畢業(yè)設(shè)計(jì)_--基于matlab的模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸研究與仿真

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目 基于MATLAB的模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸研究與仿真</p><p>　　學(xué)院名稱(chēng)　 理學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)　　　 信息11-2 </p><p>　　二零一五 年 六 月 一 日</p><

2、;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1課題研究的意義5</p><p>　　第二章 通信原理理論基礎(chǔ)6</p><

3、;p>　　2.1通信系統(tǒng)的組成及模型7</p><p>　　2.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具M(jìn)ATLAB簡(jiǎn)介9</p><p>　　第三章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸12</p><p>　　3.1模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模型12</p><p>　　3.2抽樣定理12</p><p>　　3.3模擬信號(hào)的量化13</

4、p><p><b>　　3.4編碼14</b></p><p>　　3.5基于MATLAB的模擬信號(hào)數(shù)字化的仿真實(shí)現(xiàn)15</p><p>　　第四章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸21</p><p>　　4.1數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理21</p><p>　　4.2二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）22</p

5、><p>　　4.3二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）27</p><p>　　4.4二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）和二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）28</p><p>　　4.5二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較29</p><p>　　第五章 數(shù)字基帶傳輸中碼間串?dāng)_的消除31</p><p>　　5.1數(shù)字基帶傳輸模型31&

6、lt;/p><p>　　5.2碼間串?dāng)_的產(chǎn)生32</p><p>　　5.3碼間串?dāng)_的解決方法32</p><p>　　5.4無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.5仿真結(jié)果及分析34</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><

7、;b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　ABSTRACTIII</p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1課題研究的意義5</p><p>　　第

8、二章 通信原理理論基礎(chǔ)7</p><p>　　2.1通信系統(tǒng)的組成及模型7</p><p>　　2.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具M(jìn)ATLAB簡(jiǎn)介9</p><p>　　第三章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸12</p><p>　　3.1模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模型12</p><p>　　3.2抽樣定理13</p>&

9、lt;p>　　3.3模擬信號(hào)的量化13</p><p><b>　　3.4編碼15</b></p><p>　　3.5基于MATLAB的模擬信號(hào)數(shù)字化的仿真實(shí)現(xiàn)16</p><p>　　4.1數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理22</p><p>　　4.2二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）23</p><p

10、>　　4.3二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）30</p><p>　　4.4二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）和二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）31</p><p>　　第五章 數(shù)字基帶傳輸中碼間串?dāng)_的消除34</p><p>　　5.1數(shù)字基帶傳輸模型34</p><p>　　5.2碼間串?dāng)_的產(chǎn)生35</p><p&g

11、t;　　5.3碼間串?dāng)_的解決方法36</p><p>　　5.4無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.5仿真結(jié)果及分析38</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><b>

12、;　　摘 要</b></p><p>　　社會(huì)的發(fā)展越來(lái)越快，對(duì)通信系統(tǒng)的要求也就相應(yīng)的越來(lái)越高。一方面，通信系統(tǒng)的功能只有越來(lái)越強(qiáng)，性能只有越來(lái)越高才能適應(yīng)時(shí)代的要求；另一方面，開(kāi)發(fā)商又要求通信系統(tǒng)技術(shù)研究和產(chǎn)品低成本、高水平和短周期。由于存在這兩個(gè)相互沖突、尖銳對(duì)立的要求，所以需要使用高效的計(jì)算機(jī)輔助分析工具和技術(shù)才能使兩個(gè)要求同時(shí)得到解決。仿真軟件強(qiáng)大的功能和技術(shù)，使得通信系統(tǒng)仿真的準(zhǔn)備、分析

13、和設(shè)計(jì)過(guò)程變得非常輕松、直觀和便捷。因此，通信系統(tǒng)仿真技術(shù)在當(dāng)代得到了相當(dāng)快速的發(fā)展。通信系統(tǒng)具有顯著的特點(diǎn)：廣泛的適應(yīng)性和非常好的靈活性，這對(duì)我們更好地研究通信系統(tǒng)性能非常有幫助。</p><p>　　MATLAB是通信系統(tǒng)仿真的重要工具，具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、圖像處理和圖形繪制等功能，是一種非常強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言，應(yīng)用非常廣泛。利用MATLAB這些強(qiáng)大的功能來(lái)進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真，我們可以更加直接的了解通信系統(tǒng)，而

14、且印象更加深刻，從而獲得事半功倍的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)MATLAB對(duì)通信系統(tǒng)的仿真，我們可以解決信號(hào)的基帶傳輸、頻帶傳輸和碼間串?dāng)_等問(wèn)題。另外，通過(guò)MATLAB對(duì)通信系統(tǒng)的仿真，我們可以加深對(duì)信號(hào)調(diào)制解調(diào)、誤碼率分析以及數(shù)字基帶通信系統(tǒng)性能分析的了解。這樣有利于通信系統(tǒng)與MATLAB驗(yàn)證的同步進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)，也有利于我們更好地了解和掌握MATLAB在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用與實(shí)踐。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MATLAB

15、通信系統(tǒng)仿真 基帶傳輸 頻帶傳輸 碼間串?dāng)_</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of modern society,the requirement of communication system is corresponding higher and higher.On the on

16、e hand,functional communication system is only getting stronger,performance is getting higher that to meet the needs of the times;on the other hand, the developer has requested the communication system technology researc

17、h and product lowcost, high-level and short cycle. Because of existing these two requirements that sharply conflicting and conflict with each other, so we n</p><p>　　MATLAB is an important tool for communic

18、ation system simulation,with a powerful numerical calculation, image processing and graphics rendering and other functions, it is a very powerful scientific computing language, is widely used. These powerful capabilities

19、 of MATLAB to carry out communications system simulation, we can be more direct knowledge of communications systems, and more impressive, thereby obtaining learning multiplier effect. By MATLAB simulation of communicatio

20、n systems, we can so</p><p>　　Keywords：MATLAB； Communication System Simulation； Baseband transmission</p><p>　　Band transmission； Intersymbol interference </p><p><b>　　第一章

21、 緒論</b></p><p>　　1.1課題研究的意義</p><p>　　1.通信系統(tǒng)仿真的重要意義</p><p>　　仿真是衡量系統(tǒng)性能的重要工具，通信系統(tǒng)仿真模型的仿真結(jié)果，可以幫助我們有效的判斷原通信系統(tǒng)的性能，為系統(tǒng)的改造或者新系統(tǒng)的構(gòu)建提供可靠的依據(jù)。我們通過(guò)仿真可以降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)失敗的可能，消除系統(tǒng)中潛在的問(wèn)題，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能，有效

