【正文】 320 頻帶頻率調(diào)制的系統(tǒng)仿真圖圖320所示基帶信號經(jīng)過頻帶頻率調(diào)制器對輸入的實(shí)信號實(shí)施調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號。所謂相位調(diào)制(PM)，是指瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，即 (315)式中：為調(diào)相靈敏度(rsd/v)，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量。調(diào)制原理是用信號的幅度去調(diào)制載波的相位，由頻帶相位解調(diào)器對輸入的頻帶相位調(diào)制信號中解調(diào)出原始的信息序列。復(fù)用就是解決如何利用一條信道同時(shí)傳輸多路信號的技術(shù)。頻分復(fù)用是一種按頻率來劃分信道的復(fù)用技術(shù)。在接收端，采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復(fù)出所需要的信號。圖323 頻分多址通信系統(tǒng)的仿真模型下圖顯示的是三路信號合成后仿真信號圖形： 圖324 頻分復(fù)用三路信號混合后的時(shí)域圖圖325 頻分復(fù)用原始正弦信號與解調(diào)出來的信號圖326 頻分復(fù)用原始方波信號與解調(diào)出來的信號圖327 頻分復(fù)用原始鋸齒波信號與解調(diào)出來的信號由上圖可以看出，三路信號首先進(jìn)入各自的調(diào)制模塊，在Sum中合成一路信號。 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字信息傳輸過程中，先把原始信源的消息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后在信道中進(jìn)行傳送。通常把原始信源轉(zhuǎn)換過來，未經(jīng)調(diào)制的信號稱為基帶信號，它所占據(jù)的頻帶基本上從零頻開始，例如PCM、信號[15]。為了適應(yīng)信道傳輸而將基帶信號進(jìn)行調(diào)制，即將基帶信號的頻譜搬移到某一高頻處，變?yōu)轭l帶信號進(jìn)行傳輸，這種傳輸頻帶信號的方式稱為頻帶傳輸方式。眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸特性[16]。圖328 數(shù)字信號的基帶傳輸模型圖329 數(shù)字信號的功率譜密度從圖中可以看出，數(shù)字信號的功率譜密度是連續(xù)的,由圖可以計(jì)算出信號的功率。眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息，可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀的了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。“眼睛”張的越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小；反之表示碼間串?dāng)_越大。圖330 數(shù)字信號的基帶傳輸眼圖從圖中可以看出，當(dāng)信噪比(SNR=25)較小時(shí)，噪聲將疊加在信號上，“眼睛”張開的越小，軌跡越寬，線條越粗，觀察到的眼圖的軌跡會(huì)變得模糊不清。眼圖的“眼睛”張開的越大，且眼圖越端正，觀察到的眼圖的軌跡越清晰。因?yàn)樾旁淳幋a是產(chǎn)生信源有效數(shù)據(jù)的源頭，利用信源的統(tǒng)計(jì)特性，解除信源的相關(guān)性，去掉信源的冗余信息，以達(dá)到壓縮信源的信息率，提高通信系統(tǒng)有效性的目的[17]。在數(shù)字調(diào)制過程中，語音信號首先通過一個(gè)量化編碼器，把連續(xù)的語音信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號，然后再對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制。 抽樣定理與仿真抽樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號變成一系列時(shí)間上離散的抽樣值的過程。圖332 抽樣過程設(shè)時(shí)間連續(xù)信號，其最高截止頻率為如果用時(shí)間間隔為的開關(guān)信號對進(jìn)行抽樣，則 就可被樣值信號來唯一地表示。下面是對抽樣信號進(jìn)行MATLAB/SIMULINK仿真，原理圖如圖333所示。 差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)增量調(diào)制()是在PCM 方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一種模擬信號數(shù)字化的方法。在PCM中，用一組代碼表示模擬信號的抽樣值，為了減少量化噪聲，需要增加碼組的長度及較復(fù)雜的編/譯碼設(shè)備[19]。因而，其編/譯碼設(shè)備通常要比PCM的簡單。下面主要利用MATLAB /SIMULINK中的DPCM模塊實(shí)現(xiàn)模擬信號數(shù)字化的仿真原理圖如圖335所示。 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(TDM)是采用同一物理連接的不同時(shí)段來傳輸不同的信號，也能達(dá)到多路傳輸?shù)哪康?。時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號的傳輸。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號單獨(dú)占用,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),多個(gè)數(shù)字信號都可按要求傳輸?shù)竭_(dá),從而也實(shí)現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號[20]。通過Merge(合并)后將這三路信號并聯(lián)的饋入與Subsystem(時(shí)分復(fù)用發(fā)送)完全相同的Subsystem(時(shí)分復(fù)用接收)模塊，接著由Variable Selector(可變選擇器)實(shí)現(xiàn)交換的功能，最后將信號匯合并輸入示波器。數(shù)字信號的調(diào)制與解凋是實(shí)現(xiàn)頻帶傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中基本上是采用這三種調(diào)制方式以及這些調(diào)制方式的組合和變異來完成調(diào)制任務(wù)。頻移鍵控就是數(shù)字信號的頻率調(diào)制，是利用已調(diào)波的頻率變化去攜帶信息，而載波的幅度和相位不變[21]。