【正文】 表數(shù)字信息 0或 1的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。根據(jù)線性調(diào)制的原理，一個二進制的振幅鍵控信號可以表示成一個單極性矩形脈沖序列與一個正弦型載波的相乘，即 （ 31） 其中， g(t)是持續(xù)時間 Ts 的矩形脈沖， 為載波頻率， 為二進制數(shù)字。帶通濾波器濾出所需要的已調(diào)信號，防止帶外輻射影響鄰臺。 圖 322 2ASK 信號的產(chǎn)生及波形模型 2ASK 信號的功率譜及帶寬 若用 G(f)表示二進制序列中一個寬度為 、高度為 1 的門函數(shù) g(t)所對應(yīng)的頻譜函數(shù)， (f)為的功率譜密度， （ f）為已調(diào)信號 e(t)的功率譜密度，則有 （ 35） 2ASK 信號功率譜示意圖如圖 323 所示 圖 323 2ASK 信號功率譜示意圖 由圖 323 可見： （ 1）因為 2ASK 信號的功率譜密度 是相應(yīng)的單極性數(shù)字基帶信號功率譜密度 形狀不變的 平移到 處形成的，所以 2ASK 信號的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。 （ 2）基于同樣的原因，我們可以知道，上面所述的 2ASK 信號實際上相當于雙邊帶調(diào)幅（ DSB）信號。當數(shù)字基帶信號的基本脈沖是巨型不歸零脈沖時， ，于是 2ASK 信號的帶寬為 （ 36） 因為系統(tǒng)的傳碼率 =1/ （ Baud），故 2ASK 系統(tǒng)的頻帶利用率為 （ 37） 這意味著用 2ASK 方式傳送碼元速率為 的數(shù)字信號時，要求該系統(tǒng)的帶寬至少為 。 包絡(luò)解調(diào)法的原理方框圖如圖 324 所示。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶包絡(luò)信號通過。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為 2ASK 信號，即 y(t)= s(t) ，包絡(luò)檢波器輸出為s(t),經(jīng)過抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復出數(shù)字序列 { }。相干解調(diào)就是同步解調(diào)，同步解調(diào)時，接收機要產(chǎn)生一個與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波，利用此載波與收到的已調(diào)載波相乘，相乘輸出為 （ 38） 由于噪聲影響及傳輸特性的不理想低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣、判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。設(shè)信號的幅度為 A，信道中存在著高斯白噪聲，當帶通濾波器恰好讓 ASK 信號通過時，因為發(fā) 1時包絡(luò)的一維概率密度函數(shù)為萊斯分布，其主要能量集中在 1 附近，而發(fā) 0時包絡(luò)的一維概率密度函數(shù)為瑞利分布，信 號能量主要集中在 0附近，但是，這兩種分布在 A/2 附近產(chǎn)生重疊，見圖 326。發(fā) 1錯判為 0 的概率為 P（ 0/1），發(fā) 0錯判為 1概率為 P（ 1/0），則系統(tǒng)的總誤碼率為 （ 39） 由此可見，包絡(luò)解調(diào) 2ASK 系統(tǒng)的誤碼率隨輸入信噪比 r 的增大近似地按指 數(shù)規(guī)律下降。當 P（ 0） =P（ 1） =1/2，假設(shè)判決門限電平為 A/2， x A/2 判為 1，x A/2 判決為 0，發(fā) 1判為 0的概率為 P（ 0/1），發(fā) 0判為 1的概率為 P（ 0/1），這時，相干檢測時 2ASK 系統(tǒng)的誤碼率為 （ 310） 3． 3 2FSK (Frequency Shift Keying) 信號調(diào)制與解調(diào)的原理 一般原理與實現(xiàn)方法 數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控，記作 FSK（ Frequency Shift Keying），二進制頻移鍵控記作 2FSK。那么， 2FSK 信號便是符號 1對應(yīng)與載波 ，而符號 0對應(yīng)于載頻 （與 不同的另一個載頻）的已調(diào)波形，而且 與 之間的改變是瞬間來完成 的。 2FSK 鍵控法就是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的。它的波形可以看作是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。 (1)相位不連續(xù)的 2FSK 由前面對相位不連續(xù)的 2FSK 信號產(chǎn)生原理的分析，可以視其為兩個 2ASK 信號的疊加，其中一個載波為 ，另一個載波為 。 （ 313） 其中 和 為兩路二進制數(shù)字基帶信號 （ 314） 令概率 P= ，將二進制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式代入上式可得 （ 315） 由上式可得，相位不連續(xù)的二進制頻移鍵控信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜組成，其中，離散譜位于兩個載頻 和 處；連續(xù)譜由兩個中心位于 和 處的雙邊帶譜疊加形成的；若兩個載波頻差小于 ，則連續(xù)譜在 處出現(xiàn)單峰；若載波頻差大于 ，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。 圖 332 相位不連續(xù)二進制頻移鍵控信號的功率譜示意圖 (2)相位連續(xù)的 2FSK 直接調(diào)頻法是一中非線性的調(diào)制，由此而獲得的 2FSK 信號的功率譜不像 2ASK信號那樣，也不同于相位不連續(xù)的 2FSK 信號的功率譜，它不可以直接通過基帶信號頻譜在頻率軸上搬移 ，也不可能用這種搬移后頻譜的線性疊加來描繪。 3． 3． 3 2FSK 信號的解調(diào)及系統(tǒng)的誤碼率 數(shù)字調(diào)頻信號的解調(diào)方法很多，可以分為線性鑒頻法和分離濾波法兩大類。有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。把兩路輸出同時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數(shù)字信號。其中兩個帶通濾波器的作用同上，起到分路的作用，它們的輸出分別與相應(yīng)的同步載波相乘，再分別經(jīng)過低通濾波器取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號，濾掉二倍頻信號，抽樣判決器在抽樣脈沖到來時對兩個低頻信號進行比較判決，即可還原出基帶數(shù)字信號 。 