22、解決系統(tǒng)中某些功能部件過(guò)量負(fù)載的問(wèn)題。所以，仿真是工程建設(shè)和科學(xué)研究工作中必不可缺的方法。</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，通信系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，要求越來(lái)越高，改變參數(shù)設(shè)置、改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或者對(duì)系統(tǒng)作出任何改變都將影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能的優(yōu)良性。所以，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和建模是非常有必要的。通過(guò)通信系統(tǒng)仿真結(jié)果來(lái)考量方案的可執(zhí)行性，從通信系統(tǒng)仿真結(jié)果中選擇最為合理的設(shè)置參數(shù)和通信系統(tǒng)的配置，最后應(yīng)

23、用于被仿真的原來(lái)的系統(tǒng)中，這整個(gè)過(guò)程就稱(chēng)為通信系統(tǒng)仿真。跟大多數(shù)仿真過(guò)程相似，我們?cè)趯?duì)某一個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真之前，第一步，首先要了解和分析這個(gè)通信系統(tǒng)的特征和性能；第二步，進(jìn)行歸納并基礎(chǔ)的建立這個(gè)通信系統(tǒng)的仿真模型。</p><p>　　在過(guò)去的幾十年里，通信系統(tǒng)的復(fù)雜程度和信號(hào)處理系統(tǒng)的復(fù)雜程度都得到了明顯地提高，伴隨而來(lái)的是新技術(shù)的出現(xiàn)。復(fù)雜程度的提高使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的時(shí)間、精力也相應(yīng)提高，但是現(xiàn)在商用產(chǎn)品

24、要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)能做到省時(shí)、省力、高效，這些要求與問(wèn)題，只有通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)和高效的設(shè)計(jì)工具才可能得到實(shí)現(xiàn)和解決。通信系統(tǒng)仿真是通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，在通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中起著十分重要的作用。通信系統(tǒng)仿真不僅使得通信工程設(shè)計(jì)變得輕松便捷，也使通信系統(tǒng)的性能得到了極大的改善，功能也大大增加。時(shí)代在進(jìn)步，社會(huì)在進(jìn)步，通信系統(tǒng)仿真不僅對(duì)于通信工程設(shè)計(jì)起著十分重要的作用，也對(duì)推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展有著極為重要的影響。</p>

25、<p>　　2.基于MATLAB的模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸研究與仿真國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)字化的提出可以從脈沖編碼調(diào)制的出現(xiàn)開(kāi)始談起。1937年，里夫提出了用脈沖編碼調(diào)制對(duì)語(yǔ)音信號(hào)編碼。因?yàn)槊}沖編碼調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)相當(dāng)多，比如說(shuō)：比較容易加密、不像模擬信號(hào)傳輸那樣出現(xiàn)噪聲積累等等。但這在那個(gè)時(shí)代成本太大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有辦法實(shí)用化。時(shí)間追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)的美軍曾開(kāi)發(fā)24路PCM系統(tǒng)并應(yīng)用于

26、軍事中，取得了非常不錯(cuò)的保密效果。但這套系統(tǒng)在商業(yè)上應(yīng)用卻等到了20世紀(jì)70年代，用來(lái)取代當(dāng)時(shí)在商業(yè)上普遍采用的載波系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，我國(guó)在70代初期決定采用30路的一次群標(biāo)準(zhǔn)，到了80年代，30路的一次群標(biāo)準(zhǔn)才初步應(yīng)用于商業(yè)，并且開(kāi)始了數(shù)字化通信的發(fā)展方向。數(shù)字化通信發(fā)展的另一個(gè)方向是計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展，兩者緊密相關(guān)。伴隨著計(jì)算機(jī)功能的逐漸強(qiáng)大，普遍性日益增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息共享成為了其功能發(fā)展擴(kuò)大的必需。我國(guó)在1972年投入使用

27、的阿巴網(wǎng)，就是60年代多次研究的成果的體現(xiàn)。</p><p>　　如上所述，現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的信息傳輸已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳輸且發(fā)展勢(shì)頭迅猛。比如說(shuō)在常見(jiàn)的廣播系統(tǒng)中，現(xiàn)在大多數(shù)廣播系統(tǒng)還是以模擬系統(tǒng)為主，但是數(shù)字化的潮流不可避免，因?yàn)閿?shù)字化的質(zhì)量是模擬方式不能相比的。數(shù)字聲頻廣播和數(shù)字電視現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)在千家萬(wàn)戶(hù)中，是隨處可見(jiàn)的必需品。當(dāng)今社會(huì)，數(shù)字化是潮流，已經(jīng)基本取代了模擬系統(tǒng)，模擬系統(tǒng)已走到末路，必將淹沒(méi)在時(shí)代

28、的潮流中。另外，設(shè)備的數(shù)字化發(fā)展迅速。無(wú)論是無(wú)線電技術(shù)還是調(diào)制解調(diào)等模擬運(yùn)算數(shù)字化，都是設(shè)備超小型化和功能的多樣化具備了實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和理論基礎(chǔ)，數(shù)字化進(jìn)程日新月異，正處在不斷發(fā)展的大好時(shí)期。最近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及通信技術(shù)發(fā)展迅猛，通信系統(tǒng)仿真技術(shù)也得到了非常快速的發(fā)展，在應(yīng)用方面的影響力也不斷增加。</p><p>　　在眾多功能強(qiáng)大的通信系統(tǒng)仿真工具中，MATLAB以其強(qiáng)大的可視化功

29、能、開(kāi)放式的可擴(kuò)展環(huán)境、簡(jiǎn)單的操作性、輕松的編程語(yǔ)言以及面向不同領(lǐng)域的多達(dá)三十種工具箱的支持成為其中的佼佼者。MATLAB應(yīng)用于多種領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)和算法研究的基本開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具。而且，MATLAB具有其他許多語(yǔ)言難以企及的優(yōu)勢(shì)：編寫(xiě)語(yǔ)句輕松容易、編程高效、學(xué)習(xí)容易和輕松掌握等。MATLAB不僅能夠提高工程人員的工作效率，還能改善工程人員的設(shè)計(jì)手段。通信技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)中一個(gè)不可或缺的組成部分，而MATLAB則

30、是通信系統(tǒng)仿真的重要工具，已經(jīng)成為各種科學(xué)算法的默認(rèn)軟件?？v觀通信技術(shù)的發(fā)展歷史，大體可以分為以下三階段：</p><p>　　第一階段是人與人之間依靠語(yǔ)言和文字通信的階段。</p><p>　　第二階段是電通信階段。</p><p>　　第三階段是電子信息通信階段?，F(xiàn)代通信技術(shù)的主要內(nèi)容和發(fā)展方向，是以光導(dǎo)纖維通信為主體，無(wú)線電通信、衛(wèi)星通信為輔助的寬帶化、綜合化

