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1、常州大学怀德学院毕业设计（论文） 学号： 毕 业 设 计 论 文题 目 基于Simulink的数字调制系统仿真设计 常州大学怀德学院本科毕业设计（论文）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），题目基于Simulink的数字调制系统仿真设计分析是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的法律责任。 作者(签名)： 日期：2012 年 4 月 10 日目 录摘要3Abstract41绪论51.1 MATLAB/Sim
2、ulink的简介51.2 通信技术的发展71.2.1 通信的概念71.2.2 通信技术的发展现状和趋势91.2.3 通信系统主要分类101.3课题的研究和意义102数字基带传输系统122.1二进制振幅键控(2ASK)原理简介122.2二进制移频键控(2FSK) 原理简介152.3二进制移相键控(2PSK) 原理简介192.4正交振幅键控(QAM) 原理简介222.5多进制相移键控调制（QPSK）原理简介242.6最小移频键控(MSK) 原理简介2627 二进制数字信号的功率谱密度292.7.1 2ASK 信号的功率谱密度292.7.2 2FSK信号的功率谱密度312.7.3 2PSK信号的功率
3、谱密度323 数字基带传输调制解调系统仿真3331二进制振幅键控(2ASK)的Simulink仿真3332二进制频率键控(2FSK)的Simulink仿真4033二进制移向键控(2PSK)的Simulink仿真4634正交振幅键控(QAM)的Simulink仿真5235多相相移键控信号(QPSK)的Simulink仿真5636最小移频键控(MSK)的Simulink仿真5843仿真结果与分析6143 GUI用户界面设计63总 结65参考文献66致谢67摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，
4、目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本文主要是以Simulink为基础平台，计出2ASK、2FSK、2PSK、QAM、QPSK和MSK数字调制系统结构，包括信源、调制、发送滤波器、信道、接收滤波器模块及信宿等模块，并对数字调制系统系统统进行调试仿真，并实现波形分析（眼图、星座图等）和频谱分析。 本文的主要目的是通过Simulink对数字调制系统系统统进行调试仿真，实现熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。关键词：数字调制方式，Simulink，通信性能评估AbstractSimulink is a famous Ma
5、tlab platform-based simulation environment Simulink， The Mathworks introduced as a professional and powerful and easy-to-simulation tools， hasbeen more and more engineering and technical personnel favored it to build the building blocks of modeling and simulationa simple and intuitive way， and has b
6、een widelyapplied in various fields。In this paper， based on Simulink-based platform， to be calculated 2ASK， 2FSK 2PSK，QAM， QPSK， and MSK digital modulation system structure， including the source， modulation， transmit filter， channel， receiver filter module and sink module， and digitalmodulation syst
7、em system system for debugging a simulation， and waveform analysis(eye diagram， constellation， etc。) and spectral analysis。The main purpose of this paper is by Simulink simulation and debug of digital modulation system system system to achieve the familiar and deepened understanding of digitalcommun
8、ication theory。Keywords: Digital modulation mode， Simulink， Communication Performance ASssessment1绪论1.1 MATLAB/Simulink的简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间
9、，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7。X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（
10、工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一 。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程
11、的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非
12、线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非
13、常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink支持连续、离
14、散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多种采样速率的多速率系统;Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比，更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包(Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱)是Matlab语言中的一个科学性工具包，提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能，可以在Matlab环境下独立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的图形界面功能GUI（Graphical
15、 User Interface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，Matlab在通信系统仿真中得到了广泛应用，本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。 1.2 通信技术的发展1.2.1 通信的概念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(分别如图1-2-1所示) ，如电话机、电视摄像机输出的
