1、第一章緒論 1.1什么是數(shù)字通信系統(tǒng)？ 1.2數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成 1.3 數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn) 第二章MATLAB軟件 2.1 MATLAB軟件介紹 2.2 MATLAB軟件的應(yīng)用 第三章2ASK仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 3.12ASK調(diào)制和解調(diào)原理 3.2主要程序的介紹 3.2.1 基帶信號(hào)的產(chǎn)生 3.2.2 載波的產(chǎn)生 3.2.3 噪聲的產(chǎn)生 3.2.4 2ASK的調(diào)制 3.2.5 2ASK的解調(diào) 3.2.6 判決輸出 3.3仿真結(jié)果 第四章2FSK仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 4.1 2FSK調(diào)制和解調(diào)原理 4.2主要程序的介紹 4.2.1 基帶信號(hào)和的產(chǎn)生 目錄 .3. .3. 3. .4. 6.

2、.6. .6. .8. .8. 9. .9. .9. .1.0 1.0. 1.0. 1.1. 1.1. 1.2 1.2 1.3. 1.3 4.2.2兩種不同頻率載波的產(chǎn)生 1.4 423 2FSK調(diào) 制y .1.4 4.2.4 2FSK解調(diào) .1.5 4.2.5 判決輸出 1.5. 4.3 仿真結(jié)果 1.6. 第五章2PSK仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 1.7 5.1 2PSK的調(diào)制和解調(diào)原理 1.7 精選文庫(kù) 32 5.2主要程序的介紹 18 5.2.1基帶信號(hào)的產(chǎn)生 18 5.2.2雙極型碼的產(chǎn)生 18 5.2.3載波信號(hào)的產(chǎn)生 18 5.2.4 2PSK調(diào)希 y 19 5.2.5 2PSK勺解調(diào)

3、19 5.2.6判決輸出 1.9 5.3仿真結(jié)果 20 第六章2DPSK勺仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 21 6.1 2DPSK勺調(diào)制與解調(diào)原理 21 6.2主要程序的介紹 22 6.2.1基帶信號(hào)（絕對(duì)碼）的產(chǎn)生 22 6.2.2相對(duì)碼及其反碼的產(chǎn)生 23 6.2.3載波信號(hào)的產(chǎn)生 23 6.2.4 2DPSKW 24 6.2.5 2DP SK解調(diào) 24 6.2.6判決輸出 25 6.2.7碼反變換 25 6.3仿真結(jié)果 25 第七章GUI界面仿真設(shè)計(jì)及結(jié)果 27 7.1 GUI界面設(shè)計(jì) 27 7.2仿真結(jié)果 27 第八章總結(jié)和體會(huì) 30 第一章緒論 1.1什么是數(shù)字通信系統(tǒng)? 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字

4、信號(hào)傳輸信息的系統(tǒng)，是構(gòu)成現(xiàn)代通信網(wǎng)的基 礎(chǔ)。 1.2數(shù)字通信系統(tǒng)的基本組成 通信的基本功能是傳遞信息，即由信源產(chǎn)生的信息，通過(guò)一定的媒介（即 信道）傳輸，最后被信宿（收信暫）接收。 產(chǎn)生的信息變換成一定格式的數(shù)字信號(hào), 一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的基本任務(wù)就是把信源 邇過(guò)信道傳輸，到達(dá)接收端后，再變換 為適宜于信宿接受的信息形式送至信宿。 圖1是實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程的數(shù)字通信系統(tǒng)的 基本框圖。 k 閤1堀碼 11 與tim k -+ h 觀換fif出 A - 營(yíng)釀?chuàng)沓?夏 K 鶴據(jù)輸出 4 （1）信息源 信源是發(fā)出信息的源，其作用是把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。 信源可 分為模擬信源和數(shù)字信源。模擬信源（如

