通信系統(tǒng)仿真經(jīng)典

題目基于SIMULINK的通信系統(tǒng)仿真摘要在模擬通信系統(tǒng)中，由模擬信源產(chǎn)生的攜帶信息的消息經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，模擬基帶信號(hào)在經(jīng)過調(diào)制將低通頻譜搬移到載波頻率上適應(yīng)信道，最終解調(diào)還原成電信號(hào)；在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)制，變?yōu)轭l帶信號(hào)，通過信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。本文應(yīng)用了幅度調(diào)制以及鍵控法產(chǎn)生調(diào)制與解調(diào)信號(hào)。本論文中主要通過對(duì)SIMULINK工具箱的學(xué)習(xí)和使用，利用其豐富的模板以及本科對(duì)通信原理知識(shí)的掌握，完成了AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK三種模擬信號(hào)和三種數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)，以及用SIMULINK進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。首先我進(jìn)行了兩種通信系統(tǒng)的建模以及不同信號(hào)系統(tǒng)的原理研究，然后將學(xué)習(xí)總結(jié)出的相應(yīng)理論與SIMULINK中豐富的模塊相結(jié)合實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的建模，并且調(diào)整參數(shù)直到仿真波形輸出，觀察效果，最終對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)論進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞通信系統(tǒng)調(diào)制SIMULINK精選目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".前言 1\o"CurrentDocument"選題的意義和目的 1通信系統(tǒng)及其仿真技術(shù) 2\o"CurrentDocument".現(xiàn)代通信系統(tǒng)的介紹 7\o"CurrentDocument"通信系統(tǒng)的一般模型 7\o"CurrentDocument"模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型 7模擬通信系統(tǒng)模型 7數(shù)字通信系統(tǒng)模型 8\o"CurrentDocument"模擬通信和數(shù)字通信的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn) 9\o"CurrentDocument".通信系統(tǒng)的仿真原理及框圖 12\o"CurrentDocument"模擬通信系統(tǒng)的仿真原理 12DSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理 12\o"CurrentDocument"數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真原理 16ASK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理 16\o"CurrentDocument".通信系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 21\o"CurrentDocument"模擬通信系統(tǒng)結(jié)果分析 21DSB模擬通信系統(tǒng) 21\o"CurrentDocument"仿真結(jié)果框圖 24DSB模擬系統(tǒng)仿真結(jié)果 24\o"CurrentDocument"數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)果分析 28ASK數(shù)字通信系統(tǒng) 28\o"CurrentDocument"仿真結(jié)果框圖 35ASK數(shù)字系統(tǒng)仿真結(jié)果 35精選.前言選題的意義和目的隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)成為分析和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的主要工具,在通信系統(tǒng)的研發(fā)和教學(xué)中具有越來越重要的意義。計(jì)算機(jī)仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具,它通過構(gòu)建模型運(yùn)行結(jié)果來分析實(shí)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(jì)算機(jī)仿真就是根據(jù)實(shí)際的物理系統(tǒng)的運(yùn)行原理建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述并進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值求解。根據(jù)實(shí)際的目標(biāo)問題提出相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述,通?？梢员磉_(dá)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(jì)算機(jī)語(yǔ)言重新表達(dá)的數(shù)學(xué)模型稱為系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型。對(duì)用戶而言，使用仿真軟件的平臺(tái)不同,所建立的計(jì)算機(jī)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(hào)流程圖、系統(tǒng)方框圖或者狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。