1、 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于MATLAB的PSK調(diào)制和解調(diào)及仿真摘要Psk調(diào)制是通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，Psk調(diào)制技術(shù)的改進(jìn)也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。本文首先分析了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本調(diào)制解調(diào)方法，然后，運(yùn)用Matlab及附帶的圖形仿真工具Simulink設(shè)計(jì)了這幾種數(shù)字調(diào)制方法的仿真模型。通過仿真，觀察了調(diào)制解調(diào)過程中各環(huán)節(jié)時(shí)域和頻域的波形，并結(jié)合這幾種調(diào)制方法的調(diào)制原理，跟蹤分析了各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)調(diào)制性能的影響及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基礎(chǔ)上分析比較了各種調(diào)制方法的性能，并通過比較仿真模型與理論計(jì)算的性能，證明了仿真模型的可行性。另外，本文還利用Matlab的圖形用戶界面（G

2、UI）功能為仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)便于操作的人機(jī)交互界面，使仿真系統(tǒng)更加完整，操作更加方便。關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制；分析與仿真；Matlab；Simulink；GUI圖形界面ABSTRACT IIIABSTRACTInthispaper,methodsofpskmodulationareintroducedfirstly.ThentheirsimulationmodelsarebuiltbyusingMATLABssimulationtool,SIMULINK.Throughobservingtheresultsofsimulation,thefactorsthataffectthecapability

3、ofthepskmodulationsystemandthereliabilityofthesimulationmodelsareanalyzed.Andthen,thecapabilityofthreedigitalmodulationsimulationmodels,2-PSK,4-PSKand,havebeencompared,aswellascomparingtheresultsofsimulationandtheory.Atlast,theconclusionisgotten:Thesimulationmodelsarereasonable.Inaddition,anoperatio

4、ninterfaceisdesigned,whichcansimplifythemanipulationofthesimulationsystem,bymeanoftheGraphicalUserInterface,whichshortforGUI.Keywords:PSKmodulation;analysis;simulation;MATLAB;SIMULINK;GUI目錄 IV目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 摘要IIABSTRACTIII HYPERLINK l bookmark2 目錄IV HYPERLINK l bookmark4 前言1 H

5、YPERLINK l bookmark6 緒論2 HYPERLINK l bookmark8 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展2數(shù)字調(diào)制技術(shù)3數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)4本章小結(jié)5 HYPERLINK l bookmark14 MATLAB仿真技術(shù)6 HYPERLINK l bookmark16 通信仿真6 HYPERLINK l bookmark26 MATLAB簡(jiǎn)介9 HYPERLINK l bookmark38 Simulink簡(jiǎn)介12本章小結(jié)14 HYPERLINK l bookmark58 PSK調(diào)制系統(tǒng)15 HYPERLINK l bookmark60 2PSK數(shù)字調(diào)制原理15 HYPERLIN

6、K l bookmark74 4PSK的調(diào)制和解調(diào)19本章小結(jié)23 HYPERLINK l bookmark102 PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真24 HYPERLINK l bookmark104 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真244PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真25 HYPERLINK l bookmark106 利用MATLAB研究4PSK信號(hào)27本章小結(jié)29 HYPERLINK l bookmark110 結(jié)論30 HYPERLINK l bookmark112 參考文獻(xiàn)31 HYPERLINK l bookmark114 致謝32 HYPERLINK l bookmark116 附錄33黑龍江八一農(nóng)

7、墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前言現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)為數(shù)字化，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷開發(fā)，數(shù)字調(diào)制技術(shù)已日趨成熟，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)同。因此本文對(duì)PSK的數(shù)字調(diào)制和解調(diào)進(jìn)行了仿真?，F(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來(lái)越強(qiáng)，性能越來(lái)越高，構(gòu)成越來(lái)越復(fù)雜；這就要借助于功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，已經(jīng)研發(fā)出了新一代的可視化的仿真軟件。這些功能強(qiáng)大的仿真軟件，使得通信系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)和分析過程變得相對(duì)直觀和便捷，由此也使得通信系統(tǒng)仿真技術(shù)得到了更快的發(fā)展。本文使用的是功能強(qiáng)大的MATLAB軟件。MATLAB是一種使用簡(jiǎn)便的、特別適用于科學(xué)研究和工程計(jì)算

8、的高級(jí)語(yǔ)言，與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔和智能化，具有極高的編程和調(diào)試效率。通過使用MATLAB工具箱函數(shù)對(duì)數(shù)字調(diào)制進(jìn)行仿真，更能直觀徹底的掌握數(shù)字通信，數(shù)字調(diào)制的原理。有助于我們的學(xué)習(xí)和研究，加深對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。MATLAB的便利性還體現(xiàn)在它的仿真結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。方便我們修改參數(shù)對(duì)不同情況下的輸出結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。緒論通信技術(shù)的歷史和發(fā)展通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)

9、，例如，語(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息（Message）。消息由模擬消息（如語(yǔ)音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（Signal）是傳輸消息的手段，信號(hào)是消息的物資載體。相應(yīng)的信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。通信的目的是傳遞消息，但對(duì)受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，即信息（Information

10、）。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來(lái)度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的高要求。通信的發(fā)展史簡(jiǎn)介遠(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)距離的傳遞消息是以書信的形式來(lái)完成的，這種通信方式明顯具有傳遞時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。為了在盡量短的時(shí)間內(nèi)傳遞盡量多的消息，人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。1837年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報(bào)標(biāo)志著電通信的開始。之后，利用電進(jìn)行通信的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1866年利用海

11、底電纜實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報(bào)通信。1876年貝耳發(fā)明了電話，利用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的有線傳遞，使信息的傳遞變得既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開始，由于它比電報(bào)更便于交流使用，所以直到20世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報(bào)得到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1937年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。20世紀(jì)60年代以后集成電路、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。在70年代末在全球發(fā)展起來(lái)的模擬移動(dòng)電話在90年代中期被數(shù)字移動(dòng)電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。數(shù)字通信的高速率和大容量等各方面的優(yōu)越性也使人們看到了它的發(fā)展前途1.2數(shù)字調(diào)制技術(shù)通信按照傳統(tǒng)

