[其它]基于matlab的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真1

1、題 目：基于matlab的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真學(xué) 院: 專 業(yè): 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 學(xué) 生:職稱:指導(dǎo)教師:時(shí)間:題 目：基于matlab的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真專題題目（若無(wú)專題則不填）：原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等）： 工作基礎(chǔ)：本科階段開(kāi)設(shè)了通信原理課程，為課題的開(kāi)展奠定了良好的理論 基礎(chǔ)。在matlab語(yǔ)言課程屮，學(xué)生掌握了 matlab語(yǔ)言編程方面的知識(shí)，同時(shí)， 配套課程實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)動(dòng)手能力，為課題的研究提供了保障。研究條件：硬件條件一計(jì)算機(jī)、軟件條件一winxp操作系統(tǒng)、matlab； 應(yīng)用環(huán)境：科學(xué)研究、通信芯片設(shè)計(jì)。工作目的：1、使學(xué)生提

2、高綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力；2、使學(xué)生掌握從事學(xué)術(shù)研究的基本方法；3、使學(xué)生掌握撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文的基本格式；4、研究通信技術(shù)和通信芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題 性質(zhì)對(duì)學(xué)生提岀具體要求人1. 主要內(nèi)容數(shù)字調(diào)制技術(shù)是通信原理中的重要內(nèi)容，也是數(shù)字通信系統(tǒng)中必不可少的一 個(gè)環(huán)節(jié)。目前，數(shù)字系統(tǒng)中用到的調(diào)制技術(shù)有很多，如dpsk, fsk, qam, msk, ofdm,擴(kuò)頻通信等。本課題研究的主要內(nèi)容是在matlab平臺(tái)上建立各種調(diào)制技術(shù)的仿真模型， 研究數(shù)字通信系統(tǒng)在不同的信道條件下以及不同的調(diào)制方式下的抗干擾能力。2. 主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)（1

3、）在matlab平臺(tái)上構(gòu)建完整的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真系統(tǒng)。（2）完成模塊設(shè)置，確定搭建系統(tǒng)的主要參數(shù)，并對(duì)主要模塊的構(gòu)建方式 進(jìn)行說(shuō)明（3）對(duì)不同數(shù)字調(diào)制方式進(jìn)行全面的仿真分析和比較。（4）代碼結(jié)構(gòu)清晰，注釋完整清楚。3. 要求：要求學(xué)生獨(dú)立完成所定專題，在課題研究和論文中應(yīng)對(duì)所使用方法的可行性 及主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析。日程安排：第12周：畢業(yè)實(shí)習(xí)（2周）第34周： 收集課題資料，建立開(kāi)發(fā)環(huán)境并學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具的使用（2周）第58周： 系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)（3周）第912周：模型構(gòu)建與系統(tǒng)性能分析（5周）第13周：小組討論、進(jìn)一步完善課題（1周）第1415周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（2周）第16周：做好答辯前的各

4、項(xiàng)準(zhǔn)備工作并參加答辯（1周）主要參考文獻(xiàn)和書(shū)目：1 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第6版）北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20062 theodores. rappaport.無(wú)線通信原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè) 出版社，20063 汪裕民.ofdrn關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20074 薛定宇，陳陽(yáng)泉.基于matlab/simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用北京:清華 大學(xué)出版社，20065 趙鴻圖，茅艷.通信原理matlab仿真教程北京:人民郵電出版社,20106 趙靜，張瑾，高新科.基于matlab的通信系統(tǒng)仿真.北京：北京航空航天大學(xué) 出版社,2007指導(dǎo)教師簽字： 教研室主任簽字

5、: 教學(xué)院長(zhǎng)簽字：注：1、木表可自主延伸，各專業(yè)根據(jù)需調(diào)整2、本表一式兩份，一份下達(dá)給學(xué)生，一份裝訂在指導(dǎo)教師日志中。本科畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi) 題報(bào)告題目：基于matlab的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真專題題目(若無(wú)專題則不填)：本課題來(lái)源及研究現(xiàn)狀：隨著通信技術(shù)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，數(shù)字信號(hào)已經(jīng)成為了未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，在數(shù) 字傳輸過(guò)程屮，信號(hào)可以是利用數(shù)字基帶傳輸方式，但是很多情況下，就是說(shuō)實(shí) 際生活中的很多信道是不能直接傳輸基帶信號(hào)，為了使信號(hào)能在帶通信道中傳 輸，這就出現(xiàn)了另一種調(diào)制方式，就是用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，這樣就 使信號(hào)與信道的特性相兀配。matlab提供了豐富的編程語(yǔ)句結(jié)構(gòu)和實(shí)用函數(shù),ma

6、tlab產(chǎn)品組是支持你從概 念設(shè)計(jì)、算法開(kāi)發(fā)、建模仿真到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。無(wú)論是進(jìn)行科學(xué)研 究還是產(chǎn)品開(kāi)發(fā),matlab產(chǎn)品族都是必不可少的工具，在這次課題研究中matlab 用于數(shù)字調(diào)制信號(hào)仿真。調(diào)制技術(shù)是把基帶信號(hào)變換成傳輸信號(hào)的技術(shù)。它將模擬信號(hào)抽樣量化后， 以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)“1”或“(t對(duì)光載波進(jìn)行通斷調(diào)制，并進(jìn)行脈沖編碼(pcm)o數(shù)字調(diào)制一般指調(diào)制信號(hào)是離散的，而載波是連續(xù)波的調(diào)制方式。它有四種 基本調(diào)制電路形式：振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控和差分移相鍵控。振幅鍵 控(ask):用數(shù)字調(diào)制信號(hào)控制載波的通斷。如在二進(jìn)制屮，發(fā)0時(shí)不發(fā)送載波, 發(fā)1時(shí)發(fā)送載波。有時(shí)也把代表多個(gè)