在當(dāng)代社會(huì)中，信息的交換日益頻繁，隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及它們的密切結(jié)合，通信能克服對(duì)空間和時(shí)間的限制，大量的、遠(yuǎn)距離的信息傳遞和存取已成為可能。展望未來，通信技術(shù)正在向數(shù)字化、智能化、綜合化、寬帶化、個(gè)人化方向迅速發(fā)展，各種新的電信業(yè)務(wù)也應(yīng)運(yùn)而生，正沿著信息服務(wù)多種領(lǐng)域廣泛延伸。Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)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(jiǎn)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(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)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(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入細(xì)致的研究是非常必要的，本文對(duì)通信系統(tǒng)中的一些重要環(huán)節(jié)，如數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸?shù)扔兄钊氲难芯繉W(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(hào)處理工具箱中的模塊，對(duì)通信系統(tǒng)中的典型信號(hào)進(jìn)行了模型構(gòu)建、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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)建模和仿真中精選的巨大優(yōu)勢(shì)，是學(xué)習(xí)、研究和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)強(qiáng)有力的工具。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外通信技術(shù)的發(fā)展中，通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)是一個(gè)技術(shù)重點(diǎn)。著重關(guān)注模擬通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的基本原理以及抗噪聲性能，并在MATLAB軟件平臺(tái)上仿真實(shí)現(xiàn)幾種常見的調(diào)制方式。最常用最重要的模擬調(diào)制方式是用正弦波作為載波的幅度調(diào)制和角度調(diào)制。利用MATLAB對(duì)模擬調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，將結(jié)合MATALB模塊和Simulink工具箱的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，從而更深入地掌握模擬調(diào)制系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。通信系統(tǒng)的一般模型實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。以基本的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為例，通信系統(tǒng)的組成（通常也稱為一般模型）。利用系統(tǒng)仿真可以迅速構(gòu)建一個(gè)通信系統(tǒng)模型，為通信和信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析提供一個(gè)便捷，高效且精準(zhǔn)的評(píng)估平臺(tái)。可以將軟件模型和硬件原型輸出的數(shù)據(jù)以及從真實(shí)系統(tǒng)的信號(hào)相互結(jié)合起來，從而使設(shè)計(jì)過程和評(píng)估過程統(tǒng)一起來，協(xié)同工作，使得設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤得以及時(shí)的修正，最終使得設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境相吻合，保證后期產(chǎn)品化過程的順利進(jìn)行。在我國(guó)，現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)，性能越來越高,構(gòu)成越來越復(fù)雜;另一方面,要求通信系統(tǒng)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)縮短周期，降低成本,提高水平。如此要求只有通過使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具才能實(shí)現(xiàn)。利用系統(tǒng)建模和軟件仿真技術(shù)，幾乎可以對(duì)所有的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行分層次的建模和評(píng)估，而且模型無需針對(duì)解析分析簡(jiǎn)化，因此評(píng)價(jià)結(jié)果更加精準(zhǔn)，更接近實(shí)際的運(yùn)行情況。，隨著超大規(guī)模集成電路工藝的成熟以及計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的充分發(fā)展，數(shù)字通信發(fā)展迅速，大多數(shù)的模擬通信系統(tǒng)已被數(shù)字通信系統(tǒng)所取代。盡管在未來的一段時(shí)間內(nèi)數(shù)字通信系統(tǒng)還不能完全取代模擬通信系統(tǒng)那個(gè)，但通信朝著數(shù)字化方向發(fā)展是不會(huì)改變的，這是有數(shù)字通信和模擬通信自身的特點(diǎn)所決定的。從宏觀看，世界通信方式，仍以電話為主，在電話通信中，則以程控交換和移動(dòng)電話發(fā)展最快。