12、的理解就是信息的傳輸與交換。在當(dāng)今信息社會(huì)，通信則與遙感，計(jì)算技術(shù)緊密結(jié)合，成為整個(gè)社會(huì)的高級(jí)“神經(jīng)中樞”。沒有通信，人類社會(huì)是不可想象的。一般來(lái)說(shuō)，社會(huì)生產(chǎn)力水平要求社會(huì)通信水平與之相適應(yīng)。若通信水平跟不上，社會(huì)成員之間的合作程度就受到限制?？梢姡ㄐ攀鞘种匾?。通信傳輸?shù)南⑹嵌喾N多樣的，可以是符號(hào)的，文字的，數(shù)據(jù)和圖像的等等。各種不同的消息可以分為兩類：一類稱為離散消息；另一類稱為連續(xù)消息。離散消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，比如符號(hào)，文字或數(shù)據(jù)等。離散消息也稱數(shù)字消息。而連續(xù)消息則是其狀態(tài)連續(xù)變化的消息，例如，連續(xù)變化的語(yǔ)音，圖像等。連續(xù)消息也稱模擬消息。因此按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還

13、是數(shù)字信號(hào)可以將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信有以下突出的特點(diǎn)：第一，數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控制的。第二，當(dāng)需要保密的時(shí)候，可以有效的對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行人為的“擾亂”，即加上密碼。數(shù)字通信系統(tǒng)可以用下圖表示：數(shù)字通信在近20年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，其原因是（1）抗干擾能力強(qiáng)（2）便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理（3）易于實(shí)現(xiàn)集成化（4）經(jīng)濟(jì)效益正趕上或超過模擬通信（5）傳輸與交換可結(jié)合起來(lái)，傳輸電話與傳輸數(shù)據(jù)也可結(jié)合起來(lái)，成為一個(gè)統(tǒng)一整體，有利于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。本設(shè)計(jì)主要研究數(shù)字通信過程中的調(diào)制解調(diào)過程。從原理上說(shuō)受調(diào)載波可以是任意的，只要已調(diào)信號(hào)適合

14、心動(dòng)的傳輸就可以了，但是實(shí)際上，大多數(shù)通信系統(tǒng)中，都選擇正弦信號(hào)作為載波。這是因?yàn)檎倚盘?hào)簡(jiǎn)單，便于產(chǎn)生和接收。1.3數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無(wú)線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。（1）微波中繼通信使長(zhǎng)距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí)。（2）移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。（3）光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無(wú)法想象的地步。（4）電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助

15、現(xiàn)代電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。（5）微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來(lái)越小，成本越來(lái)越低，范圍越來(lái)越廣。例如2003年我國(guó)的移動(dòng)電話用戶首次超過了固定電話用戶。根據(jù)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2005年底移動(dòng)電話用戶近4億。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求越來(lái)越高，各種技術(shù)會(huì)不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來(lái)。到那時(shí)人們的生活將越來(lái)越離不開通信。本文中提到的調(diào)制方式大都是可以實(shí)用的，已經(jīng)采用多年，并且至今仍然被采用著。但是，這些調(diào)制方法還不是很完善，有許多值得改進(jìn)之

16、處。因此，在這些基本的數(shù)字調(diào)制方法基礎(chǔ)上，多年來(lái)不斷研究出新的或改進(jìn)的調(diào)制方法。實(shí)際上，在基本的和先進(jìn)的調(diào)制方法之間并沒有明確的界限。這些方法都是不間斷地發(fā)展出來(lái)的，后來(lái)者自然比原有者更先進(jìn)。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使得復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)得以用少量的幾塊即成電路模塊實(shí)現(xiàn)，有些硬件電路的功能還可以用軟件代替實(shí)現(xiàn)。因此使得一些較復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)并投入使用。這方面的條件使得新的更復(fù)雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。目前，改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式主要有偏置正交相移鍵控，/4正交差分相移鍵控，最小頻移鍵控，高斯最小頻移鍵控，正交頻分復(fù)用，網(wǎng)格編碼調(diào)制等，這里對(duì)最

17、小頻移鍵控作一介紹1.4本章小結(jié)本章主要講述了通信、調(diào)制、數(shù)字通信的概念，發(fā)展以及在生活中的應(yīng)用價(jià)值。從大的方面到小的方面，層層遞進(jìn)一直到本文所要講的主旨內(nèi)容數(shù)字調(diào)制。MATLAB仿真技術(shù)通信仿真通信仿真簡(jiǎn)介隨著科學(xué)技術(shù)、仿真理論及計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，仿真技術(shù)不斷提高。在如今的科學(xué)研究中，仿真技術(shù)提高了科學(xué)研究水平，縮短了科學(xué)研究周期、降低了科學(xué)研究成本及風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)了各不同領(lǐng)域?qū)W科融合、加速了科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力?？梢哉f(shuō)仿真技術(shù)已成為科學(xué)研究中必不可少的實(shí)用技術(shù)。因此在現(xiàn)代科學(xué)研究及應(yīng)用中，仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、電子、通信、醫(yī)學(xué)、生物等眾多領(lǐng)域。所謂系統(tǒng)仿真，通俗的說(shuō)就是模型試驗(yàn)，它是

18、指通過系統(tǒng)模型試驗(yàn)去研究一個(gè)已經(jīng)存在的或者正在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)仿真，它不是對(duì)原型的簡(jiǎn)單再現(xiàn)，而是按照研究的側(cè)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提煉，以利于研究者抓住問題的本質(zhì)，這種建立在模型系統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，稱為仿真技術(shù)。仿真方法可以分為3類實(shí)物仿真、數(shù)學(xué)仿真和半實(shí)物仿真。系統(tǒng)仿真的研究重點(diǎn)在于仿真環(huán)節(jié)，即在模型建立之后，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)乃惴?，并編制成?jì)算機(jī)程序。因此，便產(chǎn)生了很多仿真算法和仿真軟件，其中以MATLAB提供的動(dòng)態(tài)仿真工具Simulink最為耀眼，它不僅具有強(qiáng)大的功能，并且具有很好的使用性。MATLAB就是大量的計(jì)算機(jī)仿真軟件中的優(yōu)秀代表，它在科學(xué)研究特別是電子信息科學(xué)中有著極為廣泛的應(yīng)用。MATL

