【正文】 性能,通過(guò)模擬和仿真來(lái)調(diào)整一些通信系統(tǒng)的參數(shù)以期達(dá)到最佳的使用效果具有非常重大的意義。 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展情況MATLAB名字是由MATrix和LABoratory兩詞的前3個(gè)字母組合而成。經(jīng)過(guò)幾年的校際流傳，在Little的推動(dòng)下，由Little、Moler、Steve Bangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場(chǎng)，從這時(shí)起，MATLAB的內(nèi)核采用C語(yǔ)言編寫，而且除了原有的數(shù)值計(jì)算功能外，還新增加了數(shù)據(jù)視圖功能。1993年，MathWorks公司推出了基于Windows平臺(tái)的MATLAB ，在繼承和發(fā)展起原有的數(shù)值計(jì)算和圖形可視能力的同時(shí)，推出了SIMULIKE，一個(gè)交互式操作的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境；推出了符號(hào)計(jì)算工具包，一個(gè)一Maple為“引擎”的Symbolic Math Toolbox；構(gòu)作了Notbook，一個(gè)運(yùn)用DDE和OLE，實(shí)現(xiàn)MATLAB與Word的無(wú)縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融合科學(xué)計(jì)算、圖形可視、文字處理為一體的高水準(zhǔn)環(huán)境。在我國(guó)，傳統(tǒng)的仿真技術(shù)基于C語(yǔ)言等計(jì)算機(jī)專業(yè)編程工具，編程的工作量極大，仿真程序的可讀性、可重用性、可靠性都很難適應(yīng)復(fù)雜的仿真，尤其是很難適應(yīng)大型復(fù)雜通信系統(tǒng)仿真的需要。MATLAB以及Simulink科學(xué)計(jì)算、建模和仿真軟件正是能適應(yīng)這一要求的優(yōu)秀仿真平臺(tái)軟件，并已成為全世界科技工作者共同的學(xué)術(shù)交流工具以及系統(tǒng)仿真界事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)作為數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中空中接口的重要組成部分，它具有抗干擾能力強(qiáng)、易于加密、話音間隙噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。目前已用于數(shù)字蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)可分為兩大類：線性調(diào)制技術(shù)和恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)的模擬調(diào)制方式，這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?IS95目前還在不斷完善和發(fā)展的過(guò)程中，高通公司（Qualm）將致力繼續(xù)發(fā)展IS95，以便使IS95保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并過(guò)渡到第三代系統(tǒng)?；贗S95的CdmaOne技術(shù)自1995年10月商用實(shí)踐以來(lái)，迅速覆蓋韓國(guó)、日本、美國(guó)、歐洲和南美洲的一些主要市場(chǎng)，取得了巨大的商業(yè)成功，并成為業(yè)界公認(rèn)的過(guò)渡到未來(lái)3G的技術(shù)平臺(tái)。 本課題主要內(nèi)容本課題從調(diào)相技術(shù)的仿真出發(fā)，分析并比較各種調(diào)相技術(shù)的特性及設(shè)計(jì)方法，從而得出各種移動(dòng)通信系統(tǒng)中調(diào)相技術(shù)的具體方案。本課題要求以數(shù)字調(diào)制技術(shù)為基本理論，分析幾種常用的調(diào)相技術(shù)，進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后通過(guò)MATLAB仿真調(diào)相信號(hào)，進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整，要求獲得各種調(diào)相信號(hào)的波形和軟件編程方法，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用何種調(diào)制方式的理論依據(jù)。在理論上，通信是怎樣一種概念，如何建立通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)有哪些分類，MATLAB對(duì)社會(huì)的發(fā)展以及通信的研究又帶來(lái)了什么方便，下面將描述性地介紹通信系統(tǒng)的各個(gè)方面以及簡(jiǎn)要的介紹一下MATLAB軟件。消息具有不同的形式，例如：符號(hào)、文字、話音、音樂(lè)、數(shù)據(jù)、圖片、活動(dòng)圖象等。而從廣義的角度看，廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)等也可以列入通信的范疇。但是，在通信模型構(gòu)造上還是非常復(fù)雜的，下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)模型。信源輸出的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場(chǎng)合，調(diào)制是最常見(jiàn)的變換方式；對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。圖中的噪聲源，是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號(hào)來(lái)。 圖 給出的是通信系統(tǒng)的一般模型，按照信道中所傳信號(hào)的形式不同，可進(jìn)一步具體化為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)、模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)。