31、、個(gè)人化以及智能化的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從國(guó)外通信技術(shù)的發(fā)展歷史來(lái)看，大概從70年代開(kāi)始，通信就已經(jīng)進(jìn)入了現(xiàn)代通信的新時(shí)代，目前各項(xiàng)通信技術(shù)的發(fā)展正處在跨越、迅猛發(fā)展的緊要時(shí)期。具體來(lái)說(shuō)，數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展是一個(gè)必然的大趨勢(shì)。MATLAB在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用變得日益廣泛，處在一個(gè)十分重要的位置。</p><p><b>　　通信原理理論基礎(chǔ)</b></p><p>　　在

32、模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸中主要應(yīng)用了大量的通信原理基礎(chǔ)知識(shí)及理論。本章主要介紹通信系統(tǒng)的概念及組成，包括通信系統(tǒng)的一般模型及模擬通信模型和數(shù)字通信模型等。</p><p>　　2.1通信系統(tǒng)的組成及模型</p><p>　　1.通信系統(tǒng)的一般模型</p><p>　　通信系統(tǒng)的作用就是將信息從信源傳送到一個(gè)或多個(gè)目的地。實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備（包括信道）總和稱(chēng)為通

33、信系統(tǒng)[1]。</p><p>　　通信系統(tǒng)的一般模型如圖2-1：</p><p>　　圖2-1所示各部分作用如下：</p><p>　?。?）信息源：信息的發(fā)出地，作用是把信息轉(zhuǎn)換成原始信號(hào)，分為模擬信源和數(shù)字信源。</p><p>　?。?）發(fā)送設(shè)備：將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換成適合在信道中 傳輸?shù)男盘?hào)。</p><p>

34、;　?。?）信道：顧名思義，是傳輸信號(hào)的物理媒質(zhì)。</p><p>　?。?）噪聲源：干擾正常信號(hào)傳輸?shù)母魈幵肼暤募稀?lt;/p><p>　　（5）接收設(shè)備：從接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始信號(hào)。</p><p>　?。?）受信者：傳送消息的終點(diǎn)。</p><p>　　2.模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)</p><p>　　消息的傳遞是

35、以電信號(hào)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，按信號(hào)參量的取值方式不同可把信號(hào)分為兩類(lèi):模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　凡信號(hào)參量的取值連續(xù)，就稱(chēng)為模擬信號(hào)。如語(yǔ)音信號(hào)和圖像信號(hào)等。模擬信號(hào)也可以稱(chēng)為連續(xù)信號(hào)，這個(gè)連續(xù)不一定在時(shí)間上連續(xù)，是指某一參量可以連續(xù)變化，或者在某一取值范圍內(nèi)能取無(wú)窮多個(gè)值。</p><p>　　凡信號(hào)參量只能取有限個(gè)值，就稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)。如電報(bào)信號(hào)和計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)等。數(shù)字信

36、號(hào)也可以稱(chēng)為離散信號(hào)，離散不一定在時(shí)間上離散，是指信號(hào)的某一參量是離散變化的。</p><p>　　3.模擬通信系統(tǒng)模型</p><p>　　模擬通信系統(tǒng)是通過(guò)模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)模型如圖2-2所示：</p><p>　　其中信息源發(fā)出的是頻譜從零頻附近開(kāi)始的原始電信號(hào)，這種信號(hào)頻譜分量的頻率很低，所以不適合直接傳輸，所以需要利用調(diào)制器和解調(diào)器

37、進(jìn)行變換和反變換。經(jīng)過(guò)調(diào)制器調(diào)制后的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)。</p><p>　　已調(diào)信號(hào)具有以下三個(gè)基本特征：</p><p><b>　　（1)攜帶信息</b></p><p>　　(2)適合在信道中直接傳輸</p><p>　　(3)信號(hào)頻譜一般具有帶通形式，因此已調(diào)信號(hào)又稱(chēng)為帶通信號(hào)或者是頻帶信號(hào)</p>

38、<p>　　4.數(shù)字通信系統(tǒng)模型</p><p>　　數(shù)字通信系統(tǒng)是使用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，主要包括：信源編碼和信源譯碼、信道編碼和信道譯碼、數(shù)字調(diào)制和數(shù)字解調(diào)、同步以及加密等。數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖2-3所示：</p><p>　　其中圖2-3所示各部分作用如下：</p><p>　　（1）信源編碼與譯碼：一是提高信息傳輸?shù)挠行?，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮技

39、術(shù)減少信息冗余度；二是完成模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸</p><p>　　（2）信道編碼與譯碼：加強(qiáng)通信系統(tǒng)的抗干擾能力，使通信更加可靠</p><p>　　（3）加密與解密：顧名思義，加密是為了保證所傳輸信息的安全性，解密是恢復(fù)原來(lái)的信息以供使用</p><p>　?。?）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)：數(shù)字調(diào)制就是把原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，解

40、調(diào)就是采用相干解調(diào)或者非相干解調(diào)的方法把其還原為數(shù)字基帶信號(hào)</p><p>　?。?）同步：是保證數(shù)字通信精準(zhǔn)、有效、規(guī)范工作的前提條件</p><p>　　5.數(shù)字通信具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　?。?）抗干擾能力比較強(qiáng)，而且噪聲不積累</p><p><b>　　（2）差錯(cuò)可以控制</b></p&g

41、t;<p>　?。?）比較容易與各種數(shù)字終端接口</p><p>　　（4）容易集成化，使通信設(shè)備更加微型化</p><p>　　（5）加密處理更容易，而且有高強(qiáng)度的保密性</p><p>　　2.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具M(jìn)ATLAB簡(jiǎn)介</p><p>　　本章將著重介紹MATLAB在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)介紹MATLAB語(yǔ)言、工作環(huán)境

42、以及MATLAB通信工具箱函數(shù)，加深對(duì)MATLAB通信工具的認(rèn)識(shí)，并且熟練掌握其應(yīng)用。</p><p>　　1.仿真軟件MATLAB簡(jiǎn)介</p><p>　　MATLAB是由MathWorks公司在1984年推出的面向科學(xué)與工程的一種計(jì)算軟件，MATLAB可以將不同領(lǐng)域的計(jì)算用函數(shù)的方式提供給用戶(hù)使用。MATLAB涉及十幾個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算和圖形顯示。MATLAB方便使用、高效的編程效率、高效的

43、運(yùn)算、豐富的內(nèi)容使其在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用于教學(xué)及科研工作中[2]。</p><p>　　2.MATLAB語(yǔ)言概述</p><p>　　MATLAB語(yǔ)言使用方便、集成度高、運(yùn)算高效、輸入便捷、內(nèi)容豐富，可以與由用戶(hù)輕松自由的擴(kuò)展。MATLAB語(yǔ)言與其他語(yǔ)言相比具有以下顯著特點(diǎn)：</p><p>　　（1）MATLAB語(yǔ)言是一種解釋性語(yǔ)言：只需要輸入算式就可以立即得出結(jié)果，不