7、符號(hào)的多電平振幅調(diào)制稱為振幅鍵控，振幅 鍵控實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。移頻鍵控(fsk):用數(shù)字調(diào)制信號(hào)的正負(fù)控制載波的頻率。當(dāng) 數(shù)字信號(hào)的振幅為正時(shí)載波頻率為/!,當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為負(fù)時(shí)載波頻率為 /2。有時(shí)也把代表兩個(gè)以上符號(hào)的多進(jìn)制頻率調(diào)制稱為移頻鍵控，移頻鍵控能區(qū) 分通路。移相鍵控(psk):用數(shù)字調(diào)制信號(hào)的正負(fù)控制載波的相位。當(dāng)數(shù)字信 號(hào)的振幅為正時(shí)，載波起始相位取0；當(dāng)數(shù)字信號(hào)的振幅為負(fù)時(shí),載波起始相位 取180°。有時(shí)也把代表兩個(gè)以上符號(hào)的多相制相位調(diào)制稱為移相鍵控，移相鍵 控抗干擾能力強(qiáng)。差分移相鍵控(dpsk)：利用調(diào)制信號(hào)前后碼元z間載波相對(duì) 相位的變化來(lái)傳遞信息。數(shù)字調(diào)制抗干擾

8、能力強(qiáng)，屮繼時(shí)噪聲及色散的影響不積累，因此可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距 離傳輸。實(shí)際生活中的很多信道是不能直接傳輸基帶信號(hào)，為了使信號(hào)能在帶通 信道屮傳輸，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)就成了當(dāng)前一個(gè)非?；钴S的研究課題，這就需 要我們做進(jìn)一步的深入研究。課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：研究目標(biāo)：在matlab平臺(tái)上建立各種調(diào)制技術(shù)的仿真模型，研究數(shù)字通信系 統(tǒng)在不同的信道條件下以及不同的調(diào)制方式下的抗干擾能力課題研究?jī)?nèi)容：在matlab平臺(tái)上構(gòu)建完整的數(shù)字調(diào)制技術(shù)仿真系統(tǒng)。完成模塊設(shè)置，確定搭建系統(tǒng)主要參數(shù)，并對(duì)主耍模塊的構(gòu)建方式進(jìn)行說(shuō)明對(duì)不同數(shù)字調(diào)制方式進(jìn)行全面的仿真分析和比較。課題研究的手段：在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)用matla

9、b軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)的仿真設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排：第12周：畢業(yè)實(shí)習(xí)（2周）第34周： 收集課題資料，建立開(kāi)發(fā)環(huán)境并學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具的使用（2周）第58周：系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)（3周）第912周：模型構(gòu)建與系統(tǒng)性能分析（5周）第13周： 小組討論、進(jìn)一步完善課題（1周）第1415周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（2周）第16周：做好答辯前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作并參加答辯（1周）主要參考文獻(xiàn)和書(shū)目：1 樊昌信，曹麗娜.通信原理（第6版）北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20062 theodoresrappaport無(wú)線通信原理與應(yīng)用（第二版）北京：電子工業(yè) 出版社，20063 汪裕民.ofchn關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用.北京：機(jī)械

10、工業(yè)出版社，20074 薛定宇，陳陽(yáng)泉.基于matlab/simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用北京：清華 大學(xué)出版社，20065 趙鴻圖，茅艷.通信原理matlab仿真教程北京：人民郵電出版社，20106 趙靜，張瑾，高新科.基于matlab的通信系統(tǒng)仿真.北京：北京航空航天大學(xué) 出版社,2007指導(dǎo)教師審核意見(jiàn)：指導(dǎo)教師（簽字）: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，作為其關(guān)鍵技術(shù) z的調(diào)制技術(shù)一直是人們研究的一個(gè)重要方向，所以對(duì)于數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的 研究就成為了至關(guān)重要的一個(gè)主題。matlab是一款強(qiáng)大的高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，是 一個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件。本設(shè)計(jì)主要

11、敘述了數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，介紹了 2ask、2fsk、2psk這三種 數(shù)字調(diào)制方式的基本原理，功率譜密度，并運(yùn)用matlab軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式 2ask. 2fsk、2psk進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)比了這三種調(diào)制方式下誤碼率、 頻帶寬度和對(duì)信道特性變化的敏感性，進(jìn)而比較他們的性能。進(jìn)一步學(xué)習(xí)了 matlab編程軟件，將matlab與通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，為以后在通 信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:通信系統(tǒng)；matlab；數(shù)字調(diào)制;2ask； 2fsk； 2psk；abstractmodem communication system requirements communicat

12、ion distance, communication capacity, transmission quality good, as one of the key technologies modulation technique is one of the important research direction, so for the digital signal modulation mode study became one of the most important topic. matlab is a powerful computer language, is a dynami

13、c system modeling, simulation and analysis software.this design mainly describes the digital signal modulation method, the paper introduced 2 ask, 2 fsk, 2 psk this three kinds of digital modulation mode, the basic principles of power spectral density, and use of matlab software of digital modulatio

14、n mode 2 ask，2 fsk, 2 psk the programming simulation, and then compared the three modulation mode frequency band, the width and the bit error rate of channel characteristics to the sensitivity of the change, and compare their performance. further study of matlab software, will matlab and communicati

15、on system digital modulation knowledge is connected, in communication field for the future study and research laid a foundation.key words:communication system; matlab; digital modulation; 2 ask; 2 fsk;2 psk;第一章緒論11.1數(shù)字通信11.2數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)31. 3本章力、纟吉4第二章matlab基礎(chǔ)知識(shí)52. 1matlab發(fā)展歷程 52.2 matlab工作環(huán)境 62.3 matlab

16、編程實(shí)現(xiàn)82. 4本章小結(jié)10第三章二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理113. 12ask 調(diào)制113.2 2fsk 調(diào)制143. 32psk 和 2dpsk 調(diào)制 173.4本章小結(jié)21第四章數(shù)字調(diào)制仿真224. 1流程步驟分析224.2 matlab編程仿真 234.3二進(jìn)制數(shù)值調(diào)制系統(tǒng)性能比較 324. 4本章小結(jié)34第五章總結(jié)36參考文獻(xiàn)37致謝38附錄一：外文資料39附錄二：中文翻譯45第一章緒論1.1數(shù)字通信1.1.1數(shù)字通信的發(fā)展背景數(shù)字通信己廣泛應(yīng)用于各個(gè)頻段和各種通信方式中，成為當(dāng)今通信發(fā)展的 一種必然趨勢(shì)。所謂數(shù)字通信即用數(shù)字信號(hào)傳送信息進(jìn)行通信，也可以說(shuō)通信的 數(shù)字化。數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)