5、電話機(jī)、電視攝像機(jī)）輸出連續(xù)幅度的模 擬信號(hào);數(shù)字信源（如電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備）輸出離散的數(shù)字信號(hào)。 (2)變換器 因語(yǔ)聲、圖像等原始的消息不能以電磁波來(lái)傳送， 所以需要通過(guò)變換器將原 始的非電消息變換成電信號(hào)，并再對(duì)這種電信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，使其變換成適合某 種具體信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)。這種電信號(hào)同樣載有原有的信息。例如電話機(jī)的送話 器，就是將語(yǔ)聲變換成幅度連續(xù)變化的電話信號(hào)，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換后送到信道上 去。 (3)信道 信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的通道，可以是有線的，也可以是無(wú)線的，有線和無(wú)線均 有多種傳輸媒質(zhì)。信道既給信號(hào)以通路，也對(duì)信號(hào)產(chǎn)生各種干擾和噪聲。 傳輸媒 質(zhì)的固有特性和干擾直接關(guān)系到

6、通信的質(zhì)量。 (4)反變換器 反變換器的基本功能是完成變換器的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等等。 它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號(hào)來(lái)。對(duì)于多路復(fù) 用信號(hào)，接收設(shè)備還具有解除多路復(fù)用和實(shí)現(xiàn)正確分路的功能。 (5)信宿 信宿是傳輸信息的歸宿，其作用是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。 (6)噪聲源 噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表示。 1.3數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn) 數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下: 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(guò)程中受到噪聲的干擾, 必

7、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。 2、差錯(cuò)可控 數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（差錯(cuò)），可通過(guò)糾錯(cuò)編碼技術(shù)來(lái)控制, 以提高傳輸?shù)目煽啃浴?3、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。 第二章MATLAB軟

8、件 2.1 MATLAB軟件介紹 MATLAB1是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、 數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包 括MATLAB和Simulink兩大部分。 MATLAB是matrix 圖（b）是一種數(shù)字鍵控法，其中的開關(guān)電路受S（t）控制。本次課設(shè)采用數(shù)字 鍵控法。 圖3-1-1 2ASK/00K信號(hào)調(diào)制器原理框圖 (2)解調(diào) 本次課設(shè)用的是相干解調(diào)。ASK信號(hào)有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào) (包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測(cè)法)。與模擬信號(hào)的接收系統(tǒng)相比，這里 增加了一個(gè)“抽樣判決器”方框，這對(duì)提高數(shù)字信號(hào)的接收性能是

9、必要的。 3.2主要程序的介紹 321基帶信號(hào)的產(chǎn)生 st=t ： for 11=1:10 (n-D+r j/i*n t)=1; for und subplot(423); plot (t, e_2askj ; titLef已調(diào)信號(hào)； noise =raiidL, j); e_2aEke_2askl-noi 曲加入噪聲 subplot(424): plot (t e_2aak) * t辻加入嗪聲的信號(hào)): 因?yàn)樵肼暿请S機(jī)的，所以在加上噪聲時(shí)，可以用隨機(jī)函數(shù)來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，用 于現(xiàn)實(shí)中噪聲干擾。 324 2ASK的調(diào)制 e_2asb-at- *sl; 3uhplot(423): plot (t,

10、e_2ask): 已調(diào)信號(hào))； 將基帶信號(hào)和載波相乘，就可以得到調(diào)制波。 325 2ASK的解調(diào) ai=s_2a.slt. *eoC2*pi*fc*t): ax=at-ie?ai (av 因?yàn)槭菃螛O性)還有S流分更】應(yīng)去掉 Subplot(425): plotat): titleC與乘后信號(hào)T； 齊北=T2Fi(t, at): Ct, at = Ipf af,2*fb) AiSid低ifi濾SH subplot (42印； plottt.at): 相干解調(diào)后S形); 因?yàn)槲覀冇玫氖窍喔山庹{(diào)，而且通過(guò)書本知識(shí)可知當(dāng)基帶信號(hào)和載波相 乘后，再通過(guò)低通濾波器就可以得出解調(diào)波形 326判決輸出 for