44、需要額外的編譯，每一條語(yǔ)句進(jìn)行解釋后立即執(zhí)行。如果有錯(cuò)誤，也會(huì)立即做出反應(yīng)。這些優(yōu)點(diǎn)都大大的減輕了工程人員編程以及調(diào)試的工作量。</p><p>　?。?）“多功能性”的變量：每一個(gè)變量都代表著一個(gè)矩陣，每個(gè)元素都可以看作是復(fù)數(shù)，不需要定義矩陣的行數(shù)和列數(shù)</p><p>　?。?）“多功能性”的運(yùn)算符號(hào)：所有的運(yùn)算，包括加、減、乘、除以及函數(shù)運(yùn)算都對(duì)矩陣和復(fù)數(shù)有效</p>

45、<p>　　（4）語(yǔ)言規(guī)則和筆算式相似：程序與科技人員的書(shū)寫(xiě)習(xí)慣相近，易寫(xiě)易讀，方便在科技人員之間交流</p><p>　?。?）作圖功能強(qiáng)大而簡(jiǎn)單：可以規(guī)定多種坐標(biāo)繪圖；可以繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面；能設(shè)置不同顏色、線型以及視角等</p><p>　?。?）智能化程度高：繪圖時(shí)自動(dòng)選擇最佳坐標(biāo)；</p><p>　?。?）豐富的功能，強(qiáng)大的可擴(kuò)展性&l

46、t;/p><p>　　3.MATLAB的工作環(huán)境</p><p>　　MATLAB系統(tǒng)的安裝比較簡(jiǎn)單，安裝程序步驟如下：</p><p>　　（1）找到setup.exe執(zhí)行文件，雙擊開(kāi)始安裝</p><p><b>　　（2）選擇安裝路徑</b></p><p>　?。?）進(jìn)行文件的解壓和復(fù)制過(guò)程&

47、lt;/p><p>　?。?）確認(rèn)是否安裝MATLAB Notebook</p><p>　?。?）安裝完畢。如安裝成功，桌面就會(huì)形成MATLAB圖標(biāo)，否則即表明安裝失敗，需要重新安裝。</p><p>　　MATLAB的工作環(huán)境主要由命令窗口、當(dāng)前路徑窗口、工作空間瀏覽器窗口、命令歷史窗口、啟動(dòng)平臺(tái)、圖形窗口和文本編輯窗口組成。</p><p>

48、;<b>　　4.通信系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　MATLAB的通信工具箱中有許多仿真函數(shù)和模塊，用來(lái)對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。我們可以根據(jù)自己的需要選擇這些仿真函數(shù)和模塊來(lái)搭建自己的通信系統(tǒng)仿真模型。這些通信系統(tǒng)中的仿真模塊可以直接調(diào)用，還可以根據(jù)用戶(hù)的需要來(lái)進(jìn)行修改，讓它滿足具體的設(shè)計(jì)和運(yùn)算需求。</p><p>　　通信工具箱中，主要由兩部分內(nèi)容組成：

49、通信函數(shù)命令和Simulink的通信模塊集仿真模塊。可以在MATLAB的工作空間中直接調(diào)用工具箱中的函數(shù)，還可以使用Simulink平臺(tái)來(lái)構(gòu)造需要的仿真模塊，以達(dá)到擴(kuò)充工具箱內(nèi)容的目的[3]。通過(guò)對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信源編碼譯碼、通信仿真輸出和同步技術(shù)仿真的MATLAB仿真方法與技巧的學(xué)習(xí)與掌握，加深了自己對(duì)MATLAB通信工具的認(rèn)知。</p><p>　　通信工具箱常用函數(shù)如表2-1：</p><

50、;p>　　表2-1 通信工具箱函數(shù)</p><p>　?。?）通信系統(tǒng)的誤碼率仿真</p><p>　　衡量通信系統(tǒng)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)是通信系統(tǒng)誤碼率的大小。如何計(jì)算通信系統(tǒng)的誤碼率？通信系統(tǒng)模型的誤碼率計(jì)算主要是由設(shè)置相關(guān)參數(shù)、創(chuàng)建信號(hào)及信源編碼、調(diào)制、對(duì)調(diào)制信號(hào)添加高斯噪聲、解調(diào)、計(jì)算系統(tǒng)的誤碼率等步驟來(lái)組成的。</p><p>　　（2）誤碼率仿真界面

51、</p><p>　　MATLAB中提供了一種很有效的誤碼率分析工具——誤碼率仿真界面，我們可以用它來(lái)計(jì)算和比較不同調(diào)制方式、不同差錯(cuò)控制編碼方式和不同信道噪聲模型條件下通信系統(tǒng)的誤碼率。</p><p>　　在MATLAB命令窗口中輸入以下命令：</p><p><b>　　>>commgui</b></p><

52、;p>　　這時(shí)我們可以打開(kāi)一個(gè)用戶(hù)界面窗口——誤碼率仿真窗口。誤碼率仿真窗口如圖2-4所示。</p><p>　　由圖2-4可以看出，誤碼率仿真窗口中包括了通信系統(tǒng)中信號(hào)處理的全部過(guò)程。比如說(shuō)原信號(hào)的生成、誤碼率的計(jì)算等過(guò)程都能夠在誤碼率仿真窗口中得到實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖2-4誤碼率仿真窗口</p><p>　　由圖2-4可以看出，誤碼率仿真窗口的上

53、半部分分為了四個(gè)功能區(qū)域，它們分別是：</p><p>　　Source（信號(hào)源）</p><p>　　Err-Ctr-Code（差錯(cuò)控制編碼）</p><p>　　Modulation（信號(hào)調(diào)制編碼）</p><p>　　Channel（信道）</p><p>　　第三章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸</p>

54、<p>　　由于數(shù)字通信系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字通信系統(tǒng)已成為當(dāng)今社會(huì)通信的發(fā)展方向。但是自然界的許多信息經(jīng)過(guò)各種各樣的感知器感知后往往是模擬量，比如說(shuō)電話、電視等，其信源發(fā)出的都是模擬信號(hào)。本章將著重介紹如何將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　3.1模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模型</p><p>　　模擬信號(hào)數(shù)字化就是將連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換成可以用有限個(gè)數(shù)值來(lái)表示的離散

55、數(shù)列。模擬信號(hào)數(shù)字化方法可以分為波形編碼和參量編碼。其中波形編碼方法分為脈沖編碼調(diào)制（PCM）和增量調(diào)制（△M）[4]。</p><p>　　模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸框圖如圖3-1:</p><p><b>　　3.2抽樣定理</b></p><p>　　抽樣就是把模擬信號(hào)在時(shí)間上的連續(xù)變成離散的抽樣值。而能不能用這一系列抽樣值重新恢復(fù)原信號(hào)，就需