19、AB現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、通信、信號(hào)處理、自動(dòng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖形處理等許多不同學(xué)科的研究中。仿真是衡量系統(tǒng)性能的工具，它通過仿真模型的仿真結(jié)果來(lái)推斷原系統(tǒng)的性能，從而為新系統(tǒng)的建立或原系統(tǒng)的改造提供可靠的參考。實(shí)際的通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)做出的任何改變都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。因此，在對(duì)原有的通信系統(tǒng)做出改進(jìn)或建立一個(gè)新系統(tǒng)之前，通常需要對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后再應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。這個(gè)過程就是通信仿真。通信系統(tǒng)仿真可以分成離散事件仿真和連續(xù)事件仿真。在離散事件仿真中，仿真系統(tǒng)只對(duì)離散事件

20、做出反應(yīng)，而在連續(xù)事件仿真中，仿真系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號(hào)。離散事件仿真是對(duì)實(shí)際通信系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化，它的仿真建模比較簡(jiǎn)單，整個(gè)仿真過程需要花費(fèi)的時(shí)間也比連續(xù)仿真少。雖然離散事件仿真舍棄了一些仿真細(xì)節(jié)，在有些場(chǎng)合顯得不夠具體，但仍然是通信系統(tǒng)仿真的主要形式。與一般的仿真過程類似，在對(duì)通信系統(tǒng)實(shí)施仿真之前，首先需要研究通信系統(tǒng)的特性，通過歸納和抽象建立通信系統(tǒng)的仿真模型。2.1.2通信仿真的一般步驟通信系統(tǒng)仿真一般分成3個(gè)步驟，即仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)和仿真分析。應(yīng)該注意的是，通信仿真是一個(gè)螺旋式發(fā)展的過程，因此這3個(gè)步驟可能需要循環(huán)執(zhí)行多次之后才能夠獲得令人滿意的仿真結(jié)果。（1）仿真建模仿真

21、建模是根據(jù)實(shí)際通信系統(tǒng)建立仿真模型的過程，它是整個(gè)通信系統(tǒng)仿真過程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，因?yàn)榉抡婺Ｐ偷暮脡闹苯佑绊懼抡娼Y(jié)果的真實(shí)性和可靠性。仿真模型一般是一個(gè)數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型有多種分類方式，包括確定性模型和隨機(jī)性模型，靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。確定性模型的輸入變量和輸出變量都有固定數(shù)值，而在隨機(jī)模型中，至少有一個(gè)輸入變量是隨機(jī)的。靜態(tài)模型不需要考慮時(shí)間變化因素，動(dòng)態(tài)模型的輸入輸出變量則需要考慮時(shí)間變化因素。一般情況下，通信系統(tǒng)模型是一個(gè)隨機(jī)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。在仿真建模過程中，首先需要分析實(shí)際系統(tǒng)存在的問題或設(shè)立系統(tǒng)改造的目標(biāo)，并且把這些問題和目標(biāo)轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)變量和公式。有了這些具體的仿真目標(biāo)之后，下一步是獲取

22、實(shí)際通信系統(tǒng)的各種參數(shù)，如通信系統(tǒng)占用的帶寬及其頻率分布，系統(tǒng)對(duì)于特定的輸入信號(hào)產(chǎn)生的輸出等。同時(shí)，對(duì)于通信系統(tǒng)中的各個(gè)隨機(jī)變量，可以采集這些變量的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)學(xué)工具來(lái)確定隨機(jī)變量的分布特性。有了上面的準(zhǔn)備工作，下一步就可以通過仿真軟件來(lái)建立仿真模型了。（2）仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)或一系列針對(duì)仿真模型的測(cè)試。在仿真實(shí)驗(yàn)中，通常需要多次改變仿真模型輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)，以觀察和分析仿真模型對(duì)這些輸入信號(hào)的反應(yīng)，以及仿真系統(tǒng)在這個(gè)過程中表現(xiàn)出來(lái)的性能。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，仿真過程中使用的輸入數(shù)據(jù)必須具有一定的代表性，即能夠從各個(gè)角度顯著地改變仿真輸出信號(hào)的數(shù)值。實(shí)施仿真之前需要確定的另外一個(gè)因素是性能

23、尺度。性能尺度指的是能夠衡量仿真過程中系統(tǒng)性能的輸出信號(hào)的數(shù)值（或根據(jù)輸出信號(hào)計(jì)算得到的數(shù)值），因此，在實(shí)施仿真之前，首先需要確定仿真過程中應(yīng)該收集哪些仿真數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以什么樣的格式存在，以及收集多少數(shù)據(jù)。在明確了仿真系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的要求之前，最好把這些設(shè)置整理成一份簡(jiǎn)單的文檔。編寫文檔是一個(gè)好習(xí)慣，它能夠幫助我們回憶起仿真過程的一些細(xì)節(jié)。當(dāng)然，文檔的編寫不一定要求很規(guī)范，并且文檔的大小應(yīng)視仿真設(shè)計(jì)的規(guī)模而定。最后，還應(yīng)該明確各個(gè)輸入信號(hào)的初始設(shè)置以及仿真系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)狀態(tài)的初始值。仿真的運(yùn)行實(shí)際上是計(jì)算機(jī)的計(jì)算過程，這個(gè)過程一般不需要人工干預(yù)，花費(fèi)的時(shí)間由仿真的復(fù)雜度確定。如果需要比較仿真系

24、統(tǒng)在不同參數(shù)設(shè)置下的性能，應(yīng)該使仿真系統(tǒng)在取不同參數(shù)值時(shí)具有相同的輸入信號(hào)，這樣才能保證分析和比較的客觀性和可靠性。（3）仿真分析仿真分析是一個(gè)通信系統(tǒng)仿真流程中的最后一個(gè)步驟。在仿真分析過程中，用戶已經(jīng)從仿真過程中獲得了足夠多的關(guān)于系統(tǒng)性能的信息，但是這些信息只是一個(gè)原始的數(shù)據(jù)，一般還需要經(jīng)過數(shù)值分析和處理才能夠獲得衡量系統(tǒng)性能的尺度，從而獲得對(duì)仿真系統(tǒng)的一個(gè)總體評(píng)價(jià)。常用的系統(tǒng)性能尺度包括平均值，方差，標(biāo)準(zhǔn)差，最大值和最小值等，它們從不同的角度描繪了仿真系統(tǒng)的性能。圖表是最簡(jiǎn)潔的說(shuō)明工具，它具有很強(qiáng)的直觀性，便于分析和比較，因此，仿真分析的結(jié)果一般都繪制成圖表形式。我們使用的仿真工具一般都

