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1、东北大学本科毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务书基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计设计(论文)的基本内容：(1) 学习数字通信系统原理；掌握数字调制解调基本原理，以及MATLAB软件的应用；熟练SIMULINK建模设计，运用软件进行仿真；(2) 将对数字调制解调进行仿真，将仿真结果进行性能分析，得出最佳系统；(3) 对设计结果进行可行性论证，撰写设计论文。毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第周指导教师签字：年月日-V-东北大学本科毕业设计
2、（论文） 摘要基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计摘要现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。本文以MATLAB为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真，并且进行误差分析。调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节，针对不同的信道环境选择不同的调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率，改善接收信号的误码率。本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析，重点对B
3、ASK，BFSK，BPSK进行性能比较和误差分析。在实际应用中，视情况选择最佳的调制方式。本文首先介绍了课题研究的背景，然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件，随后介绍了载波数字调制系统的原理，并根据原理构建仿真模型，进行数字调制系统仿真，最后对设计进行总结，并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化，为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。关键词：通信系统；Simulink仿真；数字化调制解调；BASK；BFSK；BPSK东北大学本科毕业设计（论文） 目录目录毕业设计（论文）任务书I摘要IIAbst
4、ractIII第1章 绪论11.1 课题研究背景11.2 通信系统的组成1第2章 仿真软件简介72.1仿真软件MATLAB简介72.2 Simulink简介82.3 本章小结9第3章 数字频带传输系统113.1 数字调制系统113.2 二进制振幅键控113.3 二进制移频键控133.4 二进制移相键控163.5 二进制差分相位键控183.6 二进制数字信号的功率谱密度203.6.1 2ASK信号的功率谱密度203.6.2 2FSK信号的功率谱密度213.6.3 2PSK及2DPSK 信号的功率谱密度223.7 本章小结23第4章 系统设计与仿真254.1 2ASK信号的调制与解调254.1.1
5、 2ASK信号调制仿真254.1.2 2ASK信号解调仿真274.2 2FSK信号的调制与解调294.2.1 2FSK信号调制仿真294.2.2 2FSK信号解调仿真314.3 2PSK信号的调制与解调344.3.1 2PSK信号调制仿真344.3.2 2PSK信号解调仿真364.4 本章小结38第5章 结论39参考文献43致谢45东北大学本科毕业设计（论文） 第1章 绪论第1章 绪论1.1课题研究背景进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个
6、不同方向都取得了巨大的成功：(1) 微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实；(2) 移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现；(3) 光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步；(4) 电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村；(5) 微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到目前为止移动电话用户超过6亿。随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展
7、。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信1,2,10。而作为现代通信系统关键技术之一的调制解调技术将是人们研究的重要方向。1.2 通信系统的组成通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是
8、消息的物质载体。 相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号；数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information) 。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1.1所示。发送
9、设备受信者接收设备信道噪声源信息源图1.1通信系统一般模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图1.2所示。受信者解调器信道噪声源调制器信息源图1.2 模拟通信系统模型通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图1.3所示。受信者解密器译码器解调器信道调制器编码器信息
10、源加密器噪声源图1.3 数字通信系统模型20世纪60年代以来，数字通信日益兴旺起来，甚至出现数字通信替代模拟通信的趋势。除了计算机的广泛应用需要传输大量数字信息的客观要求外，数字通信迅速发展的基本原因是它与模拟通信相比，更能适应对通信技术越来越高的要求。第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，数字传输差错可以控制，从而改善传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。但是，数字通信还有以下突出的问题。第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰造成
11、的差错，原则上都是可以控制的。这是通过差错控制编码等手段来实现的。为此，在发送端需要增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。第二，当需要保密时，可以有效的对基带信号进行人为“揽乱”，即加上密码，这叫加密，此时在接收端就需要进行解密。第三，由于数字通信传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因此接收端要按发送端的相同节拍接收。不然就会造成收发节拍不一致，造成混乱，使接收性能变坏。在数字通信中，通常称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“码组同步”。可见，数字通信还必须有一个同步问题。一般来说，数字通信的许多有点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带而换得的
12、。以电话为例，一路模拟电话通常只占4kHz带宽，而一路传输质量相同的数字电话则可能要占用数十千赫的带宽。在系统频带紧张的场合，数字通信的这一缺点显得很突出，但是在系统频带富裕的场合，比如毫米波通信、光纤通信场合，数字通信几乎成了唯一的选择。考虑到现有大量模拟通信系统这一事实，目前还常常需要利用它来传输数字信号。这就需要对其做改造或者加上数字终端设备。通信系统有不同的分类方法，这里从通信系统模型的角度讨论分类。(1) 按消息的物理特征分类。根据消息的物理特征的不同，通信系统可以分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。由于电话 通信网最为发达普及，因而其他消息常常通过公共的电
13、话通信网传送。例如，电报常通过电话信道传送。在综合业务通信网中，各类型的消息都在统一的通信网中传输。(2) 按调制方式分类。根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带传输。基带传输是将未经频带调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对各种信号调制后传输的总称。(3) 按信号特征分类。按信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应的把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统两类。(4) 按传输媒介分类。按传输媒介，通信系统可分为有线和无线两类。(5) 按信号复用方式分类。传送多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用和码分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同的信号占据不同的频率范围
14、；时分复用是用抽样或脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区间；码分复用是应一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。传统的模拟通信大都采用频分复用。随着数字通信的发展，时分复用通信系统的应用越来越广泛。码分复用多用于空间扩频通信系统中，目前又开始用于移动通信中。对于点与点之间的通信，按消息传送的方向与时间关系，通信方式分为单工通信，半双工通信和全双工通信三种。所谓单工通信是指消息只能单方向传输的工作方式，例如遥测遥控，就是单工通信方式，如图1.4（a）所示。所谓半双工通信是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式，例如，使用同一载频工作的无线对讲机，就是按这种通信方式工作的，如图1.4（b）所示。所谓全双工通信是指通信双方可以同时收发消息的工作方式。例如，普通电话就是一种常见的全双工通信
