1w 與 2w 改變時其相位是不連續(xù)的；而用模擬調(diào)頻法時，由于當 1w 與 2w 改變時0()et相位是連續(xù)的，故 nn??， 不僅與第 n 個信號碼元有關(guān)，而且 nn??， 之間也應(yīng)保持一定的關(guān)系。這正是頻率鍵控通信方式 的早期采用的實現(xiàn)方法， 2FSK 另一個實現(xiàn)方法便是采用鍵控法，即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通。 2FSK 、 MSK、 GMSK 首先說明 FSK,MSK 和 GMSK 調(diào)制系統(tǒng)的原理。對圖 中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)做 1024 點快速傅立葉可得頻域波形，如圖 所示： 圖 2ASK 各環(huán)節(jié)頻譜圖 從圖 中可以看到，源信號中心頻率經(jīng)調(diào)制后搬移到了載波頻率上，這與公式（ ）是相符的。 仿真結(jié)果頻域分析 由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程 , 所以調(diào)制后的二進制數(shù)字信號也是一個隨機過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。最后經(jīng)過解調(diào)和抽樣判決出來的信號與源信號波形大體一致，只是有兩個碼元的延遲，這說明如果將 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。則， 2ASK 信號的時間表示式為 : s(t)為隨機的單極性矩形脈沖序列。判決模塊是一個由 M文件編寫的 S函數(shù)，S函數(shù)是 Simulnk中用以功能擴展的一個功能，用 S函數(shù)可以自己編制 Simulink庫中沒有的 Simulink模塊，從而使 Simulink的功能大大加強，本模型中使用的判決模塊就是這樣一個應(yīng)用，其 M文件詳見附錄 [1]。 2ASK 通常，二進制振幅鍵控信號（ 2ASK）的產(chǎn)生方法（調(diào)制方法）有兩種，如圖 所示 ： (a ) (b) 圖 3 .3 2 A SK 信號產(chǎn)生的兩種方法 S(t ) e 0 (t) cos ω c t 乘法器 2ASK 解調(diào)的方法也有兩種相應(yīng)的接收系統(tǒng)組成方框如圖 所示： 圖 3 .4 2 A SK 信號接收系統(tǒng)組成框圖 根據(jù) （ a）所示方框圖產(chǎn)生 2ASK 信號，并用圖 （ b）所示的相干解調(diào)法來解調(diào)，設(shè)計 2ASK 仿真模型如圖 所示： 圖 2ASK 模型 在該模型中，調(diào)制和解調(diào)使用了同一個載波，目的是為了保證相干解調(diào)的同頻同相，雖然這在實際運用中是不可能實現(xiàn)的，但是作為仿真，這樣能獲得更理想的結(jié)果。要做到這一點，將輸入信號的采樣頻率取為期望的頻率顯示窗最大值的兩倍即可，F(xiàn)requency Range（頻 率范圍）選 [0...Fs/2]就是這個道理（ Fs 就是采樣頻率，亦是采樣時間的倒數(shù)）。 Buffer overlap：重疊的長度 ； Number of spectral averages：頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù)，數(shù)據(jù)流分段的方法會影響 FFT 的結(jié)果，分段時 Buffer overlap(重疊的長度 )、Number of spectral averages（ 頻譜數(shù)據(jù)的平均數(shù) ） 會影響頻譜特性的平滑程度，這兩個數(shù)值愈大，特性愈平滑。 Simulink 中提供了 Spectrum Scope 模塊來顯示仿真頻譜，其主要參數(shù)的設(shè)置為： Buffer size：緩存長度，頻譜儀應(yīng)用快速傅里葉變換 FFT 完成數(shù)據(jù)流從時域到頻域的變換，所以先要將時域的數(shù)據(jù)流取出一段， FFT size(快速傅里葉變換的長度 )確定為 N，通常要求 N 為 2 的冪。 頻譜儀 在仿真過程中，必須觀察各個環(huán)節(jié)的頻域波形，因此，必須在各個環(huán)節(jié)加上 頻譜儀 以觀察波形。 誤碼計算儀 信號經(jīng)過信道后，由于噪聲的干擾，在接收端可能出現(xiàn)誤碼， Simulink中提供了 Error Rate Calculation 模塊來計算誤碼率，其主要參數(shù)的設(shè)置為： Receive delay：接收延遲，表明在計算誤碼率時接收到的信號比源信號延遲的碼元數(shù)，便于準確計算 ； Output data：數(shù)據(jù)輸出，將誤碼率、誤碼數(shù)及碼元總數(shù)輸出，有兩個選項 可選擇： Work space 和 Port。 Simulink 中提供了帶有 加性高斯白噪聲 的信道： AWGN Channe。 