通信原理課設(shè)基于simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計

1、華東交通大學(xué)課設(shè)論文課程設(shè)計(論文)任務(wù)書 信息工程 學(xué)院通信工程 專業(yè) 11-1、2、3、4 班 一、 一、課程設(shè)計(論文)題目基于Simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計二、課程設(shè)計(論文)工作自 2014 年 6 月 16 日起至 2014 年 6 月 27 日止。三、課程設(shè)計(論文) 地點: 圖書館、寢室、通信實驗室（4-410）。 四、課程設(shè)計(論文)內(nèi)容要求：1本課程設(shè)計的目的（1）使學(xué)生掌握通信系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理； （2）培養(yǎng)學(xué)生采用Simulink仿真軟件對各種電路進行仿真的方法； （3）培養(yǎng)學(xué)生對二進制數(shù)字調(diào)制及解調(diào)電路的理解能力；（4）能提高和挖掘?qū)W生對所學(xué)知識的

2、實際應(yīng)用能力即創(chuàng)新能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫作能力。 2課程設(shè)計的任務(wù)及要求1）基本要求：（1）學(xué)習(xí)Simulink仿真軟件的使用；（2）對數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制及解調(diào)電路各功能模塊的工作原理進行分析；（3）提出數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制及解調(diào)電路的設(shè)計方案，選用合適的模塊； （4）對所設(shè)計系統(tǒng)進行仿真；（5）并對仿真結(jié)果進行分析。a. 2ASK調(diào)制及解調(diào)b. 2FSK調(diào)制及解調(diào)c. 2PSK調(diào)制及解調(diào)d. 2DPSK調(diào)制及解調(diào)e. MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少選做一種）2）創(chuàng)新要求： 3）課程設(shè)計論文編寫要求（1）要按照書稿的規(guī)格打印謄寫畢業(yè)論文（2）論文包括目錄、緒論、正文、小

3、結(jié)、參考文獻、謝辭、附錄等（3）畢業(yè)論文裝訂按學(xué)校的統(tǒng)一要求完成4）答辯標(biāo)準(zhǔn)： （1）完成原理分析（20分） （2）系統(tǒng)方案選擇（30分） （3）仿真結(jié)果分析（30分） （4）論文寫作（20分）5）參考文獻：（1）王俊峰.通信原理MATLAB仿真教程 人民郵電出版社第1版 .2010.11.1（2）趙靜.基于MATLAB的通信系統(tǒng)仿真 北京航空航天大學(xué)出版社6）課程設(shè)計進度安排內(nèi)容 天數(shù)4地點構(gòu)思及收集資料 2圖書館仿真 5實驗室撰寫論文 3實驗室學(xué)生簽名： 2014年6月16日課程設(shè)計(論文)評審意見（1）完成原理分析（20分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）系統(tǒng)方案選擇

4、（30分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）仿真結(jié)果分析（30分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）論文寫作（20分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式規(guī)范性及考勤是否降等級：是（）、否（）評閱人： 職稱： 副教授 2014 年 6 月27 日目錄1.引言21.1設(shè)計背景。21.2數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計步驟。31.3課設(shè)內(nèi)容：32. MATLAB和SIMULINK簡介。43.通信與基帶傳輸系統(tǒng)概念。63.1 通信的概念63.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)74. 2ASK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。74.1 2ASK調(diào)制。84.2 2ASK的解調(diào)：94.3

5、 2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。95. 2FSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。105.1 2FSK的調(diào)制。105.2 2FSK的解調(diào)。125.3 2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。126. 2PSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。136.1 2PSK的調(diào)制。136.2 2PSK的解調(diào)。146.3 2PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。157. 2DPSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。167.1 2DPSK的調(diào)制。167.2 2DPSK的解調(diào)。177.3 2DPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。178. MSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真

6、。198.1 MSK的調(diào)制。198.2 MSK的解調(diào)208.3 MSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。219. 結(jié)論。21參考文獻22基于simulink的數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計摘要：數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號對載波的某些參量進行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。在此次的課設(shè)中我們利用simulink完成了2ASK調(diào)制及解調(diào)、2FSK調(diào)制及解、調(diào)2PSK調(diào)制及解調(diào)還有2DPSK調(diào)制及解調(diào)，在MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM中選擇了MSK進行了調(diào)制解調(diào)的設(shè)計。在報告中描述了此次

