基于MATLAB的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

安康學(xué)院 學(xué)年論文設(shè)計(jì)題 目 基于MATLAB的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 所在院(系) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2013 年 6 月 23 日 基于MATLAB的模擬通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)（作者：張小文）（安康學(xué)院電子與信息工程系電子信息工程專業(yè)10級(jí)，陜西 安康 725000）指導(dǎo)教師：朱燕【摘要】通信是通過(guò)某種媒體進(jìn)行的信息傳遞，目的是傳輸信息，通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，作用是將信息從信源發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)目的地。調(diào)制與解調(diào)在信息的傳輸過(guò)程中占據(jù)著重要的地位，是不可或缺的，因此研究系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過(guò)程就極為重要。MATLAB是集數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、圖像處理及系統(tǒng)仿真等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言，它強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算和圖形可視化的功能以及豐富的工具箱，為通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的分析提供了極大的方便。 本論文首先介紹了通信系統(tǒng)的概念，進(jìn)而引出調(diào)制和解調(diào)，然后介紹了我們常用的幾種調(diào)制和解調(diào)的方法。由于MATLAB具有的強(qiáng)大功能所以詳細(xì)介紹了MATLAB通信系統(tǒng)工具箱，并給出了基于MATLAB的通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用MATLAB仿真軟件進(jìn)行仿真。【關(guān)鍵詞】通信系統(tǒng)；調(diào)制與解調(diào)； MATLAB；2FSK；2ASK；2PSK；2DPSKDigital Communication System Simulation Based On MATLAB Author: Zhang Xiaowen（Grade10,Class2, Electronic and Information Engineering ，Department of electronics and Information Engineering .，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Tutor： Zhu YanAbstract：Communication is through a media for transportation. Communication system which is used to complete the process of information transmission systems ,in general, is to send the information from the source to one or more destinations.Modulation and demodulation occupied an important position in the transmission of information which is essential, so the research about the modulation and demodulation process in the communication system is extremely important. MATLAB is a numerical computation, graphics rendering, image processing and system simulation and other powerful features in one of the scientific computing language, it is a powerful matrix calculation and graphical visualization features and a rich toolbox provides a great convenience for the communication system of modulation and demodulation process. This paper introduces the concept of the communication system, and then leads to modulation and demodulation, and then introduced several of our commonly used method of modulation and demodulation. As the power of MATLAB so we introduced the communication system toolbox in the MATLAB. We gives several examples about the communication system based on MATLAB modulation and demodulation and use the software of MATLAB to simulate them.Key words：Communication Systems; Modulation and demodulation; MATLAB;2FSK；2ASK；2PSK；2DPSK0 引言通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸，在當(dāng)今高度信息化得社會(huì)，信息和通信已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的“命脈”。信息作為一種資源，只有通過(guò)廣泛的傳播與交流，才能產(chǎn)生利用價(jià)值，促進(jìn)社會(huì)成員之間的合作，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而通信作為傳輸信息的手段或方式，與傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合，已經(jīng)成為21世紀(jì)國(guó)際社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力，所以未來(lái)的通信對(duì)人們的生活方式和社會(huì)的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生更加重大和意義深遠(yuǎn)的影響。在信息傳輸過(guò)程中，要求天線的尺寸要和信號(hào)的波長(zhǎng)相比擬，信號(hào)才能有效的被輻射。對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的天線尺寸要在幾十公里以上，實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)，所以需要經(jīng)過(guò)調(diào)制將信號(hào)頻譜搬移到較高的頻率范圍，如果不進(jìn)行調(diào)制就把信號(hào)直接輻射出去，那么各電臺(tái)所發(fā)出信號(hào)的頻率就會(huì)相同。調(diào)制作用的實(shí)質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號(hào)分別依托于不同頻率的載波上，接收機(jī)就可以分離出所需的頻率信號(hào)，不致互相干擾。有時(shí)信號(hào)過(guò)于復(fù)雜，人工計(jì)算其調(diào)制和解調(diào)過(guò)程較難實(shí)現(xiàn)，對(duì)其結(jié)果的分析又缺乏可視化的直觀表現(xiàn)，影響了所得結(jié)果在實(shí)際生活中的應(yīng)用，美國(guó)MathWorks公司開(kāi)發(fā)的MATLAB解決了這一問(wèn)題。它應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)學(xué)計(jì)算、信號(hào)分析、信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域,也是國(guó)內(nèi)高校和研究部門(mén)進(jìn)行許多科學(xué)研究的重要工具。MATLAB的出現(xiàn)給通信系統(tǒng)的分析提供了極大的方便。 1 MATLAB簡(jiǎn)介 美國(guó)Mathworks公司于1967年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室“Matrix Laboratory”（縮寫(xiě)為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開(kāi)發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。