畢業(yè)論文--數(shù)字信號載波傳輸?shù)膍atlab仿真

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 前言4</b></p><p>　　1.1 課題背景4</p><p>　　1.2 本課題主要內(nèi)容5</p><p>　　第二章 MATLAB介紹5</p><p>　　2.1 MATLA

2、B簡介5</p><p><b>　　2.2 特點(diǎn)6</b></p><p>　　2.3 MATLAB界面6</p><p>　　2.4 MATLAB語言平臺及基本語法7</p><p>　　2.5 數(shù)據(jù)分析7</p><p>　　第三章 數(shù)字信號載波傳輸8</p>&l

3、t;p><b>　　3.1概述8</b></p><p>　　第四章 數(shù)字信號載波傳輸?shù)膸追N方式9</p><p>　　4.1 載波幅度調(diào)制（ASK）9</p><p>　　4.1.1 ASK調(diào)制原理9</p><p>　　4.1.2 數(shù)字ASK相干解調(diào)方式10</p><p>

4、　　4.2 基帶移相鍵控（PSK）13</p><p>　　4.2.1 PSK調(diào)制原理13</p><p>　　4.2.2 數(shù)字PSK的相干解調(diào)法13</p><p>　　4.2.3 二進(jìn)制差分相移鍵控（DPSK）14</p><p>　　4.3 正交幅度調(diào)制（QAM）20</p><p>　　4.4

5、載波頻率調(diào)制（FSK）21</p><p>　　4.4.1 FSK的產(chǎn)生21</p><p>　　4.4.2 FSK調(diào)制解調(diào)原理22</p><p>　　第五章 結(jié)束語26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附錄28</b&g

6、t;</p><p><b>　　致謝29</b></p><p>　　摘要：數(shù)字信號與信息科學(xué)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)和通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展的理論和實(shí)踐，通信系統(tǒng)是將信息從信源發(fā)送到一個或者多個目的地，用來達(dá)到各種信息傳輸過程的一般技術(shù)體系。數(shù)字信號調(diào)制與解調(diào)過程中起著重要的信息傳遞的作用。為了結(jié)合計算機(jī)仿真，美國MathWork公司推出的MATLAB軟件是一個最優(yōu)秀的科

7、技應(yīng)用軟件。MATLAB完全可以將理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合在一起，以此激發(fā)的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以此提升了學(xué)習(xí)的效果。</p><p>　　為了學(xué)習(xí)更方便的數(shù)字信號，美國公司將MATLAB特設(shè)了學(xué)習(xí)輔助軟件作為學(xué)習(xí)數(shù)字信號基礎(chǔ)，數(shù)字信號載波傳輸?shù)姆治黾胺抡嫱耆浞值睦昧薓ATLAB快速操作，文字，圖形，聲音及交互式人機(jī)界面等特點(diǎn)來進(jìn)行的。MATLAB是一種將強(qiáng)大功用結(jié)合為一體的科學(xué)計算機(jī)語言，它擁有了數(shù)值運(yùn)算、制作圖像、

8、圖像操作和系統(tǒng)仿真等，它工具箱和功能非常豐富，擁有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算、圖形可視化，因此提供了極大的方便在通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程的分析中。</p><p>　　本論文大概介紹了數(shù)字信號系統(tǒng)的概念，接著介紹了調(diào)制和解調(diào)的方式，繼而具體介紹了我們經(jīng)常使用的幾種調(diào)制和解調(diào)的方式和數(shù)字信號載波傳輸在MATLAB中的仿真。數(shù)字信號課程也是我們專業(yè)的必修課程。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字信號載波傳輸

9、，MATLAB，仿真</p><p>　　ABSTRACT：Digital signal theory and practical application with the rapid development of information science and computer and rapid development, the communication system is to send informat

10、ion from the source to one or more destinations, is used to implement the floorboard of the technology of information transmission system. In the process of the digital signal modulation and demodulation plays a importan

11、t role in information transfer. MathWork companies in the United States launched in order to </p><p>　　In order to learn more convenient digital signal, the company will be AD hoc learning software MATLAB as

12、 a learning based digital signal, completely full use of MATLAB rapid operation, text, graphics, sound and interactive features such as man-machine interface to an analysis and a simulation of digital signal transmission

13、. MATLAB is a powerful function in combination with computer language for the integration of science, it has the numerical computing and making images, image manipulation, and </p><p>　　This paper roughly in

14、troduces the concept of digital signal system, then introduces some modes of the modulation and demodulation, and concretely introduces the way we often use several kinds of modulation and demodulation and digital signal

15、 transmission in the MATLAB simulation. Digital signal course is our professional required course.</p><p>　　KEY WORDS: Digital signal transmission, MATLAB, simulation</p><p><b>　　第一章 前言<

16、;/b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代數(shù)字信號的快速發(fā)展，數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)主要涉及在所有的工程技術(shù)領(lǐng)域中，數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速成長，全球性信息性高速公路建設(shè)的浪潮也都正在進(jìn)行當(dāng)中。今天的各種傳輸媒介，有線電視、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和微波中繼等將會盡可能更多地選用了數(shù)字信號載波傳輸方式。這些系統(tǒng)當(dāng)中數(shù)字調(diào)制技術(shù)已經(jīng)充

