【正文】 圖22[5]所示。一個典型的數(shù)字通信系統(tǒng)可能包含三種基本的信息變換過程，即編碼/解碼、加密/解謎、調(diào)制/解調(diào)處理。1) 編碼/解碼變換通信系統(tǒng)中的編碼/解碼變換按照其目的分為信源編碼和信道編碼，信源編碼的任務(wù)是把信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換為二進制信息流，以提高通信系統(tǒng)的傳輸速率。2) 加密/解密當(dāng)需要保密通信時，可以對所傳輸?shù)男畔⑦M行人為“擾亂”，以滿足要求。在通信系統(tǒng)中，發(fā)送設(shè)備通常需要調(diào)制過程，而接收設(shè)備中需要解調(diào)過程，調(diào)制和解調(diào)兩者是互逆的。必須用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，即把數(shù)字基帶信號的功率譜搬移到載頻附近，從而形成數(shù)字頻帶調(diào)制信號。其分別通過控制載波的幅度，頻率和相位，從而產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號。本文主要研究二進制相移鍵控（2PSK）和四進制相移鍵控（QPSK）。在二進制相移鍵控中，載波的相位隨調(diào)制信號1或0而變化，通常用相位和來分別表示1或0。即： （22）因此，在某個信號間隔內(nèi)觀察2PSK已調(diào)信號時，若是幅度為1寬度為的矩形脈沖，則有 （23） 式（23）中可以看出，當(dāng)發(fā)送二進制符號為1時，此時已調(diào)制信號取0相位；當(dāng)發(fā)送二進制符號為0時，此時已調(diào)制信號取相位。圖23 2PSK信號的時域波形和功率譜（雙邊帶）一般情況下二進制相移鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜組成，其結(jié)構(gòu)與二進制幅度鍵控信號的功率譜密度類似，帶寬是基帶信號帶寬的兩倍。2PSK信號的調(diào)制原理圖[7]如圖24所示。設(shè)計中主要利用模擬調(diào)制的方式形成2PSK通信信號。 （a） 相乘法 （b）相位選擇法圖24 2PSK調(diào)制原理圖2PSK信號可以看做是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。其相干解調(diào)器模型如圖25所示。由于2PSK信號實際上是以一個固定初相的未調(diào)載波為參考，因此，解調(diào)時如何得到同頻同相的同步載波尤為重要。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒π”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)用較少，但并不影響我們對其理論研究。在多進制相移鍵控中，最常用的是四進制的相移鍵控，也稱為正交相移鍵控，其頻帶利用率是2PSK的兩倍，因為在單個的調(diào)制碼中有2個比特被發(fā)射。QPSK利用載波的四種不同相位來表示數(shù)字信息。例如載波相位取,和四種，它們分別對應(yīng)于信息00、01和11，也可以采用,，和四種相位。圖26 QPSK二維星座圖 QPSK正交調(diào)制器方框圖[5]如圖27所示：圖27 QPSK正交調(diào)制器它可以看成由兩個2PSK調(diào)制器構(gòu)成。圖28畫出了典型波形。同相支路和正交支路分別優(yōu)勝相干解調(diào)方式解調(diào)，并行得到和，經(jīng)過抽樣判決和并/串變換，將上下兩支路的得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。上下兩支路，兩路相乘器輸出分別為： （26）經(jīng)過低通濾波輸出分別為： （27）抽樣判決其的判決準(zhǔn)則如表21[7]所示。即正取樣值為1，負(fù)取樣值為0。 本章小結(jié)本章主要介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)模型，討論分析了2PSK和QPSK的調(diào)制解調(diào)原理。分析了其時域和頻域特征。第3章 數(shù)字信號的通信干擾原理 通信干擾的基本概念 通信干擾是以破壞或者擾亂敵方通信系統(tǒng)的信息傳輸為目的，而采取的電子攻擊行動的總稱。信息時代的今天，由于軍事信息在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用越來越大，從而使以破壞和攻擊敵方信息傳輸為目的的通信干擾在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位和作用也日益重要。信號是信息的載體，信息是信號的一種屬性，信號內(nèi)容不確定性的統(tǒng)計量度，信號內(nèi)容不確定性程度越高，其所含的信息量也就越大。3) 有效干擾目前為止，還沒有找到任何一種有效的方法能阻止信號傳送的接收方，唯一可行性的辦法就是在通信信號到達通信接收機時在其中加入干擾信號，這樣在解調(diào)過程中所形成的干擾信號以及雜散分量會對敵方采集正確的信息形成干擾。 