11、 11=0; L-1： for Lf at(l. *500+250)+0. a0. 5 ; j=m*50Cb-l: (m+l 1*500 ; 切d else for 切d end end 由可知at（ 1, m*500+250）是在解調(diào)波形中取點(diǎn)，當(dāng)值在（0, 0.5）之間時(shí), 就判決輸出為0,當(dāng)值為（0.5，1）之間時(shí)判決輸出為1 3.3仿真結(jié)果 0 0 234 S 已調(diào)信號(hào) 基帶信號(hào)戲 02000 40CO GOOD 扣人嗓聲的信號(hào) mniniiu 2 5 0.01 2 :HFl 0 2 4 卩廠lli E 0246 相干解調(diào)后波形 V. ft樣劉決后波形 一叫 0 0 2345 第四章2

12、FSK仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 4.1 2FSK調(diào)制和解調(diào)原理 (1)調(diào)制 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。在2FSK中，載波的頻率 隨二 進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為 A cos( w1t )發(fā)送“ 1” 時(shí) e2FSK A cos( w2t)發(fā)送“0” 時(shí) 2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種可以采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；另 一種可以采用鍵控法實(shí)現(xiàn)，即在二進(jìn)制基帶矩形脈沖序列的控制下通過(guò)開關(guān)電路 對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通，使其在每一個(gè)碼元Ts期間輸出f1或f2兩個(gè) 圖4-1-1 2FSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖 (2)解調(diào) 2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法是采用如

13、圖 4-1-2所示的非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波) 和相干解調(diào)。其解調(diào)原理是將2FSK信號(hào)分解為上下兩路2ASK信號(hào)分別進(jìn)行解 調(diào)，然后進(jìn)行判決。這里的抽樣判決時(shí)直接比較兩路信號(hào)抽樣值得大小，可以 不專門設(shè)置門限。判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則相呼應(yīng)，調(diào)制時(shí)若規(guī)定“1”符號(hào)對(duì)應(yīng) 載波 頻率f1，則接收時(shí)上支路的樣值較大，應(yīng)判為“1”；反之則判為“ 0”。 圖4-1-2 2FSK信號(hào)相干解調(diào)解調(diào)原理圖 圖4-1-3 2FSK信號(hào)相干解調(diào)解調(diào)原理圖 4.2主要程序的介紹 4.2.1基帶信號(hào)和的產(chǎn)生 Kor n=l:lO 辻 a(n) st 2 (h Jii*SO0+25O). for end else for en

14、d end end; 根據(jù)解調(diào)原理，判斷若規(guī)定“T符號(hào)對(duì)應(yīng)載波頻率f1，則接受時(shí)上支路 的樣值較大，則判為“1”；反之為“ 0”。 4.3仿真結(jié)果 i帶q葺川 0 02 與也相乘后渡形 0 0 5 5 44 5 1 522533 5 抽拝判尿后形 0 0.5 1.S 2 3 3.5 5 44 5 0 第五章2PSK仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 5.1 2PSK的調(diào)制和解調(diào)原理 (1)調(diào)制 相移鍵控是利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)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n分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。因此，2PSK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 e2P SK (t)A cos(Wct) 2PSK

15、信號(hào)的調(diào)制原理框圖如圖5-1-1所示。與2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法相比 較，只是對(duì)s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是單極性的，而在2PSK中s(t)是雙 極性的基帶信號(hào)。 S 1. st2(k)-0； els? st2(k=l, end end sulplDtUlZ) H plot (t, Et2): 圖1基帶信號(hào) 圖2基帶信號(hào)反碼 由于PSK中的是雙極性信號(hào), 因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取反來(lái)與之一起構(gòu) 成雙極性碼，所以這里需要求出基帶信號(hào)及其反碼，為后面求雙極型碼做準(zhǔn)備。 5.2.2雙極型碼的產(chǎn)生 st3=stL-st2； svbplct (-113); plot(t, st?); ti