17、在于用數(shù)字信號(hào)傳送信息易于再生，可減小傳輸中 的失真易于用脈沖數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備可做到體積小、重量輕可以引入計(jì)算技 術(shù)，應(yīng)用微處理器及單片微機(jī)，發(fā)揮各種數(shù)字信號(hào)處理及智能化控制功能數(shù)字 信號(hào)易于加密便于采用糾錯(cuò)編碼和擴(kuò)頻技術(shù)，提高抗干擾能力。數(shù)字通信之所以 取得迅速的發(fā)展不是偶然的現(xiàn)象，有其理論上、技術(shù)上和客觀需求上的基礎(chǔ)從理 論分析開(kāi)始，人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到數(shù)字通信在理論上比模擬通信具有一系列優(yōu)點(diǎn)。除 上述各點(diǎn)外，在頻帶和功率的有效利用方面也更為有利計(jì)算技術(shù)和微電子學(xué)的 進(jìn)展為通信的數(shù)字化提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)人們?cè)谏鐣?huì)生活中對(duì)多種功能綜合 服務(wù)的需要是數(shù)字通信發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。1.1.2數(shù)字通信的

18、發(fā)展概況目前數(shù)字通信在短波通信、移動(dòng)通信、微波通信、衛(wèi)星通信以及光纖通信中 都得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)簡(jiǎn)要分述其發(fā)展近況。1. 數(shù)字短波通信由于人們認(rèn)識(shí)到未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中的星球大戰(zhàn)使通信衛(wèi)星易于被擊毀，短波通信 經(jīng)過(guò)被冷落一段吋間后又出現(xiàn)了“復(fù)蘇”現(xiàn)象，重新引起各方面的重視。近年 來(lái)除了對(duì)衰落多徑信道的研究外，短波通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯扛亲⒁獾慕裹c(diǎn)。為 了克服嚴(yán)重的碼間干擾，采用了一系列自適應(yīng)技術(shù)，包括自適應(yīng)實(shí)吋選頻自適 應(yīng)信道均衡、自適應(yīng)干擾對(duì)消，以及由它們組合而成的自適應(yīng)通信系統(tǒng)。此外尚 有功率自適應(yīng)、速率自適應(yīng)、天線調(diào)諧自適應(yīng)和自組織自適應(yīng)通信網(wǎng)等。目前多 音并行體制的調(diào)制解調(diào)器已廣為應(yīng)用，正大力進(jìn)

19、行單音串行體制調(diào)制解調(diào)器的 研制。此外，在短波數(shù)字通信中采用擴(kuò)頻跳頻技術(shù)，自適應(yīng)接收和瞬時(shí)快速通信 技術(shù)等的研究都在進(jìn)行中。2. 數(shù)字移動(dòng)通信當(dāng)前各國(guó)都在大力開(kāi)展新一代數(shù)字式移動(dòng)通信系統(tǒng)的研制。歐洲各國(guó)已研制 出8種新的系統(tǒng)，采用寬帶或窄帶tdma制式。在此基礎(chǔ)上已共同制定了泛歐gsm 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。各大公司都在大力進(jìn)行設(shè)備研制，1991年已投放市場(chǎng)，付諸應(yīng)用。北 美也制定了數(shù)字蜂房公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(nacs)標(biāo)準(zhǔn)，可與0前大量應(yīng)用的 模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)兼容，稱為雙模體制，也計(jì)劃于近期完成研制工作。日本也正 大力制定自己的體制標(biāo)準(zhǔn)。不難看出，數(shù)字化是目前國(guó)際上移電信科學(xué)年動(dòng)通信 的主要發(fā)展方向。

20、實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信數(shù)字化帶來(lái)的好處是能適應(yīng)齊種數(shù)字業(yè)務(wù)傳輸?shù)?需要，提高頻帶利用率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，有利于實(shí)現(xiàn)isdn,便于設(shè)備 小型化和降低造價(jià)。數(shù)字移動(dòng)通信的新技術(shù)特點(diǎn)是采用了智能網(wǎng)絡(luò)的原理，與 isdn相結(jié)合，以及部件的高度集成化。這些特點(diǎn)使數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)成為高技術(shù) 密集的產(chǎn)品。更引人注目的是在數(shù)字化和微型化的基礎(chǔ)上，ccir提岀了 “未來(lái) 公眾陸地移動(dòng)電信系統(tǒng)(fplmts)”，歐洲提岀了“個(gè)人通信”，美國(guó)提岀了 利用低軌道衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)個(gè)人衛(wèi)星移動(dòng)通信的“鉞”系統(tǒng)。這些均展于第三代移動(dòng) 通信系統(tǒng)，它有希望實(shí)現(xiàn)人類在任何時(shí)間地點(diǎn)與世界上任何人都可自由通信的 美好理想。3. 數(shù)字微波通信隨著

21、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字微波已成為發(fā)展的主流，各國(guó)已有20多年的歷 史。大容量數(shù)字微波的發(fā)展遭遇到數(shù)字短波通信同樣的技術(shù)難題，即微波在地而 傳播也存在多徑效應(yīng)和衰落現(xiàn)象。數(shù)字微波也需要采用一整套自適應(yīng)技術(shù)來(lái)抗多 徑衰落引起的碼間干擾。目前各國(guó)都致力于第三代設(shè)備的研制，其技術(shù)特點(diǎn)為采 用256qam或1024qam調(diào)制、自適應(yīng)均衡、有效的分集接收合成技術(shù)等先進(jìn)的自適 應(yīng)抗多徑衰落技術(shù)措施，采用雙重極化等頻率重用技術(shù)，并開(kāi)辟10ghz以上新的 頻段，以及新的電路和工藝。4. 數(shù)字衛(wèi)星通信早期的時(shí)分多址衛(wèi)星系統(tǒng)就是數(shù)字式的。從體制上看，目前已有單路單載波 (scpc)的spade系統(tǒng)，時(shí)分多路頻分多址系

