1、課程設計(論文)任務書 信息工程學院 信息工程專業 信息（2） 班一、 一、課程設計(論文)題目基于Simulink的數字通信系統的仿真設計 二、課程設計(論文)工作自2014年 6 月23日起至2014年7月 4日止。三、課程設計(論文) 地點: 4-403，4-404，圖書館 四、課程設計(論文)內容要求：1本課程設計的目的（1）使學生掌握系統各功能模塊的基本工作原理； （2）培養學生掌握電路設計的基本思路和方法； （3）能提高學生對所學理論知識的理解能力；（4）能提高和挖掘學生對所學知識的實際應用能力即創新能力；（5）提高學生的科技論文寫作能力。2課程設計的任務及要求1）基本要求：（1）

2、學習SystemView或MATLAB/Simulink仿真軟件；（2）對需要仿真的通信系統各功能模塊的工作原理進行分析；（3）提出系統的設計方案，選用合適的模塊； （4）對所設計系統進行仿真；（5）并對仿真結果進行分析。2）創新要求： 在基本要求達到后，可進行創新設計，完善系統的性能。3）課程設計論文編寫要求（1）要按照書稿的規格打印謄寫課程設計論文（2）論文包括目錄、緒論、正文、小結、參考文獻、謝辭、附錄等（3）課程設計論文裝訂按學校的統一要求完成4）評分標準： （1）完成原理分析：（20分） （2）系統方案選擇：（30分） （3）仿真結果分析：（30分） （4）論文寫作：（20分）5）參

3、考文獻：（1）孫屹.SystemView通信仿真開發手冊 國防工業出版社（2）李東生.SystemView系統設計及仿真入門與應用 電子工業出版社 （3）趙靜.基于MATLAB的通信系統仿真 北京航空航天大學出版社 (4 ) 陳萍.現代通信實驗系統的計算機仿真 國防工業出版社（5） 劉學勇.詳解MATLAB/Simulink通信系統建模與仿真電子工業出版社6）課程設計進度安排內容 天數地點構思及收集資料 2圖書館熟悉軟件與系統仿真 6 4-403，4-404撰寫論文 24-403，4-404學生簽名： 2014年6月23日課程設計(論文)評審意見（1）完成原理分析（20分）：優（ ）、良（ ）

4、、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （2）系統方案選擇（30分）： 優（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （3）仿真結果分析（30分）：優（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（4）論文寫作（20分）：優（ ）、良（ ）、中（ ）、 一般（ ）、差（ ）；（5）格式規范性及考勤是否降等級：是（）、否（）評閱人： 職稱： 講師 2014年7月 4日目錄緒 論1第1章 二進制數字調制解調系統21.1 數字通信系統21.1.1 數字通信系統的優點21.1.2 數字通信系統的缺點31.2 二進制數字調制解調3第2章 Simulink軟件介紹42.1 Simulink軟件簡介

5、42.2 Simulink仿真步驟42.3 Simulink的模塊庫4第3章 2ASK仿真系統的設計63.1 二進制振幅鍵控（2ASK）系統的調制與解調原理6 3.2 2ASK的調制解調仿真設計7 3.3 4ASK的仿真結果和分析7 3.3.1 參數設置與分析7 3.3.2 仿真結果圖 8第4章 2FSK仿真系統的設計94.1 二進制移頻鍵控（2FSK）的調制與解調原理94.1.1 2FSK調制94.1.2 2FSK解調104.2 2FSK的調制解調仿真設計104.3 2FSK的仿真結果和分析104.3.1 參數設置與分析104.3.2 仿真結果圖11第5章 2PSK仿真系統的設計125.1

6、二進制相移鍵控（2PSK）的調制與解調原理125.1.1 2PSK調制125.1.2 2PSK解調125.2 2PSK的調制解調仿真設計135.2.1 2PSK的調制仿真圖135.2.2 2PSK的解調仿真圖135.3 2PSK的仿真結果和分析135.3.1 2PSK的調制結果135.3.2 2PSK的調制結果14第6章 2DPSK仿真系統的設計156.1 二進制相移鍵控（2DPSK）的調制與解調原理156.1.1 2DPSK調制156.1.2 2DPSK的解調166.2 2DPSK的調制解調仿真設計186.3 2DPSK的仿真結果和分析18第7章 QAM仿真系統的設計197.1 正交振幅鍵控