7、課設(shè)中各種調(diào)制方式調(diào)制解調(diào)的原理，并給出調(diào)制、解調(diào)的原理框圖。根據(jù)各種調(diào)制方式的原理,結(jié)合調(diào)制、解調(diào)的原理框圖。利用simulink設(shè)計出了相應(yīng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，同時還進行了仿真，結(jié)合原理不斷觀察仿真結(jié)果，不斷的調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)得到了相對最理想的結(jié)果，并對相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)果進行分析。最后對本次的課設(shè)進行了總結(jié)，此次的課設(shè)學(xué)會了simulink的使用，加深了對通信原理的理解，成功實現(xiàn)各調(diào)制方式的調(diào)制、解調(diào)。關(guān)鍵字：數(shù)字調(diào)制 simulink 仿真與調(diào)試221.引言1.1設(shè)計背景。隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展,計算機仿真已經(jīng)成為分析和設(shè)計通信系統(tǒng)的主要工具,在通信系統(tǒng)的研發(fā)和教學(xué)中具有越來越重要

8、的意義。計算機仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具,它通過構(gòu)建模型運行結(jié)果來分析實物系統(tǒng)的性能從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。通過仿真,可以降低新系統(tǒng)失敗的可能性,消除系統(tǒng)中潛在的瓶頸,優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能。因此,仿真是通信系統(tǒng)研究和工程建設(shè)中不可缺少的環(huán)節(jié)。仿真也稱模擬,在本質(zhì)上,系統(tǒng)的計算機仿真就是根據(jù)實際的物理系統(tǒng)的運行原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述并進行計算機數(shù)值求解。根據(jù)實際的目標(biāo)問題提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述,通?？梢员磉_為一系列數(shù)學(xué)方程以及一系列邊界條件。把系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述稱為系統(tǒng)的仿真模型。用計算機語言重新表達的數(shù)學(xué)模型稱為系統(tǒng)的計算機仿真模型。對用戶而言,使用仿真軟件的平臺不同,所建立的計算

9、機仿真模型形式也不同,可以是字符形式的一系列程序代碼,也可以是圖形化的一些列一組信號流程圖、系統(tǒng)方框圖或者狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。SIMULINK是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。SIMULINK具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點SIMULINK已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于SIMULINK。從理論上對通信系統(tǒng)進行深入細致的研究是非常必要的，本文對通信系

10、統(tǒng)中的一些重要環(huán)節(jié)，如數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)有著深入的研究學(xué)習(xí)。本文在深刻理解通信系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，利用MATLAB提供的通信工具箱和信號處理工具箱中的模塊，對通信系統(tǒng)中的典型信號進行了模型構(gòu)建、系統(tǒng)設(shè)計、仿真演示、結(jié)果顯示。通過系統(tǒng)的仿真與分析可以看出SIMULINK在系統(tǒng)建模和仿真中的巨大優(yōu)勢，是學(xué)習(xí)、研究和設(shè)計通信系統(tǒng)強有力的工具。1.2數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計步驟。利用SIMULINK進行數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計、仿真的基本步驟如下：（1）建立數(shù)學(xué)模型：根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，將整個系統(tǒng)簡化到有源系統(tǒng)，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之間的關(guān)系，畫出系統(tǒng)流程框圖模型。（2）仿真系統(tǒng)：根據(jù)

11、建立的模型從SIMULINK通信模型庫的各個子庫中將所需要的單元功能模塊拷貝到Untitled窗口，按系統(tǒng)流程框圖模型連接，組建要仿真的通信系統(tǒng)模型。 （3）設(shè)置、調(diào)整參數(shù)：參數(shù)設(shè)置包括運行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置（如系統(tǒng)運行時間。采樣速率等）和功能模塊運行參數(shù)設(shè)置（如正弦信號的頻率、幅度、初相；低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等）。 （4）設(shè)置觀察窗口，分析仿真數(shù)據(jù)和波形：在系統(tǒng)模型的關(guān)鍵點處設(shè)置觀測輸出模塊，用于觀測仿真系統(tǒng)的運行情況，以便及時調(diào)整參數(shù)，分析結(jié)果。 （5）生成新的模塊：對于庫中沒有的功能模塊，可以根據(jù)以掌握的技術(shù)生成所需新的子模塊，以便隨時調(diào)用。1.3課設(shè)內(nèi)容：此次課設(shè)的主要內(nèi)