22、統(tǒng)，時(shí)分多址數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)。近年來(lái)甚小口徑終端(vsat)數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)取得了很大的進(jìn)展和廣泛的應(yīng)用o 大量的個(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)衛(wèi)星通信連接成衛(wèi)星數(shù)據(jù)網(wǎng)，其造價(jià)低廉、安裝容易、使 用靈活，受到廣大用戶的歡迎。目前已有美國(guó)vsi公司的tdm/scpc系統(tǒng),美國(guó)赤 道公司的tdm/cdma系統(tǒng)，美國(guó)hyghcs公司的pes系統(tǒng)和日本nec公司的nextar系 統(tǒng)，它們均屬于tdm/tdma系統(tǒng)。近來(lái)，根據(jù)用戶要求，各大公司又推出了以傳話 音為主的系統(tǒng)，如hyghcs公司的tes系統(tǒng)，spar公司的tsat系統(tǒng)等。我國(guó)已引 vsat進(jìn)技術(shù)，并在一些部門建立了 vsat通信網(wǎng)。我國(guó)衛(wèi)星通信的發(fā)展也將以

23、數(shù)字 衛(wèi)星通信為主。5. 數(shù)字光纖通信光纖通信具有頻帶極寬、通信容量極大、傳輸損耗小、保密性好不易被竊聽(tīng), 以及能抗電磁干擾、且體積小重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)外得到極大發(fā)展和 應(yīng)用。光纖通信的寬頻帶特性，為實(shí)現(xiàn)寬帶創(chuàng)造了十分有利的條件。當(dāng)前的主要 孑盾是應(yīng)大力研制和開(kāi)發(fā)數(shù)字通信終端及交換設(shè)備，以便與光纖傳輸系統(tǒng)相連 接，否則將阻礙光纖通信的應(yīng)用和發(fā)展。此外，人們還正在開(kāi)發(fā)路和路的高速系統(tǒng)。1.1.3數(shù)字通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信 號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖1-1所示。受信者噪聲源a圖1-1數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)1.2.

24、1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道 應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直 接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸，因此，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào) 制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。與模擬調(diào)制相同，可以用數(shù)字基帶信號(hào)改變正弦載波的幅度、頻率或相位中 的某個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字振幅調(diào)制、數(shù)字頻率調(diào)制和數(shù)字相位調(diào)制，也可以 用數(shù)字基帶信號(hào)同時(shí)改變正弦載波的幅度、頻率或相位中的某幾個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生新型的數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。解調(diào)器圖12數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基木結(jié)構(gòu)基活信號(hào)輸出1.2.

25、2數(shù)字調(diào)制基本概念調(diào)制是對(duì)信號(hào)源的編碼信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合傳輸?shù)男问降倪^(guò)程。即 是把基帶信號(hào)（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號(hào)。帶 通信號(hào)叫做己調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。調(diào)制可以通過(guò)使高頻載波隨信 號(hào)幅度的變化而改變載波的幅度，相位或者頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的過(guò)程 數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制； 通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法?；炬I控方式：振幅鍵控（ask）、頻移鍵控（fsk）、相移鍵控（psk）（如卜圖1-3所示）數(shù)字信息有二進(jìn)制和多進(jìn)制之分，因此，數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)

26、制調(diào)制，在本次設(shè)計(jì)中主要針對(duì)二進(jìn)制調(diào)制（利用鍵控方式）進(jìn)行介紹仿真，并 分析它們的抗噪聲性能。13本章小結(jié)本章主要講述了數(shù)字通信的發(fā)展歷程，說(shuō)明了數(shù)字信號(hào)傳送信息易于再生, 可減小傳輸中的失真易于用脈沖數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)備可做到體積小、重量輕可 以引入計(jì)算技術(shù)，應(yīng)用微處理器及單片微機(jī)，發(fā)揮各種數(shù)字信號(hào)處理及智能化 控制功能數(shù)字信號(hào)易于加密便于采用糾錯(cuò)編碼和擴(kuò)頻技術(shù)，提高抗干擾能力。也 介紹了數(shù)字通信現(xiàn)如今的發(fā)展現(xiàn)狀，即數(shù)字通信在短波通信、移動(dòng)通信、微波通 信、衛(wèi)星通信以及光纖通信中都得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而詮釋了數(shù)字信號(hào)是當(dāng)今 社會(huì)研究的重要領(lǐng)域，更是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。還講述了數(shù)字通信系統(tǒng)模型，其

27、中 有一個(gè)重要部分是數(shù)字調(diào)制模塊。除此之外還講述了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)， 解釋了數(shù)字調(diào)制的基本概念，闡述了數(shù)字調(diào)制的幾種分類方式，并介紹了數(shù)字信 號(hào)的幾種調(diào)制方式：振幅鍵控（ask）、頻移鍵控（fsk）、相移鍵控（psk）o第二章matlab基礎(chǔ)知識(shí)2. 1matlab發(fā)展歷程在70年代中期，cleve moler博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助卜開(kāi) 發(fā)了調(diào)用eispack和linpack的fortran子程序庫(kù)。eispack是特征值求解的 f0etran程序庫(kù)，linpack是解線性方程的程序庫(kù)。在當(dāng)時(shí)，這兩個(gè)程序庫(kù)代表 矩陣運(yùn)算的最高水平。到70年代后期，身為美國(guó)new mexic

28、o大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的cleve moler, 在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時(shí)，想教學(xué)生使用eispack和linpack程序庫(kù)，但他 發(fā)現(xiàn)學(xué)生用fortran編寫(xiě)接口程序很費(fèi)時(shí)間，為了讓學(xué)生方便的調(diào)用eispack和 linpack,利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫(xiě)eispack和linpack的接口程序ocleve moler 給這個(gè)接口程序取名為 matlab,取名 matlab （matrix laboratory）,即 matrix 和laboratory的組合。在以后的數(shù)年里，matlab在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟 件使用，并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳。1983年春天，cleve moler

