畢業(yè)設(shè)計--通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的matlab仿真

1、<p><b>　　2014屆畢業(yè)生</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目: 通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的Matlab仿真 </p><p>　　院系名稱： 信息科學(xué)與工程

2、專業(yè)班級： 電信1001 </p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 教師職稱： 講 師 </p><p>　　2014 年 6 月 3 日</p><p>

3、;<b>　　摘?要</b></p><p>　　現(xiàn)代通信系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，它已經(jīng)滲透進了我們生活的方方面面，尤其是數(shù)字通信更是成為通信的主流，因此我們決定對數(shù)字信號的調(diào)制方式進行簡單的研究。數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)有數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)與數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)兩種。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)多用于低頻傳輸；數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用要比數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛得多。因為很多信道不具有低頻特性，基帶信號不能直接進行傳輸，

4、要使它能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號對載波信號進行調(diào)制。數(shù)字調(diào)制有兩種方法：一種是用模擬調(diào)制方法來實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，另一種是鍵控法。本設(shè)計主要對鍵控法進行仿真研究。</p><p>　　本設(shè)計介紹了2ASK、2FSK、2PSK的基本原理，并用MATLAB進行仿真，得到它們的相關(guān)參數(shù)，例如誤碼率和頻帶寬度等特性，然后對它們的性能進行比較。</p><p>　　關(guān)鍵詞：　數(shù)字調(diào)制　　Ma

5、tlab仿真　 2ASK 2FSK 2PSK</p><p>　　Title ? Matlab simulation of digital modulation system ??????????????????????????</p><p>　　in communication system ?????????????????????????????????????????

6、?????????????</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The modern communication system are widely used, it has seeped into every aspect of our lives. Especially in digital communication,it

7、has become the most important mean of communication, so we decided to do a simple research for digital signal modulation system. Digital modulation system have two kinds of transmission system：digital baseband transmissi

8、on system and digital bandpass transmission system. Digital baseband transmission system is used in low frequency transmission; Digital bandpass t</p><p>　　Based on the study of the digital modulation system

9、, the paper introduced 2ASK, 2FSK, 2PSK this three kinds of digital modulation mode, and use MATLAB software to programming and simulate this three digital modulation mode. At last, we compare the three modulation mode b

10、and width and the bit error rate of channel characteristics, then compared their performance.</p><p>　　Keywords Digital modulation Matlab 2ASK 2FSK 2PSK</p><p><b>　　目 次</b><

11、/p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 數(shù)字通信1</p><p>　　1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)1</p><p>　　1.3 數(shù)字調(diào)制1</p><p>　　1.4 MATLAB基礎(chǔ)知識2</p><p>　　1.5 本章小結(jié)4&

12、lt;/p><p>　　2二進制數(shù)字調(diào)制原理5</p><p>　　2.1 2ASK調(diào)制5</p><p>　　2.2 2FSK調(diào)制9</p><p>　　2.3 2PSK調(diào)制12</p><p>　　2.4 2DPSK調(diào)制14</p><p>　　3 數(shù)字調(diào)制仿真18</p

13、><p>　　3.1流程分析18</p><p>　　3.2 MATLAB仿真19</p><p>　　3.3 二進制數(shù)值調(diào)制系統(tǒng)性能比較33</p><p><b>　　結(jié) 論36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p>&l

14、t;p>　　參 考 文 獻38</p><p><b>　　附 錄39</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 數(shù)字通信</b></p><p>　　通過數(shù)字信號來傳送信息就是數(shù)字通信。數(shù)字通信的優(yōu)點是把信息用數(shù)字信號

15、來進行傳送，該系統(tǒng)的抗干擾能力很強,并且傳輸中的差錯也是可控的，還能減小傳輸中信息的失真， 不僅設(shè)備小而且重量輕，有利于計算機技術(shù)的引進, 來用在微處理器上, 來更好的發(fā)揮數(shù)字信號處理的相關(guān)功能。</p><p>　　1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)</p><p>　　按照通信系統(tǒng)的基本特性，將其劃分成模擬通信系統(tǒng)以及數(shù)字通信系統(tǒng)。其中，兩者的區(qū)別在所應(yīng)用的模擬信號的不同，其模型如圖1-1所示。&l

16、t;/p><p>　　圖1-1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型</p><p><b>　　1.3 數(shù)字調(diào)制</b></p><p>　　通常情況下的信道不能提供數(shù)字通信功能，這就導(dǎo)致了數(shù)字基帶信號傳輸必須借助其他形式的信道傳輸，因此，可以通過調(diào)制載波的方式進行傳輸數(shù)字基帶信號，從而達到匹配信道特性和信號的作用，也就完成了數(shù)字信號的調(diào)制過程。</p>

17、;<p>　　數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2 ?數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：</p><p>　?。?）利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；</p><p>　?。?）通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法。</p><p>　　調(diào)制

18、方式：ASK、FSK、PSK。如圖1-3：</p><p>　　圖1-3 三種不同的鍵控方式</p><p>　　1.4 MATLAB基礎(chǔ)知識</p><p>　　在MATLAB中可以非常方便的進行的M文件的編寫和相關(guān)的調(diào)試工作，它不僅可以對程序進行新建、修改和存儲，選擇Debug菜單中的Run命令來進行程序的運行，結(jié)果會在命令窗中進行顯示。程序的調(diào)試用Debug