7、（QAM）的調制與解調原理197.1.1 QAM調制197.1.2 QAM解調207.2 QAM的調制解調仿真設計217.3 QAM的仿真結果和分析22總 結23參考文獻23謝 辭 23緒 論本次課程設計的題目是基于Simulink的數字通信系統的仿真設計，用Simulink軟件進行仿真實現二進制數字調制解調通信系統，主要有2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK以及QAM。通信系統是完成信息傳輸過程技術系統的總稱。現代通信系統主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導引媒體中的傳輸機理來實現，前者稱為無線通信系統，后者稱為有線通信系統。現代通信系統主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導引媒體中的傳輸

8、機理來實現，前者稱為無線通信系統，后者稱為有線通信系統。當電磁波的波長達到光波范圍時，這樣的電信系統特稱為光通信系統，其他電磁波范圍的通信系統則稱為電磁通信系統，簡稱為電信系統。由于光的導引媒體采用特制的玻璃纖維，因此有線光通信系統又稱光纖通信系統。二進制數字調制，就是利用二進制數字基帶信號去調制高頻載波的某個參量，如幅度、頻率或相位的過程。根據被調參量的不同，二進制數字調制可分為二進制幅度鍵控（2ASK）、二進制頻移鍵控（2FSK）以及二進制相移鍵控（2PSK或2DPSK）。也可以把載波的兩個參量組合起來進行調制，如把幅度和相位組合起來得到二進制幅相鍵控（2APK）或它的特殊形式二進制正交幅

9、度調制（QAM）等。本次課程設計是二進制數字調制解調系統的仿真，本課設主要分成五個部分：第一部分主要描述數字通信系統以及二進制數字通信系統的基礎知識，數字通信系統的優缺點和二進制的調制解調方式的總體介紹；第二部分主要是對Simulink的介紹，主要包括軟件的簡介、特點以及仿真的具體步驟和軟件中的圖標的含義；第三部分是對2ASK的仿真設計的具體介紹，以及仿真結果的分析；第四部分是對2FSK的仿真設計的具體介紹，以及仿真結果的分析；第五部分是對2PSK的仿真設計的具體介紹，以及仿真結果的分析；第六部分是對2DPSK的仿真設計的具體介紹，以及仿真結果的分析；第七部分是對QAM的仿真設計的具體介紹，以

10、及仿真結果的分析；第一章 二進制數字調制解調系統1.1 數字通信系統 數字通信系統, 按調制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數字基帶信號的功率一般處于從零開始到某一頻率（如06M）低頻段，因而在很多實際的通信（如無線信道）中就不能直接進行傳輸，需要借助載波調制進行頻譜搬移，將數字基帶信號變換成適合信道傳輸的數字頻帶信號進行傳輸，這種傳輸方式，稱為數字信號的頻帶傳輸或調制傳輸、載波傳輸。所謂調制，是用基帶信號對載波波形的某參量進行控制，使該參量隨基帶信號的規律變化從而攜帶消息。對數字信號進行調制可以便于信號的傳輸；實現信道復用；改變信號占據的帶寬；改善系統的性能。和模擬調制不同的是，由于數字基帶

11、信號具有離散取值的特點，所以調制后的載波參量只有有限的幾個數值，因而數字調制在實現的過程中常采用鍵控的方法，就像用數字信息去控制開關一樣，從幾個不同參量的獨立振蕩源中選參量，由此產生的三種基本調制方式分別稱為振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）和移相鍵(PSK)或差分移相鍵（DPSK）。數字調制系統的基本結構如圖1所示：圖1 數字調制系統的基本結構圖 在數字調制中，數字基帶信號可以是二進制的，也可以是多進制的，對應的就有二進制數字調制和多進制數字調制兩種不同的數字調制，最簡單的情況即是以二進制數字基帶信號作為調制信號的二進制數字調制。1.1.1 數字通信系統的優點（1） 抗干擾能力強由于在數

12、字通信中，傳輸的信號幅度是離散的，以二進制為例，信號的取值只有兩個，這樣接收端只需判別兩種狀態。信號在傳輸過程中受到噪聲的干擾，必然會使波形失真，接收端對其進行抽樣判決，以辨別是兩種狀態中的哪一個。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，傳輸的信號幅度是連續變化的，一旦疊加上噪聲，即使噪聲很小，也很難消除它。數字通信抗噪聲性能好，還表現在微波中繼通信時，它可以消除噪聲積累。這是因為數字信號在每次再生后，只要不發生錯碼，它仍然像信源中發出的信號一樣，沒有噪聲疊加在上面。因此中繼站再多，數字通信仍具有良好的通信質量。而模擬通信中繼時，只能增加信號能量（對信號放大

