基于simulink的数字调制解调仿真(最终版

基于simulink的数字调制解调仿真(最终版内容摘要：

号的离散状态。 基本的三种数字调制方式是：振幅键控 (ASK)、移频键控 (FSK)和移相键控 (PSK 或 DPSK)。 本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，简要介绍多进制 数字调制原理。 二进制振幅键控 (2ASK) 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制 .当数字基带信号为二进制通信系统仿真 10 时 ,则为二进制振幅键控 . 设发送的二进制符号序列由 0,1 序列组成 ,发送 0 符号的概率为 P,发送 1 符号的概率为 1P,且相互独立 .该二进制符号序列可表示为 （ 211） 其中 （ 212） Ts 是二进制基带信号时间间隔 ,g(t)是持续时间为 Ts 的矩形脉冲 : （ 213） 则二进制振幅键控信号可表示为 （ 214） 二进制振幅键控信号时间波型如图 2 2 所示 . 由图 2 2 可以看出 ,2ASK 信号的时间波形 e2ASK(t)随二进制基带信号 s(t)通断变化 ,所以又称为通断键控信号 (OOK 信号 ). 二进制振幅键控信号的产生方法如图 2 3 所示 ,图 (a)是采用模拟相乘的方法实现 , 图 (b)是采用数字键控的方法实现 . 由图 2 2 可以看出 ,2ASK信号与模拟调制中的 AM信号类似 .所以 ,对 2ASK信号也能够采用非相干解调 (包络检波法 )和相干解调 (同步检测法 ),其相应原理方框图如图 2 4 所示 .2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图 2 5 所示 . _ 图 2 – 2 二进制振幅键控信号时间波型 通信系统仿真 11 图 23 二进制振幅键控信号调制器原理框图 图 2 –4 二进制振幅键控信号解调器原理框图 通信系统仿真 12 图 2 信号非相干解调过程的时间波形 二进制移频键控 (2FSK) 通信系统仿真 13 在二进制数字调制中 ,若正弦载波的频率随二进制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化 ,则产生二进制移频键控信号 (2FSK 信号 ).二进制移频键控信号的时间波形如图 2 所示 ,图中波形 g 可分解为波形 e 和波形 f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加 . 若二进制基带信号的 1 符号对应于载波频率 f1,0 符号对应于载波频率 f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为 2 1 2( ) ( ) c o s ( ) ( ) c o s ( )F S K n s n n b nnne t a g t n T t a g t n T t                  （ 215） （ 21 6） （ 2 17） 图 2 6 二进制移频键控信号的时间波形 由图 2 6 可看出 ,bn是 an的反码 ,即若 an=1,则 bn=0, 若 an=0,则 bn=1,于是 bn= na ， θn和 n通信系统仿真 14 分别代表第 n个信号码元的初始相位 .在二进制移频键控信号中 , n 和 θn不携带信息 ,通常可令 n 和 θn为零 .因此 ,二进制移频键控信号的时域表达式可简化为 （ 21 8） 二进制移频键控信号的产生 ,可以采用模拟调频电路来实现 ,也可以采用数字键控的方法来实现 . 图 2 7 是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 , 图中两个振荡器的输出载波受输 入的二进制基带信号控制 ,在一个码元 Ts 期间输出 f1 或 f2 两个载波之一 二进制移频键控信号的解调方法很多 ,有模拟鉴频法和数字检测法 ,有非相干解调方法也有相干解调方法 . 采用非相干解调和相干解调两种方法的原理图如图 2 8 所示 . 其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号 ,分别进行解调 ,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号 .非相干解调过程的时间波形如图 2 9 所示 . 图 2 –7 数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 图 2 –8 二进制移频键控信号 解调器原理图 通信系统仿真 15 (a) 非相干解调。 (b) 相干解调 图 2 非相干解调过程的时间波形 通信系统仿真 16 过零检测法解调器的原理图和各点时间波形如图 2 10 所示 .其基本原理是 ,二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异 ,通过检测过零点数从而得到频率的变化 . 在图 2 10 中 ,输入信号经过限幅后产生矩形波 ,经微分 , 整流 ,波形整形 ,形成与频率变化相关的矩形脉冲波 ,经低通滤波器滤除高次谐波 ,便恢复出与原数字信号对应的基带数字信号 图 2 – 10 过零检测法原理图和各点时间波形 二进制移相键控 (2PSK) 在二进制数字调制中 ,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时 ,则产生二进制移相键控 (2PSK)信号 . 通常用已调信号载波的 0176。 和 180176。 分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0. 二进制移相键控信号的时域表达式为 e2PSK(t)= g(tnTs)]cosωct ( 21 9) 其中 , an 与 2ASK 和 2FSK 时的不同 ,在 2PSK 调制中 应选择双极 性 ,即 （ 2110） （ 2–111） 通信系统仿真 17 若 g(t)是脉宽为 Ts, 高度为 1 的矩形脉冲时 ,则有 发送概率为 cosωct, 发送概率为 1P 由式 (2 1 11)可看出 ,当发送二进制符号 1时 ,已调信号 e2PSK(t)取 0176。 相位 ,发送二进制符号 0时 ,e2PSK(t)取 180176。 相位 .若用 φn表示第 n 个符号的绝对相位 ,则有 发送 1 符号 180176。 , 发送 0 符号 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式 ,称为二进制绝对移相方式 .二进制移相键控信号的典型时间波形如图 2 11 所示 . 图 2 – 11 二进制移相键控信号的时间波形 二进制移相键控信号的调制原理图如图 2 12 所示 . 其中图 (a)是采用模拟调制的方法产生 2PSK 信号 ,图 (b)是采用数字键控的方法产生 2PSK 信 号 . 2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调 , 解调器原理图如图 2 13 所示 .在相干解调过程中需要用到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波 ,有关相干载波的恢复问题将在第 11 章同步原理中介绍 . 信号相干解调各点时间波形如图 2 14 所示 . 当恢复的相干载波产生 180176。 倒相时 ,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反 ,解调器输出数字基带信号全部出错 图 2 信号的调制原理图 通信系统仿真 18 图 2 信号的解调原理图 图 2 1。