19、進行，在Matlab?中依據(jù)有關(guān)編程的規(guī)則輸入相應(yīng)程序并進行保存，就會得到一個.m的文件。如圖1-4：</p><p>　　圖1-4 m文件工作界面</p><p>　　和.m文件不同，函數(shù)文件在外面只能夠看到傳遞給它的輸入量和得到的有關(guān)的計算結(jié)果，內(nèi)部是如何運行的則一無所知，函數(shù)文件的開頭是以?function?引導(dǎo)的?函數(shù)申明行?開始的。M文件必須由其它的相關(guān)語句進行調(diào)用，通常你不能

20、單獨的輸入他的文件名來進行函數(shù)的運行。下面以MATLABtoolbox內(nèi)的Bode()函數(shù)做為例字來說明一下M文件的結(jié)構(gòu)：</p><p>　　[exm001.m]</p><p>　　function [magout,phase,w] = bode(a,b,c,d,iu,w) 函數(shù)申明行</p><p>　　%BODE Bode frequency res

21、ponse of LTI models. 描述該函數(shù)命令能夠完成的</p><p>　　% 功能</p><p>　　% Revised A.C.W.Grace 8-15-89, 2-4-91, 6-21-92 說明文件的修改時</p><p>　　%

22、Revised Clay M. Thompson 7-9-90 間、版權(quán)和版本</p><p>　　% Revised A.Potvin 10-1-94</p><p>　　% Copyright 1986-2002 The MathWorks, Inc. </p><p>　　% $Revision: 1.23 $ $Da

23、te: 2002/04/04 15:16:04 $</p><p>　　ni = nargin; 函數(shù)體語句</p><p>　　no = nargout;</p><p>　　% Check for demo and quick exit</p><p><b&

24、gt;　　if ni==0,</b></p><p>　　eval('exresp(''bode'')')</p><p><b>　　return</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　error(nar

25、gchk(2,6,ni));% Determine which syntax is being used</p><p><b>　　switch ni</b></p><p><b>　　case 2 </b></p><p><b>　　…… </b></p><p&g

26、t;<b>　　end</b></p><p>　　% end bode</p><p><b>　　1.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章說明了數(shù)字通信的基本原理和Matlab的功能，數(shù)字通信的優(yōu)點是把信息用數(shù)字信號來進行傳送，該系統(tǒng)的抗干擾能力很強,并且在傳輸中的差錯也是可控的，還能減小傳輸中信息的失真，

27、 不僅設(shè)備小而且重量輕，有利于計算機技術(shù)的引進, 來用在微處理器上, 來更好的發(fā)揮數(shù)字信號處理的相關(guān)功能。數(shù)字信號非常容易對一個所要傳出的信息進行加密。它在重要信息的傳輸保密性可以說也相當(dāng)好，能夠更好的采用糾錯編碼和擴頻技術(shù)。也介紹了數(shù)字通信現(xiàn)如今的一些發(fā)展?fàn)顩r，數(shù)字通信在光纖通信中有大量的應(yīng)用。介紹了Matlab的基本使用方法。 </p><p>　　2二進制數(shù)字調(diào)制原理</p><p>

28、;　　2.1 2ASK調(diào)制</p><p>　　2.1.1 2ASK基本原理</p><p>　　振幅鍵控一般來說需要借助于數(shù)字調(diào)制的模式，在這中間，數(shù)字基帶信號與載波幅度有相互的變化關(guān)系。如果所采用的數(shù)字基帶信號滿足二進制原則，這所使用的調(diào)制模式就被成為二進制振幅鍵控。在該種調(diào)制方式下，所發(fā)送信息一般包括“0”和“1”兩種，概率分別為P和1-P，兩者為獨立事件。通- 斷鍵控理論上是?最

29、簡單的二進制振幅鍵控方式。表達式：</p><p>　　2ASK信號的一般表達式：</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　式中： Ts － 碼元持續(xù)時間； </p><p>　　g(t) — 持續(xù)時間Ts 的脈沖，高度為1 ，寬度Ts 的矩形脈沖 </p><p>　　an

30、 － 第n個符號的電平取值，</p><p><b>　　若取 </b></p><p>　　2ASK 信號也就變成了OOK 信號。 如圖2-1所示：</p><p>　　圖 2-1? 2ASK信號時間波形</p><p>　　2.1.2 2ASK信號產(chǎn)生方法</p><p>　　根據(jù)通過2ASK

31、調(diào)制傳輸?shù)幕鶐盘柼匦苑治隹芍鋵儆诘湫偷木匦蚊}沖信號模式。2ASK信號用s(t)來表示。</p><p>　　載波為uc(t)=Acoswct</p><p>　　2ASK信號由s(t)和uc(t)相乘而得</p><p>　　s(t)=1時， uASK(t)按原波形輸出；當(dāng)s(t)=0，uASK(t)輸出為零</p><p>　　其產(chǎn)生

32、原理圖如圖2-2所示是模擬調(diào)制法：</p><p>　　圖2-2?模擬相乘法</p><p><b>　　圖2-3是鍵控法</b></p><p>　　圖?2-3?數(shù)字鍵控法</p><p>　　2ASK解調(diào)方法：如圖2-4：</p><p>　　圖 2-4?2ASK解調(diào)</p>&

33、lt;p>　　2.1.3 2ASK信號的功率譜密度</p><p>　　2ASK信號可以表示為：</p><p>　　s(t) 的功率普密度Ps(f)， e2ask(t)的功率譜密度PE(f),</p><p>　　找到Ps(f),則PE(f)就確定。</p><p>　　s(t)是單極性脈沖序列，因此</p><p