29、到standford大學(xué)講學(xué),matlab深深地吸引了 工程師john littleo john little敏銳地覺(jué)察到matlab在工程領(lǐng)域的廣闊前景。 于是，他和 cleve moler、steve bangert 一起，由 steve bangert 主持開(kāi)發(fā)編 譯解釋程序,steve kleimein完成圖形功能的設(shè)計(jì)，john little和cleve moler 主持開(kāi)發(fā)了各類數(shù)學(xué)分分析的子模塊，撰寫(xiě)用戶指南和大部分的m文件。這樣用 c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了第二代matlab專業(yè)版，也是matlab第一個(gè)商用版，同時(shí)賦予了它 數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。自從第一版發(fā)行以來(lái)，已有眾多的科技工作

30、者加 入到matlab的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中，并為形成今天約matlab系統(tǒng)做出了巨大的貢獻(xiàn)。1984 年,cleve moler 和 john little 成立了 math works 公司,發(fā)行了 matlab 第1版（dos版本1. 0）。正式把matlab推向市場(chǎng)。matlab的第一個(gè)商業(yè)化的版 本是同年推出的是3.0的dos版本。并繼續(xù)進(jìn)行matlab的研究和開(kāi)發(fā)，逐步將 其發(fā)展成為一個(gè)集數(shù)值處理、圖形處理、圖像處理、符號(hào)計(jì)算、文字處理、數(shù) 學(xué)建模、實(shí)時(shí)控制、動(dòng)態(tài)仿真、信號(hào)處理為一體的數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件。matlab以商 品形式出現(xiàn)后，僅短短幾年，就以其良好的開(kāi)放性和運(yùn)行的可靠性，使原先控制 領(lǐng)域

31、里的封閉式軟件包（如英國(guó)的umist,瑞典的lund和simn0n,德國(guó)的keddc） 紛紛淘汰，而改以matlab為平臺(tái)加以重建。九十年代初期，在國(guó)際上30幾個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，matlab在數(shù)值計(jì) 算方面獨(dú)占鰲頭,而mathematica和maple則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。 mathcad因其提供計(jì)算、圖形、文字處理的統(tǒng)一環(huán)境而深受中學(xué)生歡迎。matlab 已經(jīng)成為國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。1992年,mathworks公司于推出了 4.0版本。1993年，mathworks公司推岀了 matlab 4. 1版。也是在這年(1993年) mathworks公司從加拿大滑鐵盧大學(xué)

32、購(gòu)得maple的使用權(quán),以maple為“引擎” 開(kāi)發(fā)了 symbolic math toolbox l.oo mathworks公司此舉加快結(jié)束了國(guó)際上數(shù) 值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算孰優(yōu)孰劣的長(zhǎng)期爭(zhēng)論，促成了兩種計(jì)算的互補(bǔ)發(fā)展新時(shí)代。1994年，4. 2版本擴(kuò)充了 4.0版本的功能，在圖形界面設(shè)計(jì)方面更提供了新 的方法。1995 年，推出 4.2c 版(for win3.x)o1997年，推出5.0版，允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對(duì) 象與類等，使其成為一種更方便編程的語(yǔ)言。1999年，推岀5. 3版，在很多方面又進(jìn)一步改進(jìn)了 matlab語(yǔ)言的功能。matlab 5.x較matlab 4

33、. x無(wú)論是界而還是內(nèi)容都有長(zhǎng)足的進(jìn)展，其幫助信 息采用超文本格式和pdf格式，在netscape 3. 0或ie 4. 0及以上版本,acrobat reader中可以方便地瀏覽。2000年10月底推岀了其全新的matlab 6.0正式版(release 12),在核心 數(shù)值算法、界而設(shè)計(jì)、外部接口、應(yīng)用桌而等諸多方而有了極大的改進(jìn)。現(xiàn)在的 matlab支持各種操作系統(tǒng)，它可以運(yùn)行在十幾個(gè)操作平臺(tái)上，其中比較常見(jiàn)的 有基于 windows 9x/nt、os/2、macintosh、sun、unix、linux 等平臺(tái)的系統(tǒng)。 現(xiàn)在的matlab再也不是一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣實(shí)驗(yàn)室了，它已經(jīng)演變成為一

34、種具有廣 泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言了。2001年，mathworks公司推岀matlab6. 0版本，6. x版在繼承和發(fā)展其原有 的數(shù)值計(jì)算和圖形可視能力的同時(shí)，推出了 simulink,打通了 matlab進(jìn)行實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開(kāi)發(fā)的道路。2006年9月,matlab r2006b正式發(fā)布了！從現(xiàn)在開(kāi)始，mathworks公司將 每年進(jìn)行兩次產(chǎn)品發(fā)布，時(shí)間分別在每年的3月和9月，而且，每一次發(fā)布都會(huì) 包含所有的產(chǎn)品模塊，如產(chǎn)品的new feature> bug fixes和新產(chǎn)品模塊的推岀。 在r2006a中(matlab 7.2, simulink 6.4),主

35、要更新了 10個(gè)產(chǎn)品模塊、增加 了多 達(dá)350個(gè)新特性、增加了對(duì)64位windows的支持，并新推岀了. net 具 箱。2. 2 matlab工作環(huán)境2. 2. 1 matlab啟動(dòng)界面matlab7. 0提供了豐富的編程語(yǔ)句結(jié)構(gòu)和實(shí)用函數(shù),matlab產(chǎn)品組是支持你 從概念設(shè)計(jì)、算法開(kāi)發(fā)、建模仿真到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。無(wú)論是進(jìn)行科 學(xué)研究還是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，matlab產(chǎn)品族都是必不可少的工具。這里介紹一些常用 的編程技巧和方法，以便同學(xué)們能盡快地啟動(dòng)起來(lái)，更好地應(yīng)用matlabo如圖2-1是matlab打開(kāi)后的工作界面圖2t mat lab工作界而2. 2. 2 matlab文件的編寫(xiě)與