數(shù)字通信中存在以下突出問(wèn)題：第一，數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控制的。于是，就需要在發(fā)送端增加一個(gè)編碼器，而在接收端相應(yīng)需要一個(gè)解碼器。第三，由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。在數(shù)字通信中，稱節(jié)拍一致 為 “位同步”或“碼元同步”，而稱編組一致為“群同步”或“幀同步”，故數(shù)字通信中還必須有“同步”這個(gè) 重要問(wèn)題。綜上所述，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)模型一般可用圖 表示。但在一個(gè)系統(tǒng)中，如果發(fā)端有調(diào)制 / 加密 / 編碼，則收端必須有解調(diào) / 解密 / 譯碼。（2） 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，我們把沒(méi)有調(diào)制器 / 解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖 所示。 、加密器以及波形變換等，接收濾波器亦可能包括譯碼器、解密器等。那么要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)在數(shù)字系統(tǒng)中的傳輸，則必須在發(fā)端將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在接收端需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即 D/A 轉(zhuǎn)換。模 擬信息源由抽樣、量化、編碼組成的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換 器受信者 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸系統(tǒng) 調(diào)相技術(shù)的初步研究 在實(shí)際通信中，不少信道都不能直接傳送基帶信號(hào)，必須用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某些參量進(jìn)行控制，即對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制不僅可以對(duì)被調(diào)制信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移和擴(kuò)頻，而且對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可靠性有很大影響，因此，調(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。在以脈沖調(diào)制載波時(shí)，也有同樣現(xiàn)象產(chǎn)生。一般，數(shù)字調(diào)制方式的選擇往往是頻帶利用率、誤比特率、Eb/n0（或S/N）和設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性等因素綜合考慮的結(jié)果，必須根據(jù)具體使用條件進(jìn)行比較才能做出判斷。它們分別對(duì)應(yīng)于用正弦波的幅度、頻率和相位來(lái)傳遞數(shù)字基帶信號(hào)。而當(dāng)調(diào)制信號(hào)為多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，則稱為多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)PSK、DPSK、QPSK三種方式進(jìn)行研究和仿真。下面簡(jiǎn)要介紹一下MATLAB的幾個(gè)重要特點(diǎn)。因此，在MATLAB 環(huán)境下，數(shù)組操作與數(shù)的操作一樣簡(jiǎn)單。（2）擴(kuò)展功能強(qiáng)大MATLAB 語(yǔ)言不但提供了科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)分析與可視化，系統(tǒng)仿真等強(qiáng)大功能，而且還具有擴(kuò)展的特征。在這些工具箱里，除基本函數(shù)外，還有初等矩陣和矩陣變換、數(shù)值線形代數(shù)、多項(xiàng)式運(yùn)算求根、函數(shù)求極限值、數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換，已經(jīng)某些特殊的矩陣函數(shù)和數(shù)學(xué)函數(shù)等，這些函數(shù)都可以直接調(diào)用。（3）語(yǔ)言簡(jiǎn)單MATLAB 語(yǔ)言中最基本、最重要的成分是函數(shù)。（4）繪圖功能強(qiáng)大MATLAB 具有強(qiáng)大的二維、三維繪圖功能。Simulink 是MATLAB 的附加組件，為用戶提供了一個(gè)建模與仿真平臺(tái)。Simulink 可以用于模擬線性、非線性系統(tǒng)，連續(xù)系統(tǒng)、非連續(xù)系統(tǒng)，同時(shí)適用于混合系統(tǒng)。Simulink 還提供了一種供用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展的函數(shù)規(guī)則—S 函數(shù)，S 函數(shù)可以是一個(gè)C 文件、M 文件、C＋＋文件或其它的高級(jí)語(yǔ)言文件。由此可見(jiàn)，Simulink 是一個(gè)靈活性、功能性、擴(kuò)展性較強(qiáng)的仿真平臺(tái)。機(jī)械控制和虛擬實(shí)現(xiàn)等。3 研究和仿真的要求從調(diào)相技術(shù)的仿真出發(fā)，分析并比較各種調(diào)相技術(shù)的特性及設(shè)計(jì)方法，從而得出移動(dòng)通信中調(diào)相技術(shù)的具體方案。要求以數(shù)字調(diào)制技術(shù)為基本理論，分析幾種常用的調(diào)相技術(shù)，進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后通過(guò)MATLAB和Simulink仿真調(diào)相信號(hào)，進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整，要求獲得各種調(diào)相信號(hào)的波形和軟件編程方法，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用何種調(diào)制方式的理論依據(jù)，分析其選用的調(diào)相技術(shù)的優(yōu)越性及不足。