25、具有很強(qiáng)的繪圖功能，能夠便捷地繪制各種類型的圖表。仿真技術(shù)在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用仿真技術(shù)的主要應(yīng)用之一就是輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，也就是計(jì)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的過程。實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的分析問題，它有自己的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，不能依靠對(duì)系統(tǒng)各單元特性的詳細(xì)而精密的了解，這里面有現(xiàn)實(shí)而又重要的原因。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的基本目的是制造出一個(gè)系統(tǒng)使它在預(yù)計(jì)的使用壽命內(nèi)滿足一定的性能指標(biāo)。假如我們已經(jīng)有了一個(gè)能滿足一定性能的具體設(shè)計(jì)方案，所謂具體設(shè)計(jì)方案，就是說(shuō)系統(tǒng)中的每個(gè)部件都唯一地用一定的函數(shù)來(lái)描述.仿真的應(yīng)用我們主要通過以下幾種仿真方法，講述目前正迅猛發(fā)展的仿真技術(shù)的許多的新的思想。（1）針對(duì)光纖系

26、統(tǒng)，研究的重點(diǎn)是光檢測(cè)器的特性。光纖系統(tǒng)中誤碼率是很小的，這樣我們就可能在該例子采用運(yùn)行時(shí)間減小技術(shù)配合蒙特卡羅仿真方法。（2）主要研究多徑衰落環(huán)境下64QAM無(wú)線中繼系統(tǒng)的錯(cuò)誤概率性能（BER）的估計(jì)。在該系統(tǒng)中，不同的QA輸出可表示為單個(gè)基本脈沖時(shí)延加權(quán)的和，仿真就是產(chǎn)生這些基本脈沖。進(jìn)而計(jì)算BER。（3）主要是檢測(cè)數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的環(huán)境。這個(gè)系統(tǒng)中含有非線性，這是一個(gè)難以處理的問題。另一個(gè)問題是模型描述越詳細(xì)，仿真就變得復(fù)雜費(fèi)時(shí)。在這個(gè)研究中，我們應(yīng)當(dāng)掌握復(fù)雜性與準(zhǔn)確性的平衡，在降低復(fù)雜性時(shí)，采用一些技巧避免準(zhǔn)確性的過分降低。（4）野戰(zhàn)網(wǎng)初始拓?fù)涞膬?yōu)化問題。由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和用戶都在運(yùn)動(dòng)之中

27、，節(jié)黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 點(diǎn)數(shù)和用戶數(shù)都可能十分大，要保證野戰(zhàn)網(wǎng)覆蓋制定的地域范圍，并在很惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下具有很好的抗毀能力，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須考慮很多參數(shù)，這可能使網(wǎng)絡(luò)仿真的運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，啟發(fā)算法利用迭代逼近，使得設(shè)計(jì)結(jié)果與仿真運(yùn)行時(shí)間能取得較好的折衷。（5）關(guān)于自適應(yīng)濾波器的性能仿真.MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB的介紹及發(fā)展MATLAB軟件系列產(chǎn)品是一套高效強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的航空航天、汽車制造、半導(dǎo)體制造、電子通信、醫(yī)學(xué)研究、財(cái)經(jīng)研究和高等教育等領(lǐng)域，被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”。研發(fā)人員借助MATLAB軟件能迅

28、速測(cè)試設(shè)想構(gòu)想，綜合評(píng)測(cè)系統(tǒng)性能，快速設(shè)計(jì)更好方案來(lái)確保更高技術(shù)要求。同時(shí)MATLAB也是國(guó)家教委重點(diǎn)提倡的一種計(jì)算工具。MATLAB軟件是美國(guó)Mathworks公司的產(chǎn)品，MATLAB是英文MATrixLABoratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫。從1984年推出了它的第一個(gè)DOS版本至今，一經(jīng)推出了6.5版。MatrixLaboratory意為“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，從它的本意可以知道，最初的MATLAB只是一個(gè)數(shù)學(xué)計(jì)算工具。但現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)遠(yuǎn)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，它已經(jīng)成為一個(gè)集概念設(shè)計(jì)、算法開發(fā)、建模仿真、實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)于一體的集成環(huán)境，它擁有許多衍生的子集工具9。新的版本集成了日常數(shù)學(xué)處

29、理中的各種功能，包括高效的數(shù)值計(jì)算、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形生成等等的常用功能。在MATLAB環(huán)境下，用戶可以集成地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、輸入輸出、文件管理等各項(xiàng)操作。MATLAB提供了一個(gè)人機(jī)交互的數(shù)學(xué)系統(tǒng)環(huán)境，該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矩陣，在生成矩陣對(duì)象時(shí)，不要求作明確的維數(shù)說(shuō)明，所謂交互式語(yǔ)言，是指人們給出一條命令，立即就可以得出該命令的結(jié)果。該語(yǔ)言無(wú)需像C和Fortran語(yǔ)言那樣，首先要求使用者去編寫源程序，然后對(duì)之進(jìn)行編譯、連接，最終形成可執(zhí)行文件。這無(wú)疑會(huì)給使用者帶來(lái)了極大的方便，因此，利用MATLAB可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。2002年6月Mathworks公司正式推出M

30、ATLABRelease13，即MATLAB6.5Simulink5.0這是目前應(yīng)用最廣的版本。MATLAB主要由C語(yǔ)言編寫而成，采用LAPACK為底層支持軟件包。MATLAB的編程非常簡(jiǎn)單，它有著比其他任何計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言更高的編程效率、更好的代碼可讀性和移植性，以致被譽(yù)為“第四代”計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，MATLAB是所有MathWorks公司產(chǎn)品的數(shù)值分析和圖形基礎(chǔ)環(huán)境。此外MATLAB還擁有強(qiáng)大的2D和3D甚至動(dòng)態(tài)圖形的繪制功能，這樣用戶可以更直觀、更迅速的進(jìn)行多種算法的比較，從中找出最好的方案。從通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到控制系統(tǒng)、模糊控制等方面來(lái)看，MATLA