34、><b>　　其中，</b></p><p>　　依據(jù)g(t)的頻譜特點，當(dāng)是所有m=0的整數(shù)，G(mfs)=0,則：</p><p><b>　　假設(shè)：p=1/2,</b></p><p>　　則二進制振幅鍵控信號的功率譜密度P2ask(f)為 P2ask(f)=1/4［Ps(f+fC)+ Ps(f- fC

35、)］</p><p>　　=（fs/16）［|G(f+ fC)|2+|G(f- fC)|2］</p><p>　　+（f2s /16）|G(0)|2［ δ(f+ fC)+δ(f- fC］</p><p><b>　　整理后可得，</b></p><p>　　式中P=1/2，fs=1/Ts。 2ASK功率譜密度如

36、下圖2-5，具體組成可以看出包括兩部分，分別為連續(xù)譜和離散譜，其中，載波分量能夠決定離散譜的分布形式，基帶信號波形能夠決定連續(xù)譜的分布形式，其中，帶寬與基帶信號波形帶寬關(guān)系如下公式所示：</p><p><b>　　B2ASK=2fs</b></p><p>　　圖2-5 功率譜密度示意圖</p><p><b>　　?</b&

37、gt;</p><p>　　2.2 2FSK調(diào)制</p><p>　　2.2.1 2FSK基本原理</p><p>　　在目前有諸多的信道中都只能帶通傳輸，這也就直接限制了進行傳輸數(shù)字基帶信號。</p><p>　　二進制數(shù)字調(diào)制過程，在一定范圍內(nèi)變化的正弦載波頻率也會發(fā)生相應(yīng)變化，這樣也就產(chǎn)生了相應(yīng)的二進制移頻鍵控信號。其中，在獲得時間

38、波形中如下圖所示，并且該波形也能夠劃分成兩部分，分別為波形e和波形f，同時，就可以將兩者作為組成載波信號的兩個部分，兩者疊加獲得最終的信號。波形圖如圖2-6：</p><p>　　圖2-6?二進制移頻鍵控信號的時間波形</p><p>　　2FSK信號的時域表達式為：</p><p><b>　　???????</b></p>&

39、lt;p><b>　　其中：</b></p><p>　　?????????????????????</p><p>　　????????????????????</p><p>　　由上式能夠得到和是反碼，也就是當(dāng)=1，=0，當(dāng)=0，=1，顯然=，所以2FSK信號的時域表達式能夠得到簡化為：</p><p>　　

40、2.2.2 2FSK信號產(chǎn)生方法</p><p>　　2FSK信號主要從兩種機制中產(chǎn)生。第一，鍵控法，該方法在實際當(dāng)中還被稱作頻率轉(zhuǎn)換法，也就是通過數(shù)字基帶信號s(t)及其反相s(t)實現(xiàn)電路控制，并且借助于相應(yīng)的載波發(fā)生器來選通。同時，該機制中產(chǎn)生的信號往往是不連續(xù)的相位，原理圖如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7?鍵控法產(chǎn)生信號原理圖</p><p>

41、;　　另一種方法是直接調(diào)頻法。</p><p>　　2FSK解調(diào)方法,如圖2-8 :</p><p>　　圖2-8? 2FSK解調(diào)</p><p>　　2.2.3 2FSK信號功率譜密度</p><p>　?。?）相位不連續(xù)的2FSK</p><p>　　該種情況的信號往往能夠等效成兩個載波形式不同的信號進行疊加的結(jié)

42、果，分別假設(shè)兩者的載波頻率為f1和f2。</p><p>　　一個相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的時域表達式為e2fsk(t)= s1(t)cosω1t+ s1(t)cosω2t</p><p>　　s1(t)和s2(t)是二進制基帶信號。</p><p>　　2FSk的功率譜密度P2ask(f)為</p><p>　　P2ask(f)=[

43、Ps1(f+f1)+Ps1(f- f1)］+［Ps2(f+f2)+Ps2(f-f2)］</p><p>　　假設(shè)概率P=1/2， 將二進制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式代入式得,</p><p>　　從上面的式子明顯可以看出，當(dāng)二進制移頻鍵控信號他的相位不是不連續(xù)的，那他的功率譜?由離散譜和連續(xù)譜所組成，如圖2-9所示</p><p>　　圖2-9?相位不連續(xù)信號的功

44、率譜示意圖</p><p>　　其中，在載頻f1和載頻f2處就是離散譜位；中心位于載頻f1和載頻f2處的雙邊譜疊加后形成了我們所說的連續(xù)譜位。</p><p>　　若頻差小于fs，連續(xù)譜在fc處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于fs，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。該鍵控信號的帶寬B2FSK </p><p>　　B2FSK=|f2-f1|+2fs</p>&

45、lt;p>　　其中，fs=1/Ts為基帶信號的帶寬 。 </p><p>　　(2)相位連續(xù)的2FSK</p><p>　　相位連續(xù)的2FSK信號的頻譜分析比較復(fù)雜，只給出結(jié)論。該信號在小的調(diào)制指數(shù)下所用頻帶也窄，說明頻帶利用率高，現(xiàn)在多用于移動無線電臺中。</p><p>　　2.3 2PSK調(diào)制</p><p>　　2