目前模擬通信系統(tǒng)還在使用，但由于人們對(duì)各種通信業(yè)務(wù)的需求迅速增加，數(shù)字通信正向著小型化、智能化、高速大容量的方向迅速發(fā)展，最終必將取代模擬通信。從中我們可以看出通信在我們生活中的重要，它給我們帶來了各種各樣的消息，如果有一天它消失了，我不敢想象世界會(huì)變成怎樣。精選.現(xiàn)代通信系統(tǒng)的介紹通信系統(tǒng)的一般模型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(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖象等都是消息（Message）。消息有模擬消息（如語(yǔ)音、圖象等）以及數(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(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（Signal）是傳輸消息的手段，信號(hào)是消息的物質(zhì)載體。通信的目的是傳遞消息，但對(duì)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。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿（受信者），它的一般模型如圖3-1。圖3-1通信系統(tǒng)一般模型模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型在模擬通信系統(tǒng)中，信源（信息源，也稱發(fā)終端）的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如電話系統(tǒng)中電話機(jī)可看成是信源。信源輸出的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。所謂基帶信號(hào)是指沒有經(jīng)過調(diào)制（進(jìn)行頻譜搬移和變換）的原始電信號(hào)，其特點(diǎn)是信號(hào)頻譜從零頻附近開始，具有低通形式。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。發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來， 即將信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場(chǎng)合，調(diào)制是最常見的變換方式；對(duì)傳輸數(shù)精選字信號(hào)來說，發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃梢允怯芯€的，也可以是無線的，甚至還可以包含某些設(shè)備。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。 在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等 。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。 信宿（也稱受信3.2.2數(shù)字通信系統(tǒng)模型在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源，信道，調(diào)制器，解調(diào)器，收信者和模擬的一樣，加密器，編碼器看名字就能猜出功能了吧，需要說明的是，圖中調(diào)制器 /解調(diào)器、加密器/解密器、編碼器/譯碼器等環(huán)節(jié)，在具體通信系統(tǒng)中是否全部采用，這要取決于具體設(shè)計(jì)條件和要求。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。通常把有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)。 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，我們把沒有調(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。圖中基帶信號(hào)形成器可能包括編碼器、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。模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中， 信源輸出的信號(hào)均為數(shù)字基帶信號(hào)，實(shí)際上，在日常生活中大部分信號(hào)（如語(yǔ)音信號(hào)）為連續(xù)變化的模擬信號(hào)。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，精選即進(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。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖3-3所示。號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖3-3所示。噪聲和干擾源圖3-3數(shù)字通信系統(tǒng)一般模型基帶信號(hào)解調(diào)器信道調(diào)制器基帶信號(hào)基帶信號(hào)解調(diào)器信道調(diào)制器基帶信號(hào)噪聲和干擾源圖3-4數(shù)字通信系統(tǒng)仿真模型模擬通信和數(shù)字通信的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)信號(hào)方式的不同，通信可分為模擬通信和數(shù)字通信。什么是模擬通信呢？比如在電話通信中，用戶線上傳送的電信號(hào)是隨著用戶聲音大小的變化而變化的。這個(gè)變化的電信號(hào)無論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續(xù)的，這種信號(hào)稱為模擬信號(hào)。在用戶線上傳輸模擬信號(hào)的通信方式稱為“模擬通信”。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)不精選同，它是一種離散的、脈沖有無的組合形式，是負(fù)載數(shù)字信息的信號(hào)。電報(bào)信號(hào)就屬于數(shù)字信號(hào)?，F(xiàn)在最常見的數(shù)字信號(hào)是幅度取值只有兩種（用0和1代表）的波形，稱為“二進(jìn)制信號(hào)"?！