17、分的在已經(jīng)使用到了。現(xiàn)在的人們都意識到：人們的工作方式和生活方式隨著數(shù)字信號的發(fā)展已經(jīng)慢慢的改變，互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)成為了影響上升的重要因素，以及成為了一個國家與地區(qū)、科學(xué)與文化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)采取數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的加密和差錯控制為了便于數(shù)字信號的整合，所以數(shù)字信號擁有了模擬信號不可替代的優(yōu)勢。針對傳統(tǒng)數(shù)字信號根據(jù)比較傳統(tǒng)的意思就是信息的傳輸，在現(xiàn)代高度信息社會中，信息和數(shù)字信號儼然成為了當(dāng)前我國社會的“命脈”

18、。通過社會廣泛的傳播與交流，信息作為這種需求性的資源，才能使其產(chǎn)生利用價值，增進(jìn)社會成員之間的團(tuán)隊協(xié)作能力，推進(jìn)社會生產(chǎn)力的急速發(fā)展，創(chuàng)造出了強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著數(shù)字通信的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新問題，對傳輸頻帶的限制和對傳輸質(zhì)量的要求越來越高。 </p><p>　　MATLAB作為一種跨平臺的，簡單和有效的數(shù)學(xué)語言的矩陣運(yùn)算，為用戶提供了非常直觀和簡單的程序開發(fā)環(huán)境。數(shù)字信號載波的傳輸在仿真軟件設(shè)計中選擇采用

19、了MATLAB 作為仿真工具，使得結(jié)果更為直觀清楚，對于現(xiàn)在學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)有很大的幫助。</p><p>　　1.2 本課題主要內(nèi)容</p><p>　　數(shù)字信號載波傳輸?shù)恼{(diào)制方式有四種，分別是：載波幅度調(diào)制（PAM/ASK），載波相位調(diào)制（PSK）、正交幅度調(diào)制（QAM）和載波頻率調(diào)制（FSK）。數(shù)字信號系統(tǒng)包含了很多內(nèi)容，它們基本上可以用數(shù)字基帶信號控制高頻載波的三個參數(shù)里的振幅、頻率

20、和相位，從而獲得數(shù)字帶通載波信號。然而美國的MathWorks公司研究了MATLAB，從而解決了這一問題。本課題主要介紹數(shù)字信號載波調(diào)制的四種基本方式，并簡單介紹數(shù)字通信仿真的過程。</p><p>　　第二章 MATLAB介紹</p><p>　　2.1 MATLAB簡介</p><p>　　美國The MathWorks公司出品的MATLAB是一款由具備商業(yè)價

21、值的數(shù)學(xué)使用軟件，它是MATrix LABoratory的縮寫。它已經(jīng)發(fā)展稱為一個非常靈活的計算系統(tǒng)，是用來解決數(shù)字信號傳輸中的各種技術(shù)問題。它提供的數(shù)據(jù)分析，算法實(shí)現(xiàn)交互式開發(fā)環(huán)境下的應(yīng)用于發(fā)展。MATLAB具有廣泛的功能定義庫，適用于MATLAB編程語言。</p><p>　　MATLAB是把矩陣作為基本數(shù)據(jù)單元的一種計算機(jī)程序設(shè)計語言，它把具有高性能的數(shù)值運(yùn)算和可視化這兩種連接在一起，且提供了強(qiáng)大的內(nèi)置函數(shù)

22、和供數(shù)據(jù)分析，算法實(shí)現(xiàn)交互式開發(fā)環(huán)境下的應(yīng)用與發(fā)展。 MATLAB能夠方便地用于運(yùn)算，也能夠快速完成計算可視化，制作圖像，建立和烘托場景，圖象處理等分析處理工作?，F(xiàn)今已經(jīng)有超過四十多個的MATLAB工具箱，其基本概括了數(shù)據(jù)獲取，科學(xué)計算，控制系統(tǒng)設(shè)計與分析，數(shù)字信號處理，數(shù)字圖像處理，財務(wù)分析、生物和遺傳等專業(yè)范疇。</p><p><b>　　2.2 特點(diǎn)</b></p>&

23、lt;p>　　當(dāng)前MATLAB作為世界頂級的數(shù)學(xué)信號載波傳輸?shù)膽?yīng)用軟件，它擁有著巨大的工程運(yùn)算、算法鉆研、工程制圖、應(yīng)用程序的建設(shè)和動態(tài)仿真等功能，從而為用戶供給了十分明了的程序開發(fā)環(huán)境，MATLAB語言在MATLAB程序當(dāng)中運(yùn)行，且提供了一個極為普遍的預(yù)定義函數(shù)庫，如此就使得技術(shù)工作變得簡單高效。MATLAB還擁有計算機(jī)強(qiáng)、很好的人機(jī)界面、編程效率極高、繪圖功能強(qiáng)大和可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。豐富的功能應(yīng)用工具箱給用戶提供了大批簡易適用

24、的處理工具。MATLAB的功能強(qiáng)大，也便于學(xué)生學(xué)習(xí)，且編程效率高。 </p><p>　　2.3 MATLAB界面</p><p>　　當(dāng)MATLAB6.5.0程序啟動的時候， MATLAB的桌面窗口出現(xiàn)。MATLAB桌面結(jié)構(gòu)如圖2.3.1所示。</p><p>　　圖2. 1 MATLAB桌面結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.4 MATLA