46、.3.1 2PSK信號基本原理</p><p>　　數(shù)字相位調(diào)制：假如兩個處于同一個波段的頻率同時振蕩時，那么一方將會出現(xiàn)最大的正頻率值，而且另一方也會出現(xiàn)最大正頻率值，也就是達到了“同相”波段；假如某方屬于最大正值，而另一方屬于最大負值的時候，那就是達到“反相”。通常的情況每周振蕩一次方向是2個180度。假如某個波段和另一個波段出現(xiàn)半個周期的波差時，那么這時候波段相差的則是2個90度，稱之為反相。</p

47、><p>　　其中，第n個符號的絕對相位。因此，可以改寫為</p><p>　　\* MERGEFORMAT 此類通過相關(guān)載波的不同完成數(shù)字信號二進制表示的調(diào)制形式，可以叫做移相控制方式（2PSK）。2PSK的時間波形如圖2-10所示：</p><p>　　圖2-10?二進制相移鍵控信號的時間波形</p><p>　　2.3.2 2PSK信號產(chǎn)

48、生方法</p><p>　　2PSK信號由兩類方法構(gòu)成，一種方法是相乘法，下圖2-11。另一種方法是選擇法由圖2－12顯示，它的電路主要由基帶信號進行管理，界定正確的輸入信號，輸出的信號數(shù)值就是相差的同頻段載波。</p><p><b>　　圖2-11 相乘法</b></p><p><b>　　圖2-12選擇法</b>&

49、lt;/p><p>　　2PSK解調(diào)方法，如圖2-13</p><p>　　圖2-13?2PSK解調(diào)</p><p>　　2.3.3 2PSK信號功率譜密度</p><p>　　2PSK信號功率譜為：</p><p>　　代入基帶信號功率譜密度可得：</p><p>　　如果二進制基帶信號采用矩形

50、脈沖，假設(shè)“1”和“0”符號出現(xiàn)概率相等， ??</p><p>　　二進制移相鍵控信號（2PSK）波段產(chǎn)生出來的功率譜密度主要由二部分構(gòu)成，一部分波段是離散譜，另部分波段則是連續(xù)譜所組成，構(gòu)成的功率譜密度結(jié)構(gòu)與振幅鍵控信號（2ASK）一樣，帶寬是由兩個信號帶寬組成。功率譜密度如圖 2-14：</p><p>　　圖2-14?信號的功率譜密度</p><p&g

51、t;　　2.4 2DPSK調(diào)制</p><p>　　2.4.1 2DPSK信號基本原理</p><p>　　相對載波相位主要主一的是前一碼元和本碼元初相的差值。完成系統(tǒng)傳遞的時候必須有正確的傳輸系統(tǒng)傳輸速率及誤碼率的支持。2PSK信號與2ASK和2FSK信號進行比較的話，表現(xiàn)出來的狀態(tài)是誤碼率較低，不過處于2PSK信號傳輸系統(tǒng)的時候表現(xiàn)出來的相位就不那么穩(wěn)定了，會發(fā)生接收碼元“1”與“0

52、”的倒置，出現(xiàn)誤碼。這樣做的目的的確保2PSK的優(yōu)勢，同時也不再出現(xiàn)誤碼，2PSK以二進制差分相移鍵控制的形式出現(xiàn)（2DPSK）。時域波形如下圖2-15：</p><p>　　圖?2-15?信號波形圖</p><p>　　2.4.2 2DPSK信號產(chǎn)生方法</p><p><b>　　定義，假設(shè)：</b></p><p&g

53、t;　　二進制數(shù)字序列和2DPSK信號的載波相位關(guān)系，其調(diào)制原理圖如圖2-16所示</p><p>　　圖2-16?信號調(diào)制器原理圖</p><p>　　2DPSK解調(diào)方法：</p><p>　?。?）相干解調(diào)，如圖2-17：</p><p>　　圖2-17?相干解調(diào)</p><p>　?。?）差分相干解調(diào)，如圖2-1

54、8</p><p>　　圖2-18?差分相干解調(diào)</p><p>　　2.4.3 2DPSK信號頻譜密度</p><p>　　由2PSK與2DPSK表述出來的調(diào)制流程及最后所顯示出來的波形中我們能夠發(fā)現(xiàn)， 2PSK與2DPSK表達式一樣，兩者的區(qū)別主要來自：2PSK的基帶信號s(t)對應(yīng)的是絕對碼；而2DPSK的基帶信號s(t)所對應(yīng)的則是轉(zhuǎn)變以后的相對碼。<

55、;/p><p><b>　　信號帶寬</b></p><p>　　B2DPSK = B2FSK = 2f</p><p>　　和2ASK信號一樣，也是碼元速率的2倍。</p><p><b>　　3 數(shù)字調(diào)制仿真</b></p><p><b>　　3.1流程分

56、析</b></p><p>　　3.1．1 Matlab仿真步驟</p><p>　　在Matlab如果用 .m文件進行仿真，大致上步驟如下：</p><p>　　（1）收集MATLAB有關(guān)資料，準(zhǔn)備好要用到的資料（例如要用到的函數(shù)plot）；</p><p>　?。?）打開MATLAB軟件，并新建一個m文件；在命令窗輸入?yún)?shù)來

57、進行運行；</p><p>　?。?）在進行調(diào)試的時候，應(yīng)該改變參數(shù)多次進行驗證，輸入的時候一定要注意格式，否則會出現(xiàn)意外的錯誤。</p><p>　?。?）調(diào)試成功后對看能不能得到與預(yù)期相符的結(jié)果，最后得出結(jié)論。</p><p>　　3.1．2 程序流程</p><p>　　本次設(shè)計主要對2ASK、2FSK、2PSK三種調(diào)制方式進行仿真，