13、），而不能消除噪聲。（2） 差錯可控數字信號在傳輸過程中出現的錯誤（差錯），可通過糾錯編碼技術來控制，以提高傳輸的可靠性。（3） 易加密數字信號與模擬信號相比，它容易加密和解密。因此，數字通信保密性好。（4）易于與現代技術相結合由于計算機技術、數字存貯技術、數字交換技術以及數字處理技術等現代技術飛速發展，許多設備、終端接口均是數字信號，因此極易與數字通信系統相連接。1.1.2 數字通信系統的缺點（1） 頻帶利用率不高系統的頻帶利用率，可用系統允許最大傳輸帶寬（信道的帶寬）與每路信號的有效帶寬之比來數字通信中，數字信號占用的頻帶寬，以電話為例，一路模擬電話通常只占據 4kHz 帶寬，但一路接近同

14、樣話音質量的數字電話可能要占據 20 60kHz 的帶寬。因此，如果系統傳輸帶寬一定的話，模擬電話的頻帶利用率要高出數字電話的 5 15 倍。（2） 系統設備比較復雜數字通信中，要準確地恢復信號，接收端需要嚴格的同步系統，以保持收端和發端嚴格的節拍一致、編組一致。因此，數字通信系統及設備一般都比較復雜，體積較大。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導纖維）的采用、窄帶調制技術和超大規模集成電路的發展，數字通信的這些缺點已經弱化。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，數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地位。 1.2 二進制數字調制解調數字調制就是將數字信號變換成適合于信

15、道的波形。所用的載波一般是余弦波，調制信號為數字基帶信號。利用基帶信號控制載波的參數，使載波的參數攜帶基帶信息，就完成了調制。由于數字信號是離散的，因此，調制后的載波參數上只有有限個數值，類似于用數字信號控制開關，從幾個具有不同參量的獨立振蕩源中選擇參量，故又稱鍵控。所謂二進制數字調制，就是利用二進制數字基帶信號去調制高頻載波的某個參量，如幅度、頻率或相位的過程。根據被調參量的不同，二進制數字調制可分為二進制幅度鍵控（2ASK）、二進制頻移鍵控（2FSK）以及二進制相移鍵控（2PSK或2DPSK）。也可以把載波的兩個參量組合起來進行調制，如把幅度和相位組合起來得到二進制幅相鍵控（2APK）或它

16、的特殊形式二進制正交幅度調制（QAM）等。第二章 Simulink軟件介紹2.1 Simulink軟件簡介Simulink是MATLAB重要的組件之一，它能提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優。基于以上優點Simulink已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計，同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink。Simulink軟件有豐富的可擴充的預定義模塊庫,交互式的圖形編輯器來組合和管

17、理直觀的模塊圖以設計功能的層次性來分割模型，實現對復雜設計的管理通過Model Explorer 導航、創建、配置、搜索模型中的任意信號、參數、屬性，生成模型代碼提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成。使用Embedded MATLAB模塊在Simulink和嵌入式系統執行中調用MATLAB算法使用定步長或變步長運行仿真，根據仿真模式來決定以解釋性的方式運行或以編譯C代碼的形式來運行模型，圖形化的調試器和剖析器來檢查仿真結果，診斷設計的性能和異常行為可訪問MATLAB從而對結果進行分析與可視化，定制建模環境，定義信號參數和測試數據模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯

18、誤。2.2 Simulink仿真步驟使用Simulink進行系統仿真，一般要經過以下幾個步驟：(1)建立系統的數學模型 根據系統的基本工作原理，確定總的系統功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分的關系，畫出系統框圖。(2)從各種功能庫中選取、拖動可視化圖符，組建系統在信號源圖符庫、算子圖符庫、函數圖符庫、信號接受器圖符庫中選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設計窗口，按設計的系統框圖組建系統。(3)設置、調整參數，實現系統模擬參數設置包括運行系統參數設置(系統模擬時間，采樣速率等)和功能模塊運行參數(正弦信號源的頻率、幅度、初相，低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等)。(4)設置觀察窗口

