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1、 基于simulink的数字调制与解调仿真 摘 要simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字信号地过程称为数字解调，通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。本文介绍了2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK原理及比较其系统抗噪声性能，通过simulink对2ASK、2FAK、2PSK系
2、统仿真，设计各数字带通传输系统调制与相干解调的方法，并分析及比较各系统的误码率和功率谱密度。关键词：2ASK；2FSK；2PSK；simulinkThe Simulation of DigitalModulation and Demodulation Based on Simulink AbstractSimulink is a visual simulation tool of the MATLAB, a block diagram designing environment based on the MATLAB, and a software package of realizing d
3、ynamic system modeling, simulation and analysis, which is widely used in linear system, nonlinear systems, digital control and the modeling and simulation of digital signal processing. Digital modulation is a progress of apply digital baseband signal to control carrier or transfer the digital baseba
4、nd signal to digital band-pass signal (modulated signals). Digital demodulation is a progress of revert band-pass signal to digital signal through modem at the receiving terminal. Generally speaking, digital band-pass transmission system includes modulation and demodulation of digital transmission s
5、ystem. This paper introduces some principles of 2ASK 2FSK, 2PSK, 2DPSK, and make a comparison on their anti-noise performance system as well as some methods of simulating 2ASK, 2FSK 2PSK system through simulink and also discuss the methods of designing modulation and demodulation of various digital
6、pass-band system. Moreover, this paper also analyze and compare error rate and power spectral density of various related system.Key words: 2ASK;2FSK;2PSK;simulinkI目 录第一章 绪论11.1 通信概念11.2 通信系统模型21.3 Simulink简介41.4论文的主要研究内容5第二章 数字信号的载波传输62.1 二进制数字调制与解调原理62.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 16第三章 simulink调制与解调仿真193.1 2
7、ASK的调制与解调仿真193.2 2FSK的调制与解调仿真283.3 2PSK的调制与解调仿真353.4 二进制数字调制系统的抗噪声性能比较40总结42参考文献43III基于simulink的数字调制与解调仿真 绪论第一章 绪论1.1通信概念谈到通信，我们每个人都不陌生。古代的烽火报警，就是把敌人入侵的消息通过烽火传达给远方的人们(类似的例子还有抗日战争时期的“消息树”)；舰船上的灯语和旗语通过灯的闪烁和旗子的挥动与另一舰船或港口进行无声的对话；传统的信函以文字形式把游子的思乡之情浓缩于尺素之中，再利用邮政媒体送达家人；在各种建设工地上，工人们经常使用对讲机相互联络，协调工作；在电影电视中经常
8、看到军人或警察利用无线电台进行作战指挥；还有电报、电传、电话、寻呼、移动电话、有线广播、无线广播、有线电视、无线电视等当代最为普及的通信手段都是现实生活中我们所熟悉的通信实例。 在上述实例中我们发现，无论是远古狼烟滚滚的烽火，还是今天四通八达的电话，无论是饱含情谊的书信，还是绚丽多彩的电视画面，尽管通信的方式各种各样，传递的内容千差万别，但都有一个共性，那就是进行信息的传递。因此，我们对通信下一个简练的定义：所谓通信，就是信息的传递。这里“传递”可以认为是一种信息传输的过程或方式。随着计算机技术和计算机网络技术的飞速发展，计算机网络通信也进入了我们的生活。通过因特网(Internet)，我们足