58、首先要有一個比較清晰的設(shè)計思路，設(shè)計流程圖，然后用MATLAB對程序進行編程，最后進行仿真和驗證。本次設(shè)計主要用到的是函數(shù)文件。并且對2DPSK調(diào)制方式進行仿真，不同的是2DPSK用到的是Matlab中的m文件，不需要在命令窗中輸入數(shù)據(jù)，直接運行m文件就能實現(xiàn)仿真。</p><p>　　以下是2ASK、2FSK、2PFK三種調(diào)制方式設(shè)計的的基本流程圖，如圖3-1所示：</p><p>　　

59、圖3-1?調(diào)制仿真流程圖</p><p>　　3.2 MATLAB仿真</p><p>　　3.2．1 2ASK的技術(shù)仿真</p><p>　　2ASK信號相干解調(diào)：</p><p>　　圖3-2 2ASK仿真</p><p>　　圖3-3 信噪比與誤碼率</p><p><b>

60、　　非相干解調(diào)：</b></p><p>　　圖3-4 2ASK仿真</p><p>　　圖3-5 信噪比與誤碼率</p><p>　　利用linspace函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組,然后生成ASK信號，在含高斯白噪聲的信道中通過，用抽樣頻率為400HZ的IIR-BPF進行濾波，分別進行相干解調(diào)和非相干解調(diào)，即一個經(jīng)過相乘器，另一個不經(jīng)過，低通濾波器的輸出送到抽樣判決

61、器，根據(jù)判決門限電平來判斷發(fā)送的是高電平還是低電平。</p><p>　　3.2．2 2FSK的技術(shù)仿真</p><p>　　頻移鍵控（FSK）操作非常容易，利于實踐。2FSK相干解調(diào)：</p><p>　　圖3-6 2FSK仿真</p><p>　　圖3-7 2FSK仿真</p><p>　　圖3-8 信噪比與誤碼

62、率</p><p><b>　　非相干解調(diào)：</b></p><p>　　圖3-9 2FSK仿真</p><p>　　圖3-10 2FSK仿真</p><p>　　圖3-11 信噪比與誤碼率</p><p>　　相干解調(diào)是先經(jīng)過一對帶通濾波器BPF1和BPF2,它們的中心頻率分別為f1和f2，即分

63、別對準(zhǔn)傳號和空號的頻率，然后通過相乘器，再通過低通濾波器解調(diào)，這兩個低通濾波器的輸出由抽樣判決電路進行判決。而非相干解調(diào)過程中，則少了相乘器這一項，直接經(jīng)由包絡(luò)檢波器檢波后進行抽樣判決。</p><p>　　3.2．3 2PSK的技術(shù)仿真</p><p>　　2PSK信號相干解調(diào)：</p><p>　　圖3-12 2PSK仿真</p><p&g

64、t;　　圖3-13 2PSK仿真</p><p>　　圖3-14 信噪比與誤碼率</p><p>　　2PSK調(diào)制解調(diào)中，隨著信噪比的增大，誤碼率逐漸減小。2PSK理論上非常有可能出現(xiàn)反相。這種情況會導(dǎo)致解調(diào)時使信號出錯，造成損失。本次仿真中沒有出現(xiàn)“反相工作”，但考慮到這一點，在實際采用2PSK調(diào)制方式的幾率就大大減小了。</p><p>　　3.2．4 2DP

65、SK的技術(shù)仿真</p><p>　　程序經(jīng)過調(diào)試后，運行結(jié)果如圖所示：</p><p>　　圖3-15 2DPSK仿真</p><p>　　圖3-16 2DPSK仿真</p><p>　　圖3-17 差分相干解調(diào)法仿真圖</p><p>　　3.3 二進制數(shù)值調(diào)制系統(tǒng)性能比較</p><p>　

66、　3.3．1 誤碼率的比較</p><p>　　進入到數(shù)字通信系統(tǒng)里的時候，會有不同的信號對傳輸過程進行干擾，對信號恢復(fù)造成較大的影響。而最能克服噪聲影響的系統(tǒng)就是通信系統(tǒng)。</p><p>　　進入到數(shù)字通信系統(tǒng)里，界定抗噪性能強弱的主要標(biāo)準(zhǔn)是誤碼率，所以，完成二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)性能研究時，同時也是完成與信道性能有關(guān)的誤碼性能分析，通過這兩類不同的分析可以獲取信噪比和誤碼率之間的

67、聯(lián)系。</p><p>　　針對上面幾類調(diào)制信號來講，假如需要完成傳輸?shù)脑捘敲幢仨氃诮庹{(diào)的基礎(chǔ)上完成，可以通過兩種不同的方式，一種方式是相干解調(diào)，另一種方式則是非相干解，解調(diào)中包括了單個誤碼率的計算，此類計算就是調(diào)制系統(tǒng)重要指標(biāo)的顯示。四種調(diào)制方式的誤碼率公式如下表3-1：</p><p>　　表3-1?二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式表</p><p>　　由圖知，

68、調(diào)制方式的誤碼率和信噪比r的關(guān)系。由表知，每一種調(diào)制方式的非相干方式都比相干方式要差。一樣的誤碼率，2ASK對對信道比的要求最高，然后是2FSK，最低的是2PSK。相干2PSK抗噪聲最好，然后是2FSK，2ASK。</p><p>　　誤碼率曲線如下圖3-18</p><p>　　圖3-18?誤碼率與信噪比關(guān)系</p><p>　　3.3．2 頻帶寬度</p

