《通信原理》课程设计--数字频带通信系统的建模与设计.doc

目 录 序 言 2 第一章 二进制数字调制原理 3 1.1二进制振幅键控（2ASK）调制原理 3 1.2二进制频移键控（2FSK）调制原理 3 1.3二进制相移键控（2PSK）调制原理 4 1.4二进制差分相移键控（2DPSK）调制原理 4 二进制数字解调原理 6 2.1二进制振幅键控（2ASK）解调原理 6 2.2二进制频移键控（2FSK）解调原理 6 2.3二进制相移键控（2PSK）解调原理 7 2.4二进制差分相移键控（2DPSK）解调原理 7 第三章 System View简介 9 第四章 数字频带通信系统的建模 10 4.1信号源的System View建模 10 4.2数字调制系统的建模仿真 12 4.3载波提取系统的建模仿真 13 4.4数字解调系统的建模仿真 14 序 言 在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，如：卫星通信、移动通信等，数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数字信号，数字基带信号经过正弦载波调制成频带信号以及带通型数字调制信号通过频带信道进行传输、解调。 数字调制技术有两个方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值点特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。方法②通常称为键控法，对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）、频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）、相移键控（Phase Shift Keying，PSK）三种基本的数字调制方式。 第一章 二进制数字调制原理 调制信号是二进制数字基带信号时，在二进制数字调制中，载波的幅度、频率和相位只有两种状态，得到的相应调制方式有二进制振幅键控（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）和二进制相移键控（2PSK）。 1.1二进制振幅键控（2ASK）调制原理 2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。幅度调制的原理，2ASK信号可表示为 其中。 2ASK信号的产生方法（调制方法）有两种。图（a）是一般的模拟幅度调制方法；图（b）是一种键控方法，这里的开关电路受s(t)控制。 （a）模拟相乘法 （b）数字键控法 图1-1 2ASK/OOK信号调制器原理框图 1.2二进制频移键控（2FSK）调制原理 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和 f2两个频率点之间变化。若二进制符号对应于载波f1，符号对应于载频f2， 其中(n和(n分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位。 2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用键控法来实现，在二进制基带举行脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元TS期间输出f1或f2两个载波之一，如图1-2所示。由调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续变化的；而键控法产生的2FSK信号，是由电子开关在两个独立的频率源之间转换形成，故相邻码元之间的相位不一定连续。 图1-2 键控法产生2FSK信号的原理图 1.3二进制相移键控（2PSK）调制原理 将距离为180度的两个相位(如0度和18O度)对应0和1, 是相位调制中最简单的一种。绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控中，通常用相位0和来分别表示“0”或“1”。2PSK已调信号的时域表达式为 其中。 2PSK信号的调制原理框图如图1-3所示。与2ASK信号的产生方法相比较，只是对s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是单极性的，而在2PSK中s(t)是双极性的基带信号。 （a）模拟调制方法 （b）键控法 图1-3 2PSK信号调制器原理框图 1.4二进制差分相移键控（2DPSK）调制原理 由于2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK 方式的“倒π”“反相工作”2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。 在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。为了解决上述问题，可以采用DPSK）。 2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传