對應(yīng)頻率 的概率密度函數(shù)為：發(fā) 1時為萊斯分布，發(fā) 0時為瑞利分布； 對應(yīng)頻率 的概率密度函數(shù)為：發(fā) 1時為瑞利分布，發(fā) 0時為萊斯分布。 相干解調(diào)時的系統(tǒng)誤碼率與包絡(luò)解調(diào)時的情況有所不同，其不同之處在于帶通濾波器后接有乘法器和低通通濾波 器，低通通濾波器輸出的就是帶有噪聲的有用信號，它們的概率密度函數(shù)均屬于高斯分布。二進制相移鍵控記作 2PSK。在二進制數(shù)字解調(diào)中，當正弦載波的相位 隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，則就產(chǎn)生二進制移相鍵控（ 2PSK）信號。二進制移相鍵控信號的時域表達式為 （ 319） 其中 與 2ASK 和 2FSK 時的不同，在 2PSK 調(diào)制中， 應(yīng)選擇雙極性的，即 （ 320） 若 g(t)是脈寬為 、高度為 1 的矩形脈沖時，則有 （ 321） 由上式可以看出，當發(fā)送二進制符號 1 時，已調(diào)信號 取 相位，發(fā)送二進制符號0 時，已調(diào) 信號 取 相位。二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖 341 所示。 其中圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號，圖 (b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信號。在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的 2PSK 信號同頻同相的相干載波， 圖 343 2PSK 信號的解調(diào)原理圖 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 344 所示。倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。由于在 2PSK 信號的載波恢復過程中存在著 180176。 圖 344 2PSK 信號相干解調(diào)各點時間波形 第四章 調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 1 2ASK 的調(diào)制與解調(diào)仿真 4． 1． 1 調(diào)制仿真 1） 建立模型方框圖 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖由 DSP 模塊中的 sine wave 信號源、脈沖信號源、相乘器等模塊組成， Simulink 模型圖如圖 411 所示 圖 411 2ASK 信號調(diào)制的模型方框圖 其中正弦信號是載波信號，脈沖代表 S（ t） 序列的信號塬，正弦信號和方波相乘后就得到鍵控 2ASK 信號。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如圖 412 和 413 所示 圖 412 正弦信號參數(shù)設(shè)置 其中 sin 函數(shù)是幅度為 2 頻率為 1Hz 采樣周期為 的雙精度 DSP 信號 圖 413 方波信號源的參數(shù)設(shè)置 脈沖信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為 2，周期為 3。 （ 4）誤碼率分析 由于在解調(diào)過程中沒有信道和噪聲，所以誤碼率相對較小，一般是由于碼間串擾或是參數(shù)設(shè)置的問題，由 35 圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為 。 2） 參數(shù)設(shè)置 各參數(shù)設(shè)置如下： 載波 f1 的參數(shù)設(shè)置為圖 422 所示 圖 422 載波 sine wave 的參數(shù)設(shè)置 載波 f1 幅度為 2，頻率為 1Hz,采樣時間為 的單精度信號。 本來信號源 s(t)序列是用隨機的 0、 1 信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的 Pulse Generator 信號模塊其參數(shù)設(shè)置如圖 424 所示 圖 424 Pulse Generator 信號模塊參數(shù)設(shè)置 其中方波是幅度為 1，周期為 3s，占 1 比為 1/3 的基于采樣的信號。 2）參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)置如下所示 圖 432 Sine wave 信號參數(shù)設(shè)置 圖 433 Sine wave1 信號的參數(shù)設(shè)置 由上 面兩個圖可以看出兩個載波都是幅度為 3，頻率為 4Hz，采樣時間為 的反相信號。 3) 經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真， 2PSK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波形如圖 435 所示 圖 435 2PSK 信號經(jīng)調(diào)制后各點的時間波形圖 2 2PSK 調(diào)制仿真 1) 建立模型方框圖 2PSK 信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，其解調(diào)的 Simulink 模型方框圖如圖436 所 示。倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。由于在 2PSK 信號的載波恢復過程中存在著 180176。 圖 436 2PSK 相干解調(diào)的 Simulink 模型方框圖 由圖 436 可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為 。 經(jīng)過我們的努力和李教員的耐心指導，畢業(yè)設(shè)計順利按時完成，它是對我們把本科四年所學的理論知識 運用到實踐中的一次系統(tǒng)的檢驗。 （ 1）查資料，列綱要。接著便是看與此有關(guān)的資料，讀懂這方面的知識，從而列出該設(shè)計的具體步驟。從前在學習過程中碰見點困難就想著去找教員、問同學，但李教員對我們非常嚴格，只在一些大的方面給我們一些提示，指出設(shè)計方向，而對于一些小的方面，一些細 節(jié)性的問題要求我們自己去思考。 （ 3）相互協(xié)作，團隊精神不可少。在此過程中，相互協(xié)作的團隊精神更是不可缺少的，同學們各自拿出各自的想法，一心想把設(shè)計搞出，這也正是一個相互學習的過程，其間少不了教員幫助，但我覺得同學之間的相互學習探討、相互幫助是相當重要也是極為必要的。 在本文的最后，特別感謝指導老師，是她在我們遇到問題時，不辭辛苦幫我們解決 ,感謝她在設(shè)計和任務(wù)安排上長時間的指導。通過這段時間的親生經(jīng)歷，我感覺自己學到了：收集、整理資料、共同協(xié)作、分析及處理問題等許多方面的知識。在設(shè)計的過程中，我們 還從導師身上學到好多東西：李教員熱心工作的精