數(shù)字通信干擾特點及一般過程 數(shù)字信號通信干擾的特點對無線數(shù)字通信過程的干擾是在無線電通信技術(shù)誕生時就已經(jīng)客觀存在了，如天電干擾、工業(yè)干擾，但是人為有意的無線電干擾卻是在無線數(shù)字通信技術(shù)成功應(yīng)用于軍事戰(zhàn)爭之后才研究發(fā)展起來的。通信干擾具一般有以下特點[1,9]：1) 主動進攻性通信干擾的目的不在于傳送某種信息，而是為了擾亂和破壞敵方的軍事通信過程。因此，無線電通信干擾是有源的、積極的、永遠(yuǎn)是主動的進攻的。所以無線電通信干擾是一項技術(shù)含量非常高的，在無線電通信領(lǐng)域高科技技術(shù)頂峰上進行較量的、十分艱巨而困難的工作。3) 技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)綜合性信息技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，軍事通信已經(jīng)從過去單獨的、分散的、局部的點對點的樹形結(jié)構(gòu)，發(fā)展成為聯(lián)合的、一體的、全局的以數(shù)字技術(shù)為核心的通信指揮系統(tǒng)。 數(shù)字信號通信干擾的一般過程通信干擾系統(tǒng)由通信偵察引導(dǎo)設(shè)備、干擾控制和管理設(shè)備、干擾信號產(chǎn)生設(shè)備、功率放大器、天線等組成。216。它的另外一個作用是對被干擾的目標(biāo)信號進行監(jiān)視，檢測其信號參數(shù)和工作狀態(tài)的變化，即時調(diào)整干擾策略和參數(shù)。 干擾控制和管理設(shè)備該設(shè)備是偵察引導(dǎo)和干擾產(chǎn)生之間的紐帶。216。216。216。由上所述可以知道，無線電數(shù)字通信干擾的一般過程如下：1) 偵察接收敵方無線電數(shù)字通信信號，分析其技術(shù)參數(shù)，測定要干擾的目標(biāo)方向和位置，從而確定合適的干擾樣式和參數(shù)。3) 實施一段時間干擾后，暫時停止干擾，對被干擾信號進行檢測，判斷其狀態(tài)。 影響干擾效果的因素在干擾過程中，敵方一定會采取一些技術(shù)或戰(zhàn)術(shù)上的抗干擾措施，我方則應(yīng)根據(jù)“敵變我變”的原則，采取相應(yīng)的措施和對策。而影響干擾效過的因素總結(jié)起來有以下幾點[10]：216。216。216。216。 數(shù)字通信干擾的基本原理和干擾樣式 數(shù)字通信干擾的基本原理因本設(shè)計主要針對數(shù)字通信中的2PSK和QPSK信號的干擾仿真研究，因此在論述通信干擾的基本原理時，只對通信干擾作用于數(shù)字通信系統(tǒng)作分析，而略去了通信干擾對模擬通信系統(tǒng)的原理論述。如圖32所示。 任何一個與信號功率相近的干擾脈沖進入數(shù)字接收系統(tǒng)都可以攪亂原來的編碼體系，從而有效地增加誤碼率。其二是破壞數(shù)字通信系統(tǒng)中接收設(shè)備與發(fā)信設(shè)備之間的同步。破壞同步則會使數(shù)字通信中斷，雖然多數(shù)系統(tǒng)在丟失同步后，可以在短時間內(nèi)恢復(fù)，但有效干擾造成的持續(xù)或反復(fù)失步仍可使數(shù)字通信系統(tǒng)癱瘓。單音干擾又叫做點頻干擾。單音信號的功率譜是在干擾頻率處的單根譜線。圖33 單音干擾的時域波形和頻譜 窄帶高斯噪聲信號[13]窄帶高斯噪聲是指高斯白噪聲通過以為中心的窄帶系統(tǒng)時所形成的噪聲形式。其中是同相分量，是正交分量。窄帶高斯噪聲的特點是頻譜局限在附近很窄的頻率范圍內(nèi)，其包絡(luò)和相位都在作緩慢隨機變化。由模型（35）可知，當(dāng)噪聲信號和正交載波分量相乘后可得到： （35） 經(jīng)過低通濾波器后得到正交分量，同理也可以得到同相分量。 本章小結(jié)本章前面主要介紹了通信干擾的一些基本概念，就通信干擾的特點、通信干擾的一般過程和影響干擾效果的因素等方面做了簡要說明。第4章 2PSK和QPSK信號的平臺仿真 概述現(xiàn)代無線電技術(shù)尤其在數(shù)字通信方面的快速發(fā)展，使得數(shù)字通信系統(tǒng)的研究經(jīng)費越來越高，對通信系統(tǒng)各部分的研究也變得更加困難。模擬仿真所具有的經(jīng)濟、靈活等特點使得其逐漸成為通信系統(tǒng)設(shè)計、分析過程中不可或缺的重要手段。 GUI程序設(shè)計 GUI簡介GUI（Graphical User Interfaces ）即程序的圖形化界面，由各種圖形對象組成。其編輯方法一般有兩種：一種是直接用程序編寫；另外一種利用圖形界面設(shè)計工具設(shè)計出圖形界面。創(chuàng)建MATLAB 圖形用戶界面必須具由以下三個基本元素[15]：組件、圖象窗口以及事件發(fā)生時的回應(yīng)。GUI設(shè)計原則和一般步驟為[16]：簡單的說，一個好的界面應(yīng)遵循以下3個原則：簡單性即設(shè)計的界面力求簡化，去除不必要的功能，能直觀顯示出程序所具有的功能；一致性即設(shè)計的界面風(fēng)格應(yīng)與之前設(shè)計的保持一致；習(xí)常性即新界面設(shè)計時采用人們熟悉的標(biāo)志和符號，便于用戶操作。 設(shè)計中所用控件本文主要通過程序設(shè)計，來實現(xiàn)兩種數(shù)字信號的GUI仿真平臺搭建，以下主要介紹設(shè)計中所用的用戶控件。