【正文】 ..........................................................................................35濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0第一章 緒論 研究的目的和意義信息是一種資源，通過廣泛的傳播與交流，能促進(jìn)社會成員之間的合作，推動生產(chǎn)力的發(fā)展和社會的進(jìn)步。 本 文 首 先 介 紹 了 課 題 研 究 的 背 景 和 進(jìn) 行 數(shù) 字 通 信 仿 真 的 意 義 ， 然后 介 紹 對 數(shù) 字 通 信 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 仿 真 所 使 用 的 Matlab＼ Simulink 軟 件 以及 這 些 軟 件 在 使 用 時 的 注 意 事 項(xiàng) 和 采 用 的 一 些 方 法 ， 隨 后 又 介 紹 了 數(shù)字 調(diào) 制 系 統(tǒng) 的 原 理 并 據(jù) 此 進(jìn) 行 數(shù) 字 調(diào) 制 解 調(diào) 系 統(tǒng) 的 仿 真 ， 最 后 對 仿 真結(jié) 果 進(jìn) 行 誤 差 分 析 ， 對 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 行 總 結(jié) 歸 納 。因此，本文就以 Matlab 為軟件平臺，利用其通信工具箱和信號處理工具箱中的模塊，尤其是 Matlab 語言的 Simulink 動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件包，對數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并且對仿真結(jié)果進(jìn)行誤差分析，從而對現(xiàn)代數(shù)字通信有更加明確的認(rèn)識和直觀的了解。在各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)中，軟件仿真已成為必不可少的部分。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二〇 年 月 日濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于 Matlab 的數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)研究摘 要當(dāng)今，隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速普及，使得通信技術(shù)日新月異。 作者簽名: 二〇 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）題 目基于 Matlab 的數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)研究 系 （院）計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系專 業(yè) 通信工程班 級 2020 級 2 班學(xué)生姓名 李發(fā)學(xué) 號 2020200310指導(dǎo)教師 譚雪霏職 稱 講師二〇一二年五月二十日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，因此通信系統(tǒng)也日趨復(fù)雜。應(yīng)用Matlab＼Simulink 的計(jì)算機(jī)仿真具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、編程簡易以及實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)。重點(diǎn)對2ASK、2PSK 、2FSK 進(jìn)行性能比較，在實(shí)際通信系統(tǒng)中，根據(jù)具體情況選擇最合適的調(diào)制方式，進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)字通信的發(fā)展。關(guān) 鍵 詞 ： 數(shù) 字 通 信 系 統(tǒng) ； 調(diào) 制 解 調(diào) ； Matlab； Simulink； 仿 真濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IResearch of Modulation and Demodulation in Digital Communication System Based on the Matlab AbstractNowadays, with the rapid development of munication technology, especially the rapid spread of the digital munication, makes munication technology is developing rapidly. Modern munication system requirements munication distance, munication capacity, transmission quality is good, because this munication system has bee more and more plex. In all kinds of munication system design ramp。在當(dāng)今高度信息化的社會，信息和通信已成為現(xiàn)代社會的“命脈”，因此人們對信息傳遞的速度、質(zhì)量等要求也越來越高。作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)是人們重點(diǎn)研究的方向。應(yīng)用 Matlab＼ Simulink 的計(jì)算機(jī)仿真具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、編程簡易以及實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)，因此基于 Matlab 的數(shù)字通信系通調(diào)制解調(diào)研究具有重要意義。