36、調(diào)試環(huán)境m文件的編寫(xiě)與調(diào)試在matlab editor/debugger下進(jìn)行（圖2-2）,這個(gè)集 成環(huán)境可以方便地進(jìn)行新建、修改、存儲(chǔ)，選擇debug菜單中的run命令就可以 運(yùn)行程序，運(yùn)行結(jié)果顯示在matlab command window中。程序的調(diào)試應(yīng)用debug 菜單就可以進(jìn)行調(diào)試，其他高級(jí)語(yǔ)言中的set/clear breakpoint> single step> stop if error等選項(xiàng)都有，可以方便的調(diào)試程序。圖2-2 m文件工作界面在matlab eclitror/dcbuggcr下按照matlab編程的規(guī)則鍵入相關(guān)的語(yǔ)句并 存盤(pán)，就可以得到一個(gè)后綴為m的

37、文本文件。2. 3 matlab編程實(shí)現(xiàn)2. 3. 1 matlab腳本文件和函數(shù)文件在matlab屮，無(wú)論是問(wèn)題的提出還是結(jié)果的表達(dá)都采用你習(xí)慣的數(shù)學(xué)描述 方法，而不需要用傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行處理。應(yīng)用matlab編寫(xiě)出來(lái)的程序可以 是m腳本文件(script file),也可以是m函數(shù)文件(function file),這些文件 都由純ascii字符構(gòu)成,其后綴加。matlab下m腳本文件是一串按用戶意圖排列而成的(包括控制流向指令在 內(nèi))matlab指令集合,可以直接執(zhí)行，用戶只需在command window中matlab 提示符 >>后鍵入文件名即可執(zhí)行。腳本文件運(yùn)行后所產(chǎn)

38、生的所有變量都駐留在 matlab的基本工作空間(base workspace)中，只要用戶不加以清除且matlab 指令窗不關(guān)閉，則這些變量將一直保存在基本工作空間。與腳本文件不同，函數(shù)文件猶如一個(gè)“黑箱”，從外界只看到傳給它的輸入 量和送出來(lái)的計(jì)算結(jié)果，內(nèi)部運(yùn)作是看不見(jiàn)的，并且函數(shù)文件的第一行總是以 "function"引導(dǎo)的“函數(shù)申明行”。m函數(shù)文件必須由其它的語(yǔ)句來(lái)調(diào)用，在 一般情況下用戶不能單獨(dú)鍵入其文件名來(lái)運(yùn)行一個(gè)m函數(shù)。matlab下的大多數(shù)的應(yīng)用程序由m函數(shù)文件形式給出，例如求取系統(tǒng)特征方 程的根的root ()函數(shù)和繪制零極點(diǎn)圖的pzmap ()函數(shù)等。除

39、了 m函數(shù)文件z外, matlab還提供了大量的底層函數(shù)(內(nèi)部)，這類文件是不可讀的，與m函數(shù)一起 統(tǒng)稱為函數(shù)。2.3.2 m文件的一般結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看腳本文件只是比函數(shù)文件少一個(gè)“函數(shù)申明行”，所以腳本文件 和函數(shù)文件除第一行不同外，其余的結(jié)構(gòu)都是一樣的。典型m函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)可由以下兒部分構(gòu)成：(1) 函數(shù)申明行(function declaration line),位于函數(shù)文件的首行,以 matlab關(guān)鍵字function開(kāi)頭，函數(shù)名以及函數(shù)的輸入輸出宗量都在這一行中定 義；(2) h1行(the first help text line)：緊隨函數(shù)申明行之后以開(kāi)頭的第一 行注釋行。h1

40、行包括大寫(xiě)體的函數(shù)名和運(yùn)用關(guān)鍵詞簡(jiǎn)要描述的函數(shù)功能，該行 供lookfor關(guān)鍵詞查詢和help在線幫助查詢使用；(3) 在線幫助文本(help text)區(qū)：hl行及其之后的連續(xù)以%開(kāi)頭的第一 行的所有注釋行構(gòu)成在線幫助文本；(4) 編寫(xiě)和修改記錄：標(biāo)志編寫(xiě)及修改該m文件的作者、h期，便于檔案管 理;(5) 函數(shù)體(function body)：該部分由實(shí)現(xiàn)m函數(shù)功能的matlab指令組 成。它接收輸入宗量，進(jìn)行程序流程控制，得到輸出宗量。從運(yùn)算角度看“函數(shù) 申明行”和“函數(shù)體”兩部分是構(gòu)成m函數(shù)文件所必不可少的。函數(shù)文件(function file)由function()語(yǔ)句引導(dǎo)，其基本格式

41、為：function返回變量名二函數(shù)名(輸入變量列表)注釋說(shuō)明語(yǔ)句段函數(shù)體語(yǔ)句在編制程序的過(guò)程中輸入和返回的變量分別由nargin和nargout兩個(gè)matlab的 保留參數(shù)給出，返回變量要多于1個(gè)，應(yīng)該用方括號(hào)括起來(lái)，輸入變量用逗號(hào)隔 開(kāi)。注釋語(yǔ)句段的內(nèi)容如果用戶采用help命令則可以顯示岀來(lái)，其功能和matlab 提供的函數(shù)是一致的。下面以matlab6. 5 control toolbox內(nèi)的bodc()函數(shù)來(lái)說(shuō)明m函數(shù)文件結(jié)構(gòu)示例如下：cxmool. mfunction magout, phase, w = bode (a, b, c, d, iu, w)函數(shù)申明行%bode bode

42、 frequency response of lt i models.描述該函數(shù)命令能夠完成的%功能% revised a. c. w. grace 8-15-89, 2-4-91, 6-21-92 注明該函數(shù)文件的 修改時(shí)% revised clay m. thompson 7-9-90間、版權(quán)及其版本等內(nèi)容% revised a.potvin 10-1-94% copyright 1986-2002 the mathworks, inc.% $rcvision: 1.23 $ $date: 2002/04/04 15:16:04 $ni = nargin;函數(shù)體語(yǔ)句no = nargout