56、要抽樣定理來(lái)解決了。所以說(shuō)，如果我們要傳輸模擬信號(hào)，可以通過(guò)傳輸抽樣定理的抽樣值來(lái)實(shí)現(xiàn)而不是非要傳輸原本的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)數(shù)字化的理論基礎(chǔ)就是抽樣定理，抽樣定理的作用不言而喻。</p><p>　　舉例來(lái)說(shuō)，生活中常見(jiàn)的語(yǔ)音信號(hào)就是模擬信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)在幅度取值上是連續(xù)的，并且在時(shí)間上它也是連續(xù)的。要想讓語(yǔ)音信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化并實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用，第一點(diǎn)就要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行離散化處理，而這個(gè)處理過(guò)程就叫做抽樣。換種說(shuō)法，

57、抽樣就是隔一段時(shí)間T（固定的時(shí)間間隔），抽取語(yǔ)音信號(hào)的一個(gè)抽樣值（瞬時(shí)幅度值）。這一系列在時(shí)間上離散的抽樣值組成了樣值序列。樣值序列可以實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用，還可以將每個(gè)抽樣值經(jīng)過(guò)量化和編碼兩種過(guò)程轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)。經(jīng)多次理論研究和實(shí)踐探索證明，抽樣脈沖的時(shí)間間隔T≤1/（2fH）(或者是f≥2fH)(fH是語(yǔ)音信號(hào)的最高頻率)，抽樣以后的樣值序列就可以不失真的被還原成原本的語(yǔ)音信號(hào)。</p><p>　　比如

58、說(shuō),一路電話信號(hào)的頻帶為300～3400Hz，fm=3400Hz，則抽樣頻率fs≥2×3400=6800Hz。如果按照抽樣頻率是6800Hz來(lái)對(duì)300Hz～3400Hz的電話信號(hào)進(jìn)行抽樣，那么進(jìn)行抽樣后的樣值序列就可以不失真的還原成原本的語(yǔ)音信號(hào)，而語(yǔ)音信號(hào)的抽樣頻率一般取值是8000Hz。對(duì)于PAL制電視信號(hào)，相信大家都非常熟悉。PAL制電視信號(hào)的視頻帶寬通常為6MHz。如果按照CCIR601的建議，亮度信號(hào)的抽樣頻率是13

59、.5MHz，色度信號(hào)的抽樣頻率則為6.75MHz。</p><p>　　3.3模擬信號(hào)的量化</p><p>　　抽樣轉(zhuǎn)換后的脈沖信號(hào)的幅度仍然是模擬的，要用數(shù)碼來(lái)進(jìn)行表示，就必須進(jìn)行離散化的處理。這就要求對(duì)幅值進(jìn)行舍零取整的操作，此過(guò)程稱(chēng)為量化。量化中具有兩種方法：只舍不入和有舍有入。量化方法中，取整的時(shí)候只舍不入，就是說(shuō)0～1伏之間輸入的所有電壓輸出都為0伏，1～2伏之間所有的輸入電壓

60、輸出都為1伏等等。使用只舍不入方式時(shí)，輸入的電壓總是大于輸出的電壓，所以產(chǎn)生的量化誤差通常是正的。大小為兩個(gè)相鄰的量化級(jí)的間隔Δ。量化方法中，取整的時(shí)候有舍有入，即0～0.5伏之間的輸入電壓輸出都為為0伏，0.5～1.5伏之間的輸出電壓輸出都為1伏等等。采用有舍有入的方式時(shí)通常有正有負(fù)，量化的誤差絕對(duì)值最大為Δ/2。所以，通常采用誤差相對(duì)較小的有舍有入的方法進(jìn)行量化。 僅僅使用量化的輸出信號(hào)來(lái)代替原來(lái)的信號(hào)會(huì)存在失真。通常來(lái)說(shuō)，

61、我們可以把量化誤差的幅度概率分布看做是-Δ/2～+Δ/2之間的均勻分布。這能夠證明量化失真功率與最小的量化間隔的平方成正比例。所以說(shuō)，最小的量化間隔越小，失真就會(huì)越小；最小量化的間隔越小，用以表現(xiàn)一定幅度的模擬信號(hào)時(shí)所需要的量化級(jí)數(shù)就會(huì)越多。所以，傳輸和處理起來(lái)就會(huì)越來(lái)越復(fù)雜。因此</p><p>　　上面所描述的方法稱(chēng)為線性量化，是采用均勻間隔量化級(jí)數(shù)來(lái)進(jìn)行量化的方法。這種量化方式有造成大信號(hào)時(shí)信噪比有余但是小

62、信號(hào)時(shí)信噪比不夠的缺點(diǎn)。如果小信號(hào)時(shí)量化級(jí)間寬度小一點(diǎn)，大信號(hào)時(shí)量化級(jí)間的寬度大一點(diǎn)，小信號(hào)時(shí)信噪比和大信號(hào)時(shí)信噪比就會(huì)逐漸一致。我們所熟知的數(shù)字電視信號(hào)通常就采用了這種非均勻量化的方法。采用這種方法是因?yàn)槟M的視頻信號(hào)通常需要進(jìn)行校正，而這種校正類(lèi)似于非線性的量化特性，能夠減輕甚至消除小信號(hào)時(shí)誤差帶來(lái)的影響。 而對(duì)于音頻信號(hào)的非均勻量化來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在也是采用了壓縮、擴(kuò)張的方式，也就是先在發(fā)送端對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，然后進(jìn)行均

63、勻量化，最終在接收端對(duì)信號(hào)再進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)張?zhí)幚?。在我?guó)，現(xiàn)在采用的是A律13折線壓擴(kuò)特性。因?yàn)椴捎?3折線壓擴(kuò)特性后，小信號(hào)時(shí)量化信噪比的改善量相當(dāng)可觀，可以達(dá)到24dB。但這是靠著犧牲大信號(hào)量化信噪比(虧損12dB)來(lái)對(duì)換的。</p><p><b>　　3.4編碼</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)抽樣和量化后的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)嗎？答案是否定的。我們還需要把它變成數(shù)字

64、編碼脈沖，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為是編碼。在所有編碼方式中，最簡(jiǎn)單的就要屬二進(jìn)制編碼了。詳細(xì)點(diǎn)說(shuō)，就是利用n比特的二進(jìn)制碼來(lái)表示出已經(jīng)量化過(guò)的抽樣值，每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)都對(duì)應(yīng)了一個(gè)量化值，然后再通過(guò)排列得到由二值脈沖所組成的數(shù)字化信息流。在接收端，編碼過(guò)程能夠依據(jù)收到的信號(hào)重新組成原本的抽樣值。最后經(jīng)過(guò)低通濾波器來(lái)恢復(fù)原來(lái)的信號(hào)，這種方式稱(chēng)為所傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)碼率。顯而易見(jiàn)，抽樣頻率高了，量化比特?cái)?shù)就會(huì)越大，隨之而來(lái)的是數(shù)碼率的升高，需要的傳輸帶寬也