12、容如下：（1） ：學(xué)習(xí)了simulink的使用方法。（2） ：學(xué)習(xí)了各種調(diào)制方式的調(diào)制解調(diào)原理，及其設(shè)計方法。（3） ：根據(jù)各種調(diào)制方式的原理，利用simulink設(shè)計出了相應(yīng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，同時還進行了仿真，結(jié)合原理不斷觀察仿真結(jié)果，不斷的調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)得到了最理想的結(jié)果。（4） ：以文檔的形式描述了此次課設(shè)中各種調(diào)制方式調(diào)制解調(diào)的原理，給出相應(yīng)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)并對結(jié)果進行分析。2. MATLAB和SIMULINK簡介。美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實驗室“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老

13、師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。從Matlab誕生開始，由于其高度的集成性及應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便，能非常快的實現(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時間，受到了大多數(shù)科研人員的支持，經(jīng)過一代代人的努力，目前已發(fā)展到了7。X版本。Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。可以毫不夸張的說，哪怕是你真正理解了一個工具箱，那么就是理解了一門非常重要的科學(xué)知識?？蒲泄ぷ髡咄ǔ？梢酝ㄟ^Matlab來學(xué)習(xí)某個

14、領(lǐng)域的科學(xué)知識，這就是Matlab真正在全世界推廣開來的原因。目前的Matlab版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像VB等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），所以計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進一步受到了科研工作者的歡迎。另外，Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了Matlab的應(yīng)用潛力?？梢哉f，Matlab已經(jīng)也很有必要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門工具對學(xué)習(xí)各門學(xué)科有非常重要的推進作用。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說

15、，Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。Simulink工作環(huán)境進過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點在于：1、建模方便、快捷；2、易于進行模型分析；3、優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分

16、方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink模塊庫（或函數(shù)庫）包含有Sinks（輸出方式）、Sources（輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、Connection（連接與接口）和Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運算的Simulink庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個子模型庫中包含有相應(yīng)的功能模塊，用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個

17、模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的應(yīng)用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的

18、，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改模型。強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境，可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Simulink支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng);Simulink為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比，更直觀、方便和靈活。用戶可以在Matlab和Simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包(Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱)是Matlab語言中的一個科學(xué)性工具包

19、，提供通信領(lǐng)域中計算、研究模擬發(fā)展、系統(tǒng)設(shè)計和分析的功能，可以在Matlab環(huán)境下獨立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的圖形界面功能GUI（Graphical User Interface）能為仿真系統(tǒng)生成一個人機交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。因此，Matlab在通信系統(tǒng)仿真中得到了廣泛應(yīng)用，本文也選用該工具對數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進行仿真。3.通信與基帶傳輸系統(tǒng)概念。3.1 通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以及

20、數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。 通信系統(tǒng)一般模型如下所示：圖3-1：通信系統(tǒng)一般模型相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如下圖3-2所示：圖3-2：通信系統(tǒng)一般模型 同時數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如圖3-3所示的數(shù)字通信系統(tǒng)：圖3-3：數(shù)字通信系統(tǒng)通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息(Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象

21、的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。通信從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真，高效率地進行傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。3.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，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)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須

22、用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。 3-4數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)、正交振幅鍵控(QAM)、多相相移鍵控信號(QPSK)、最小移頻鍵控(MSK)。本次課設(shè)內(nèi)容主要以二進制振幅鍵控(2ASK)、二進制頻移動鍵控(2FSK)和二進制相移鍵控(2PSK)、二進制相對相移鍵控（2DPSK）、最小移頻鍵控(M