相移鍵控是數(shù)字信號的相位調(diào)制，是利用已調(diào)載波信號的相位去攜帶數(shù)字信息，而載波的幅度和頻率都不變化。二進(jìn)制振幅鍵控記為2ASK，是調(diào)制技術(shù)的一種常用方式。振幅鍵控(ASK)相當(dāng)于模擬信號中的調(diào)幅，只不過與載頻信號相乘的是二進(jìn)制數(shù)碼而已。原理如下圖所示，一般載波信號用余弦信號，而調(diào)制信號是把數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成單極性的基帶矩形脈沖序列，而這個(gè)通斷鍵控的作用就是把這個(gè)輸出與載波相乘，就可以把頻譜搬移到載波頻率的附近，實(shí)現(xiàn)2ASK。2ASK是一種相對簡單的調(diào)制方式。但是ASK傳輸技術(shù)受噪聲影響很大，噪聲電壓和信號一起改變了振幅。 基帶頻移鍵控與基帶相移鍵控FSK是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)起來較容易，抗噪聲與抗衰減的性能較好。用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制載頻的頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)制稱為移頻鍵控FSK。但其實(shí)現(xiàn)起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。由于BPSK信號實(shí)際上是以一個(gè)固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時(shí)必須有與此同頻同相的同步載波。這種因?yàn)楸镜貐⒖驾d波倒相，而在接收端發(fā)生錯(cuò)誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒π”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。衰減速率較快，因此有鄰道干擾。再將二者的誤碼率相比較，可以看出BPSK信號的誤碼率較好( )。 最小頻移鍵控和高斯最小頻移鍵控最小頻移鍵控(MSK)是連續(xù)相位的頻移鍵控(FSK)的一種特殊類型。MSK信號的特點(diǎn)是信號的振幅恒定，信號的頻率偏移是。2FSK信號通常是由兩個(gè)獨(dú)立的震蕩源產(chǎn)生的，一般來說在頻率轉(zhuǎn)換處相位不連續(xù)[24]。MSK信號可表示為 (317)式中，表示載波角載頻；表示頻偏；為碼元寬度；表示第k個(gè)碼元的起始相位，它在一個(gè)碼元寬度中是不變的；是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。令 (318)式中，稱為附加相位函數(shù)；為第K個(gè)碼元的相位常數(shù)；在時(shí)間中保持不變，其作用是保證在時(shí)刻信號相位連續(xù)。由于濾波形成的高斯脈沖包絡(luò)無陡峭的邊沿，亦無拐點(diǎn)，所以經(jīng)調(diào)制后的已調(diào)波相位路徑在MSK的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到平滑，它把MSK信號的相位路徑的尖角平滑掉了，因此頻譜特性優(yōu)于MSK[25]。最小頻移鍵控(MSK)是移頻鍵控(FSK)的一種改進(jìn)型。在兩個(gè)相鄰的頻率跳變的碼元之間，其相位通常是不連續(xù)的。下圖是GMSK與MSK系統(tǒng)仿真框圖：圖347 GMSK與MSK系統(tǒng)仿真框圖表318 Random integer的主要參數(shù)模塊名稱 Random integer位置 Communications\ Random Data Sources參數(shù)名稱參數(shù)值M—ary number2Initial time1Sample per frame40其眼圖如下：圖348 MSK和GMSK眼圖二進(jìn)制信號傳輸時(shí)所形成的“眼圖”，無碼間串?dāng)_和噪聲干擾時(shí)，示波器顯示的各個(gè)碼元圖形完全重合，示波器顯示的跡線細(xì)而清晰，“眼睛”張開[27]。圖349 MSK和GMSK眼圖下面是MSK信號和GMSK信號的頻譜圖：圖350 MSK信號和GMSK信號頻譜圖由圖可以看出，MSK信號的功率譜緊湊，頻率偏移較小。衰減速率比較快，因此對鄰道的干擾比較小。而GMSK信號的相位突變相對MSK信號相位較平滑，使得在碼元轉(zhuǎn)換點(diǎn)相位連續(xù)，沒有尖角。GMSK提高了數(shù)字移動(dòng)通信的頻譜利用率和通信質(zhì)量。MSK信號雖然具有頻譜特性和誤碼率性能較好的特點(diǎn)，然而，在一些通信場合，例如在移動(dòng)通信中，MSK所占的帶寬較寬。所以在某些對鄰道干擾要求比較高的通信中就不能使用MSK，需要對其改進(jìn)?？?結(jié)本論文主要是通過MATLAB中的SIMULINK來研究數(shù)字通信的仿真系統(tǒng)。更深層次的了解模擬通信技術(shù)與數(shù)字通信技術(shù)的特點(diǎn)和各自的適用場合，在經(jīng)過自己對各類信號的仿真，并對各類信號添加噪聲，通過比較他們的抗噪聲性能、頻譜特性和功率譜密度及眼圖的特點(diǎn)，分析各種信號的優(yōu)缺點(diǎn)。頻分復(fù)用是一種按頻率來劃分信道的復(fù)用技術(shù)。通過對頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的建模和仿真分析，更進(jìn)一步的了解和掌握了復(fù)用技術(shù)的原理及應(yīng)用。最后對數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)字信號的傳輸可分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種方式。眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息，可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀的了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。知識(shí)固然得到了鞏固和提高，但我相信在實(shí)踐中的切身體會(huì)將會(huì)使我在以后的工作和學(xué)習(xí)中終身受用。通過對畢業(yè)論文的撰寫，使我不僅對理論有了更深一步的認(rèn)識(shí)，還培養(yǎng)了自學(xué)能力和解決問題的能力，更重要的是，培養(yǎng)了克服困難的勇氣和信心。在將來的學(xué)習(xí)中，我必定繼續(xù)深入的研究和改進(jìn)。從最初的定題，資料的搜集，到論文的寫作、修改及定稿，在關(guān)鍵的時(shí)候是您為我指點(diǎn)迷津，您每一次的講解內(nèi)容都使我受益匪淺。時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。最后，還要感謝學(xué)院對我們畢業(yè)論文的重視，為我們提供如此好的畢業(yè)論文環(huán)