43、;% cheek for demo and quick exitif ni=0,eval (' exrcsp ('' bode，')')returnend error(nargchk(2,6,ni);% determine which syntax is being usedswitch nicase 2 end% end bode在函數(shù)體內(nèi)應(yīng)用的除返回和輸入變量這些在function語(yǔ)句中直接應(yīng)用的變 量以外的所有變量都是全局變量，也就是在函數(shù)返回后，這些變量會(huì)自動(dòng)在 matlab的空間中自動(dòng)清除掉。如果想使得這樣的中間變量程為在整個(gè)程序中起 作用的變

44、量則將應(yīng)用matlab提供的global命令將它們?cè)O(shè)置為全局變量。2. 4本章小結(jié)木章主要講述了 matlab的發(fā)展歷程，matlab是時(shí)代的產(chǎn)物，它在對(duì)通信技 術(shù)的發(fā)展具有很大的貢獻(xiàn)。然后介紹了 matlab的啟動(dòng)方式，基本工作界面及其 各部分功能，并簡(jiǎn)要介紹了 matlab的基木操作方式，介說(shuō)明了 matlab含有一個(gè) 巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)，具有龐大的功能，從概念設(shè)計(jì)、算法開(kāi)發(fā)、建模仿真到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn) 的理想的集成環(huán)境。最后介紹了 ni文件，m文件的一般結(jié)構(gòu)，ni文件是matlab編 程仿真的重要工具，它能編寫(xiě)函數(shù)文件和腳本文件。matlab的使用對(duì)這次設(shè)計(jì) 起到至關(guān)重要的作用，數(shù)字調(diào)制仿真就要用到m

45、atlabo第三章 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理3. 1 2ask 調(diào)制3.1.1 2ask信號(hào)的產(chǎn)生方法二進(jìn)制振幅鍵控ask系統(tǒng)中采用的基帶信號(hào)是表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的原始矩形脈 沖信號(hào)。設(shè)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)為單極性菲歸零脈沖，用s(t)表示載波為 uc (t)=acoswct2ask信號(hào)由s(t)和uo 相乘而得wask (0 = s(0 - uc (0基帶信號(hào)s(t)猶如開(kāi)關(guān)控制信號(hào),當(dāng)s(t)=l吋開(kāi)關(guān)閉和,已調(diào)波uask(t)為 載波uc(t)原樣輸出;當(dāng)s(t)= 0時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),uask (t)輸出為零。其產(chǎn)生原理圖如圖3-1所示是模擬調(diào)制法：“24sk cos(oct圖3-1 2ask信號(hào)模擬調(diào)制原

46、理框圖 圖3-2是鍵控法開(kāi)關(guān)電路圖3-2 2ask信號(hào)鍵控調(diào)制原理框圖3. 1.2 2ask基本原理振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶 信號(hào)為二進(jìn)制時(shí),則為二進(jìn)制振幅鍵控(2ask)0設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由“0”, “1”序列組成，發(fā)送“0”符號(hào)的概率為p,發(fā)送“1”符號(hào)的概率為1-p,且相互 獨(dú)立。通-斷鍵控(00k)”信號(hào)表達(dá)式“00kacos69j,0,以概率p發(fā)送“1”時(shí) 以概率1_p發(fā)送“0”時(shí)2ask信號(hào)的一般表達(dá)式02ask(/)= s(/)cosq/s(t) = ang(t-nts)n其中， ts -碼元持續(xù)時(shí)間；g&)持續(xù)時(shí)間為久的基

47、帶脈沖波形，通常假設(shè)是高度為1 ,寬 度等于ts的矩形脈沖；務(wù)一第n個(gè)符號(hào)的電平取值，j 1,概率為p若取 a,10,概率為1-p則相應(yīng)的2ask信號(hào)就是00k信號(hào),如圖3-3所示:i003. 1.3 2ask信號(hào)的功率譜密度2ask信號(hào)表達(dá)式為：02 ask =工色g(' 一 力人)cos 叫/ = s(r) cos wct這里，s(t)便是代表信息的一個(gè)隨機(jī)單極性矩形脈沖序列，現(xiàn)假設(shè)c2ask(t)的功 率譜密度為pe (f), s (t)的功率譜密度為ps(f),則=十$(/ + 幾)+ p”f - a)1只要找到ps (f),則pe(f)也就可確定。因?yàn)閟(t)是單極性的隨機(jī)矩

48、形脈沖序列，因此8 2人(/) = />(1 )|g(/) + £2(i “)2 工|g°m；)|其中，g(/)og(r)根據(jù)矩形波形g(t)的頻譜特點(diǎn)，對(duì)于所有滬0的整數(shù)，有g(shù)(mfs)=o,則：ps(f)=力(1 - p)|g(/)|2 + a2(1-p)2|g(o)|2 6(f)假設(shè)：p二 1/2,g(f) = ts=tssa(tj則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度p2屛(f)為 p2ask(f )=1/4 ps(f+fc)+ ps(f- fc)二(軋/16) |g(f+ fc) |2+|g(f- fc) |2+ (f2s /16) |g(0) |2 8 (f+

49、fc)+8 (f- fc 整理后可得，sin 龍(/ + £)£2丄sin 7r(f-fe)ts1心+ £)八十心皿p?ask(f) =+$(/ + £) +(/ q16式中用到 p=l/2, fs=l/tso二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度示意圖如圖3-4所示，其由離散譜和連續(xù)譜 兩部分組成。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號(hào)波形g(t)確定，二進(jìn) 制振幅鍵控信號(hào)的帶寬比個(gè)是基帶信號(hào)波形帶寬的兩倍，即b2ask=2fso3. 2 2fsk 調(diào)制3. 2.1 2fsk信號(hào)的產(chǎn)生方法直接調(diào)頻法對(duì)于相位連續(xù)的2fsk信號(hào)可以采用直接調(diào)頻法。用數(shù)字基帶信號(hào)的