25、B語言平臺及基本語法</p><p>　　當(dāng)MATLAB運(yùn)行時，有許多不同類型的窗口出現(xiàn)在平臺上，都有各自功能，即有一些用在接收命令，一些用在顯示信息。主要窗口有一個命令窗，工作空間，驅(qū)動平臺，編輯和調(diào)試窗口，工作臺窗口和數(shù)字編輯器，交互界面窗口，幫助導(dǎo)航瀏覽器圖形窗口。</p><p>　　MATLAB擁有著高級的矩陣/陣列語言，它主要包括了控制語句，函數(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，輸入和輸出及面向?qū)ο?/p>

26、等特點(diǎn)。MATLAB的語法結(jié)構(gòu)：M文件、程序流程控制、波形的繪制、數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算、矩陣的表示和運(yùn)算、數(shù)據(jù)的輸入和輸出、MATLAB程序編譯步驟。過程中需要繼續(xù)不斷運(yùn)行和調(diào)試程序編輯文件。</p><p><b>　　2.5 數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　MATLAB軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，是一種高性能的數(shù)值計算和可視化軟件。MATLAB是基本單元矩陣的

27、數(shù)據(jù)操作，而不需要預(yù)先指定矩陣的維數(shù)（動態(tài)定維）。MATLAB數(shù)值運(yùn)算中有變量，數(shù)值，矩陣，陣列，符號運(yùn)算、注釋與標(biāo)點(diǎn)。MATLAB能夠從其余的文獻(xiàn)、應(yīng)用程序和外部設(shè)備訪問數(shù)據(jù)。</p><p>　　MATLAB中數(shù)值運(yùn)算有以下幾個相關(guān)概念：</p><p>　　變量。變量命名原則：</p><p>　　是以字母開頭、后面可以跟字母、數(shù)字和下劃線</p>

28、<p>　　長度不超過63個字符</p><p><b>　　字母區(qū)分大小寫</b></p><p>　　數(shù)值。MATLAB的數(shù)值選用了十進(jìn)制數(shù)表示法，能夠帶小數(shù)點(diǎn)或符號，也判別復(fù)數(shù)。MATLAB中的數(shù)值默認(rèn)是雙精度實(shí)數(shù)。</p><p>　　矩陣。矩陣是MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算的根本元素，建立矩陣方式有：利用函數(shù)和M文件來

29、建立。</p><p>　　數(shù)組。在MATLAB中，數(shù)組是一個非常重要的概念，數(shù)組的要求有：圖形窗口的掌握、二維和三維繪圖的使用等。</p><p>　　5. 符號運(yùn)算。為用戶提供了一個豐富的MATLAB內(nèi)置函數(shù)。有各種各樣的MATLAB符號運(yùn)算方式：符號表達(dá)式的運(yùn)算及復(fù)合、化簡，符號微分方程求解等等。</p><p>　　第三章 數(shù)字信號載波傳輸</p>

30、;<p><b>　　3.1概述</b></p><p>　　1. 數(shù)字信號的載波傳輸</p><p>　　數(shù)字信號的載波傳輸也被稱為數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字基帶信號的載波信息的復(fù)制處理過程。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字測圖需要在信道傳輸信號的輸入序列，輸出數(shù)字信號的信號映射后，適用于傳輸數(shù)字調(diào)制信號。按照數(shù)字調(diào)制的方法能夠分為基帶傳輸和帶通傳輸兩

31、種方式。數(shù)字調(diào)制是用數(shù)字基帶信號對載波的某些參量進(jìn)行控制，使載波隨基帶信號變化；數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)是在接收端已經(jīng)搬到了基帶信道銅頻譜還原為基帶信號的一種過程。對數(shù)字信號傳性的調(diào)制，可以方便于信號到數(shù)字信號的傳輸；信道復(fù)用的實(shí)現(xiàn)；信號變化占用的帶寬；提高了系統(tǒng)的性能。為了使傳輸信道中的各種元素，最好使用可組合成不同的調(diào)制，并能清楚地描述和表達(dá)它的數(shù)學(xué)模型。數(shù)字調(diào)制技術(shù)是2ASK，2FSK，2PSK，QAM，數(shù)字通信的傳輸效率，可以實(shí)現(xiàn)且遠(yuǎn)比

32、模擬通信，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的種類也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模擬通信，大大提高了用戶按照現(xiàn)實(shí)情況使用需求來挑選系統(tǒng)配置的靈活性。</p><p>　　數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示，它主要包括發(fā)送濾波器，調(diào)制器，信道，解調(diào)器和抽樣判決器等部分組成。</p><p>　　圖3.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2. 為什進(jìn)行頻帶調(diào)制？</p><p>　

33、　首先，由于有限的頻率資源有限，導(dǎo)致了我們不能在開放信道使用傳輸信息；基帶傳輸損耗大、易誤碼，且方便使用不同類型的模擬信道資源傳輸數(shù)字信號；它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，但也為高速數(shù)據(jù)傳輸；在理論上來講，無論是哪種線性載波傳輸系統(tǒng)都能夠即是基帶傳輸系統(tǒng)。調(diào)制來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，完成頻率偏移和減少噪聲的干擾等。</p><p>　　3. 怎樣進(jìn)行頻帶調(diào)制？</p><p>　　數(shù)字調(diào)制的特點(diǎn)是信息傳遞

