数字调制系统的研究及MATLAB的仿真

目录

摘要......................................................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................................... II 第一章概述.. (1)

1. 1 数字调制的意义 (1)

1.2 Matlab在通信系统仿真中的应用 (1)

第二章系统基本构成 (3)

2.1研究背景 (3)

2.2 发展概况 (3)

2.3 一般调制样式识别过程的框架结构 (5)

第三章数字通信系统及调制解调 (7)

3.1数字通信系统 (7)

3.2信道编码 (7)

3.2.2常用的信道编码[10] (8)

3.3调制解调技术 (8)

3.3.1调制解调的概念 (8)

3.3.2数字调制的基本类型 (8)

3.3.3在实际应用中，有两类用得最多的数字调制方式 (9)

3.4程序仿真中相关MATLAB库函数（M函数）的介绍[6] (12)

第四章数字调制系统的设计原理 (15)

4.1 二进制数字调制技术原理 (15)

4.1.1、2ASK (15)

4.1.2、2FSK (15)

4.2 数字调制技术的仿真实现 (16)

第五章仿真模型的程序与调试图形 (17)

5.1、ASK调制解调[9] (17)

5.1.1 ASK程序： (17)

5.1.2 ASK图形： (17)

5.2、PSK调制解调 (20)

5.2.1PSK程序： (20)

5.2.2PSK图形： (20)

5.3、FSK调制解调 (22)

5.3.1FSK程序： (22)

5.3.2FSK图形(包含误码率分析)： (22)

5.4、误码率分析 (26)

参考文献 (28)

致谢 (29)

毕业设计小结 (30)

附录 (31)

第一章概述

1. 1 数字调制的意义

数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此，大部分现代通信系统都使用数字调制技术。另外，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合业务数字网（ISDN网），所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此，对数字通信系统的分析与研究越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要部分之一，对它的研究也是有必要的。通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能[2]。

1.2 Matlab在通信系统仿真中的应用

随着通信系统复杂性的增加,传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要,通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性.。计算机仿真是根据被研究的真实系统的模型,利用计算机进行实验研究的一种方法.它具有利用模型进行仿真的一系列优点,如费用低,易于进行真实系统难于实现的各种试验,以及易于实现完全相同条件下的重复试验等。Matlab仿真软件就是分析通信系统常用的工具之一。Matlab是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境,它用于科学和工程的计算与可视化[5]。Matlab的编程功能简单,并且很容易扩展和创造新的

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命令与函数。应用Matlab可方便地解决复杂数值计算问题。Matlab具有强大的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。支持连续、离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 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[4]。

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第二章系统基本构成

2.1研究背景

调制方式识别是介于能量检测和信号完全解调之间的过程。对于能量检测

只要知道接收信号粗略的中心频率和带宽。而信号解调不仅需要知道精确的中

心频率和带宽，还必须知道该信号采用的调制方式以及对应的调制参数。而调制

方式识别的成功率则依赖于待识别调制方式集合的情况，以及各种先验信息。当

集合中待识别的调制方式较多，尤其包含复杂调制方式时，就要求几乎精确的中

心频率和带宽，对于相对简单的识别集合，则可以适当放宽上述条件。

调制方式识别系统一般包括三个部分，即接收机前端、调制识别器和输出

部分。接收机前端完成信号检测和频率变换。调制识别器识别信号的调制方式，并提取调制参数。输出部分实现信号解调的信息处理。

调制方式识别是基于软件无线电的通信系统或者通信对抗应用的

重要环节。首先，只有正确地估计信号调制方式和参数，才能正确地解调。其次，了解调制方式和参数有助于信号证实和确定合适的干扰波形。

2..2 发展概况

19 69 年4 月，C . S . Wa ve r 等四名作者在斯坦福大学技术报告上发表了第一篇研究自动调制识别的论文《采用模式识别技术实现调制类型的自动分类》。此后，不断研究调制识别技术的论文出现在各类技术刊物上。1 98 4 年，L ie dt k e 提出了一种数字调制识别方法，这种方法采用信号幅度直方图、频率直方图、差分相位直方图，以及幅度方差和频率方差等特征参数，采用模式识别的分类方法，通过提取的特征参数与理想样本的特征参数相比较，按最近原则进行信号自动分类。这种方法能够在S N R > 18 d B 的条件下，有效识别C W、2 AS K、2 F S K、2P S K、4 P S K 和8 P S K 信号。1 9 8 6 年，F a br iz i 等提出一种模拟调制识别方法，该方法基于瞬时幅度和瞬时频率方面的信息，采用信号包络峰值与

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