16、tleC 汰根性SSfS-sta ): 將基帶信號(hào)減去基帶信號(hào)反碼，就可以得出雙極型碼。 5.2.3載波信號(hào)的產(chǎn)生 5 l=sin(2*pi*ct); sxibplot (414); plotUL). tit-leC載波信號(hào)ml): 載波信號(hào)的產(chǎn)生原理ASK 樣，可以通過(guò)改變fc的值來(lái)改變載波的頻率 524 2P SK調(diào)希 y e_2a3k=3t. *31 L subplot(423); plot t.巴_2環(huán))； 已調(diào)信號(hào))： 2PSK勺調(diào)制原理和2ASK調(diào)制原理一致，都是基帶信號(hào)和載波相乘。 5.2.5 2P SK的 解調(diào) P3k=p3k, *sl f 與載S相乗 suhp1ot(513)

17、: 卩l(xiāng)ot (tupsk): title相乘后 :f, al： = rZF t 口或)；碼弔通過(guò)低通遞菠蠱 Zt, pskj - Ipf (f, afj E： ; subp1ot(514): plott,口5k): “t低通逵玻后裝賊*): 因?yàn)槲覀冇玫氖窍喔山庹{(diào)，所以需要已調(diào)波和載波相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波器。 526判決輸出 for 111=01 i-1 : if psk(hni*500+230)0; for j=iii*5(l0+l : (iii+l；*500； pskCL j)=0: end else for j=ni*5O0+l： (m+l)*500; skd, j Wl; end e

18、nd end 判決規(guī)則為當(dāng)已調(diào)小于 0時(shí)為 0,否則為 1。 5.3仿真結(jié)果 2 152253354455 基帶信號(hào)反碼占t2 0 0 0 1 522 _ 33544 55 咫極性基帶信號(hào)S門 00 5 D 0 00.5 1.522 533.54 如噪后波形 SfVWWVWVWWVvVWWSij _2 IIIInilIII |00 511 522 533 544 55 與載波閃相乘后波形 00 5 1.S22 533 544 55 抽拝利決后形 丈0O.e11.e22.S33.S44.Ss 護(hù)低通濾湛后5M 2 0 - J 0 0. IIIIIID 1.622.533.544.5 第六章2DP

19、SK的仿真設(shè)計(jì)和運(yùn)行結(jié)果 6.1 2DPSK勺調(diào)制與解調(diào)原理 （1）調(diào)制 2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱 相對(duì)相移鍵控。 2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，即把數(shù) 字信息序列的絕對(duì)碼變換成相對(duì)碼 （差分碼），然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相, 2DP SK信號(hào)調(diào)制器原理框圖如圖6-1-1所示: 絕對(duì)碼s（ t） d 差分編碼 相對(duì)碼/ 片 從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)。 e2DPSK (t/ 圖6-1-1 2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理框圖 （2）解調(diào) 2DPSK 信號(hào)的解調(diào)方法之一是相干解調(diào)（極性比較法）加碼反變換法，其 解調(diào)原理是:

20、 對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再經(jīng)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)中，由于載波相位模糊 性的的影響, 使得解調(diào)出的相對(duì)碼也可能是“ 1”和“0”倒置，但經(jīng)差分譯碼（碼 反變換）從而解決了載波相位模糊性帶來(lái)的問(wèn)題。 2DPSK的相干解調(diào)原理框圖 如圖6-1-2所示 LPF 刑- Ki 判決 相干搟調(diào)； 圖6-1-2 2DPSK的相干解調(diào)原理框圖 2DPSK信號(hào)的另一種解調(diào)方法是差分相干解調(diào)（相位比較法），其原理框圖 如圖6-1-3所示。用這種方法解調(diào)時(shí)不需要專門的相干載波，只需要由收到的 2DPSK信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔T,然后與2DPSK信號(hào)本