34、的一些離散的載波信號。在通信系統(tǒng)中，當(dāng)一個正弦載波的振幅，頻率和相位3參數(shù)，相應(yīng)的也有3種基本類型的振幅調(diào)制，頻率調(diào)制和相位調(diào)制。頻帶調(diào)制的基本的四種方法有：載波幅度調(diào)制（PAM）、載波相位調(diào)制（PSK）、正交幅度調(diào)制（QAM）及載波頻率調(diào)制（FSK）。</p><p>　　第四章 數(shù)字信號載波傳輸?shù)膸追N方式</p><p>　　4.1 載波幅度調(diào)制（ASK）</p><

35、;p>　　振幅鍵控是用于載波傳輸數(shù)字信息的變化，頻率和初始相位穩(wěn)定性。載波幅度調(diào)制（ASK）在模擬信號中的振幅、頻率和相位等作為常量，以振幅作為變量。在2ASK中，在相應(yīng)的二進(jìn)制信息的變化，只有兩個載流子速率0或1。其信號表達(dá)式為（3-1）：</p><p>　　e0(t)= S(t)cosct 式（4-1）</p><p>　　其中， e0(

36、t)是一種脈沖，它的形狀決定了傳輸信號的譜特性。</p><p>　　4.1.1 ASK調(diào)制原理</p><p>　　ASK調(diào)制的調(diào)制信號（基帶信號）過程中的的一些的轉(zhuǎn)換規(guī)則來改變載波。2ASK信號有著模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法這兩種方式。模擬調(diào)制法就是用基帶信號與載波相乘，進(jìn)而把基帶信號調(diào)制到載波上進(jìn)行傳輸。鍵控法主要由s(t)來控制電路的開關(guān)繼而來進(jìn)行調(diào)制。</p>

37、<p><b>　　S（t）</b></p><p><b>　　e0(t)</b></p><p><b>　　cosct</b></p><p>　　圖4.2 模擬調(diào)制法（相乘器法）</p><p>　　4.1.2 數(shù)字ASK相干解調(diào)方式</p>&

38、lt;p>　　2ASK有相干解調(diào)法（同步檢測法）和非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）這兩種基本解調(diào)方法，它是將搬移到高頻段的頻譜再搬回到原點(diǎn)。本次設(shè)計采用相干解調(diào)法。相干解調(diào)就是同步檢測法，同步檢測器用于對載波抑制的雙邊帶或單邊帶進(jìn)行調(diào)制。</p><p>　　y1（t） y（t） s（t） v(t) s’(t)</p>

39、<p><b>　　定時</b></p><p><b>　　脈沖</b></p><p>　　圖4.3 2ASK非相干解調(diào)流程圖</p><p><b>　　輸出</b></p><p><b>　　e2ASK(t)</b></p

40、><p><b>　　cosct定時</b></p><p><b>　　脈沖</b></p><p>　　圖4.4 2ASK相干解調(diào)法（同步檢測法）</p><p><b>　　程序</b></p><p><b>　　clear</b

41、></p><p><b>　　n=1:8192;</b></p><p>　　m=1:128;x(n)=randint(1,8192,2);x=x(n)';</p><p>　　y(n)=zeros(1,8192);z(m)=zeros(1,128);</p><p>　　for n=1:8192<

42、/p><p>　　for m=1:128</p><p>　　if n==64*m-63</p><p>　　z(m)=x(n);</p><p>　　if m==ceil(n/64)</p><p>　　y(((64*m-63):(64*m))')=z(m);</p><p><b&

43、gt;　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　n=1:8192;rm2=y(n);</p><p>　　x2=

44、rm2; %產(chǎn)生基帶信號</p><p>　　n=1:(2^13);</p><p>　　x1=cos(n.*1e9*2*pi/4e9); %載頻1GHz</p><p>　　x=x1.*x2; % ASK 頻帶調(diào)制</p><p>　　b=blackman(2^13); % 窗函數(shù)</p><p>　　X= b

45、9;.*x; % ASK 頻帶調(diào)制加窗</p><p>　　x3=[ones(1,64) zeros(1,8128)]; % 獨(dú)個基帶信號碼元</p><p>　　y1=X(1:(2^13));y4=x1.*x3;</p><p>　　Y1=fft(y1,(2^13));magY1=abs(Y1(1:1:(2^12)+1))/(200); % 求FFT</p&

46、gt;<p>　　Y4=fft(y4,(2^13));magY4=abs(Y4(1:1:(2^12)+1))/(37); % 求FFT</p><p>　　k1=0:(2^12);w1=(2*pi/(2^13))*k1;</p><p>　　u=(2*w1/pi)*1e9;</p><p><b>　　figure(1)</b>&

47、lt;/p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(u,magY1,'b',u,magY4,'r');grid</p><p>　　title('ASKr');axis([4e8,1.6e9,0,1.1])</p><p>　　X2=b'.*x2; %基帶信