皵?shù)字通信”是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。?shù)字通信與模擬通信相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：首先是抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字通信中的信息是包含在脈沖的有無之中的，只要噪聲絕對(duì)值不超過某一門限值，接收端便可判別脈沖的有無，以保證通信的可靠性。其次是遠(yuǎn)距離傳輸仍能保證質(zhì)量。因?yàn)閿?shù)字通信是采用再生中繼方式，能夠消除噪音，再生的數(shù)字信號(hào)和原來的數(shù)字信號(hào)一樣，可繼續(xù)傳輸下去，這樣通信質(zhì)量便不受距離的影響，可高質(zhì)量地進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。此外，它還便于采用大規(guī)模集成電路，便于實(shí)現(xiàn)加密處理，便于實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的計(jì)算機(jī)管理等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，必須使發(fā)送端發(fā)出的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，這個(gè)過程稱為“模數(shù)變換”。模擬信號(hào)數(shù)字化最基本的方法有三個(gè)過程，第一步是“抽樣”，就是對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化處理，通常是以相等的時(shí)間間隔來抽取模擬信號(hào)的樣值。第二步是“量化”，將模擬信號(hào)樣值變換到最接近的數(shù)字值。因抽樣后的樣值在時(shí)間上雖是離散的，但在幅度上仍是連續(xù)的，量化過程就是把幅度上連續(xù)的抽樣也變?yōu)殡x散的。第三步是“編碼”，就是把量化后的樣值信號(hào)用一組二進(jìn)制數(shù)字代碼來表示，最終完成模擬信號(hào)的數(shù)字化。數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字網(wǎng)進(jìn)行傳輸。接收端則是一個(gè)還原過程，把收到的數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)，即“數(shù)據(jù)摸變換”，從而再現(xiàn)聲音或圖像。如果發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)本來就是數(shù)字信號(hào)，則用不著進(jìn)行模數(shù)變換過程，數(shù)字信號(hào)可直接進(jìn)入數(shù)字網(wǎng)進(jìn)行傳輸。區(qū)別在于調(diào)制方式不同。模擬通信，技術(shù)很成熟，就是將模擬信號(hào)與載波進(jìn)行調(diào)制，使其帶有一定載波特性，又不失模擬信號(hào)的獨(dú)特性，接受端通過低通濾波器，還原初始模擬信號(hào)。而數(shù)字信號(hào)，首先進(jìn)行采樣，對(duì)于采樣幅值進(jìn)行編碼（0，1編碼），然后進(jìn)行調(diào)制，相移鍵控等。接受端還原即可。區(qū)別在于，由于數(shù)字通信其傳輸數(shù)字抽樣信號(hào)，在接受端可以得到還原，所以信號(hào)傳輸率高。而模擬信號(hào)，是對(duì)于信號(hào)的直接調(diào)制，與載波相乘，當(dāng)傳輸途中有干擾時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)的沖擊，是不可修復(fù)的，所以造成失楨。數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)由于在數(shù)字通信中，傳輸?shù)男盘?hào)幅度是離散的，以二進(jìn)制為例，信號(hào)的取值只有兩個(gè)，這樣接收端只需判別兩種狀態(tài)。信號(hào)在傳輸過程中受到精選噪聲的干擾，必然會(huì)使波形失真，接收端對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，以辨別是兩種狀態(tài)中的哪一個(gè)。只要噪聲的大小不足以影響判決的正確性，就能正確接收（再生）。而在模擬通信中，傳輸?shù)男盘?hào)幅度是連續(xù)變化的，一旦疊加上噪聲，即使噪聲很小，也很難消除它。數(shù)字通信抗噪聲性能好，還表現(xiàn)在微波中繼通信時(shí)，它可以消除噪聲積累。這是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)在每次再生后，只要不發(fā)生錯(cuò)碼，它仍然像信源中發(fā)出的信號(hào)一樣，沒有噪聲疊加在上面。因此中繼站再多，數(shù)字通信仍具有良好的通信質(zhì)量。而模擬通信中繼時(shí)，只能增加信號(hào)能量（對(duì)信號(hào)放大），而不能消除噪聲。（2）差錯(cuò)可控?cái)?shù)字信號(hào)在傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（差錯(cuò)），可通過糾錯(cuò)編碼技術(shù)來控制，以提高傳輸?shù)目煽啃?。?）易加密數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，它容易加密和解密。因此，數(shù)字通信保密性好。（4）易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字存貯技術(shù)、數(shù)字交換技術(shù)以及數(shù)字處理技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展，許多設(shè)備、終端接口均是數(shù)字信號(hào)，因此極易與數(shù)字通信系統(tǒng)相連接。數(shù)字通信的缺點(diǎn)相對(duì)于模擬通信來說，數(shù)字通信主要有以下兩個(gè)缺點(diǎn)：（1）頻帶利用率不高系統(tǒng)的頻帶利用率，可用系統(tǒng)允許最大傳輸帶寬（信道的帶寬）與每路信號(hào)的有效帶寬之比來表征。數(shù)字通信中，數(shù)字信號(hào)占用的頻帶寬，以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù)20?60kHz的帶寬。