單功能按鍵：屬性值為pushbutton，其作用為上帶文字標(biāo)示的矩形；“按”“放”操作時會引起凹凸變化。其典型的調(diào)用格式為：hpush=uicontrol(gcf,39。,39。,... 39。,39。,39。,[, , , ],39。,39。)。callback39?；卣{(diào)的語句39。多項“互斥”功能選擇時用。style39。radio39。string39。 （文字標(biāo)識） 39。position39。 %按鍵的位置和大小set(hr,39。,get(hr,39。))。callback39。set(hr1,39。value39。,get(hr,39。max39。)),39。])。兩狀態(tài)切換選擇用。style39。toggle39。string39。 39。position39。callback39。 39。 %回調(diào)語句可編輯文本框：屬性值為edit text，方框，可使合法的MATLAB語句、程序輸入運行。其典型的調(diào)用格式為：hedit=uicontrol(39。39。,39。,...39。,[ , , , ],...39。,39。)。callback39。 39。 %引起回調(diào)的語句靜態(tài)文本框：屬性值為static text，方框，其中文字純粹做注釋說明用。style39。text39。position39。string39。 39。 %引號中是文本的名稱 仿真平臺的主要功能本仿真平臺主要利用GUI設(shè)計實現(xiàn)。鑒于本人水平，軟件只能實現(xiàn)在圖形界面的參數(shù)的輸入，以及輸出相應(yīng)時段的波形和誤碼率。對于用戶來說其功能可以表述為以下操作步驟：a. 打開程序，初始化。程序中初始化torf為0時顯示時域各時段波形，為1時顯示頻域各時段波形。主要將程序中的各個波段的函數(shù)利用返回值調(diào)用到GUI程序中，并將其顯示出來；d. 選擇某個時段的圖形顯示。平臺的整體結(jié)構(gòu)可以拓展應(yīng)用到其他數(shù)字信號和模擬信號的仿真設(shè)計中，由于二進制鍵控調(diào)制（2PSK）和多進制鍵控調(diào)制（QPSK） 有相當(dāng)大的區(qū)別，因此沒有將二個系統(tǒng)平臺整合到一起研究，但是仿真平臺的總體結(jié)構(gòu)框架相同[7,2023]。圖41 仿真平臺結(jié)構(gòu)圖 界面顯示和用戶控制由于2PSK和QPSK調(diào)制和解調(diào)樣式不同，因此為這兩種數(shù)字信號分別設(shè)計了各自的界面，2PSK和QPSK界面的風(fēng)格統(tǒng)一并且包含了各自的特點。下面以2PSK信號的GUI界面設(shè)計為例作相關(guān)介紹。該仿真界面具有以下功能：216。 通過無線電選擇按鍵選擇計算時域或是頻域的譜線；216。 通過單功能按鍵選擇圖形是否一直保持；216。圖42 2PSK的GUI界面：%變量初始化clc。n=0。 %默認(rèn)的時域和頻域選擇值為0代表選擇時域 fc=1000。%默認(rèn)的載波頻率為1000Hz，信息速率為500b/sAc=1。str1=39。str2=39。 %輸出圖形的坐標(biāo)軸說明[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)。unit39。normalized39。position39。%設(shè)置圖形的位置和歸一化顯示set(gcf,39。,39。)。position39。%設(shè)置曲線在圖形上的位置set(gcf,39。,39。)。style39。text39。string39。時域或頻域:39。position39。horizontal39。left39。%以下建立時頻轉(zhuǎn)換的選擇按鈕hr1=uicontrol(gcf,39。,39。,... 39。,39。,...39。,[,])。value39。Max39。set(hr1,39。,[...39。39。39。39。39。,... 39。39。39。39。39。,... 39。39。str1=39。t39。39。str2=39。V39。39。[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)39。hr2=uicontrol(gcf,39。,39。,...39。,39。,...39。,[,],...39。,[...39。39。39。39。39。,... 39。39。39。39。39。,... 39。39。str1=39。f39。39。str2=39。H(f)39。39。[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf_func2(n,torf,d,Rb,fc,Ac)39。%以下制作雙位按鍵ht=uicontrol(gcf,39。,39。,... 39。,39。,... 39。,[,],... 39。,39。)。style39。text39。position39。string39。噪聲方差/噪聲幅度39。uicontrol(39。,39。,...39。,[,],...39。,39。)。style39。text39。position39。string39。誤碼率39。%實現(xiàn)噪聲方差，載波頻率計算的輸入hedit=uicontrol(gcf,39。,39。,...39。,[,],...39。,[...39。39。39。39。[y1,y2,y3,y4,t,t1]=bpsk_tf