69、><p>　　2ASK和2PSK（2DPSK）的頻帶寬度即</p><p>　　2FSK的頻帶寬度近似為</p><p>　　3.3．3 對信道特性變化的敏感度</p><p>　　進入2FSK 系統(tǒng)里，判決器的主要功能是依據(jù)不同的解調(diào)值確定支路值，而不再通過人工完成，所以信道表現(xiàn)出來的狀態(tài)較穩(wěn)定。</p><p>　　

70、進入2PSK 系統(tǒng)里，判決器的最的界定值是0，和接收機信號沒有任何關(guān)系，所以，接收機可以時刻處于最好的運行狀態(tài)。 </p><p>　　針對2ASK 系統(tǒng)而言，和判決器的最佳判決門限有直接關(guān)系的則是輸入信號，表現(xiàn)出來的是信道不穩(wěn)定，性能不佳。</p><p>　　所以必須全面考慮系統(tǒng)的要求同時抓住核心，才可以作出正確的判斷。</p><p>　　3.3．4 設(shè)備

71、的復(fù)雜程度</p><p>　　以上內(nèi)容主要是完成了幾種二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的對比。能夠看到有很多因素需要考慮，假如最重要的是抗噪聲的話，那么可以考慮的設(shè)備2PSK和極性比，假如考慮的是帶寬的話，那需要考慮的設(shè)備則是2PSK、2DPSK和2ASK,不考慮2FSK；假如考慮的是設(shè)備的復(fù)雜性的話，那么選擇的方式應(yīng)該是非相干方式。當(dāng)前使用最廣的數(shù)字調(diào)制方式是2DPSK及非相干2FSK。2DPSK。當(dāng)進行非相干2FSK的使

72、用，必須通過中、低速數(shù)據(jù)來完成傳輸，尤其是信道處于衰落的時候應(yīng)用最廣。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過對通信原理的學(xué)習(xí)，知道通信的基本方式。但是如何將理論應(yīng)用于實踐，是我們學(xué)習(xí)當(dāng)中的一個問題。在這個設(shè)計中我明白了自己的不足，我會把這當(dāng)作動力，努力提高自己。如果要讓一個信號能夠完美的傳輸?shù)浇邮斩擞泻芏嗟母蓴_因素。例如如何減少噪聲等等

73、。總體來說，本設(shè)計基本滿足任務(wù)要求，但有些瑕疵仍需改進和完善，但我相信隨著知識儲備的日益豐厚，技術(shù)的日趨完善，這些問題終將得到解決。</p><p>　　我在河南工業(yè)大學(xué)四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在大學(xué)里我學(xué)到了專業(yè)的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我們獨立思考問題的能力；在為人處事方面我也學(xué)到了很多。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p&g

74、t;　　從畢設(shè)開題到現(xiàn)在，經(jīng)過兩個多月的不懈努力，終于完成了我的畢業(yè)設(shè)計。這兩個多月是我最后的大學(xué)生活。在這四年的大學(xué)生活中，我快樂過，悲傷過，努力過，貪歡過；但那段時光已經(jīng)離我而去我憧憬著我未來的工作生活，面對那放飛的未來，我奮力啟航，追趕未來。</p><p>　　通過本次設(shè)計，最需要感謝的是我的導(dǎo)師*老師，以及同學(xué)給予我的幫助。在畢設(shè)中*老師總是悉心教導(dǎo)我們學(xué)習(xí)態(tài)度要認真，對我遇到的問題進行過細致的回答以及

75、講解。在后期，付*師更發(fā)揚一個優(yōu)秀教師的品格，耐心細致地對我們的論文進行審稿、校正。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 樊昌信,曹麗娜. 通信原理（第6版）.北京：國防工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2] theodores. rappaport. 無線通信原理與應(yīng)用（第二版）.北京：電

76、子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3] 汪裕民.ofdm關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用.北京： 機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 薛定宇,陳陽泉. 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，2006</p><p>　　[5] 趙鴻圖,茅艷. 通信原理MATLAB仿真教程.北京：人民郵電出版社，2010</p

77、><p>　　[6] 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。</p><p>　　[7] 樊昌信. 通信原理教程[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006.</p><p>　　[8] 劉淑堂（譯）. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)使用MATLAB大全[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2001.</p><

78、;p>　　[9] 張志涌. 精通MATLAB6.5[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2003.</p><p>　　[10] Math Works. MATLAB Compiler, 2001.</p><p>　　[11] 王興亮. 數(shù)字通信原理與技術(shù)[M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2003.</p><p>　　[12] 楊世海, 周

79、良柱. 基于Matlab的CDMA無線通信可視化仿真[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2001, 13(1): 98-100.</p><p>　　[13] 李建新, 劉乃安. 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-MATLAB通信工具箱[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社, 2000.</p><p>　　[14] 郭海燕, 畢紅軍. Matlab在偽隨機碼的生成及仿真中的應(yīng)用[J]. 計算機仿真，2004, 2

80、1(3): 149-152.</p><p>　　[15] 徐炳祥. 數(shù)字動態(tài)濾波器[J]. 電子科學(xué)技術(shù), 1981, 4(2): 102-158.</p><p>　　[16] Peter M.Grant.Digital Communications(Second Edition).China Machine Press</p><p>　　[17] Adam

81、Lender. Correlative Digital Communication Techniques. IEEE Transactions on Communication Technology, 1996</p><p>　　[18] H.S.Black.Modulation Theory.1993,Chap.4</p><p>　　[19] Emmanuel C.Ifeachor