65、就越寬。</p><p>　　上述所說(shuō)的是自然二進(jìn)制碼，除了這種二進(jìn)制碼還有其他形式的二進(jìn)制碼。比如說(shuō)格雷碼和折疊二進(jìn)制碼等等。這三種二進(jìn)制碼各有所長(zhǎng)各有所短。下面列舉下它們的優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　　自然二進(jìn)制碼是和二進(jìn)制數(shù)互相對(duì)應(yīng)的，比較簡(jiǎn)單，容易執(zhí)行。因?yàn)樗菣?quán)重碼，所以每一位都有確定的大小，并且能夠直接進(jìn)行大小的比較和各種算術(shù)運(yùn)算。自然二進(jìn)制碼能夠直接利用D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器

66、轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。但有一些特殊情況，比如從十進(jìn)制的3轉(zhuǎn)換成4時(shí)，二進(jìn)制碼的每一位都要進(jìn)行變化，同時(shí)使數(shù)字電路產(chǎn)生相當(dāng)大的尖峰電流脈沖。</p><p>　　相比較之下，格雷碼就沒(méi)有了這一缺點(diǎn)。格雷碼在相鄰的電平之間轉(zhuǎn)換時(shí)，只有一位發(fā)生變化。格雷碼不能直接利用D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，需要先轉(zhuǎn)換成自然二進(jìn)制碼才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　折疊二進(jìn)制碼是沿中心電平上下對(duì)稱(chēng)的，比較適

67、合用來(lái)表示正負(fù)對(duì)稱(chēng)的雙極性信號(hào)。折疊二進(jìn)制碼的最高位可以用來(lái)區(qū)分各種信號(hào)幅值的正負(fù)而且它的抗誤碼能力是很強(qiáng)的。</p><p>　　編碼有信源編碼和信道編碼兩種[5]。信源編碼就是將信源發(fā)出的信號(hào)變成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。而信道編碼是為了抑制信道噪聲對(duì)傳輸信號(hào)造成干擾，這是需要進(jìn)行再編碼，轉(zhuǎn)換成在接收端不容易被干擾弄錯(cuò)的信號(hào)形式。通常，為了應(yīng)對(duì)干擾，我們必須花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間去傳輸一些多余的重復(fù)的信號(hào)，利用這些信

68、號(hào)占用更多的頻帶。這是通信系統(tǒng)理論中的一條基本的原理。</p><p>　　3.5基于MATLAB的模擬信號(hào)數(shù)字化的仿真實(shí)現(xiàn)</p><p>　　1.pcm編碼器電路設(shè)計(jì)如圖3-2所示：</p><p>　　其中各部分參數(shù)設(shè)置如圖3-3至圖3-11：</p><p>　　pcm解碼器設(shè)計(jì)如圖3-12：</p><p>

69、　　其中圖3-12參數(shù)設(shè)置如圖3-13至3-16：</p><p>　　第四章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸</p><p>　　4.1數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理</p><p>　　如果調(diào)制的信號(hào)是二進(jìn)制的數(shù)字基帶信號(hào)，那么這種調(diào)制方法就叫做二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。</p><p>　　在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，如果想要讓數(shù)字基帶信號(hào)在信道中傳輸，那么信道就必須具有低通

70、形式的傳輸特點(diǎn)。但是現(xiàn)實(shí)中，大多數(shù)信道都帶有帶通傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，所以信道不能直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)。這就要求我們一定要用數(shù)字基帶信號(hào)來(lái)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，來(lái)生成各種已調(diào)的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖4-1所示：</p><p>　　數(shù)字調(diào)制的基本原理與模擬信號(hào)相比是一樣的，通常能夠使用模擬調(diào)制的方法來(lái)進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。然而，數(shù)字基帶信號(hào)的特點(diǎn)又與模擬基帶信號(hào)不盡相同，它的取值

71、是離散狀態(tài)且是有限的[6]。這樣一來(lái)，數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)就可以使用載波的一些離散狀態(tài)來(lái)表示。</p><p>　　圖4-2 數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)流程圖</p><p>　　4.2二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）</p><p>　　二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）就是數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)的振幅鍵控，它的特點(diǎn)是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。我們一般假設(shè)被發(fā)送的二

72、進(jìn)制符號(hào)序列是0和1,0符號(hào)的發(fā)送概率假設(shè)為P,那么1符號(hào)的發(fā)送概率就是1-P,而且互不干擾。那么這個(gè)二進(jìn)制符號(hào)序列就可以用以式4-1來(lái)表示：</p><p>　?。?-1） </p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p>

73、<p>　　Ts則是二進(jìn)制基帶信號(hào)的時(shí)間間隔,而g(t)是持續(xù)時(shí)間為二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔的矩形脈沖，用式4-3表示：</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p>　　由上可知，二進(jìn)制振幅鍵控（ASK）信號(hào)可以用式4-4表示：</p><p><b>　?。?-4）</b></p>

74、<p>　　我們可以把二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形用圖4-3來(lái)表示：</p><p>　　圖4-3 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波形</p><p>　　由上圖我們可以明顯的看出二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形，它是隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)通斷變化的，因此2ASK還能稱(chēng)為OOK信號(hào)（通斷鍵控信號(hào)）。</p><p>　　那么二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)是如何產(chǎn)生的呢？我們通過(guò)圖

75、4-4的原理框圖來(lái)看一下。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　（b）</b></p><p>　　圖4-4 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖</p><p>　　由圖4-4（a）我們可以清楚地看到，它是采用模擬相乘的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制的。而4-4（b）則是使用了數(shù)字

76、鍵控的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制。</p><p>　　由圖 4-3能夠得出一個(gè)結(jié)論,那就是二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制與模擬調(diào)制中的AM信號(hào)十分的相似。因此,對(duì)二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的調(diào)制也可以采用與AM信號(hào)調(diào)制相似的非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)與相干解調(diào)(同步檢測(cè)法),它相對(duì)應(yīng)原理如圖4-5所示：</p><p>　?。╝）非相干解調(diào)方式</p><p><b>　?。╞）相

77、干解調(diào)方式</b></p><p>　　圖 4-5二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖</p><p>　　而2ASK信號(hào)相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形則如圖4-6所表示的一樣。</p><p>　　圖 4-62ASK信號(hào)相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形</p><p>　　以下是利用Matlab編程實(shí)現(xiàn)2ASK的模型仿真：</p>&