19、,分析模擬數據和波形 在系統的關鍵點處設置觀察窗口，用于檢查、監測模擬系統的運行情況，以便及時調整參數，分析結果。2.3 Simulink的模塊庫Simulink中常用的模塊庫包括以下幾種。（1）信宿（Sinks）模塊庫：包括顯示或將輸出回寫的模塊。Display顯示輸入的值。Output創建子系統的輸出端口或外部輸出端口；Scope、Float Scope顯示仿真時產生的信號；StopSimulation當輸入不等于零時停止仿真；Terminator將未連接的輸出端口作為終端；XY Graph顯示XY坐標圖。（2）信源（Sources）模塊庫：包括產生各種信號的模塊。BandLimited

20、White Noise為連續系統引入白噪聲；Chirp Signal產生一個掃頻信號；Clock產生和顯示仿真時間；Constant產生一個常量值；Digital Clock在特定的采樣間隔產生仿真時間；Ground將未連接的輸入端口接地等。（3）連續（Continuous）模塊庫：包括線性函數模型。包括有微分單元（Derivative）、積分單元（Integrator）、線性狀態空間系統單元（StateSpace）、線性傳遞函數單元（Transfer Fen）、延時單元（Transport Delay）、可變傳輸延時單元（Variable Transport Delay）、指定零極點輸入函數

21、單元（ZeroPole）。（4）數學操作（Simulink Math Operations和FixedPoint Blocket Math）模塊庫：包含常用的數學函數模塊。包括輸入信號絕對值單元（Abs），計算一個復位信號幅度與或相位單元（Complex to MagnitudeAngle），計算一個復位信號的實部與虛部單元（Complex to RealImag）等數學函數。（5）通信模塊庫（Comunications Blockset）信源（Comm Sources）：在這個庫中，可以形成隨機或偽隨機信號，也可以讀取文件或模擬壓控振蕩器（VCO）來產生非隨機信號。Bernoulli Ran

22、dom Binary Generator模塊：產生伯努利分布的二進制隨機數。Binary Vector Noise Generator模塊：產生可以控制“1”的個數的二進制隨機向量。RandomInteger Generator模塊：產生范圍在（0M-1）內的隨機整數。Poission Int Generator模塊：產生洎松分布的隨機整數。PN Sequence Generator模塊：產生偽隨機序列。Gaussian Noise Generator模塊：產生離散高斯白噪聲。Rayleigh Noise Generator模塊：產生瑞利分布的噪聲。Uniform Noise Generato

23、r模塊：產生在一個特定區域內的均勻噪聲。Voltage-Controlled Oscillator模塊：實現壓控振蕩器。信宿（Comm Sinks）：此庫中提供了信宿和顯示的模塊，以使對通信系統的分析更加簡便。Triggered Write to File模塊：在輸入信號上升沿向文件寫入數據。Enor Rate Calculation模塊：計算輸入信號的誤比特率和誤符號率。信源編碼（Source Coding）模塊庫：信源編碼分為兩個基本步驟：信源編碼和信源譯碼。信源編碼用量化的方法將一個源信號轉化成一個數字信號。所得信號的符號都是在某個有限范圍內的非負整數。信源譯碼就是從信源編碼的信號恢復出

24、原來的信息。信道（Channel）模塊庫：提供各種通信信道模型，比如高斯白噪聲信道等。錯誤偵測與校驗（Enor Detection Correction）模塊庫：提供用于分析輸入輸出的模塊，比如計算誤碼率的模塊。調制解調（Modulation）模塊：分為數字調制解調和模擬調制解調，再細分又可分為幅度調制、相位調制以及頻率調制。第3章 2ASK仿真系統的設計3.1 二進制振幅鍵控（2ASK）系統的調制與解調原理數字幅度調制又稱幅度鍵控（ASK），二進制幅度鍵控記作2ASK。2ASK是利用代表數字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續的載波，使載波時斷時續地輸出。有載波輸出時表示發送“1”

25、，無載波輸出時表示發送“0”。根據幅度調制的原理，2ASK信號可表示為： 式中，c為載波角頻率， s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列 其中，g(t)是持續時間為Tb、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數；n為二進制數字序列。 2ASK信號的產生方法（調制方法）有兩種，如下圖所示。圖（a）是一般的模擬幅度調制方法，這里的由式2規定；圖（b）是一種鍵控方法，這里的開關電路受控制。圖（c）給出了及的波形示例。二進制幅度鍵控信號，由于一個信號狀態始終為0，相當于處于斷開狀態，故又常稱為通斷鍵控信號。2ASK信號解調的常用方法主要有兩種：包絡檢波法和相干檢測法。 包絡檢波法的原理方框圖如下圖2所示。帶通濾波