ASK 是一種應(yīng)用最早的基本調(diào)制方式，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，頻譜利用率較高，但它也是受噪聲影響最大的調(diào)制技術(shù)，抗噪聲性能差。PSK 和 DPSK 是高傳輸效率的調(diào)制方式，其抗噪聲能力比 ASK 和 FSK 都要好而且不易受信道特性變化的影響，但 2PSK 系統(tǒng)會出現(xiàn)倒 π 現(xiàn)象，實(shí)際中很少采用 ，而多采用差分相移鍵控 DPSK[1]。進(jìn)而改善這幾種數(shù)字調(diào)制方式在實(shí)際應(yīng)用中存在的如頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等不足之處。本課題根據(jù)現(xiàn)代數(shù)字通信發(fā)展具體實(shí)際情況，對數(shù)字信號在傳輸過程中的調(diào)制解調(diào)過程利用 Matlab/Simulink 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。同時通過發(fā)現(xiàn)和解決數(shù)學(xué)通信系統(tǒng)在仿真中遇到的棘手的問題，促進(jìn)國際通信技術(shù)的發(fā)展。從傳統(tǒng)的電話、電報(bào)、電視、收音機(jī)到如今的移動電話、傳真、衛(wèi)星通信，這些通信方式使數(shù)據(jù)和信息的傳遞速率得到很大的提高。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)在模擬電話網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、蜂窩移動通信、視頻廣播系統(tǒng)、寬帶接入網(wǎng)等方面都取得了迅速的發(fā)展。近幾年，隨著科技與經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，衛(wèi)星通信在通信方式中也逐漸占有重要地位。我國的同步通信衛(wèi)星是在 1984 年 4 月升空并投入使用。同時，以 QPSK、SQAM 等為主的非恒定包絡(luò)調(diào)制技術(shù)在經(jīng)過改進(jìn)后，以頻譜集中、抗非線性失真、誤碼性能好、頻譜利用率高等特點(diǎn)引起了人們的普遍關(guān)注。其中，可變電平的星形 QAM 能提供可變的傳輸速率，根據(jù)信濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2道情況選用合適的調(diào)制方式。視頻廣播（DVB）系統(tǒng)自 1992 年出現(xiàn)以來，如今已普及全球并發(fā)展為 DVBS 系統(tǒng)、 DVBC 系統(tǒng)和 DVBT 系統(tǒng)。因?yàn)閷拵Ы尤刖W(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為通信發(fā)展的前沿技術(shù)，所以利用電纜調(diào)制解調(diào)器在有線電視混合光纜同軸網(wǎng)上傳送數(shù)據(jù)，用其做為互聯(lián)網(wǎng)的寬帶接入網(wǎng)是現(xiàn)有有線電視網(wǎng)寬帶技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。近幾年，隨著人類外太空探索步伐的不斷前進(jìn)，深空通信數(shù)字調(diào)制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展?；诖?，經(jīng)過大量的研究，CCSDS（時空系統(tǒng)咨詢委員會）建議采用與深空網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)結(jié)構(gòu)相兼容的寬帶有效調(diào)制技術(shù)，JPL（噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）也研究出一系列的深空探測任務(wù)調(diào)制方案。受經(jīng)濟(jì)條件的限制，許多從事研究與開發(fā)的工程技術(shù)人員不能夠擁有先進(jìn)的儀器設(shè)備，采用仿真的方法可以在一定程度上克服因缺乏合適的儀器設(shè)備而帶來的問題。電子與通信領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)技術(shù)有著密切的聯(lián)系，因此計(jì)算機(jī)仿真可以用于大部分電子工程、現(xiàn)代通信技術(shù)和通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究工作，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)和通信系統(tǒng)研究的主要手段。傳統(tǒng)的研究開發(fā)工作是從購買元件，做印制電路板，搭建電路，配置相應(yīng)的儀器做實(shí)驗(yàn)開始的，這樣的方法復(fù)雜而且容易造成資源的浪費(fèi)。建模、仿真技術(shù)在研究、開發(fā)領(lǐng)域舉足輕重，直接影響到研發(fā)、設(shè)計(jì)通信設(shè)備和通信系統(tǒng)的成敗。MATLAB的編程語句接近數(shù)學(xué)描述，可讀性好，其強(qiáng)大的圖形功能和可視化數(shù)據(jù)處理能力也是其他如 C、 C++、Fortran 等計(jì)算機(jī)高級語言望塵莫及的。目前，Matlab 已經(jīng)被理工科大學(xué)廣泛采用，成為幾乎各門專業(yè)課程進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的有效工具。與其他計(jì)算機(jī)高級語言相比，Matlab 獨(dú)特的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：1．Matlab 是一種跨平臺的數(shù)學(xué)語言。2．Matlab 是一種超高級語言。3．Matlab 語法簡單，編程風(fēng)格接近數(shù)學(xué)語言描述，是數(shù)學(xué)算法開發(fā)和驗(yàn)證的最佳工具。此外，Matlab 還有計(jì)算精度高，繪圖功能強(qiáng)大，具有串口操作、聲音輸入/輸出等硬件操控能力，執(zhí)行效率比其他語言高等特點(diǎn)。