78、lt;p>　　clear;close all;</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%隨機(jī)生成原始信號(hào)</p><p>　　t=0:0.0001:1-0.0001; %取10000個(gè)采樣點(diǎn)</p><p>　　f=100; %載波參數(shù)設(shè)置</p><p>　　c

79、arrier=cos(2*pi*f*t);</p><p><b>　　M=500;</b></p><p>　　p=length(t)/M; 　　 %每500個(gè)點(diǎn)分成一份，共20份</p><p>　　randNum=rand(1,p); 　　　%產(chǎn)生20個(gè)隨機(jī)數(shù)</p><p>　　Signa

80、l=zeros(1,length(t));　　 %產(chǎn)生10000個(gè)全0序列</p><p>　　for i=1:p 　　　　　　　%將隨機(jī)數(shù)判為1或0</p><p>　　if randNum(i)>=0.5</p><p>　　randNum(i)=1;</p><p><b>　　else</b>&

81、lt;/p><p>　　randNum(i)=0;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　for j=0:p-1; 　　　　　　　%產(chǎn)生原始信號(hào)，共20個(gè)碼元</p><p>　　for n=1:M;&l

82、t;/p><p>　　Signal(j*M+n)=randNum(j+1);</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調(diào)制過(guò)程</p><p>　　ASK_Signal=

83、carrier.*Signal; % 調(diào)制信號(hào)</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%信道</p><p>　　noise=randn(1,10000)/5; %噪聲生成</p><p>　　ASK1=ASK_Signal+noise; %加噪處理</p><p&

84、gt;　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%解調(diào)過(guò)程</p><p>　　ASK2=ASK_Signal.*carrier; %與本地載波相乘</p><p><b>　　%低通橢圓濾波器</b></p><p>　　fp=20;fs=80;Fs=8000; 　　　　　　　%通帶截止頻率，阻帶截止頻率</p>

85、;<p>　　rp=1;rs=40; 　　　　　　　　　　　%通帶波動(dòng)，阻帶衰減</p><p>　　wp=2*pi*fp/Fs;</p><p>　　ws=2*pi*fs/Fs;</p><p>　　[N,Wn]=ellipord(wp,ws,rp,rs); 　　　　%橢圓濾波器階數(shù)選擇函數(shù)</p><p>　　[b,a]=e

86、llip(N,rp,rs,Wn); 　　　　　　%橢圓模擬濾波器原型</p><p>　　ASK_out=filter(b,a,ASK2); %濾波</p><p><b>　　%%判決器</b></p><p>　　panjue=max(ASK_out)/2;</p><p>　　for i=0:

87、p-1</p><p>　　if ASK_out(i*M+M/2)>panjue</p><p>　　ASK_out1(i*M+1:i*M+M)=1; %判決輸出1</p><p><b>　　else</b></p><p>　　ASK_out1(i*M++1:i*M+M)=0; %判決輸出0<

88、;/p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%繪圖</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　subplot(

89、5,1,1);plot(t,Signal);axis([0,1,-0.1,1.1]);grid on;</p><p>　　xlabel('時(shí)間/s');ylabel('幅值');title('原始信號(hào)');</p><p>　　subplot(5,1,2);plot(t,ASK_Signal);grid on;</p><

90、;p>　　xlabel(' 時(shí)間/s');ylabel('幅值');title('調(diào)制信號(hào)');</p><p>　　subplot(5,1,3);plot(t,ASK1);grid on;</p><p>　　xlabel('時(shí)間/s');ylabel('幅值');title('加噪信號(hào)'

91、;);</p><p>　　subplot(5,1,4);plot(t,ASK_out);axis([0,1,-0.1,1.1]);grid on;</p><p>　　xlabel('時(shí)間/s');ylabel('幅值');title('濾波器輸出');</p><p>　　subplot(5,1,5);plot(t

92、,ASK_out1);axis([0,1,-0.1,1.1]);grid on;</p><p>　　xlabel('時(shí)間/s');ylabel('幅值');title('解調(diào)信號(hào)');</p><p>　　MATLAB編程仿真如圖4-7：</p><p>　　圖4-7 2ASK編程仿真圖</p>&l

93、t;p>　　4.3二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）</p><p>　　二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，如果正弦載波的頻率在f1與f2兩個(gè)點(diǎn)之間變來(lái)變?nèi)?，就?huì)產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)。</p><p>　　下面我們用編程實(shí)現(xiàn)FSK調(diào)制技術(shù)、繪制時(shí)、頻域波形：</p><p>　　%二元序列為10110010</p><p>　　t=[ones(1,100),

94、zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100)</p><p>　　,zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];</p><p>　　y=sin(x.*(2*pi+2*t));</p><p><b>　　。。。。。。</b></p><

95、p>　　[Am3,pha3]=dft3(x); %fft變換</p><p>　　編程仿真如圖4-8和4-9：</p><p>　　從圖4-8我們能夠看出載頻的變化，而跳頻的原因必然帶來(lái)了相位的改變。</p><p>　　4.4二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）和二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）</p><p>　　二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，正弦波

96、的相位離散變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)相位的變化是用沒(méi)有調(diào)正的正弦波的相位來(lái)參考的，而二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)是用相鄰碼元的相對(duì)相位變化來(lái)表示信息的。</p><p>　　以下是編程實(shí)現(xiàn)PSK/DPSK調(diào)制技術(shù)、繪制時(shí)、頻域波形：</p><p>　　二元序列為10110010</p><p>　　d=[ones(1,100),zeros(1

97、,100),ones(1,100),ones(1,100),</p><p>　　zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];</p><p>　　s=cos(2*pi*fc*x+pi.*d);</p><p><b>　　。。。。。。</b></p><p>

98、　　[Am3,pha3]=dft3(x); %fft變換</p><p>　　編程仿真如圖4-10和圖4-11：</p><p>　　4.5二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較</p><p><b>　　誤碼率</b></p><p>　　在數(shù)字通信中，誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有2ASK、

99、2FSK、2PSK及2DPSK，每種數(shù)字調(diào)制方式又有相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式[7]。誤碼率公式如表4-1：</p><p>　　由表4-1可以看出，同一種調(diào)制信號(hào)，相干解調(diào)的誤碼率低于非相干解調(diào)。而在方式一定的情況下，有式4-5：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　在信噪比一定的情況下，2PSK系統(tǒng)的誤碼率

100、低于2FSK系統(tǒng)，2FSK系統(tǒng)的誤碼率低于2ASK系統(tǒng)。</p><p><b>　　頻帶寬度</b></p><p>　　各種調(diào)制方式的頻帶寬度如表4-2。</p><p>　　由表4-2可知式4-6:</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　而

101、2FSK的頻帶寬度可用式4-7表示：</p><p><b>　　（4-7）</b></p><p>　　從頻帶利用率上看，2FSK最低。</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸中碼間串?dāng)_的消除</p><p>　　5.1數(shù)字基帶傳輸模型</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型如圖5-1：</p