MDPSK Modulator Passband 和 MDPSK Demodulator Passband 分別是數(shù)字信號 DPSK 調(diào)制和解調(diào)的專用模塊，其中主要參數(shù)有： Mary number：輸入信號的階次數(shù)，比如 2DPSK就是 2階的； Symbol period：符號周期，即，一個符號所占的時間，這必須與信號源的Sample time保持一致； Carrier frequency：載波頻率； Carrier initial phase：載波的初始相位； Input sample time： 輸入信號的抽樣時間； Output sample time：輸出信號的抽樣時間。 調(diào)制與解調(diào)模塊 Simulink 通信工具箱中提供了數(shù)字信號各種調(diào)制方式的模塊，如 AM、 CPM、FM 及 PM等。因此，我們在仿真中可以用 Bernoulli Binary Generator來模擬基帶信號發(fā)生器。 根據(jù) Simulink 提供的仿真模塊，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真可以簡化成如圖 所示的模型： 圖 3 . 2 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真框圖 基帶信號 調(diào)制器 信 道 解調(diào)器 基帶信號 噪聲源 信號源仿真及參數(shù)設(shè)置 Simulink通信工具箱中的 Comm Sources/Data Sources提供了數(shù)字信 號源Bernoulli Binary Generator， 這是一個按 Bernoulli分布 提供隨機二進制數(shù)字信號的通用信號發(fā)生器。每次仿真結(jié)束后還可以更改各參數(shù) ,以便觀察仿真結(jié)果的變化情況。通信系統(tǒng)一般都可以建立數(shù)學(xué)模型。在這里，整個通信系統(tǒng)的流程被概括為：信號的產(chǎn)生與輸出、編碼與解碼、調(diào)制與解調(diào)、濾波器以及傳輸介質(zhì)的模型。特別是在 Blocksetsamp。 圖 3 .1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信息源 編碼器 調(diào)制器 信 道 解調(diào)器 解碼器 受信者 噪聲源 仿真框圖 MATLAB 提供的圖形界面仿真工具 Simulink 由一系列模型庫組成 ,包括Sources(信源模塊 )， Sinks(顯示模塊 )， Discrete(離散系統(tǒng)模塊 )， Linear(線性環(huán)節(jié) )，Nonlinear(非線性環(huán)節(jié) )， Connections(連接 ),Blocksetsamp。 3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真設(shè)計 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)分析 典型的數(shù)字通信系統(tǒng)由信源、編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、信道及信宿等環(huán)節(jié)構(gòu)成，其框圖如圖 所示： 數(shù)字調(diào)制是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的輸入端是經(jīng)編 碼器編碼后適合在信道中傳輸?shù)幕鶐盘枴? 多進制相移鍵控又 稱為多相制，因為基帶信號有 M 種不同的狀態(tài)，所以它的載波相位有 M 種不同的取值，這些取值一般為等間隔。多進制數(shù)字調(diào)制載波參數(shù)有 M 種不同的取值，多進制數(shù)字調(diào)制比二進制數(shù)字調(diào)制有兩個突出的優(yōu)點：一是有于多進制數(shù)字信號含有更多的信息使頻帶利用率更高；二是在相同的信息速率下持續(xù)時間長，可以提高碼元的能量，從而減小由于信道特性引起的碼間干擾。 2PSK 信號的功率密度有如下特點： (1) 由連續(xù)譜與離散譜兩部分組成； (2) 帶寬是絕對脈沖序列的二倍； (3) 與 2ASK 功率譜的區(qū)別是當 P＝ 1/2 時， 2PSK 無 離散譜，而 2ASK 存在離散譜。 二進制相移鍵控（ 2PSK） 在相移鍵控中，載波相位受數(shù)字基帶信號的控制，如在二進制基帶信號中為 0 時，載波相位為 0 或 π，為 1 時載波相位為 π或 0。 2FSK 功率譜密度的特點如下： (1) 2FSK 信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成 , 離散譜出現(xiàn) 在 f1 和 f2 位置； (2) 功率譜密度中的連續(xù)譜部分一般出現(xiàn)雙峰。 二進制頻移鍵控（ 2FSK） 頻移鍵控是利用兩個不同頻率 f1 和 f2 的振蕩源來代表信號 1 和 0，用數(shù)字信號的