21、身相乘。相乘器起著相 位比較的作用，相乘結(jié)果反映了前后碼元的相位差，經(jīng)低通濾波器后再抽樣判決, 即可直接恢復(fù)出原始數(shù)字信息，故解調(diào)器中不需要碼反變換器。2DPSK的差分 相干解調(diào)器原理框圖如圖6-1-2所示: 圖6-1-3 2DPSK的差分相干解調(diào)器原理框圖 6.2主要程序的介紹 6.2.1基帶信號(hào)（絕對(duì)碼）的產(chǎn)生 a-round(rarLd(l,): - stem (a): 5tl=t: for n-1.10 if a (n)=l; if if b (n-1) = 1 fcr n=j/i*- j/i*n hCrL)=O : st 1（B）=0： else end bCn) = l: else

22、 end for m-j/i* (n-L)+l: j/i*n elsft b (n) =b(n-l: etid end end end -end 圖1相對(duì)碼 圖2反碼 始碼是2,基帶信號(hào)的起始碼是1,然后再進(jìn)行前后對(duì)比，相同為 0,不同為1。 就產(chǎn)生來(lái)相對(duì)碼。 反碼則是由相對(duì)碼判決得出，判決規(guī)則為，若相對(duì)碼為1,則為0;否則為 1。 6.2.3載波信號(hào)的產(chǎn)生 subplot(325)； plot(si); titi subplot(326); titl fiEELre(2): subplot (411 ; plot Ct, dl); 1：讓stHsf ); subplot f 4121 ; p

23、lot Ct p d); titleC st2*s2j : e_dpsk=dl+d2; subpidt f 413); plot Ct, edpsk) ;| 通過(guò)相對(duì)碼及其反碼分別和載波1, 2相乘，再相加，就可以得到已調(diào)波。 625 2DP SK解調(diào) clpsb=d.p3)c. *3 1: %楓比寫載減呂目乘 figurU3); subplot (411). plotCr, dpsk); t讓C與載乘啟S母)； f, af = T2F (t, cipsh) M陽(yáng)通過(guò)低通建皮器 Ct,dpklpfCf, af.EJ： subpl?t (-112), plot(t, dpsk)； titwr低通

24、波后疲移)； 通過(guò)和載波1相乘，通過(guò)低通濾波器后得到了解調(diào)后的波形。 626判決輸出 st=3eros(l. i):衲全零拒陶 .for a=0: i-1; Lf dpskCL, t*500+250i)0： st (1十 1)=0; j=B.*500+1： (t+l)*500； dpsk(Ip j)=0; for end 小e for j=ii*30Ci+l: Cii+l)*500: st dpsb (1, j) = L ； end eiTtl 判決規(guī)則是:小于0為0,否則為1。 而且上面的全零矩陣st將DPSK的狀態(tài)記憶下來(lái)，在接下來(lái)的碼反變換上有作 用。 627碼反變換 clt=zero3

25、(I. i):磺全舂矩陣 dt n)-st 1J. -Ifor 11=2 10: if (st (n)-st (n-l)-l: dt(Ti)=0 ； else dt (n) = L： end 這個(gè)時(shí)候，st記憶的矩陣在這里可以排上用場(chǎng)了。 由程序可以得知當(dāng) st(n)-st(n-1)v=0&(st(n)-st(n-1)-1 時(shí)為0,否則為1。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)和相對(duì)碼的產(chǎn)生原理一樣，當(dāng)前后碼型相同時(shí)為0,不同為1。 6.3仿真結(jié)果 Qi -2 001 i(r 5 I! c 111IIIII 1,622$32t445 忻調(diào)弦3?后減刑 st 06 0 6 Z ZE 3 3i 1 - Qi -V 0 06 162263351455 精選文庫(kù) 0 34 第七章GUI界面仿真設(shè)計(jì)及結(jié)果 7.1 GUI界面設(shè)計(jì) 7.2仿真結(jié)果 CQ OS 6.7 財(cái) 04 a.3 42 G 1 圖1初始圖 精選文庫(kù) 38 0 巾 QH 9 Ci