23、SK)為主。4. 2ASK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。4.1 2ASK調(diào)制。(1) 調(diào)制原理（模擬相乘法）：振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。幅度鍵控可以通過乘法器和開關(guān)電路來實現(xiàn)。載波在數(shù)字信號1或0的控制下通或斷，在信號為1的狀態(tài)載波接通，此時傳輸信道上有載波出現(xiàn)；在信號為0的狀態(tài)下，載波被關(guān)斷，此時傳輸信道上無載波傳送。設(shè)發(fā)送的二進制符號序列由0、1序列組成，發(fā)送0符號的概率為P，發(fā)送1符號的概率為1-P，且相互獨立。該二進制符號序列可表示為： 其中： Ts是二進制基帶信號時間間隔，g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖

24、: 則二進制振幅鍵控信號可表示為： （2）根據(jù)模擬相乘法調(diào)制原理框圖如下： 4-1振幅調(diào)制模擬相乘法調(diào)制原理圖（3） 二進制振幅鍵控調(diào)制波形如下：根據(jù)載波信號幅度的取值的對調(diào)制信號進行調(diào)制。波形如下：4-2二進制振幅鍵控調(diào)制波形4.2 2ASK的解調(diào)：（1） 解調(diào)原理（相干解調(diào)）：2ASK信號的解調(diào)有兩種方法即相干解調(diào)和包絡(luò)解調(diào)。此次課設(shè)中采用相干解調(diào)，相干解調(diào)也稱為同步解調(diào)，利用乘法器，輸入一路與載頻相干即同頻同相的參考信號與載頻相乘。具體過程如下：比如原始信號A與載頻調(diào)制后得到信號，解調(diào)時引入相干（同頻同相）的參數(shù)信號，得到，用低通濾波器將高頻信號濾除，即得原始信號A。（2） 解調(diào)原理框圖

25、：4.3 2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。（1） 2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖：利用simulink得到2ASK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖：（2）仿真結(jié)果。根據(jù)調(diào)制解調(diào)仿真電路，經(jīng)過調(diào)整得到如下結(jié)果：（3）結(jié)果分析：對照調(diào)制解調(diào)電路各點，根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，整個電路得到了很準(zhǔn)確的調(diào)制信號，并且很好地將其解調(diào)出來，解調(diào)信號和原始信號對比發(fā)現(xiàn)，沒有任何的失真和延時。5. 2FSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。5.1 2FSK的調(diào)制。（1）調(diào)制原理：采用了模擬調(diào)頻法。2FSK信號是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為時

26、代表傳0，載頻為時代表傳1。顯然，2FSK信號完全可以看成兩個分別以和為載頻,以和為被傳二進制序列的兩種2ASK信號的合成。2FSK信號的一般時域數(shù)學(xué)表達式為:其中，且是的反碼，關(guān)系式如下： （2）調(diào)制原理框圖：采用模擬相乘法有如下的調(diào)制原理圖： (3)解調(diào)信號時域波形：2fsk調(diào)制波形如下：5.2 2FSK的解調(diào)。(1)解調(diào)原理（相干解調(diào)）： 二進制移頻鍵控信號的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法，有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。 其解調(diào)原理是將二進制移頻鍵控信號分解為上下兩路二進制振幅鍵控信號，分別進行解調(diào),通過對上下兩路的抽樣值進行比較最終判決出輸出信號。(2)解調(diào)原理框圖:5.3

27、 2FSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。(1)simulink繪制的2FSK調(diào)制與解系統(tǒng)的仿真電路圖如下：(2)仿真結(jié)果如下：(3)仿真結(jié)果分析：結(jié)果表明能非常準(zhǔn)確的對信號進行調(diào)制，得到了較好的2FSK波形，并且在時間上非常同步。對于解調(diào)信號，其解調(diào)結(jié)果與原波形相比有一半的失真，還不是很理想。6. 2PSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。6.1 2PSK的調(diào)制。（1）2PSK調(diào)制的原理：二進制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號。 通常用已調(diào)信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和

28、 0。 二進制移相鍵控信號的時域表達式為： 在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即：若g(t)是脈寬為Ts， 高度為1的矩形脈沖時，則有:當(dāng)發(fā)送二進制符號1時，已調(diào)信號e2PSK(t)取0°相位，發(fā)送二進制符號0時，e2PSK(t)取180°相位。若用n表示第n個符號的絕對相位，則有 n= 0°， 發(fā)送 1 符號180°， 發(fā)送 0 符號。這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進制絕對移相方式。（2）2PSK調(diào)制框圖（采用模擬相乘法）： （3）2PSK調(diào)制的波形： 6.2 2PSK的解調(diào)。（1）解調(diào)原理(相干解調(diào)法)：由于PSK