31、B提供了大量的面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的工具箱。通過工具箱，以往需要復(fù)雜編程的算法開發(fā)任務(wù)往往只需一個(gè)函數(shù)就能實(shí)現(xiàn)，而且工具箱是開放的可擴(kuò)展集，用戶可以查看或修改其中的算法，甚至開發(fā)自己的算法。目前，MATLAB已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如電子、通信等領(lǐng)域；它已成為國(guó)際上最流行的計(jì)算機(jī)仿真軟件設(shè)計(jì)工具?，F(xiàn)在的MATLAB不再僅僅是一個(gè)矩陣實(shí)驗(yàn)室，而是一種實(shí)用的、功能強(qiáng)大的、不斷更新的高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言。MATLAB的主要特點(diǎn)（1）科學(xué)計(jì)算MATLAB是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，允許采用數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序。用MATLAB編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題，因此MATLAB語(yǔ)言被

32、稱為“演算紙式”科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。MATLAB擁有五百多種數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)及工程函數(shù)，可使用戶立刻實(shí)現(xiàn)所需強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算功能。（2）先進(jìn)的可視化工具M(jìn)ATLAB提供功能強(qiáng)大的、交互式的二維繪圖和三維繪圖功能?？墒褂脩魟?chuàng)建富有表現(xiàn)力的彩色圖形。（3）直觀靈活的語(yǔ)言MATLAB不僅僅是是一套打好包的函數(shù)庫(kù)，同時(shí)也是一種高級(jí)的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。（4）開放性、可擴(kuò)展性強(qiáng)M文件是可見的MATLAB程序，所以用戶可以查看源代碼。開放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用戶能夠檢查算法的正確性，修改已存在的函數(shù)，或者加入自己的新部件。（5）特殊應(yīng)用工具箱MATLAB的工具箱加強(qiáng)了對(duì)工程及科學(xué)種特殊應(yīng)用的支持。工具箱也和MATLAB一樣是

33、完全用戶化的，可擴(kuò)展性強(qiáng)。將某個(gè)或某幾個(gè)工具箱與MATLAB聯(lián)合使用，可以得到一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算組合包，滿足用戶的特殊要求。（6）使用方便MATLAB語(yǔ)言是一種解釋型語(yǔ)言，執(zhí)行之前不需要進(jìn)行專門的編譯。一般情況下，在采用任何高級(jí)語(yǔ)言編寫和調(diào)試程序時(shí)需要經(jīng)歷4個(gè)階段，即編輯、編譯、鏈接以及執(zhí)行調(diào)試，并且這四個(gè)步驟之間是順次執(zhí)行的。MATLAB語(yǔ)言與其他語(yǔ)言相比，較好地解決了上述的問題。（7）強(qiáng)大的圖形處理功能10MATLAB的功能MATLAB之所以成為世界頂級(jí)的科學(xué)計(jì)算與數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件,是因?yàn)樗S著版本的升級(jí)與不斷完善而具有愈來(lái)愈強(qiáng)大的功能。（1）數(shù)值計(jì)算功能。MATLAB出色的數(shù)值計(jì)算功能是使之

34、優(yōu)于其他數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件的決定性因素之一。（2）符號(hào)計(jì)算功能。MATLAB符號(hào)運(yùn)算的獨(dú)特之處:無(wú)須事先對(duì)變量賦值,而所得的結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)形式表達(dá),符號(hào)計(jì)算的整個(gè)過程以字符進(jìn)行。（3）數(shù)據(jù)分析功能。MATLAB可以給計(jì)算數(shù)據(jù)以二維、三維乃至四維的圖形表現(xiàn)。這不僅使數(shù)據(jù)間的關(guān)系清晰明了,而且對(duì)于揭示其內(nèi)在本質(zhì)有著非常重要的作用。（4）動(dòng)態(tài)仿真功能。MATLAB提供了一個(gè)模擬動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的交互程序SIMULINK用戶通過簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作,就可建立起直觀的系統(tǒng)模型,并進(jìn)行仿真14。（5）圖形文字統(tǒng)一處理功能。MATLABNotebook成功地將MicrosoftWord與MATLAB集成為一個(gè)整體,為文字處理

35、、科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)營(yíng)造了一個(gè)完美統(tǒng)一的工作環(huán)境。它既擁有Word強(qiáng)大的文字處理功能,又能從Word訪問MATLAB的數(shù)據(jù)計(jì)算和可視化結(jié)果。MATLAB系統(tǒng)的組成（1）編程語(yǔ)言：它是以矩陣和數(shù)組為基本單位的編程語(yǔ)言。具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特性。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模編程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。（2）工作環(huán)境：包括了一系列的應(yīng)用工具，提供編寫和調(diào)試程序的環(huán)境。（3）圖形處理：這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括繪制二維和三維圖形，也包括用戶對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的低層MATLAB命令，以及開發(fā)GU

36、I應(yīng)用程序的各種工具。（4）數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)：包括了大量的數(shù)學(xué)函數(shù)，也包括復(fù)雜的功能。這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱。（5）應(yīng)用程序接口（API）：提供接口程序，使MATLAB可以與用其他語(yǔ)言編寫的程序進(jìn)行交互。MATLAB的仿真應(yīng)用及應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在從電子通信、自動(dòng)控制圖形分析處理到航天工業(yè)、汽車工業(yè)，甚至是財(cái)務(wù)工程。MATLAB都憑借其強(qiáng)大的功能獲得了極大的用武之地。廣大學(xué)生可以使用MATLAB來(lái)幫助進(jìn)行信號(hào)處理、通信原理、線性系統(tǒng)、自動(dòng)控制等課程的學(xué)習(xí)；科研工作者可以使用MATLAB進(jìn)行理論研究和算法開發(fā)；工程師可以使用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)與仿真。如今MATLAB在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和