Matlab是一種解釋性執(zhí)行語(yǔ)言，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動(dòng)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(shuō)，Simulink是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(jìn)程的。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫(huà)模型圖就如同用手在紙上畫(huà)模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨(dú)立工作。Matlab將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用Matlab產(chǎn)品的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì)Matlab的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善Matlab產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。利用M語(yǔ)言還開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的Matlab專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開(kāi)放的可擴(kuò)展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對(duì)一些算法進(jìn)行修改，甚至允許開(kāi)發(fā)自己的算法擴(kuò)充工具箱的功能。目前Matlab產(chǎn)品的工具箱有四十多個(gè)，分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、金融財(cái)務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。 2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn) 數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號(hào)的功率一般處于從零開(kāi)始到某一頻率（如06M）低頻段，因而在很多實(shí)際的通信（如無(wú)線信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移頻鍵控（ FSK，F(xiàn)requency-Shift keying）、移相鍵控(PSK，Phase-Shift keying )和差分移相鍵（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)這四種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。 2.1 二進(jìn)制振幅鍵控采用的流程圖如圖2-1所示:圖 2-1 2ASK調(diào)制解調(diào)框圖 2.1.1 ASK調(diào)制原理2ASK二進(jìn)制振幅調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)而變化，而其頻率和初始相位保持不變。信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)傳遞的。其信號(hào)表達(dá)式為：，S(t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào)。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)“1”時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“0”時(shí)，不傳輸載波。2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號(hào)。典型波形如圖2-2所示。 圖 2-2 典型2ASK波形e2ASK(t)為已調(diào)信號(hào)，它的幅度受s(t)控制，也就是說(shuō)它的幅度上攜帶有s(t)的信息。2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調(diào)制法就是用基帶信號(hào)與載波相乘，進(jìn)而把基帶信號(hào)調(diào)制到載波上進(jìn)行傳輸。鍵控法由s(t)來(lái)控制電路的開(kāi)關(guān)進(jìn)而進(jìn)行調(diào)制。兩種方法的調(diào)制如圖2-3和圖2-4所示。 圖 2-3 模擬調(diào)制法（相乘器法） 圖 2-4 鍵控法 2.1.2 ASK解調(diào)原理 2ASK有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）和非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）。相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。相乘后的信號(hào)只要濾除高頻部分就可以了。為確保無(wú)失真還原信號(hào)，必須在接收端提供一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的本地載波，這是整個(gè)解調(diào)過(guò)程能否順利完好進(jìn)行的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。兩種解調(diào)原理圖如圖2-5和圖2-6所示。 圖 2-5 相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法） 圖 2-6 非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法） 2.1.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫(xiě)M文件程序（見(jiàn)附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按圖2-1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2ASK的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法（相乘器法）和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-7和圖2-8所示。圖 2-7 2ASK調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-8 2ASK解調(diào)過(guò)程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的數(shù)字隨機(jī)信號(hào)為“0100100001”，經(jīng)載波調(diào)制后信號(hào)為“1”的時(shí)間內(nèi)有正弦波形，信號(hào)為“0”的時(shí)間內(nèi)無(wú)波形。經(jīng)過(guò)加隨機(jī)噪聲，相干解調(diào)后，恢復(fù)出原始信號(hào)，與基帶信號(hào)一致，因此達(dá)到本次設(shè)計(jì)目的。2.2 二進(jìn)制移頻鍵控所用流程圖如圖 2-9所示: 圖 2-9 2FSK調(diào)制解調(diào)框圖 2.2.1 FSK調(diào)制原理一個(gè)FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的2ASK信號(hào)的疊加。其解調(diào)和解調(diào)方法和FSK差不多。2FSK信號(hào)的頻譜可以看成是f1和f2的兩個(gè)2ASK頻譜的組合。頻移鍵控是利用載波的頻率來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：典型波形如圖 2-10所示:圖 2-10 2FSK典型波形圖2FSK的調(diào)制方式有兩種，即模擬調(diào)頻法和鍵控法。本次設(shè)計(jì)采用鍵控法。鍵控法中可以用二進(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來(lái)對(duì)應(yīng)于另一頻率f2，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源f1、f2進(jìn)行選擇通。鍵控法原理圖如圖2-11示圖 2-11 2FSK鍵控法原理圖 2.2.2 FSK解調(diào)原理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。非相干解調(diào)是經(jīng)過(guò)調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號(hào)，然后再將這兩種經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)分別通過(guò)包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來(lái)的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如圖2-12所示。 圖 2-12 2FSK非相干解調(diào)原理圖 相干解調(diào)是根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如圖3-14所示。 圖 2-13 2FSK相干解調(diào)原理圖 2.2.