48、號加窗</p><p>　　y2=X2(1:(2^13));</p><p>　　Y2=fft(y2,(2^13));magY2=abs(Y2(1:1:(2^12)+1))/(200)+eps; % 求FFT</p><p>　　k1=0:(2^12);w1=(2*pi/(2^13))*k1;</p><p>　　u=(2*w1/pi)*1e

49、9;</p><p>　　Y3=fft(x3,(2^13));magY3=abs(Y3(1:1:(2^12)+1))/(35)+eps;</p><p>　　subplot(2,1,2);semilogy(u,magY2,'b',u,magY3,'r');grid</p><p>　　title('ASKr-modulatio

50、n');axis([0,1.2e9,3e-2,3])</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　subplot(2,1,1);plot(n,x2);title('ASKr');</p><p>　　axis([0,640,-0.2,1.2]); grid</p><p

51、>　　subplot(2,1,2);plot(n,x);</p><p>　　axis([0,640,-1.2,1.2]);grid</p><p>　　4.2 基帶移相鍵控（PSK）</p><p>　　基帶移相鍵控（PSK）是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持穩(wěn)定。2PSK流程圖:</p><p><b>

52、　　S(t)</b></p><p>　　cosctn(t)cosct</p><p>　　圖4.5 2PSK調(diào)制解調(diào)框圖</p><p>　　4.2.1 PSK調(diào)制原理</p><p>　　二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號的產(chǎn)生是在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散的變化而變化的過程。2PSK信號

53、調(diào)制方式有模擬調(diào)制法和鍵控法這兩種方法。在PSK中，一般用初始相位0或者∏分別代表二進(jìn)制1或者0。載波相位變化的信號是以2PSK作為參考的基準(zhǔn)，當(dāng)基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號為1時相對于初始相位為180°。鍵控法，是以載波的相位進(jìn)行二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。</p><p>　　4.2.2 數(shù)字PSK的相干解調(diào)法</p><p>　　PSK信號通常采用

54、相干解調(diào)。統(tǒng)一的參考相位解調(diào)載波PSK信號的參考相位和相干載波。通過帶通濾波的信號在相乘器中和本地載波相乘，而后用低通濾波器濾除掉了高頻分量，再進(jìn)行抽樣判決。判決器根據(jù)極性的基礎(chǔ)上來進(jìn)行判決的。這是正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。</p><p>　　圖4.6 2PSK的相干解調(diào)原理圖</p><p>　　4.2.3 二進(jìn)制差分相移鍵控（DPSK）</p><p&g

55、t;　　2DPSK流程圖： </p><p>　　ct n（t） ct</p><p>　　圖4.7 2DPSK調(diào)制解調(diào)圖</p><p>　　(1) DPSK調(diào)制原理</p><p>　　達(dá)到二進(jìn)制差分相移鍵控的最通常的方式有：首先對二進(jìn)制數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，繼而對變換出的差分碼進(jìn)行絕對調(diào)相便可。</p>&

56、lt;p>　　(2) DPSK解調(diào)原理</p><p>　　2DPSK信號解調(diào)有相干解調(diào)方法和差分相干解調(diào)。相干解調(diào)碼轉(zhuǎn)換法和相</p><p>　　干解調(diào)法的解調(diào)原理是：首先對2DPSK信號進(jìn)行了相干解調(diào)，恢復(fù)出相對應(yīng)的碼，之后通過碼反變換器轉(zhuǎn)換成為絕對碼，以此來恢復(fù)出了發(fā)送出去的二進(jìn)制數(shù)字信息。</p><p>　　2DPSK 數(shù)據(jù)</p&

57、gt;<p><b>　　信號 輸出</b></p><p><b>　　本地載波</b></p><p>　　圖4.8 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖</p><p><b>　　acd</b></p><p><b>　　e</b>

58、;</p><p><b>　　b</b></p><p><b>　　定時脈沖</b></p><p>　　圖4.9 2DPSK相干解調(diào)原理圖</p><p>　　由于DPSK系統(tǒng)的差分相干解調(diào)電路簡單的多，因此2DPSK系統(tǒng)中大都采用差分相干解調(diào)。</p><p>&l

59、t;b>　　PSK調(diào)制舉例：</b></p><p>　　MATLAB實(shí)現(xiàn)如下（函數(shù)bpskdigital.m）</p><p>　　function bpskdigital(s,f)</p><p>　　% 本程序?qū)崿F(xiàn)BPSK調(diào)制</p><p>　　%s-輸出二進(jìn)制序列，f-載波信號的頻率</p><

60、p>　　%調(diào)用舉例：（f0和f1必須是整數(shù)）bpskdigital([1 0 1 1 0],2)</p><p>　　t=0:2*pi/99:2*pi;%初始定義</p><p>　　cp=[ ];mod=[ ];mod1=[ ];bit=[ ];</p><p>　　for n=1:length(s);%調(diào)制過程</p><p>　　

61、if s(n)==0;</p><p>　　cp1=-ones(1,100);</p><p>　　bit1=zeros(1,100);</p><p>　　else s(n)==1;</p><p>　　cp1=ones(1,100);</p><p>　　bit1=ones(1,100);</p>