26、器（BPF）恰好使2ASK信號完整地通過，經包絡檢測后，輸出其包絡。低通濾波器（LPF）的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號（包絡）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復周期等于碼元的寬度。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即 ，包絡檢波器輸出為s(t)。經抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復出數字序列n。 圖2 ASK信號的包絡解調3.2 2ASK的調制解調仿真設計3.2.1 系統仿真如下圖：該系統將信號通過帶通DSB AM調制器進行調制，然后加入高斯白噪聲后通過解調器輸出，在示波器上可以顯示調制前的數字信號

27、、調制后的信號和解調后的信號波形。3.3 4ASK的仿真結果和分析3.3.1 參數設置與分析（1） 伯努利二進制隨機數產生器參數設置：采樣時間：1/250。（2） AWGN Channel（加性高斯白噪聲信道）模擬加性高斯白噪聲環境，使傳輸環境相同。（3）DSB AM Modulator Paseband (通帶DSB AM調制器)（4）DSB AM Demodulator Paseband (通帶DSB AM解調器)（5）創建完仿真系統后，單擊運行按鈕，分別由各個波形分析其顯示調制信號、已調信號、解調信號、和抽樣判決后的時域波形。3.3.2 仿真結果圖圖中第一個圖形顯示的是調制信號的時域波形

28、，第二個圖形顯示的是已調信號的波形，第三個是受信道中噪聲干擾的解調信號，第四個是通過抽樣判決后的解調信號波形。第四章 2FSK仿真系統的設計4.1 二進制移頻鍵控（2FSK）的調制與解調原理4.1.1 2FSK調制數字頻率調制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。數字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數字消息，即用所傳送的數字消息控制載波的頻率。2FSK信號便是符號“1”對應于載頻f1，而符號“0”對應于載頻f2（與f1不同的另一載頻）的已調波形，而且f1與f2之間的改變是瞬間完成的。 從原理上講，數字調頻可用模擬調頻法來實現，也可用鍵控法來實現。模擬調頻法是利用一個矩形脈沖序列對一個

29、載波進行調頻，是頻移鍵控通信方式早期采用的實現方法。2FSK鍵控法則是利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通。鍵控法的特點是轉換速度快、波形好、穩定度高且易于實現，故應用廣泛。2FSK信號的產生方法及波形示例如圖3所示。圖中s(t)為代表信息的二進制矩形脈沖序列，e0(t)即是2FSK信號。 圖3 鍵控法產生2FSK信號的原理圖 4.1.2 2FSK解調數字調頻信號的解調方法很多，下面僅就包絡檢波法進行介紹：2FSK信號的包絡檢波法解調方框圖如圖4所示，其可視為由兩路2ASK解調電路組成。這里，兩個帶通濾波器（帶寬相同，皆為相應的2ASK信號帶寬；中心頻率不同，分別為f

30、1、f2）起分路作用，用以分開兩路2ASK信號，抽樣判決器起比較器作用，把兩路包絡信號同時送到抽樣判決器進行比較，從而判決輸出基帶數字信號。若上、下支路s(t)及 的抽樣值分別用 表示，則抽樣判決器的判決準則為圖4 2FSK信號的包絡解調 4.2 2FSK的調制解調仿真設計4.3 2FSK的仿真結果和分析4.3.1 參數設置與分析（1） sine wave(正弦波)：幅值1V，頻率為100HZ（2） rate transition(速率轉換器)：輸出端采樣頻率為1/10000（3） MSK Demodulator Baseband (基帶MSK解調器)：頻率為500HZ（4） AWGN Cha

31、nnel（加性高斯白噪聲信道）模擬加性高斯白噪聲環境，使傳輸環境相同，FSK的信噪比為-3dB。(5) M-FSK Modulator Baseband (基帶M-FSK調制器)（6） 創建完仿真系統后，單擊運行按鈕，分別由各個波形分析其顯示調制信號、已調信號、解調信號、和抽樣判決后的時域波形。4.3.2 仿真結果圖仿真波形圖上圖中第一張圖是調制前原始基帶信號的波形，第二張圖是調制后通帶信號的波形，第三張是解調信號的波形圖。2FSK調制前后頻譜圖第五章 2PSK仿真系統的設計5.1 二進制相移鍵控（2PSK）的調制與解調原理5.1.1 2PSK調制數字調相：如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，