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫(xiě)M文件程序（見(jiàn)附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2.2.1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)中采用鍵控法調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-14、圖2-15和圖2-16所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“1011001001”，經(jīng)過(guò)反相產(chǎn)生反碼，并分別與兩個(gè)載波相乘，經(jīng)過(guò)加入隨機(jī)噪聲后波形如圖2-15所示。在解調(diào)時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)的載波相乘。解調(diào)出基帶信號(hào)，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。 圖 2-14 2FSK鍵控法調(diào)制過(guò)程仿真圖 圖 2-15 2FSK鍵控法調(diào)制過(guò)程仿真圖 圖 2-16 2FSK相干解調(diào)過(guò)程仿真圖 2.3 二進(jìn)制相移鍵控 所用流程圖如圖2-17所示: 圖 2-17 2PSK調(diào)制解調(diào)框圖 2.3.1 PSK調(diào)制原理在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180。鍵控法，是用載波的相位來(lái)攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0和180來(lái)分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為：其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。本次設(shè)計(jì)中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-18和圖2-19所示。 圖 2-18 模擬調(diào)制法原理圖圖 2-19 鍵控法原理圖 2.3.2 PSK解調(diào)原理由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)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(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖2-20所示，各點(diǎn)的波形如圖2-21所示。由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒”現(xiàn)象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號(hào)，所以不存在此問(wèn)題。圖 2-20 2PSK的相干解調(diào)原理圖 圖 2-21 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖 2.3.3 仿真結(jié)果及分析 通過(guò)編寫(xiě)M文件程序（見(jiàn)附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-17所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2PSK的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-22和圖2-23示。 圖 2-22 2PSK模擬調(diào)制方法過(guò)程仿真圖 圖 2-23 2PSK相干解調(diào)過(guò)程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“0011001100”，經(jīng)過(guò)反相產(chǎn)生反碼，并將原碼跟反碼一起合成雙極性碼，與載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過(guò)低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。 2.4 二進(jìn)制差分相移鍵控 所用流程圖如圖2-24所示: 圖2-24 2DPSK調(diào)制解調(diào)框圖2.4.1 DPSK調(diào)制原理二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)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：為前一碼元的相位。實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖2-25所示。 圖 2-25 2DPSK調(diào)制原理框圖 2.4.2 DPSK解調(diào)原理 2DPSK信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2-26和圖2-27所示。 圖 2-26 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖 圖 2-27 2DPSK相干解調(diào)原理圖2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖如圖 2-28所示。圖 2-28 2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖2.4.3 仿真結(jié)果及分析 通過(guò)編寫(xiě)M文件程序（見(jiàn)附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-24所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2DPSK的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-29、圖2-30和圖2-31所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的絕對(duì)隨機(jī)碼為“0100111010”，經(jīng)碼差分變化產(chǎn)生相對(duì)碼，經(jīng)反相產(chǎn)生相對(duì)碼反碼，分別與兩個(gè)載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過(guò)低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。圖 2-29 2DPSK調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-30 2DPSK調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-31 2DPSK相干解調(diào)過(guò)程仿真圖 3 總結(jié)與體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)課本上數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)特別是二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）有了重新的認(rèn)識(shí)。對(duì)2FSK調(diào)制數(shù)字基帶信號(hào)加深了理解。對(duì)于使用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)、添加高斯白噪聲、使用相干解調(diào)、抽樣判決等，我比較系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)了數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)。本課程設(shè)計(jì)使用的MATLAB仿真軟件和Simulink仿真環(huán)境，通過(guò)寫(xiě)其源程序代碼，加深了我對(duì)每一步進(jìn)行的理解，即要明白每一步都是怎么來(lái)的。通過(guò)使用Simulink仿真環(huán)境，我可以直觀地放置相應(yīng)的模塊，搭建通信系統(tǒng)，并能夠動(dòng)態(tài)的顯示仿真結(jié)果，使學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)不再枯燥3.1程序設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)施。MATLAB提供了程序設(shè)計(jì)仿真環(huán)境，可以通過(guò)編寫(xiě)代碼完成某些模塊的仿真。同時(shí)利用其提供的畫(huà)圖功能，可以使人直觀地觀察程序設(shè)計(jì)及調(diào)試的結(jié)果。每一步都得十分細(xì)心，需要具體到一個(gè)小小的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，否則程序就會(huì)在調(diào)試中出錯(cuò)。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)劃包括基帶信號(hào)的產(chǎn)生和調(diào)制、加入高斯白噪聲、帶通濾波和低通濾波、相干解調(diào)、計(jì)算誤碼率等。本過(guò)程使我將學(xué)習(xí)過(guò)但并不熟練的MATLAB軟件重新學(xué)習(xí)和使用了一下，并通過(guò)查閱和引用相關(guān)資料學(xué)習(xí)