62、<p><b>　　end</b></p><p>　　c=sin(f*t);</p><p>　　cp=[cp cp1];</p><p>　　mod=[mod c];</p><p>　　bit=[bit bit1];</p><p><b>　　end</b>

63、</p><p>　　bpsk=cp.*mod;</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(bit,'LineWidth',1.5);grid on;%分別畫出原信號，已調(diào)信號示意</p><p>　　ylabel('Binary Signal');</p>

64、<p>　　axis([0 100*length(s) -2.5 2.5]);</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>　　plot(bpsk,'LineWidth',1.5);grid on;</p><p>　　ylabel('BPSK modulation');</p>&l

65、t;p>　　axis([0 100*length(s) -2.5 2.5]);</p><p>　　圖4.10 BPSK波形</p><p><b>　　DPSK舉例程序：</b></p><p>　　其仿真MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)如下。</p><p>　　NRindB1=0:2:12;</p>&l

66、t;p>　　SNRindB2=0:0.1:12;</p><p>　　for i=1:length(SNRindB1),</p><p>　　simu_err_prb(i)=snr2ps(SNRindB1(i));</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　for i=1:length(SN

67、RindB2),</p><p>　　SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10);</p><p>　　theo_err_prb(i)=2*Qfunct(sqrt(SNR));</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　semilogy(SNRindB1,smld_err_pr

68、b,'*');</p><p><b>　　hold</b></p><p>　　semilogy(SNRindB2,theo_err_prb);</p><p>　　xlabel('Eb/No(dB)');</p><p>　　ylabel('誤碼率');</p&g

69、t;<p>　　legend('仿真符號誤碼率','理論符號誤碼率');</p><p>　　function[p]=snr2ps(snr_in_dB)</p><p><b>　　N=10000;</b></p><p><b>　　Es=1;</b></p>

70、<p>　　snr=10^(snr_in_dB/10);</p><p>　　sgma=sqrt(Es/(4*snr));</p><p>　　for i=1:2*N,</p><p>　　temp=rand;</p><p>　　if(temp<0.5),dsource(i)=0;</p><p>&

71、lt;b>　　else</b></p><p>　　dsource(i)=1;</p><p><b>　　end;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　mapping=[0 1 3 2];</p><p><b&

72、gt;　　M=4;</b></p><p>　　[diff_enc_output]=cm_dpske(E,M,mapping,dsource);</p><p>　　for i=1:N,[n(1) n(2)]=gausamp（sgma);</p><p>　　r(i,:)=diff_enc_output(i,:)+n;</p><p&

73、gt;<b>　　end;</b></p><p>　　numoferr=0;</p><p>　　prev_theta=0;</p><p>　　for i=1:N,theta=angle(r(i,1)+j*r(i,2));</p><p>　　if ((delta_theta<pi/4)|(delta_thet

74、a>7*pi/4）），decis=[0 0];</p><p>　　elseif(delta_theta<3*pi/4)</p><p>　　decis=[0 1];</p><p>　　elseif(delta_theta<5*pi/4)</p><p>　　decis=[1 1];</p><p>

75、;<b>　　else</b></p><p>　　decis=[1 0];</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　prev_theta=theta;</p><p>　　if((decis(1)～=dsource(2*i-1)|(decis(2)～=dsource(2*

76、i))),numoferr+1;</p><p><b>　　end;</b></p><p><b>　　end;</b></p><p>　　p=numoferr/N;</p><p>　　function[enc_comp]=cm_dpske(E,M,mapping,sequence);<

77、;/p><p>　　k=log2(M);</p><p>　　N=length(sequence);</p><p>　　remainder=rem(N,k);</p><p>　　if(remainder～=0),for i=N+1:N+k-remainder,sequence(i)=0;</p><p><b&g

78、t;　　end;</b></p><p>　　N=N+k-remainder;</p><p><b>　　end;</b></p><p><b>　　theta=0;</b></p><p>　　for i=1:k:N,index=0;</p><p>　　f

79、or j=i:i+k-1,index=2*index+sequence(j);</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　index=index+1;</p><p>　　theta=mod(2*pi*mapping(index)/M+theta,2*pi);</p><p>　　enc_comp

80、((i+k-1)/k,1)=sqrt(E)*cos(theta);</p><p>　　enc_comp((i+k-1)/k,2)=sqrt(E)*sin(theta);</p><p><b>　　end;</b></p><p>　　4.3 正交幅度調(diào)制（QAM）</p><p>　　正交幅度調(diào)制QAM (Quadr

81、ature Amplitude Modulation)是用兩路彼此獨(dú)立的基帶信號來對兩個相互正交的載波進(jìn)行抑制載波雙邊帶調(diào)制的一種節(jié)約頻帶的數(shù)字調(diào)幅方式。同其它的調(diào)制方法差不多，QAM也是經(jīng)過載波某些參數(shù)的變化來傳輸信息。在QAM中是數(shù)據(jù)信號由彼此正交的兩個載波的幅度變化來表示。正交幅度調(diào)制（QAM）改動了正弦載波的相位和幅度。正交幅度調(diào)制（QAM）和其他的數(shù)字調(diào)制方式相同，正交幅度調(diào)制（QAM）發(fā)射的信號集能夠用星座圖簡便地表示，信號