50、矩形脈 沖控制振蕩回路的某些參數(shù)直接改變振蕩頻率，輸出不同頻率的信號(hào)，其工作原 理就是vco的工作原理，如圖3-5所示：圖3-5直接調(diào)頻法鍵控調(diào)頻法鍵控調(diào)頻法又稱為頻率轉(zhuǎn)換法。這種方法是用數(shù)字矩形脈沖控制電子開(kāi)關(guān), 在兩個(gè)振蕩器z間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而輸出不同頻率的信號(hào)，如圖3-6所示：圖3-6鍵控調(diào)頻法分頻法產(chǎn)生fsk信號(hào)分頻法產(chǎn)生fsk信號(hào)是從同一個(gè)高穩(wěn)定度的主頻振蕩器經(jīng)分頻后獲得兩個(gè)不同 的信號(hào)和z，士和載波信號(hào)經(jīng)控制門后相加，得到2fsk信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是載 波的頻率穩(wěn)定度高。如圖3-7所示：圖3-7分頻法3. 2. 2 2fsk基本原理在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能

51、肓接在這 種帶通傳輸特性的信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，完成頻譜 搬移，變換成頻帶信號(hào)后，才能在帶通傳輸特性的信道中傳輸。由于fsk調(diào)制解調(diào)原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，作為數(shù)字通信原理的入門學(xué)，理解fsk 后可以容易理解其他更復(fù)雜的調(diào)制系統(tǒng)，頻移鍵控在數(shù)字通信中是使用較早的一 種調(diào)制方式，這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，抗干擾和抗衰落的性能也較強(qiáng)。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正眩載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在/；和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)牛二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（2fsk信號(hào)）o二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的 時(shí)間波形如圖3-8所示，圖中波形g可分解為波形e和波形f,即二進(jìn)制移頻鍵控 信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的

52、二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。aiiaosv 遠(yuǎn) m m論遨怙m若二進(jìn)制基帶信號(hào)的“1”符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率土，“0”符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率z,則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為:e2fsk (')llang(t-nts) cos(卯 + 血)+nlago-ntj cos(則+ 仇)n其中:h _jo,發(fā)送概率為1-p s 'l,發(fā)送概率為p由上式可知陽(yáng)與億是反碼，即若色=1，貝!jbn =0,若an二0,則bn=l9于是bn-an ,因此二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式可簡(jiǎn)化為：e2isk= hang(t-nts) cos69/ + n3. 2. 3 2fsk信號(hào)的功率譜密度對(duì)相位不連續(xù)

53、的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)，可以看成由兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振 幅鍵控信號(hào)的疊加，其中一個(gè)頻率為fl,另一個(gè)頻率為f2。因此，相位不連續(xù) 的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜密度可以近似表示成兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振 幅鍵控信號(hào)功率譜密度的疊加。相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為e2fsk(t)二 si(t)cos3 就+ si (t) cos根據(jù)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度，我們可以得到二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào) 的功率譜密度p2ask(f)為p2ask(f) = psl(f+f1)+ps1(f- fl) + ps2(f+f2)+ps2(f-f2)令概率p=l/2,將二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜密度公式代入

54、式可得,p2fsksin;r(.f+ .齊)7；2sin 龍(/-£)7；9 一龍(cmiw - e16sinp + q7；24-sin 龍(/-£)£2*十+ 丄0(/ + 齊)+ 漢/一£) + 漢/ + /2)+ 力(/一/2) lb由上式可得，相位不連續(xù)的二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的功率譜：由離散譜和連續(xù) 譜所組成，如圖3-9所示圖3-9相位不連續(xù)2fsk信號(hào)的功率譜示意圖其中，離散譜位于兩個(gè)載頻fl和f2處；連續(xù)譜由兩個(gè)中心位于fl和f2處 的雙邊譜疊加形成。若兩個(gè)載波頻差小于fs,則連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰fc二（fl+f2）/2；若載 頻差大于fs,

55、則連續(xù)譜岀現(xiàn)雙峰。若以二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔計(jì)算二進(jìn)制移 頻鍵控信號(hào)的帶寬，則該二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的帶寬b21,k為 b2fsk=|f2-fl|+2fs= （2+h）rb 式中rb二fs二1/ts為基帶信號(hào)的帶寬 偏移率（調(diào)制指數(shù)）h=|f2-fl|/ rb3. 3 2psk 和 2dpsk 調(diào)制3. 3. 1 2psk和2dpsk的產(chǎn)生方法2psk信號(hào)與2dpsk信號(hào)的產(chǎn)生方法相同（以下就以2psk信號(hào)為例說(shuō)明）， 主要有兩種。第一種叫相乘法（如圖3-10）,是用二進(jìn)制基帶不歸零矩形脈沖 信號(hào)與載波相乘，得到相位反相的兩種碼元。第二種方法叫選擇法（如圖3-11）,

56、是用此基帶信號(hào)控制一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，以選擇輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)電路的輸入信號(hào)是相 位相差龍的同頻載波。這兩種方法的復(fù)雜程度差不多，并且都可以用數(shù)字信號(hào)處 理器實(shí)現(xiàn)。雙極性圖3-10相乘法開(kāi)關(guān)電路圖3-11選擇法3. 3. 2 2psk及2dpsk基本原理> 2psk的基本原理數(shù)字調(diào)相：如果兩個(gè)頻率相同的載波同時(shí)開(kāi)始振蕩，這兩個(gè)頻率同時(shí)達(dá)到正 最大值，同時(shí)達(dá)到零值，同時(shí)達(dá)到負(fù)最大值，它們應(yīng)處于同相狀態(tài)；如果其中 一個(gè)開(kāi)始得遲了一點(diǎn)，就可能不相同了。如果一個(gè)達(dá)到正最大值時(shí)，另一個(gè)達(dá)到 負(fù)最大值，則稱為反相。一般把信號(hào)振蕩一次（一周）作為360度。如果一個(gè) 波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，我們說(shuō)兩個(gè)波的相位差

57、180度，也就是反相。當(dāng)傳 輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，t'碼控制發(fā)0度相位，"0碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相 位就有了移動(dòng)，也就帶上了信息。二進(jìn)制移相鍵控，簡(jiǎn)記為2psk或bpsko 2psk信號(hào)碼元的“0”和“”分別 用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“龍”來(lái)表示，而其振幅和頻率保持不變因此， 2psk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為（t）二acosoct+屮門）其中，咔門表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：因此，上式可以改寫(xiě)為f aco-s«ct皿 9=鮮為f海為1-p這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn) 制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖3-12所示