32、這兩個頻率同時達到正最大值，同時達到零值，同時達到負最大值，它們應處于同相狀態；如果其中一個開始得遲了一點，就可能不相同了。如果一個達到正最大值時，另一個達到負最大值，則稱為反相。一般把信號振蕩一次（一周）作為360度。如果一個波比另一個波相差半個周期，我們說兩個波的相位差180度，也就是反相。當傳輸數字信號時，1碼控制發0度相位，0碼控制發180度相位。載波的初始相位就有了移動，也就帶上了信息。相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進制“1”和“0”。因此，2PSK信號的時域表達式為(t)=Acost+) 2PSK調制方法

33、主要有兩種：模擬調相法和鍵控法（相位選擇法）。模擬調相法原理方框圖如下圖所示，極性變器將輸入的二進制單極性碼轉換成雙極性不歸零碼，然后與載波直接相乘，以實現2PSK。5.1.2 2PSK解調2PSK信號解調方法為相干解調法，由于PSK信號利用相位傳遞信息，則在接收端須利用信號的相位信息來解調信號。給出了一種2PSK信號相干接收設備的原理框圖。圖中經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。2PSK信號的解調原理方框圖如下：帶通濾波相乘低通濾波抽樣判決本地載波提取V（t）定時脈沖cost2ps

34、k解調器2PSK信號的解調原理框圖5.2 2PSK的調制解調仿真設計5.2.1 2PSK的調制仿真圖5.2.2 2PSK的解調仿真圖5.3 2PSK的仿真結果和分析5.3.1 2PSK的調制結果：上圖中第一張圖是調制前原始基帶信號的波形，第二張圖是調制后通帶信號的波形，第三張是解調信號的波形圖。5.3.2 2PSK的調制結果：2PSK已調制頻譜圖2PSK解調波形圖第一張圖是調制信號波形圖，第二張圖是已調信號波形圖，第三張是解調后的波形圖。第六章 2DPSK仿真系統的設計6.1 二進制相移鍵控（2DPSK）的調制與解調原理6.1.1 2DPSK調制眾所周知2PSK調制是將傳輸的數字碼元“1”用初

35、始相位為180的正弦波表示，而數字碼元“0”用初始相位為0的正弦波表示。若設是傳輸數字碼元的絕對碼，則2PSK已調信號在任一個碼元時間內的表達式為 若將傳輸數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 差分譯碼為 再將相對碼進行2PSK調制，則所得到的即是2DPSK已調信號，其在任一碼元時間內的表達式為 差分編碼移相2DPSK在數字通信系統中是一種重要的調制方式，其抗噪性能和信道頻帶利用率均優于移幅鍵控(ASK)和移頻鍵控(FSK)，因而在實際的數據傳輸系統中得到廣泛的應用。2DPSK調制解調系統的原理框圖如圖差分編碼低通濾波調相帶通濾波相乘抽樣判決差分解碼分頻晶振+數

36、字信號輸入數字信號輸出噪聲 2DPSK調制解調系統原理框圖2DPSK調制原理是指載波的相位受數字信號的控制而改變，通常用相位0來表示“1”，而用180來表示“0”。差分移相鍵控2DPSK信號的參考相位不是未調波的相位，而是相鄰的前一位碼元的載波相位。2DPSK信號的產生只需要在2PSK調制前加一套相對碼變換電路就可以實現，2DPSK 的調制方框圖見圖 載波移相差分編碼器開關Eo(t)S(t) 鍵控法6.1.2 2DPSK的解調實際中接收到的2DPSK 信號在經過帶通濾波后，由于碼元跳變處的高頻分量被過濾掉，濾波后的2DPSK信號波形分為穩定區和過渡區，碼元中間部分是穩定區，前、后部分為過渡區。