37、仿真方面的強(qiáng)大能力已經(jīng)獲得了包括TexasInstruments和Motorola這樣的世界著名公司的認(rèn)可，TexasInstruments公司的工程師們使用MATLAB直接在可復(fù)用高層系統(tǒng)模型下面提煉實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，同時(shí)生成實(shí)時(shí)軟件原型；Motorola公司的IC設(shè)計(jì)師甚至認(rèn)為Simulink的使用大大加快了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的仿真速度，使仿真時(shí)間由原來(lái)的幾小時(shí)、幾天縮短到了幾分鐘！MATLAB的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：（1）仿真和建模（2）實(shí)時(shí)仿真（3）自動(dòng)控制（4）信號(hào)處理與通信（5）數(shù)據(jù)分析/科學(xué)計(jì)算（6）算法開發(fā)（7）圖形和可視化法（8）獨(dú)立應(yīng)用開發(fā)Simulink簡(jiǎn)介Simulink相關(guān)內(nèi)容近幾年，在學(xué)

38、術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域，Simulink已成為在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域建模和仿真方面分，Simulink具有相對(duì)獨(dú)立的功能和使用方法。確切的說(shuō)，它是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、應(yīng)用最廣泛的軟件包之一。它的魅力在于強(qiáng)大的功能和簡(jiǎn)便的操作。作為MATLAB的重要組成部仿真和分析的軟件包5。它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有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，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地畫出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。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)畫模型就像你用手和紙來(lái)畫一樣容易。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直

39、觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。Simulink包含有SINKS（輸出方式）、SOURCE（輸入源）、LINEAR（線性環(huán)節(jié)）、NONLINEAR（非線性環(huán)節(jié)）、CONNECTIONS（連接與接口）和EXTRA（其他環(huán)節(jié)）子模型庫(kù)，而且每個(gè)子模型庫(kù)中包含有相應(yīng)的功能模，用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊5。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級(jí)開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來(lái)查看其下一級(jí)的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過Sim

40、ulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來(lái)對(duì)它進(jìn)行仿真。菜單方式對(duì)于交互工作非常方便，而命令行方式對(duì)于運(yùn)行一大類仿真非常有用。采用SCOPE模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時(shí)，就可觀看到仿真結(jié)果。除此之外，用戶還可以在改變參數(shù)后來(lái)迅速觀看系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和平衡點(diǎn)分析工具、MATLAB的許多工具及MATLAB的應(yīng)用工具箱。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對(duì)自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。Smulink仿真原理Simulink通過利用模塊組合的方法可以方便用

41、戶快速、準(zhǔn)確地創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型。它可以用來(lái)模擬線性與非線性系統(tǒng)，連續(xù)與非連續(xù)系統(tǒng)，或者這些混合的系統(tǒng)，是強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真工具27。1.典型的模型結(jié)構(gòu)Simulink的每一個(gè)模塊實(shí)際上都是一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)典型的Simulink模塊包括輸入、狀態(tài)和輸出三個(gè)部分：（1）輸入模塊：即信號(hào)源模塊，包括常數(shù)信號(hào)源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和用戶自定義信號(hào)；（2）狀態(tài)模塊：即被模擬的系統(tǒng)模塊，它是Simulink的中心模塊，是系統(tǒng)u(input)(states)建模的核心和主要部分；輸出模塊：即信號(hào)顯示模塊，它能夠以圖形方式、文件格式進(jìn)行顯示，也可以在MATLAB的工作空間顯示，輸出模塊主要集中在Sinks庫(kù)。在

42、Simulink中，模塊都是用矢量來(lái)表示這三個(gè)部分的，如圖1所示y(output)2.Simulink仿真過程Simulink仿真分為兩個(gè)階段：初始化和模型執(zhí)行。（1）初始化階段初始化階段需要完成的主要工作及其步驟如下：對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，得到它們實(shí)際計(jì)算的值。展開模型的各個(gè)層次。按照更新的次序?qū)δK進(jìn)行排序。確定那些非顯示化的信號(hào)屬性，并檢查每個(gè)模塊是否能夠接受連接到它們輸入端的信號(hào)。確定所有非顯示化的信號(hào)采樣時(shí)間模塊的采樣時(shí)間。分配和初始化存儲(chǔ)空間，以便存儲(chǔ)每個(gè)模塊的狀態(tài)和當(dāng)前值的輸出。（2）模型執(zhí)行階段對(duì)于一般的仿真模型是通過采用數(shù)值積分來(lái)來(lái)進(jìn)行仿真的，計(jì)算數(shù)積分可以采用以下兩步來(lái)進(jìn)行

43、：按照秩序計(jì)算每個(gè)模塊的積分。根據(jù)當(dāng)前輸入和狀態(tài)來(lái)決定狀態(tài)的微分，得到微分矢量，然后把它返回給解法器，以計(jì)算下一個(gè)采樣點(diǎn)的狀態(tài)矢量。2.4本章小結(jié)本章主要介紹MATLAB和Simulink兩種仿真技術(shù)的概念，仿真原理。在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。兩種仿真的技術(shù)的強(qiáng)大功能以及今后的發(fā)展。PSK調(diào)制系統(tǒng)在通信和信息傳輸系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化或電子工程技術(shù)中，調(diào)制和解調(diào)應(yīng)用最為廣泛。而調(diào)制和解調(diào)的基本原理是利用信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析和傅里葉變換的基本性質(zhì)，將信號(hào)的頻譜進(jìn)行搬移，使之滿足一定需要，從而完成信號(hào)的傳輸或處理。調(diào)制與解調(diào)又分模擬和數(shù)字兩種，在現(xiàn)代通信中，調(diào)制器的載波信號(hào)幾乎都是正弦信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)通過調(diào)

44、制器改變正弦載波信號(hào)的幅度、頻率或相位，產(chǎn)生幅度鍵控（ASK）、相位鍵控（PSK）、頻率鍵控（FSK）信號(hào)，或同時(shí)改變正弦載波信號(hào)的幾個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生復(fù)合調(diào)制信號(hào)。本課程設(shè)計(jì)主要介紹基于Matlab對(duì)2PSK和4PSK進(jìn)制的調(diào)制仿真實(shí)現(xiàn).2PSK數(shù)字調(diào)制原理2PSK數(shù)字調(diào)制2PSK信號(hào)用載波相位的變化來(lái)表征被傳輸信息的狀態(tài)，通常規(guī)定O相位載波和n相位載波分別表示傳“1”和傳“0”。設(shè)二進(jìn)制單極性碼為an,其對(duì)應(yīng)的雙極性二進(jìn)制碼為bn,則2PSK信號(hào)的一般時(shí)域信號(hào)可以表示為：S1(t)=工bg(t-nT)coset2psknscnbn=-1(當(dāng)an=0時(shí)，概率為P)nnbn=1(當(dāng)an=1時(shí)，概率為