用Simulink演示PSK、QPSK、OQPSK的頻譜和星座圖。 研究和仿真的技術(shù)要求 要求能在對(duì)PSK、QPSK、OQPSK的調(diào)制解調(diào)的時(shí)候考慮不同性噪比的影響，在低性噪比的情況下要求保證誤碼率的合理性。 PSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)及其原理PSK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，PSK的信號(hào)形式一般表示為 （）其中的統(tǒng)計(jì)特性為+1和1的概率分別為P和1P，這就是說(shuō)在其一碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)觀察時(shí)，為和的概率分別為P和1P。雖然在開(kāi)始調(diào)試之前，我已經(jīng)初步了解了一些MATLAB編程語(yǔ)言在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，但是面對(duì)第一個(gè)問(wèn)題隨機(jī)基帶信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)由于經(jīng)驗(yàn)不足，還是遇到了兩個(gè)困難：（1） 用randint函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)的基帶信號(hào)時(shí)如果用randint(1e3, 1, [0 1])這句指令的話產(chǎn)生的是隨機(jī)的0，1信號(hào)，而在PSK調(diào)制中，我們希望基帶信號(hào)是雙極性的，也就是說(shuō)希望能夠產(chǎn)生隨機(jī)的1，+1信號(hào)。 剛剛開(kāi)始上機(jī)調(diào)試遇到一些困難在所難免，經(jīng)過(guò)我反復(fù)的調(diào)試和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)用如下的語(yǔ)句可以解決以上兩個(gè)困難：bit_in = randint(1e3, 1, [0 1])。data_in1=repmat(data_in39。%data_in39。end。f=0::1。data_in2_rc=conv(data_in2,xrc)/。如下面的程序也能實(shí)現(xiàn)PSK調(diào)制，但是調(diào)制后的波形不是很理想。m=1:128。x=[x(n)]39。z(m)=zeros(1,128)。 if m==ceil(n/64) y([(64*m63):(64*m)]39。 endendendendn=1:8192。x2=rm2。x1=cos(n.**+pi)。figure(1)subplot(2,1,1)。title(39。)。gridsubplot(2,1,2)。title(39。)。grid PSK波形調(diào)制完成之后，開(kāi)始考慮解調(diào)。通過(guò)查閱資料，發(fā)現(xiàn)Simulink仿真模塊中甚至可以動(dòng)態(tài)的仿真調(diào)制解調(diào)的整個(gè)過(guò)程，對(duì)仿真和研究是非常有意義的，于是我開(kāi)始上機(jī)嘗試調(diào)試Simulink模塊。 PSK調(diào)制解調(diào)的Simulink仿真模塊在整個(gè)程序的調(diào)試過(guò)程中，遇到了很多困難。剛開(kāi)始面隊(duì)出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，自己有點(diǎn)心浮氣噪，不耐心的去查閱資料，思考改正錯(cuò)誤的方法，而是懷疑自己的編程思路是否正確，急于去尋找其他的編程方法，導(dǎo)致自己走了不少的彎路。老師中肯的指導(dǎo)和批評(píng)使我茅塞頓開(kāi)，我不再心浮氣噪，而是耐心的思考MATLAB軟件報(bào)錯(cuò)的地方，為什么會(huì)報(bào)錯(cuò)。雖然有的時(shí)候解決一個(gè)錯(cuò)誤甚至要花上一天以上的時(shí)間，但是在解決錯(cuò)誤的時(shí)候自己的喜悅和成就感都是很強(qiáng)烈的，并且會(huì)對(duì)自己所做的工作充滿了信心。我采用的方法是到圖書(shū)館去查閱相關(guān)資料，如果導(dǎo)師有時(shí)間就積極和導(dǎo)師交流，會(huì)MATLAB軟件的同學(xué)或和自己一樣畢業(yè)設(shè)計(jì)做的是用MATLAB軟件進(jìn)行各種仿真研究的同學(xué)都會(huì)成為我的“導(dǎo)師”。如果不是畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也許真的不會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)圖書(shū)館的資源是那么的豐富并且實(shí)用。我覺(jué)得不晚，人要是想改變自己什么時(shí)候都不晚，合理的利用圖書(shū)館不僅幫助我順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，也使我養(yǎng)成了積極查閱資料的習(xí)慣，這必將會(huì)使我終生受益的。遇到這個(gè)問(wèn)題后怎么解決呢？很多同學(xué)也許就算了，沒(méi)有就不借了。閱覽室的書(shū)是不外借的，所以我們不用擔(dān)心自己想看的書(shū)找不到，遇到很適合自己使用的書(shū)本和資料，雖然不能外借，但是可以復(fù)印后把復(fù)印件拿回來(lái)慢慢學(xué)習(xí)研究。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在用MATLAB軟件對(duì)PSK調(diào)制解調(diào)進(jìn)行仿真和研究時(shí)，第一次的編程方法得到的信號(hào)波形并不是很理想，后來(lái)我就到圖書(shū)館的閱覽室去查閱資料，通過(guò)幾天的努力，終于在閱覽室豐富的圖書(shū)資源中學(xué)習(xí)到了一種更好的方法。 PSK信號(hào)的