102、><p>　　5.2碼間串?dāng)_的產(chǎn)生</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，碼間串?dāng)_是引起產(chǎn)生誤碼的主要原因。濾波器是用來(lái)展寬基帶脈沖的，使它們重疊到鄰近時(shí)隙中。接收端根據(jù)抽樣時(shí)刻的信號(hào)幅度進(jìn)行判斷，導(dǎo)出基帶脈沖的信息。當(dāng)鄰近時(shí)隙內(nèi)的信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位的判斷，如拖尾疊加。因?yàn)槊}沖重疊而在接收端很難判斷的現(xiàn)象就是碼間串?dāng)_[8]。</p><p>　　5.3碼間串?dāng)_的

103、解決方法</p><p>　　基帶的傳輸特性對(duì)碼間串?dāng)_有很大的影響，通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)的波形和傳輸濾波器，可以在最小傳輸帶寬的前提下消除碼間串?dāng)_。理想低通濾波器的特性可以達(dá)到要求但在現(xiàn)實(shí)中卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)。理想低通濾波器的沖激響應(yīng)拖尾很長(zhǎng)，衰減不快，因此抽樣時(shí)刻一定要準(zhǔn)確無(wú)誤的同步。如果信號(hào)的速率、截止頻率和抽樣時(shí)刻有一點(diǎn)點(diǎn)偏差就可能產(chǎn)生碼間串?dāng)_。奈奎斯特曾經(jīng)導(dǎo)出了無(wú)碼間串?dāng)_必須滿足的條件，就是殘留對(duì)稱(chēng)定理。</p&g

104、t;<p>　　無(wú)碼間串?dāng)_條件如式5-1：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　升余弦滾降濾波器的應(yīng)用在現(xiàn)代數(shù)字通信中,由于基帶信號(hào)的頻譜范圍都比較寬,為了讓信號(hào)在帶限的信道中傳輸,需要在發(fā)送端把信號(hào)經(jīng)過(guò)成形濾波器進(jìn)行帶限,由此就會(huì)引入碼間干擾[9]。為了使傳輸誤碼率足夠小,必須最大限度減小碼間干擾。只要求特定時(shí)刻的波形幅

105、值無(wú)失真?zhèn)魉?而不必要求整個(gè)波形無(wú)失真。根據(jù)奈奎斯特第一準(zhǔn)則,如果信號(hào)經(jīng)傳輸后整個(gè)波形發(fā)生了變化,只要其特定點(diǎn)的抽樣值保持不變,那么用再次抽樣的方法,仍然可以準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始信號(hào)。滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則的濾波器有無(wú)窮多種,最常用的是升余弦滾降濾波器。在系統(tǒng)中使用升余弦滾降系統(tǒng)是為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行限。事實(shí)上使用升余弦滾降系統(tǒng)還有一個(gè)很重要的原因就是它滿足乃奎斯特第一準(zhǔn)則，可以保證輸出的脈沖波形在接收后可以在抽樣點(diǎn)上無(wú)串?dāng)_[10]。</p

106、><p>　　5.4無(wú)碼間串?dāng)_系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　升余弦滾降波形如圖5-2：</p><p>　　圖5-2 升余弦滾降波形</p><p><b>　　流程圖5-3：</b></p><p><b>　　圖5-3 流程圖</b></p><p&g

107、t;<b>　　設(shè)計(jì)程序：</b></p><p>　　clear all;</p><p>　　close all;</p><p>　　aa=[1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1];選取了13個(gè)碼元</p><p>　　ts=1;一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間</p><p>　　nsamp

108、le=17;一個(gè)碼元由17個(gè)脈沖組成</p><p>　　aaa=zeros(17,13); </p><p>　　for i=1:17</p><p>　　aaa(i,:)=aa;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　a=reshape(aaa,1,17*13);&l

109、t;/p><p>　　dt=ts/nsample;</p><p>　　df=1.0/(10.0*ts);</p><p>　　t=-2*ts:dt:2*ts;</p><p>　　f=-2/ts:df:2/ts;</p><p><b>　　alpha=1;</b></p><p

110、>　　for k=1:length(f)</p><p>　　if abs(f(k))>0.5*(1+alpha)/ts;f>(1+1)/ts</p><p><b>　　xf(k)=0;</b></p><p>　　elseif abs(f(k))<0.5*(1-alpha)/ts;f<(1+1)/ts</

111、p><p><b>　　xf(k)=ts;</b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　xf(k)=0.5*ts*(1+cos(pi*ts/(alpha+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-alpha)/ts)));</p><p><b>　　

112、end</b></p><p>　　end xt=sinc(t/ts).*(cos(alpha*pi*t/ts))./(1-4*alpha^2*t.^2/ts^2+eps);</p><p><b>　　figure(1)</b></p><p>　　plot(f,xf);</p><p>　　axis([-

113、1 1 0 1.2]);xlabel('f/ts');ylabel('升余弦滾降系統(tǒng)');grid;</p><p><b>　　figure(2)</b></p><p>　　plot(t,xt);</p><p>　　axis([-2 2 -0.1 1.1]);xlabel('t');ylab

114、el('升余弦滾降波形');grid;</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　na=length(a);</p><p>　　tmp=length(xt);</p><p>　　t1=na+tmp-1;</p><p>　　tt=-(na+tm

115、p-1)/2*dt:dt:(na+tmp-1)/2*dt-dt;</p><p>　　xt3=conv(xt,a);</p><p>　　plot(tt,xt3)</p><p>　　xlabel('t');ylabel('基帶波形');grid;</p><p>　　figure(4),plot(a)<

116、/p><p>　　5.5仿真結(jié)果及分析</p><p>　　仿真結(jié)果如圖5-4至5-7所示：</p><p>　　（1）輸入信號(hào)：選定一個(gè)基帶信號(hào)，給出信號(hào)序列aa=[1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1];選取了13個(gè)碼元。</p><p>　?。?）升余弦滾降系統(tǒng)：α越大，h(t)的拖尾衰減就越快，位定時(shí)精度要求就越低，但帶寬會(huì)

117、變大。</p><p>　?。?）升余弦滾降波形：是a=1的h(t)的波形，h(t)滿足抽樣值上無(wú)串?dāng)_的傳輸條件，并且尾部衰減很快，有助于消減碼間串?dāng)_和位定時(shí)誤差的影響。當(dāng)抽樣頻率是1/ts的時(shí)，滿足無(wú)碼間串?dāng)_條件。</p><p>　　（4）輸出信號(hào)波形：基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)升余弦滾將系統(tǒng)后的輸出波形，是序列和余弦滾降系統(tǒng)的卷積結(jié)果。</p><p><b>