45、1-P)則時(shí)域信號(hào)可以變?yōu)?=2n=2n種雙邊帶信號(hào)，功率譜為：(門=/=P(1-P)|G(/+/)|2+|G(/-s+1/2(1-P)2|G(0)|2芯(f+/)+6(f/)4sss式中S2psk(t)S2psk(t)由此可知2PSK信號(hào)是P2PSKg(t-nTs)cos(3J+n)g(t-nTs)cos(eJ+O)當(dāng)an=O時(shí)n當(dāng)an=1時(shí)n/)|2s2PSK信號(hào)的帶寬為B=（/+R）-（/-R）=2R2PSKcscss式中R為碼元速率。S值得注意的是，2PSK碼元序列的波形與載頻和碼元持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，在相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的，或者說(shuō)相位

46、是不連續(xù)的。當(dāng)一個(gè)碼元中包含的載波周期數(shù)比整數(shù)個(gè)周黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）期多半個(gè)周期時(shí)，則相位連續(xù)。當(dāng)載波的初始相位差90度時(shí)，即余弦波改為正弦波時(shí)，結(jié)果類似。以上說(shuō)明，相鄰碼元的相位是否連續(xù)與相鄰碼元的初始相位是否相同不可混為一談。只有當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，相鄰碼元邊界處的相位跳變才是由調(diào)制引起的相位變化16。2PSK信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。第一種叫相乘法，是用二進(jìn)制基帶不歸零矩形脈沖信號(hào)與載波相乘，得到相位反相的兩種碼元。第二種方法叫選擇法，是用此基帶信號(hào)控制一個(gè)開關(guān)電路，以選擇輸入信號(hào)，開關(guān)電路的輸入信號(hào)是相位相差的同頻載波。這兩種方法的復(fù)雜程度差不多，并且都

47、可以用數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)。2PSK及2DPSK的調(diào)制方框圖3.1.1用M文件編程實(shí)現(xiàn)程序見附錄黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 用Simulink實(shí)現(xiàn)PSK調(diào)制首先構(gòu)造如圖20所示的Simulink模型這里載波的參數(shù)設(shè)置見圖下圖，為了便于觀察將載波頻率設(shè)置為：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 這樣，所需模塊找到以后，排列好，用簡(jiǎn)單的直線連接起來(lái)，點(diǎn)擊運(yùn)行，然后雙擊示波器scope，便出現(xiàn)所需的PSK調(diào)制波形。這里對(duì)示波器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，使之同時(shí)顯示二進(jìn)制序列，載波波形和調(diào)制信號(hào)波形，見圖4PSK的調(diào)制和解調(diào)4PSK信號(hào)四進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控(4PSK)直接利用載波的四種不同相位來(lái)表示數(shù)字信息。4

48、PSK信號(hào)相位鉛矢量圖如下1090。11180。k000。參考相位01270。由于每一種相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來(lái)表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一比特用a來(lái)表示，后一比特用b表示，則雙比特ab與載波相位的關(guān)系入下圖：雙比特ab與載波相位的關(guān)系雙比特碼元載波相位(申n)abA方式B方式000o225o1090o315。11180。45o01270o135o4PSK信號(hào)可以表示為e4PSK(t)=丫g(t-nTs)COS(叭t+申丿n式中，g(t)為信號(hào)包絡(luò)波形，通常為矩形波，幅度為1：TS為碼元時(shí)間寬度；叭為角頻率；幾為第n個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的相位，可取n/4,3n

49、/4,5n/4,7n/4這四種值。4PSK信號(hào)可以表示為正交形式：g(t-nTs)sin申nsin叭bg(t-nT)sinrotnsce4PSK(t)=工g(t-nTs)cos申cos-工nyy=ag(t-nT)cost-nsc=I(t)cosct-Q(t)sinroct黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 式中I(t)=Q(t)=工ag(t-nT)nsn工bg(t-nT)nsn其中an，bn分別是C0S幾，Sin幾的值。an，W可取+1和。可見，四進(jìn)制信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。這樣，就把數(shù)字調(diào)相和線性調(diào)制聯(lián)系起來(lái)，為四相波形的產(chǎn)生提供

50、依據(jù)。3.2.14PSK信號(hào)調(diào)制和解調(diào)1）4PSK調(diào)制原理：4PSK的調(diào)制方法有正交調(diào)制方式（雙路二相調(diào)制合成法或直接調(diào)相法）、相位選擇法、插入脈沖法等。這里我們采用正交調(diào)制方式。4PSK的正交調(diào)制原理如圖。它可以看成是由兩個(gè)載波正交的2PSK調(diào)制器構(gòu)成的。圖中串/并變換器將輸入的二進(jìn)制序列分為速度減半的兩個(gè)并行雙極性序列a和b（a,b碼元在事件上是對(duì)齊的），再分別進(jìn)行極性變換，把極性碼變?yōu)殡p極性碼（0-1,1-+1）然后分別調(diào)制到cost和sint兩個(gè)載波上，兩路相乘器輸出的信號(hào)是相互正cc交的抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號(hào)，其相位與各路碼元的極性有關(guān)，分別由a和b碼元決定。經(jīng)相加電路后

51、輸出兩路的合成波形，即是4PSK信號(hào)。圖中兩個(gè)乘法器，其中一個(gè)用于產(chǎn)生0o與1800兩種相位狀態(tài)，另一個(gè)用于產(chǎn)生90o與270。兩種相位狀態(tài)，相加后就可以得到45。,135。,225。，和315。四種相位狀2)4PSK解調(diào)原理4PSK信號(hào)是兩個(gè)載波正交的2PSK信號(hào)的合成。所以，可以仿照2PSK相干檢測(cè)法，用兩個(gè)正交的相干載波分別檢測(cè)兩個(gè)分量a和b，然后還原成二進(jìn)制雙比特串行數(shù)字信號(hào)。此法稱作極性比較法(相干解調(diào)加碼反變換器方式或相干正交解調(diào)發(fā))。在不考慮噪聲及傳輸畸變時(shí)，接收機(jī)輸入的4PSK信號(hào)碼元可表示為yi(t)=ACOS(叭t+申n)式中申n為45o,135o,225o，315。四個(gè)相