37、穩定區內的信號基本無損失，波形近似為正弦波，而過渡區內的波形則不是正弦波，并且幅度明顯降低。調制信息基本上只存在于碼元穩定區。從上述分析出發，可以得到基于DFT的數字解調方案。具體解調方法：對每個碼元穩定區內的采樣點按照公式（5）做DFT： 其中，代表每個載波周期的采樣點個數，代表做DFT時使用的穩定區內的采樣點個數(通常取多個載波整周期)。然后，提取出前后碼元的相位跳變信息來進行解調判決：計算， 并根據和的正負情況確定的取值范圍。把本碼元的相位記為，前一碼元的相位記為，則 其中是進行了位同步點調整時附加的相位。可見，在每個碼元周期只需要計算一次相位值即本碼元的相位，然后相減得到跳變相位，就可

38、以依據判決條件恢復原始數據，而不需要像文獻中所提到的對每個碼元要隨著窗函數的移動多次計算譜值，因而大大減輕了計算量，非常適合于軟件無線電的數字化實時解調。當調頻信號不包括載波分量時，必須采用相干解調，2DPSK的解調可采用兩種方法。其一是極性比較法，然后再用碼變換器變為絕對碼。另外還有一種實用的方法叫做差分相干解調法，二者的原理框圖分別如下：帶通濾波器本地振蕩乘法器抽樣判決器低通濾波器差分譯碼器2DPSK數據輸出極性比較法解調帶通濾波器抽樣判決器乘法器低通濾波器碼元延遲2DPSK數據輸出差分相干解調法相干解調：信號可以采用相干解調方式，其解調原理是：對2DPSK 信號進行相干解調，恢復出相對碼

39、，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發送的二進制數字信息。在解調過程中，若相干載波產生180相位模糊，解調出的相對碼將產生倒置現象，但是經過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發生任何倒置現象，從而解決了載波相位模糊度的問題。差分相干解調：2DPSK信號也可以采用差分相干解調方式(相位比較法)，其解調原理是：直接比較前、后碼元的相位差，從而恢復發送的二進制數字信息。由于解調的同時完成了碼反變換作用，故解調器中不需要碼反變換器。由于差分相干解調方式不需要專門的相干載波，因此是一種非相干解調方法。6.2 2DPSK的調制解調仿真設計6.3 2DPSK的仿真結果和分析已調信號的頻譜圖第一張圖是調制信

40、號波形圖，第二張是已調信號波形圖，第三張是解調信號波形圖。第七章 QAM仿真系統的設計7.1 正交振幅鍵控（QAM）的調制與解調原理7.1.1 QAM調制正交幅度調制QAM是數字通信中一種經常利用的數字調制技術，尤其是多進制QAM具有很高的頻帶利用率，在通信業務日益增多使得頻帶利用率成為主要矛盾的情況下，正交幅度調制方式是一種比較好的選擇。正交幅度調制（QAM）信號采用了兩個正交載波，每一個載波都被一個獨立的信息比特序列所調制。發送信號波形如圖2.1.1所示 式中和是電平集合，這些電平是通過將k比特序列映射為信號振幅而獲得的。例如一個16位正交幅度調制信號的星座圖如下圖所示，該星座是通過用M4

41、PAM信號對每個正交載波進行振幅調制得到的。利用PAM分別調制兩個正交載波可得到矩形信號星座。QAM 可以看成是振幅調制和相位調制的結合。因此發送的QAM信號波形可表示為 如果那么QAM方法就可以達到以符號速率同時發送個二進制數據。下圖給出了QAM調制器的框圖。 QAM調制框圖7.1.2 QAM的解調假設在信號傳輸中存在載波相位偏移和加性高斯噪聲。因此r(t)可以表示為其中是載波相位偏移，且將接收信號與下述兩個相移函數進行相關如圖下圖所示，相關器的輸出抽樣后輸入判決器。使用圖中所示的鎖相環估算接收信號的載波相位偏移，相移和對該相位偏移進行補償。 QAM信號的解調假設圖中所示的時鐘與接收信號同步，以使相關器的輸出在適當的時刻及時被抽樣。在這些條件下兩個相關器的輸出分別為其中噪聲分量是均值為0，方差為的互不相關的高斯隨機變量。最佳判決器計算距離量度 7.2 QAM的調制解調仿真設計及設置參數設置與分析基帶信號參數設置圖：正交振幅調制模塊參數設置：正交振幅解調模塊參數設置：7.3 QAM的仿真結果及分析基帶信號功率譜密度圖第一張圖是調制信號波形圖，第二張圖是解調信號波形圖。該圖中，信號在通過QAM前后沒有發生任何變化，因為這是在理想的環境中運行的，如果在該系統中加入噪聲