82、Barrie W.Jervis.Digital Sigital Processing.Publishing House Of Electronics Industry</p><p>　　[20] Richard G.Lyons.Understanding Digital Siginal Processing.Science Press</p><p>　　[21] W.R.Bennett

83、.Spectra of Quantized Signals.BSTJ,1984,27(3)</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　1、2ASK相干解調(diào)</p><p>　　%構(gòu)造載波得已調(diào)信號%</p><p>　　a=randsrc(1,8,[0:1]);%產(chǎn)生8個隨機的數(shù)</p>

84、<p>　　l=linspace(0,2*pi,50);%利用linspace函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組</p><p>　　f=sin(2*l);%生成載波</p><p>　　t=linspace(0,10*pi,400);%定義時軸</p><p>　　out=1:400;%規(guī)定已調(diào)信號length</p><p>　　b=1:400;

85、% 規(guī)定基帶信號length</p><p>　　w=1:400;%規(guī)定載波length</p><p>　　%生成ASK信號% </p><p>　　for i=1:8 </p><p>　　if a(i)==0 </p><p>　　for j=1:50 </p><p>　　out(j+5

86、0*(i-1))=0; %碼元0則將0輸出</p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　for j=1:50 </p><p>　　out(j+50*(i-1))=5*f(j); %碼元為1則載波輸出</p><

87、;p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p>　　for i=1:8 </p><p>　　for j=1:50 </p><p>　　b(j+50

88、*(i-1))=a(i); %b作為調(diào)制信號輸出</p><p>　　w(j+50*(i-1))=f(j); %w作為載波輸出</p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p>　　subplot(3,3,1),plot(t,b),axis(

89、[0 10*pi -0.5 1.2]), </p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title('調(diào)制信號');</p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　subplot(3,3,2),plot(t,w),axis([0 10*pi

90、-1.2 1.2]), </p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title('載波'); </p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　subplot(3,3,3),plot(t,out),axis([0 10*pi -7.2 7.2]

91、),</p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title(' ASK波形');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p><b>　　%加入高斯白噪聲%</b></p><p>　　noise=

92、awgn(out,100,'measured') ;%產(chǎn)生噪音,信噪比100</p><p>　　subplot(334); </p><p>　　plot(t,noise);</p><p>　　xlabel('t');ylabel('幅度');title('噪音+信號'); </p>

93、<p>　　axis([0 10*pi -5.5 5.5]);grid on;</p><p><b>　　%信號通過BPF%</b></p><p>　　Fs=400;%抽樣頻率400HZ</p><p>　　t=(1:400)*10*pi/Fs;%時軸步進</p><p>　　[b,a]=ellip(4,0

94、.1,40,[10,25]*2/Fs);%設(shè)計IIR-BPF</p><p>　　sf=filter(b,a,noise);%信號通過該濾波器</p><p>　　subplot(335); </p><p>　　plot(t,sf);%通過該BPF的波形</p><p>　　xlabel('t'); ylabel('

95、幅度');title('通過BPF后的波形'); </p><p>　　axis([0 10*pi -5.5 5.5]);grid on;</p><p><b>　　%信號經(jīng)過相乘器%</b></p><p>　　f=[f f f f f f f f];%f為50點， 讓sf與f可相乘</p><p

96、><b>　　s=sf.*f;</b></p><p>　　subplot(336); </p><p>　　plot(t,s);%通過該相乘器的波形</p><p>　　xlabel('t'); ylabel('幅度');title('通過相乘器后波形'); </p><

97、;p>　　axis([0 10*pi -6 6]);grid on;</p><p><b>　　%信號通過LPF%</b></p><p>　　Fs=400;%抽樣頻率400HZ</p><p>　　t=(1:400)*10*pi/Fs;%時軸步進</p><p>　　[b,a]=ellip(4,0.1,40,[

98、10]*2/Fs);%設(shè)計IIR-LPF</p><p>　　sf=filter(b,a,s);%信號通過該濾波器</p><p>　　subplot(337); </p><p>　　plot(t,sf);%通過該低通濾波器的波形</p><p>　　xlabel('t'); ylabel('幅度');tit

99、le('通過LPF后的波形'); </p><p>　　axis([0 10*pi -3 3]);grid on;</p><p><b>　　%3、抽樣判決%</b></p><p>　　b=1.2;%設(shè)置判決門限</p><p>　　for i=1:8 </p><p>　　f

100、or j=1:50 </p><p>　　if sf(j+50*(i-1))>b </p><p>　　sf(j+50*(i-1))=1; %若sf>判決門限，碼元為1</p><p><b>　　else </b></p><p>　　sf(j+50*(i-1))=0; %若sf<判決門限，碼元為0&

101、lt;/p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　subplot(338); </p><p>　　plot(t,sf);%通過抽樣判決器的波形&l

102、t;/p><p>　　xlabel('t'); ylabel('幅度');title('抽樣判決后波形'); </p><p>　　axis([3 10*pi -0.5 1.2]);grid on;</p><p><b>　　誤碼率：</b></p><p>　　rs=1e3

103、;%時間軸頻率步進</p><p>　　fc=1e2;%載波頻率100HZ</p><p>　　tzd=1e2;%1個碼元用100個點模擬</p><p>　　t=0:1/rs:(tzd-1/rs);</p><p>　　for snrb=0:1:10 %不同信噪比</p><p>　　ratio=0;%初始誤碼數(shù)設(shè)為