因此，如果系統(tǒng)傳輸帶寬一定的話，模擬電話的頻帶利用率要高出數(shù)字電話的5?15倍。（2）系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜數(shù)字通信中，要準(zhǔn)確地恢復(fù)信號(hào)，接收端需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)，以保持收端和發(fā)端嚴(yán)格的節(jié)拍一致、編組一致。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備一般都比較復(fù)雜，體積較大。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字通信在今后的通信方式中必將逐步取代模擬通信而占主導(dǎo)地位。精選.通信系統(tǒng)的仿真原理及框圖模擬通信系統(tǒng)的仿真原理調(diào)制的作用：(1)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移，適應(yīng)在頻帶信道內(nèi)的傳輸；(2)當(dāng)頻帶信道帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬時(shí)，可以將多路基帶信號(hào)調(diào)制到互不重疊的頻帶上，充分利用信道帶寬，實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用(FDM)；(3)不同的調(diào)制方式具有不同的有效性和可靠性(如FM的可靠性好而有效性差，AM有效性好而可靠性差)，可以根據(jù)需要選用合適的調(diào)制方法。4.1.1DSB信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制原理：在幅度調(diào)制的一般模型中，若假設(shè)濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)(出(⑴=1),調(diào)制信號(hào)能的中無直流分量，則輸出的已調(diào)信號(hào)就是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào)(DSB)。每當(dāng)信源信號(hào)極性發(fā)生變化時(shí)，調(diào)制信號(hào)的相位都會(huì)發(fā)生一次突變n。SDSB(t)=m(t)cos①J 式(4-3)調(diào)制的目的就是進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴SB調(diào)制原理框圖如圖4-3:m(t)SDSB(t)一「cOS3ct圖4-3DSB調(diào)制原理框圖DSB信號(hào)實(shí)質(zhì)上就是基帶信號(hào)與載波直接相乘，頻域上就是卷積，表示式為：S(?)=1MG+3)+M(B—3)] 式(4-4)DSB2 C C(1)經(jīng)調(diào)制后，調(diào)制信號(hào)的帶寬變?yōu)樵鶐盘?hào)的2倍：模擬基帶信號(hào)帶寬為W,則調(diào)制信號(hào)的帶寬為2W；(2)調(diào)制信號(hào)中不含離散的載頻分量：因?yàn)樵M基帶信號(hào)中不含離散直流分量。精選(3)包含上下兩個(gè)邊帶，且攜帶相同信息(雙邊帶)；(4)不論是確定信號(hào)的頻譜，還是隨機(jī)信號(hào)的功率譜，都是基帶信號(hào)頻譜/功率譜的線性搬移。因而被稱為線性調(diào)制。解調(diào)原理：DSB只能進(jìn)行相干解調(diào)，其原理框圖與AM信號(hào)相干解調(diào)時(shí)完全相同，利用恢復(fù)的載波與信號(hào)相乘，將頻譜搬移到基帶，還原出原基帶信號(hào)。圖4-4DSB解調(diào)原理框圖(1)當(dāng)恢復(fù)載波與原載波頻率不完全一樣時(shí)，解調(diào)信號(hào)是原基帶信號(hào)與低頻正弦波的乘積；(2)若恢復(fù)載波與原載波頻率相同，而相位不同時(shí)，輸出信號(hào)達(dá)不到最大值。數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真原理數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號(hào)。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過程稱為數(shù)字調(diào)制。通常使用鍵控法來實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控。數(shù)字調(diào)制：(1)數(shù)字信號(hào)通過正弦載波調(diào)制成頻帶信號(hào)；(2)數(shù)字信號(hào)控制正弦載波的某個(gè)參量；(3)鍵控信號(hào)：對(duì)載波參量的離散調(diào)制。ASK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理調(diào)制原理：數(shù)字信號(hào)對(duì)載波振幅調(diào)制稱為振幅鍵控即ASK(Amplitude-ShiftKeying),OOK就是用單極性不歸零碼控制正弦載波的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，抗噪聲性能不好。ASK實(shí)現(xiàn)方法：乘法器實(shí)現(xiàn)法。乘法器實(shí)現(xiàn)法的輸入是隨機(jī)信息序列，經(jīng)過基帶信號(hào)形成器，產(chǎn)生波形序列，乘法器用來進(jìn)行頻譜搬移，相乘后的信號(hào)通過帶通濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾。精選

￡a6(t-nT￡a6(t-nT)n bn-一㈤ a取值為

n1或0脈沖成型低