29、信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。此次課設(shè)中2PSK信號的解調(diào)方法采用的是相干解調(diào)法。經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負抽樣值判為0。（2） 解調(diào)原理框圖：6.3 2PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。(1) :simulink軟件仿真圖如下:（2） 仿真結(jié)果如下：（3） 結(jié)果分析：結(jié)果表明能非常準(zhǔn)確的對信號進行調(diào)制，得到了較好的2PSK波形，并且在時間上非常同步。對于解調(diào)信號，因為我所使用的simulink沒有抽樣判決器，采用代替器件中有判

30、決鍵的使用導(dǎo)致解調(diào)結(jié)果有延時。7. 2DPSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。7.1 2DPSK的調(diào)制。（1） 調(diào)制原理(模擬調(diào)相法)：二進制移相鍵控（2PSK）方式是指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。眾所周知2PSK調(diào)制是將傳輸?shù)臄?shù)字碼元“1”用初始相位為180°的正弦波表示，而數(shù)字碼元“0”用初始相位為0°的正弦波表示。若設(shè)是傳輸數(shù)字碼元的絕對碼，則2PSK已調(diào)信號在任一個碼元時間內(nèi)的表達式為: 為此實際中一般采用一種所謂的差分移相鍵控（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。用前后相鄰碼元的載波相

31、對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為： 若將傳輸數(shù)字碼元的絕對碼先進行差分編碼得相對碼，其差分編譯碼如下：差分編碼為 （2）差分譯碼為 （3）再將相對碼進行2PSK調(diào)制，則所得到的即是2DPSK已調(diào)信號，其在任一碼元時間內(nèi)的表達式為 （4）（2） 調(diào)制原理框圖（采用模擬調(diào)相法）：（3） 其調(diào)制波形： 7.2 2DPSK的解調(diào)。（1） 解調(diào)原理（差分相干解調(diào)方式）：實際中接收到的2DPSK 信號在經(jīng)過帶通濾波后，由于碼元跳變處的高頻分量被過濾掉，濾波后的2DPSK信號波形分為穩(wěn)定區(qū)和過渡區(qū)，碼元中間部分是穩(wěn)定區(qū)，前、后部分為過渡區(qū)。穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的

32、信號基本無損失，波形近似為正弦波，而過渡區(qū)內(nèi)的波形則不是正弦波，并且幅度明顯降低。調(diào)制信息基本上只存在于碼元穩(wěn)定區(qū)。直接比較前、后碼元的相位差，從而恢復(fù)發(fā)送的二進制數(shù)字信息。由于解調(diào)的同時完成了碼反變換作用，故解調(diào)器中不需要碼反變換器，只需將調(diào)制信號延遲一個碼元間隔。由于差分相干解調(diào)方式不需要專門的相干載波，因此是一種非相干解調(diào)方法。（2）解調(diào)原理框圖：7.3 2DPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖及其仿真結(jié)果。(1) DPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真電路圖(2) 仿真結(jié)果:(3) 結(jié)果分析：結(jié)果表明能非常準(zhǔn)確的對信號進行調(diào)制，得到了較好的2DPSK波形，并且在時間上非常同步。對于解調(diào)信號，能很好的恢復(fù)出調(diào)制信號，世間上非常同步，只不過有些許誤差。從信差分編碼移相2DPSK在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種重要的調(diào)制方式，其抗噪性能和信道頻帶利用率均優(yōu)于移幅鍵控(ASK)和移頻鍵控(FSK)，因而在實際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。8. MSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計原理及仿真。8.1 MSK的調(diào)制。（1） 調(diào)制原理：MSK叫最小頻移鍵控，它是頻移鍵控（FSK）的一種改進型。這里“最小”指的是能以最小的調(diào)制指數(shù)（即0.5）獲得正交信號，它能比PSK傳送更高的比特速率。二進制