52、位值。帶通濾波器輸出的兩路信號(hào)yA(t)=yB(t)=yi(t)兩路相乘器輸出分別為AAsin（2零+申n）+ZA（t）=Acos（零+9n）cosct=cos（2零+申n）+tcos申nZB（t）=Acos（叭t+幾）（-sin叭t）=-黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 低通濾波器輸出為XA（t）=2C0S幾XB（t）抽樣判決器的判決準(zhǔn)則如下表：輸入相位cos申的極性sin申n的極性判決器輸出ab45。+11135o-+01225o-00315o+-10極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0.兩路抽樣判決器輸出a、b,經(jīng)并/串變換器就可將并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。3.3本章小結(jié)本章講

53、述了數(shù)字調(diào)制的原理及二種調(diào)制方式相位鍵控（PSK、2PSK）的調(diào)制和解調(diào)方法和結(jié)果,通過仿真過程和結(jié)果來(lái)加深對(duì)三種鍵控的理解。PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)方框圖各個(gè)模塊的參數(shù)見附錄（二）運(yùn)行結(jié)果如下：5ScatterPlotFileAxesCIuUltlhIsWindowHelp505o.-O.-snl-dEanlepeno4.24PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)方框圖各個(gè)模塊的參數(shù)見附錄（三）運(yùn)行結(jié)果如下：FileAjcesCh：iTLnelEWindowHelpScatterPlot-1-0.500.51In-ph日seAmplitude1.5505o.D-mpB-d

54、EanlEPEr!Q-8-446FileAz-resCharLTLelEWiruiDWHelp-202Frequency(kHz利用MATLAB研究4PSK信號(hào)系統(tǒng)方框圖：tionFormatToolsHelp；電龜|空?qǐng)R|卜iNormal3|圉夠團(tuán)|顯囿令F：andomIntegerRandumIn3eneraturFSKModulatorBaseb3ndFIF：InterpijlatiunAWGNDiscrete-TimeDiscrete-TimeSignalTrajectoryScmpeDiscrete-TimeEyeDiagramScmpe1各個(gè)模塊的參數(shù)見附錄（四）運(yùn)行結(jié)果如下：Si

55、gnalTrajectory55o.OJpnl一-dEanlepeno5o.-505o.-O.(Dpnl-duJa)sec-505n-0.a*pnu-dEa)n_epenCJ實(shí)際的傳輸系統(tǒng)不可能完全的滿足無(wú)碼間串?dāng)_傳輸條件，評(píng)價(jià)傳輸系統(tǒng)的一種定性而且簡(jiǎn)單的方法就是觀察信號(hào)通過加有噪聲的信道后的眼圖上右圖是信號(hào)沒有通過任何的系統(tǒng)的眼圖，下面是信號(hào)通過信噪比為26dB的高斯白噪聲后的眼圖。最下面是信號(hào)通過信噪比為16dB后的眼圖。通過對(duì)比可以知道信噪比越大，信號(hào)的眼圖越清晰，信噪比越小，眼圖越模糊，沒有噪聲的話，眼圖最清晰，近似線狀。眼圖不僅反映信噪比對(duì)信號(hào)的影響，而且反映信號(hào)之間串?dāng)_的大小。眼圖

56、中改變參數(shù)設(shè)置，可以發(fā)現(xiàn)最佳判決時(shí)刻的改變。FileAxesChaiixielsWindowHelpEyeDiagram-100.20.40.60.811.21.41.61.82Time(ms)apn七-duuaselldu-Trace:2010Time(ms)apn七-dluaruepeno)untitled2/Discrete-TimeEyeDiagramScopeFileAxesGannelsWindowHelpEyeDiagram00.20.40.60.811.21.41.61.82Time(ms)mpnl一-duuvascnLlcku-apnu-duu0)=am;x(x=vtVs(i

57、i)=High;elseVs(ii)=Low;endendVo=Vs;subplot(325);plot(t,Vo),title(解調(diào)后輸出信號(hào)),axis(02e-4-55)gridon;xlabel(時(shí)間(s),ylabel(幅度(V),附錄二：Random-IntegerGenrrator(隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器)的主要參數(shù)模塊名稱Random-IntegerGenrrator位置CommunicationsBlocksetCommSources參數(shù)名稱參數(shù)值2PSKM-rynumber（兀數(shù)）2Initialseed（初始化種子）12345Sampletime（采樣時(shí)間）0.001Spectr

58、umScope（頻譜儀）的主要參數(shù)模塊名稱SpectrumScope位置DSPBlocksetDSPsinks參數(shù)名稱參數(shù)值Buffersize（緩存長(zhǎng)度）1024Bufferoverlap（緩存父疊）512FFTlength（FFT長(zhǎng)度）1024Numberofspectralaverages（譜（計(jì)算）平均（點(diǎn)）數(shù)）64Scopeposition（顯示器位置）Get（0，defaultfigureposition）Frequencyunits（頻率單位）HertzFrequencyrange（頻率范圍）-Fs/2.Fs/2Amplitudescaling（幅度刻度）dBInheritsam

59、pleincrementfrominput（與輸入信號(hào)采樣時(shí)間一致）使能MinmumY-limit（Y軸最小刻度）-30MaxmumY-limit（Y軸最大刻度）15Discrete-TimeScatterDiagram（離散使勁星座圖儀）的主要參數(shù)模塊名稱Discrete-TimeScatterDiagram位置CommunicationsBlocksetCommSinks參數(shù)名稱參數(shù)值Sanmplespersymbol1Offset（samples）0Pointsdisplay1000Newtracesperdisplay100BPSKModulatorBaseband（基帶BPSK調(diào)制器

60、）的主要參數(shù)模塊名稱BPSKModulatorBaseband位置CommunicationsBlocksetModulationDigitalBsebandModulation參數(shù)名稱參數(shù)值PhaseoffsetPi/4Samplespersymbol16AWGNChannel（加性高斯白噪聲信道）的主要參數(shù)模塊名稱AWGNChannel位置CommunicationsBlocksetChannels參數(shù)名稱參數(shù)值BPSKInitialseed（初始化種子）18233Mode（模式）Signaltonoiseration（SNR（信噪比）SNR（dB）（信噪比）16Inputsignalpo