通濾波器Acos①tcgT()n二一8圖4-8ASK乘法器實(shí)現(xiàn)法框圖解調(diào)原理:ASK的解調(diào)：包絡(luò)檢波法。由于AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)賦0成正比，故也可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡(luò)檢波框圖如圖4-1：精選圖4-1ASK精選圖4-1ASK包絡(luò)檢波框圖.通信系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析模擬通信系統(tǒng)結(jié)果分析DSB模擬通信系統(tǒng)DSB相干解調(diào)框圖圖5-1DSB相干解調(diào)框圖信源參數(shù)參數(shù)：幅度1頻率10rad/s載波參數(shù)：幅度1頻率100rad/sBPF參數(shù)：下限頻率90rad/s上限頻率110rad/sLPF參數(shù)：截止頻率10rad/s高斯白噪聲參數(shù)：均值0標(biāo)準(zhǔn)差0.01仿真結(jié)果框圖DSB模擬系統(tǒng)仿真結(jié)果DSB相干解調(diào)波形上：解調(diào)波形下：信源波形精選

DSB在調(diào)制過程中的調(diào)制波形上：調(diào)制波形下：信源波形圖5-3DSB調(diào)制波形從波形圖可以看出DSB,由于系統(tǒng)模型經(jīng)歷多個(gè)模塊，會(huì)造成一定的時(shí)延。解調(diào)過后的信號(hào)波形不僅有相位的延遲，而且在幅度上也低于信源波形。精選數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)果分析ASK數(shù)字通信系統(tǒng)ASK模擬相乘法、包絡(luò)檢波解調(diào)框圖圖5-4ASK模擬相乘法、包絡(luò)檢波解調(diào)框圖信源參數(shù)：0碼概率0.5采樣時(shí)間1s載波參數(shù)：幅度1頻率100rad/s高斯白噪聲參數(shù)：均值0標(biāo)準(zhǔn)差0.001BPF參數(shù)：下限頻率90rad/s上限頻率110rad/sLPF參數(shù)：截止頻率10rad/s判決器參數(shù)：門限0.25全波整流器參數(shù)：下限0上限inf仿真結(jié)果框圖ASK數(shù)字系統(tǒng)仿真結(jié)果ASK模擬相乘法調(diào)制包絡(luò)檢波法解調(diào)波形上：信源波形下：解調(diào)信號(hào)波形精選

圖5-5ASK模擬相乘法調(diào)制包絡(luò)檢波法解調(diào)波形仿真結(jié)果可知，相比而言，ASK調(diào)制在解調(diào)時(shí)對(duì)于濾波器與噪聲參數(shù)的設(shè)置最為敏感，在理論值情況下，其解調(diào)波形邊沿仍存在不規(guī)則形狀。精選.結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我對(duì)于對(duì)通信系統(tǒng)仿真的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了一定范圍的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，利用SIMULINK工具包分別實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字系統(tǒng)的仿真，并且在調(diào)整參數(shù)后以及輸出波形和理論的比較得出以下結(jié)論：模擬通信系統(tǒng)：.AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)耀R）成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。但為了保證包絡(luò)檢波時(shí)不發(fā)生失真，即確保使調(diào)制信號(hào)不產(chǎn)生相位突變，必須滿足直流分量大于等于信源幅度，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與m（t）成正比，故不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)；除不再含有載頻分量離散譜外，DSB信號(hào)的頻譜與AM信號(hào)的完全相同，仍由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成。.相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。.包絡(luò)檢波解調(diào)電路簡(jiǎn)單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)現(xiàn)難度。.系統(tǒng)存在延遲，且解調(diào)后信號(hào)幅度變小，最好能對(duì)其進(jìn)行放大。.高斯白噪聲模塊只能模擬噪聲，而不能完全替代信號(hào)環(huán)境，可以考慮使用信道模塊進(jìn)行替換。數(shù)字通信系統(tǒng)：.ASK信號(hào)解調(diào)時(shí)對(duì)于濾波器參數(shù)敏感，應(yīng)注意根據(jù)實(shí)際調(diào)整濾波器參數(shù)。而且，與其他數(shù)字調(diào)制方式相比，ASK對(duì)噪聲更為敏感。.DPSK進(jìn)行碼變換時(shí)應(yīng)注意，相對(duì)碼由絕對(duì)碼與相對(duì)碼前一碼元模二加得來，而非絕對(duì)碼與其自身前一碼元模二加得來。詳情見本報(bào)告第四部分DPSK調(diào)制原理。.PSK信號(hào)無法通過包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)。.通信系統(tǒng)存在時(shí)延，解調(diào)信號(hào)波形與信源波形存在相位差。從接到題目到設(shè)計(jì)結(jié)束的過程中經(jīng)歷了很多，總的來說可以概括為以下幾點(diǎn)。（1）查資料，結(jié)合任務(wù)書寫開題報(bào)告。拿到論題后，我和小組的成員首先去見了我們的指導(dǎo)老師，聽取了丁老師給我們對(duì)該課題大概的講解的和一些重要建議，先找相關(guān)方面的資料并對(duì)論題進(jìn)行分析。接著便是看與此有關(guān)的資料，讀懂這方面精選的知識(shí)，從而列出該設(shè)計(jì)的具體步驟。（2）遇到困難，鍥而不舍。從前在學(xué)習(xí)過程中碰見點(diǎn)困難就想著去找老師同學(xué)詢問，只在一些大的方面給了我一些提示，細(xì)節(jié)必須由自己來完成。丁老師還不斷提醒我設(shè)計(jì)方向，而對(duì)于一些小的方面，一些細(xì)節(jié)性的問題要求我們自己去思考。這樣就提高了我們的獨(dú)立思考和動(dòng)手實(shí)踐能力，這對(duì)我們以后不管是進(jìn)