9、不出户就可看报纸、听新闻、查资料、逛商店、玩游戏、上课、看病、下棋、购物、发电子邮件。网络通信丰富多彩的功能极大地拓宽了通信技术的应用领域，使通信渗入到人们物质与精神生活的各个角落，成为人们日常生活中不可缺少的组成部分，有关通信方面的知识与技术也就成为当代人应该了解和掌握的热门知识之一。在这里我们所讨论的通信不是广义上的通信，而是特指利用各种电信号和光信号作为通信信号的电通信与光通信。作为一门科学、一种技术，现代通信所研究的主要问题概括地说就是如何把信息大量地、快速地、准确地、广泛地、方便地、经济地、安全地从信源通过传输介质传送到信宿。“通信原理”就是介绍支撑各种通信技术的通信基本概念和数学理
10、论基础。1、通信：通信就是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。通信的目的在于信息的传递和交换。2、信息：信息是人类社会和自然界中需要传递、交换、存储和提取的抽象内容。由于信息是抽象的内容，为了传递和交换信息，必须通过语言、文字、图像和数据等将它表示出来，即信息通过消息来表示。3、消息：消息是信息的载荷者。消息有不同的形式，例如语言、文字、符号、数据、图片等。4、信号：信号是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。信号是消息的载体，是表示消息的物理量。5、通信系统：我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。1.2 通信系统模型1、一般模型我们把实现信息
11、传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。以点对点通信为例，通信系统的一般模型如图1.1所示。图1.1通信系统的一般模型发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号。该原始电信号称为基带信号；另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。信道是指信号传输通道，按传输媒介的不同，可分为有线信道和无线信道两大类。接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号，并将原始电信号转换成相应的信息，提供给受信者。2、模拟通信系统模型传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。如图 l.2 所示。图1.2 模拟通信系统模型变换器将语音信息变成电
12、信号（模拟信源），然后电信号经放大设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信道中去。调制是信号的一种变换，通常是将不便于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后的信号称为已调信号。在接收端，经解调器和逆变换器还原成语音信息。3、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。如图1.3 所示。图1.3 数字通信系统模型变换器的作用是把信息转换成数字基带信号。信源编码的主要任务是提高数字信号传输的有效性。接收端信源译码则是信源编码的逆过程。信道编码的任务是
13、提高数字信号传输的可靠性。接收端信道译码是其相反的过程。数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统（图1.3没有画出）。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信系统，以精度很高的时钟提供定时，以使系统的数据流能与发送端同步、有序而准确地接收与恢复原信息。需要说明的是，自从有了数据通信系统之后，这种以信道传输信号的种类为标准对通信系统进行的分类就显得不够严谨，因为数据通信系统的信道可以是传输数字信号的信道，也可以是传输模拟信号的信道，或者说数据通信中的数据信号既可以以数字信号的形式在数字信道中传输(比如局域网)，也可以转换成模拟信号在模拟信道中传输(比如通过“猫”调制解调器上网)。 数字通
14、信产生的直接原因是为了提高模拟通信的质量，所以，数字通信可以理解为是模拟通信的升级。因为对通信双方而言，它们接触的仍然是模拟信号(或模拟信息)，如果只从信号传输的角度上看(不考虑保密等)，数字通信与模拟通信的主要差别仅仅是前者信宿接收到的信号质量更好一点而已，但它们的信号传输方式(传输系统)却迥然不同；而数据通信在信号传输上与数字通信大致相同(先不考虑模拟信道传输)，但它的信息源一般为数字信息(离散信息)，所以数据通信在功能上可以认为是数字通信的延伸或分支。因此，从技术体制上看，通信方式仍然只分为模拟通信和数字通信两种。 数字通信具有以下特点：抗干扰能力强。由于数字信号的取值个数有限(大多数情
15、况只有0和1两个值)，因此在传输过程中我们不太关心信号的绝对值，只注意相对值即可。比如设高电平5V为1，低电平0V为0，在传输时受噪声影响，5V变成8V，而我们只要看到大于5V的值认为是5V就行了(当然，0V受干扰也可能变成8V，以致于把数据0误认为数据1。但经过信道编码后，数据0不是用简单的低电平表示，因此，这样的误码就不会出现)。同时，传输中继器可再生信号，消除噪声积累。比如一个中继器收到一个受干扰而变成8V的信号，若是模拟通信，中继器就会原封不动地把这个8V信号放大后送往下一级，下一级接着放大再往下送，这样一级一级下去，噪声被不断地放大，形成噪声积累直到通信终端。如果是数字通信，第一个收到这个8V信号的中继器先认为该信号为一高电平信号，然后并不将该信号往下传，而是重新生成一个标准高电平信号(比如为5V)传往下一级，这样，噪声就不会像模拟通信那样被一级一级地放大，而是被中继器“隔离”，从而消除了噪声积累。 便于进行信号加工与处理。由于信号可以储存，因此可以像处理照片一样对信号随意加工处理(在技术允许的范围内)。传输中出现的差错(误码)可以设法控制，提高了传输质量。数字信息易于加密且保密性强。能够传输话音、电视、数据等多种信息，增加了通信系统