1．Matlab 是高層次的矩陣/數(shù)組語言，具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z言特性，利用它既可以完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本步驟，也可以開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。3．圖形系統(tǒng)不僅包括完成 2D 和 3D 數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動畫生成、圖像顯示等功能需要的高層 Matlab 命令，也包括用戶對圖形、圖像進(jìn)行特性控制的低層Matlab 命令以及開發(fā)圖形用戶界面 GUI 應(yīng)用程序的各種工具。5．應(yīng)用程序接口 API 是一個函數(shù)庫，讓用戶能夠在 Matlab 環(huán)境中使用 C 程序或 Fortran 程序?？梢哉f，在通用系統(tǒng)的仿真領(lǐng)域，Simulink 是無所不包的 [4]。SIMULINK 的專業(yè)仿真模塊庫都已經(jīng)通過權(quán)威專家和專業(yè)測試機(jī)構(gòu)的評測，具有很高的可信度和穩(wěn)定性。當(dāng)在建模過程中遇到較為復(fù)雜的系統(tǒng)時，需要根據(jù)層次結(jié)構(gòu)來繪制框圖，先將大系統(tǒng)中的一些具有獨(dú)立功能的部分封裝成一些子系統(tǒng)，再利用這些子系統(tǒng)來構(gòu)造整個系統(tǒng)。 Matlab 與 Simulink 的聯(lián)系我們可以通過 Matlab 命令來打開 Simulink 模型并進(jìn)行仿真。Matlab 提供了許多途徑用于與 Simulink 的數(shù)據(jù)交互，從而實(shí)現(xiàn) Matlab 編程與Simulink 模型相結(jié)合的綜合仿真，使仿真更為人性化，滿足使用者的不同需求 [6]。因此，數(shù)字通信的發(fā)展速度已明顯超過模擬通信，成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。 數(shù)字通信系統(tǒng)的組成最簡單的數(shù)字通信系統(tǒng)模型由信源、信道和信宿三個基本部分組成，但實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)模型要比這復(fù)雜得多。圖 數(shù)字通信系統(tǒng)模型1．信源的作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始的電信號，模擬信源輸出的是連續(xù)的模擬信號，數(shù)字信源輸出的是離散的數(shù)字信號，模擬信源送出的信號經(jīng)數(shù)字化處理后可變?yōu)閿?shù)字信號。提高信息傳輸有效性即通過某種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)減少碼元數(shù)目和降低碼元速度，完成模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換即信源編碼器將信源給出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。3．在特殊的情況下，需要保證信息的秘密性和安全性，因此就需要對傳輸?shù)男畔⒃葱旁淳幋a加密信道編碼數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字調(diào)制信道譯碼解密信源譯碼受信者噪聲源濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7數(shù)字序列進(jìn)行加密處理，并且在接收端用與且只能用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，這樣就能恢復(fù)原來的信息且保證了信息的安全。信道編碼器通過對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分，組成“抗干擾編碼” ，來減小數(shù)字信號在信道傳輸時因受到噪聲等影響而引起的差錯。5．?dāng)?shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，將易受信道影響的基帶信號轉(zhuǎn)變成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?。這些調(diào)制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的種類。6．信道即傳輸介質(zhì)，是發(fā)送設(shè)備到接受設(shè)備之間信號傳輸所經(jīng)過的媒介。信道既給信號以通路，也會對信號產(chǎn)生干擾。7．信宿即受信者，它的功能與信源相反，需要把原始電信號還原成與之相應(yīng)的消息。1．根據(jù)通信業(yè)務(wù)的類型，通信系統(tǒng)可以分為電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等。2．根據(jù)信號是否經(jīng)過調(diào)制，通信系統(tǒng)可以分為基帶傳輸系統(tǒng)和帶通傳輸系統(tǒng)。3．根據(jù)信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，通信系統(tǒng)可以相應(yīng)的分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）84．根據(jù)傳輸介質(zhì)，通信系統(tǒng)可以分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。 5．按通信設(shè)備額工作頻率或波長不同，可以分為長波通信、中波通信、短波通信、紅外線通信等。無線通信的傳輸方式分為單向傳輸（廣播式）和雙向傳輸（應(yīng)答式） 。單工通信是指通信雙方電臺交替地進(jìn)行收信和發(fā)信；雙工通信是指通信雙方可同時進(jìn)行消息的傳輸；半雙工通信的移動臺采用單工的“按講”方式，即按下按講開關(guān)，發(fā)射機(jī)才工作，而接收機(jī)總是工作的