104、0 </p><p>　　for k=1:10 %十次循環(huán)產(chǎn)生10000碼元</p><p>　　n=1e3;%一次產(chǎn)生碼元數(shù)</p><p>　　g=randint(1,n);%產(chǎn)生1000個碼元</p><p>　　tz=g(ceil(10*t+(1/rs))).*cos(2*pi*fc*t);%得到調(diào)制信號tz </p>

105、<p>　　signal=awgn(tz,snrb);%信號通過白噪聲信道</p><p>　　Fs=1e3;%采樣頻率 </p><p>　　[b,a]=butter(2,[80,120]*2/Fs);%設(shè)計巴特沃斯帶通濾波器</p><p>　　sg1=filter(b,a,signal);%信號通過該BPF</p><p>　

106、　sg2=2*sg1.*cos(2*pi*fc*t);%信號通過相乘器</p><p>　　Fs=1e3;%采樣頻率 </p><p>　　[b,a]=butter(2,10*2/Fs)%設(shè)計巴特沃斯低通濾波器 </p><p>　　sg3=filter(b,a,sg2);%信號通過該LPF</p><p>　　b=0.4;%判決門限&l

107、t;/p><p><b>　　LL=tzd/2;</b></p><p><b>　　for i=1:n</b></p><p>　　if sg3((i-1)*tzd+LL)>b;%sg2的中間點是判決點 </p><p><b>　　sg4(i)=1;</b></p

108、><p><b>　　else </b></p><p><b>　　sg4(i)=0;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　end%得到判決后信號sg4</p><p>　　[numbers,pe] =symerr(g,

109、sg4);%得到誤碼率和誤碼數(shù)</p><p>　　ratio=ratio+numbers;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　r1=ratio/(n*10);%誤誤碼率</p><p>　　pel(1,snrb+1)=r1;% 11個誤碼率存入數(shù)組pel</p><p&

110、gt;<b>　　end</b></p><p>　　figure;%畫圖</p><p><b>　　x=0:1:10;</b></p><p>　　x1=10.^((x+7)./10);%分貝值轉(zhuǎn)化為真值</p><p>　　y=0.5*(erfc(sqrt(x1/4)));%2ASK誤碼率計算

111、</p><p>　　semilogy(x,pel,'-r',x,y,'-b');</p><p>　　legend('simulation','theoritical case');</p><p>　　xlabel('信噪比')</p><p>　　ylabe

112、l('誤碼率');grid on;</p><p>　　title('2ASK信號相干解調(diào)時信噪比與誤碼率的關(guān)系');</p><p>　　2、2ASK非相干解調(diào)</p><p>　　%構(gòu)造載波得已調(diào)信號%</p><p>　　a=randsrc(1,8,[0:1]);%產(chǎn)生8個隨機的數(shù)</p>

113、<p>　　l=linspace(0,2*pi,50);%用linspace函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組</p><p>　　f=sin(2*l);%生成載波</p><p>　　t=linspace(0,10*pi,400);%定義時軸length為10pi</p><p>　　out=1:400;%規(guī)定已調(diào)信號length</p><p>　　

114、b=1:400;% 規(guī)定基帶信號length</p><p>　　w=1:400;%規(guī)定載波length</p><p>　　%生成ASK信號% </p><p>　　for i=1:8 </p><p>　　if a(i)==0 </p><p>　　for j=1:50 </p><p>　

115、　out(j+50*(i-1))=0; %碼元為0則將0輸出</p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　for j=1:50 </p><p>　　out(j+50*(i-1))=5*f(j); %碼元為1則載波輸出</p

116、><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p>　　for i=1:8 </p><p>　　for j=1:50 </p><p>

117、;　　b(j+50*(i-1))=a(i); %b作為調(diào)制信號輸出</p><p>　　w(j+50*(i-1))=f(j); %w作為載波輸出</p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p>　　subplot(3,3,1),plot(t

118、,b),axis([0 10*pi -0.5 1.2]), </p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title('調(diào)制信號');</p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　subplot(3,3,2),plot(t,w),axis(

119、[0 10*pi -1.2 1.2]),</p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title('載波');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　subplot(3,3,3),plot(t,out),axis([0 10*pi -7

120、.2 7.2]),</p><p>　　xlabel('t'),ylabel('幅度'),title(' ASK波形');</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　%已調(diào)信號加入高斯白噪聲%</p><p>　　noise=awgn(out

121、,100,'measured') ;%產(chǎn)生噪音,信噪比100</p><p>　　subplot(334); </p><p>　　plot(t,noise); </p><p>　　ylabel('幅度'); xlabel('t');title('噪音+信號'); </p><p&

122、gt;　　axis([0 10*pi -5.5 5.5]);grid on;</p><p><b>　　%信號通過BPF%</b></p><p>　　Fs=400;%抽樣頻率400HZ</p><p>　　t=(1:400)*10*pi/Fs;%時軸步進</p><p>　　[b,a]=ellip(4,0.1,40,

123、[10,25]*2/Fs);%設(shè)計IIR-BPF</p><p>　　sf=filter(b,a,noise);%信號通過該濾波器</p><p>　　subplot(335); </p><p>　　plot(t,sf);%通過該BPF的波形</p><p>　　xlabel('t'); ylabel('幅度'

124、;);title('通過BPF后的波形'); </p><p>　　axis([0 10*pi -5.5 5.5]);grid on;</p><p><b>　　%信號通過LPF%</b></p><p>　　Fs=400;%抽樣頻率400HZ</p><p>　　t=(1:400)*10*pi/Fs;