82、的星座圖上每一個星座點(diǎn)相對應(yīng)著發(fā)射信號集中的那一點(diǎn)。和另外的調(diào)制技術(shù)相比，QAM編碼擁有著充分利用帶寬，抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）QAM調(diào)制的原理：</p><p>　　QAM信號是的兩個正交載波cos（2fdt）和sin（2fxt）上進(jìn)行了振幅調(diào)制，調(diào)制正弦載波調(diào)制的相位和振幅信息由相位差為的正弦載波來承載的。對應(yīng)著的信號波形可以表示為：</p>&l

83、t;p>　　Sn（t）=Re[(And+jAnx)g(t)ej2fst](n=1,2,...N,0<=t<=T)</p><p>　　=Andg(t)cos(2fdt)-Anxg(t)sin(2fdt) 式（4-2）</p><p>　　式中，And和Anx是承載信息的正交載波的信號幅度，g（t）是一個信號脈沖。</p><p&g

84、t;　?。?）QAM信號的解調(diào)：</p><p>　　數(shù)字信號載波傳輸里常常都是用錯誤率（包括誤符號率和誤比特率）和信噪比的關(guān)系來測量調(diào)制和解調(diào)方式的性能。從AWGN信道中，所接收的信號在一個范圍內(nèi)的QAM帶通信號可以表示為：</p><p>　　r(t)=sn(t)+n(t)=sn(t)+nd(t)cos(2fdt)-nx(t)sin(2fdt) 式（4-3）&l

85、t;/p><p>　　其中，nd(t)和nx(t)是加性噪聲的兩個正交分量。</p><p>　　4.4 載波頻率調(diào)制（FSK）</p><p>　　用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號控制載頻的頻率完成的調(diào)制稱為載波頻率調(diào)制FSK。二進(jìn)制基帶信號的兩個頻率點(diǎn)間的變化帶著FSK中載波的頻率的變化。數(shù)字載波頻率調(diào)制是一個載波頻率的傳輸數(shù)字信息，即控制載波數(shù)字消息的發(fā)送頻率。從原理上來講，

86、數(shù)字載波頻率調(diào)頻是可以用模擬調(diào)頻法來實(shí)現(xiàn)的，也可以用鍵控法來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　4.4.1 FSK的產(chǎn)生</p><p>　　FSK的信號產(chǎn)生方法能夠采用鍵控法來完成。2FSK信號的頻譜是由2ASK頻譜的f1和f2這兩個的組合來形成的，二進(jìn)制基帶信號的f1 和f2 的這兩個頻率點(diǎn)之間的變化帶動著2FSK 中的載波頻率的變化。所用流程圖：</p><p>　

87、　n（t） cosct</p><p>　　圖4.11 2FSK調(diào)制解調(diào)框圖</p><p>　　4.4.2 FSK調(diào)制解調(diào)原理</p><p>　　FSK信號可以被視為兩個不同的載波調(diào)制信號的疊加。2FSK調(diào)制有模擬調(diào)制方法和關(guān)鍵的控制方法這兩種方法。本次設(shè)計主要選用了鍵控法，數(shù)字頻移鍵控主要是用載波的頻率來進(jìn)行傳送數(shù)字消息的，也就是用所傳送的數(shù)字信

88、息來控制載波了的頻率。</p><p>　　2FSK的解調(diào)方式有兩種：相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式</p><p>　　圖4.12 2FSK非相干解調(diào)原理框圖</p><p>　　圖4.13 2FSK相干解調(diào)原理圖</p><p>　　在這里的數(shù)字FSK選用了相干解調(diào)這種方式，解調(diào)的原理是將FSK信號對上下兩路ASK信號依次進(jìn)行解調(diào)后再進(jìn)行

89、判決的一個過程。按照已調(diào)信號由兩個載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個分別對f1、f2帶通的濾波器對已調(diào)信號進(jìn)行濾波，而后再依次對濾波后的信號和相對應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再依次對低通濾波用抽樣信號進(jìn)行抽樣判決便可。</p><p><b>　　舉例程序：</b></p><p>　　MATLAB實(shí)現(xiàn)如圖（函數(shù)文件fskdigital.m）</p>

90、;<p>　　% 本程序?qū)崿F(xiàn)FSK調(diào)制</p><p>　　%s-輸出二進(jìn)制序列，f0,f1-兩個載波信號的頻率</p><p>　　%調(diào)用舉例：（f0和f1必須是整數(shù)）fskdigital([1 0 1 1 0],1，2)</p><p>　　t=0:2*pi/99:2*pi;%初始定義</p><p>　　cp=[ ];mo

91、d=[ ];bit=[ ];</p><p>　　for n=1:length(s);%調(diào)制過程</p><p>　　if s(n)==0;</p><p>　　cp1=ones(1,100);</p><p>　　c=sin(f0*t);</p><p>　　bit1=zeros(1,100);</p>

92、<p>　　else s(n)==1;</p><p>　　cp1=ones(1,100);</p><p>　　c=sin(f1*t);</p><p>　　bit1=ones(1,100);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　cp=[cp cp1];

93、</p><p>　　mod=[mod c];</p><p>　　bit=[bit bit1];</p><p><b>　　end</b></p><p>　　fsk=cp.*mod;</p><p>　　subplot(2,1,1);</p><p>　　plot(b

94、it,'LineWidth',1.5);grid on;%分別畫出原信號，已調(diào)信號示意</p><p>　　ylabel('Binary Signal');</p><p>　　axis([0 100*length(s) -2.5 2.5]);</p><p>　　subplot(2,1,2);</p><p>

95、;　　plot(fsk,'LineWidth',1.5);grid on;</p><p>　　ylabel('FSK modulation');</p><p>　　axis([0 100*length(s) -2.5 2.5]);</p><p><b>　　仿真圖：</b></p><p

96、>　　圖4.14 2FSK仿真圖</p><p><b>　　第五章 結(jié)束語</b></p><p>　　這次的課題主要研究了數(shù)字信號載波傳輸?shù)腗ATLAB仿真，文章中介紹了MATLAB的基本背景知識和發(fā)展，MATLAB對計算機(jī)發(fā)展的重要性及在數(shù)字信號載波傳輸中的作用；也介紹了數(shù)字信號調(diào)制與解調(diào)的過程及四種方式及在MATLAB中的仿真。</p>&

97、lt;p>　　跟著計算機(jī)技術(shù)的飛快成長與發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)在各種工程技術(shù)領(lǐng)域廣泛地流行，尤其是在新興高科技術(shù)工業(yè)內(nèi)取得了愈來愈普遍的使用中。通過本次課程設(shè)計，對于數(shù)字信號的載波傳輸更加了解了，也加倍懂得了數(shù)字信號載波調(diào)制的載波幅度調(diào)制（PAM/ASK），載波相位調(diào)制（PSK）、正交幅度調(diào)制（QAM）和載波頻率調(diào)制（FSK）這四種調(diào)制方式。MATLAB是數(shù)字信號載波傳輸處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)措施，在科研部門，MATLAB仿真技術(shù)

98、更是極其廣泛地得到應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)成為全世界科學(xué)家和工程師們舉行學(xué)術(shù)交流會當(dāng)中首選的共同語言。它被大量的用于計算機(jī)、通信、數(shù)字信號處理等方面，MATLAB仿真對信號的研究已經(jīng)在人們的日常生活中占有了無法代替的位置。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 薛鵬騫．電子與通信電路計算機(jī)仿真[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2003：113~1

99、44．</p><p>　　[2] 陳懷琛．MATLAB及其在理工課程中的應(yīng)用指南[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002：146~180．</p><p>　　[3] 孫亮．MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真[M]．北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001：64~83．</p><p>　　[4] 丁玉美，高西全. 數(shù)字信號處理[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，

100、2000，12.</p><p>　　[5] 蘇金明，劉波等．MATLAB工具箱應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[6] 清源計算機(jī)工作室.MATLAB 基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[7] 孫亮. MATLAB語言與控制系統(tǒng)仿真[M].北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001.</p>&

101、lt;p><b>　　附錄</b></p><p>　　這篇論文主要簡述了數(shù)字信號載波傳輸?shù)倪^程，以及簡述了數(shù)字信號載波傳輸?shù)膸追N方式有：載波幅度調(diào)制PAM（ASK）、載波相位調(diào)制PSK、正交幅度調(diào)制QAM及載波頻率調(diào)制FSK這四種調(diào)制方式，通過這幾種調(diào)制方式，使數(shù)字信號載波傳輸?shù)倪^程變得清楚明了；還主要介紹了MATLAB的發(fā)展、使用范圍以及強(qiáng)大的各種功能，使得我們的科技發(fā)展的重要性；

102、之后主要簡述了數(shù)字信號載波傳輸在MATLAB中的仿真過程及結(jié)果。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之前，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師**教授的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在寫論文期間，**教授給予了我很大的幫助，從選題開始到論文結(jié)束，*教授始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和熱情的幫助，在我遇到困難的時候，王教授都悉心指導(dǎo)我改正。之前的專業(yè)課《MATLA

103、B仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用》也是王教授給我們上的課，*教授是非常負(fù)責(zé)的老師，關(guān)于每一個學(xué)生提出的問題都逐一細(xì)心解答，咱們班在*教授的教導(dǎo)下，班上的《MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用》專業(yè)課成績都很不錯，這都要感謝*教授不辭辛苦的教導(dǎo)。</p><p>　　接下來還要感謝信控學(xué)院的院長及各個老師們對我們的付出，感謝我們專業(yè)的各個導(dǎo)員，在濰坊學(xué)院的這四年中，不管是學(xué)習(xí)上還是生活中，老師們都很照顧我們。學(xué)習(xí)

104、上的問題都有各個門課的老師給細(xì)心的指導(dǎo)，生活上也有各個院領(lǐng)導(dǎo)及導(dǎo)員對我們的關(guān)心，才能讓我們在這四年來收獲頗多，學(xué)到很多東西。</p><p>　　接下來離畢業(yè)的日子不遠(yuǎn)了，舍不得的大學(xué)生活即將結(jié)束，我要感謝那些在我大學(xué)生活中給與幫助的所有人，我的同學(xué)們、老師們，我衷心地感謝你們，你們在我最美的年華里出現(xiàn)給我?guī)椭?，這都是我最美麗的回憶。</p><p>　　最后感謝所有在百忙中抽出時間評閱我