毕业论文（设计）-基于Simulink的数字调制与解调仿真

毕业论文（基于Simulink的数字调制与解调仿真）

二○一三年六月十日

第二炮兵工程学院训练部印制

摘要

在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。由于大多数实际信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调制，形成数字调制信号再进行传输，因而，调制解调技术是实现现代通信的重要手段。数字调制的实现，促进了通信的飞速发展。研究数字通信调制理论，提供有效调制方式，有着重要意义。调制解

调技术的实现方法有多种，本文应用了键控法产生调制与解调信号。 本文重点介绍了2ASK、2FSK、2PSK（BPSK）调制与解调的工作原理，以及用Simulink进行设计和仿真。论文共分为八章：第一章主要介绍了选题的意义和目的；第二章我们对Simulink软件的特点、功能以及通信的基本概念和发展历程进行简单的介绍；第三章详细介绍调制解调的理论，着重从数字调制解调中的2ASK、2FSK、2PSK（BPSK）的产生、频谱、解调等过程进行介绍；第四章是我们将介绍调制解调的Simulink仿真, 并着重介绍2ASK、2FSK、2PSK的调制以及其相干解调的Simulink仿真，并得出结论；第五章是对该次设计进

行简单的总结。

关键字：调制 解调 Simulink 仿真

目录

摘要... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ... .....2 第一章 绪论.......... ......... ...... ....... ......... ..... ... .......4 1．1课题意义.......... ......... ...... ....... ......... ..... ... ..... 4 1．2课题目的 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... .....4 1．3 研究范围 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ... ....4

第二章 Simulink的简介与通信技术的历史和发展............... ......... .....5 2．1 Simulink的简介 .......... ......... ...... ....... ......... ..... ..5 2．2 通信技术的历史和发展 .......... ......... ...... ....... ............5

第三章 2ASK 2FSK 2PSK的工作原理 .......... ......... ...... ....... ......9 3．1 调制与解调技术的基本概念及意义 ......... ...... ....... ...........9

3．2 2ASK(Amplitude Shift Keying)信号调制与解调的原理 ...................9 3．3 2FSK(Frequency Shift Keying)信号调制与解调的原理.......... ........14 3．4 2PSK(Phase Shift Keying)信号调制与解调的原理 ......................19 第四章 调制与解调仿真................... ............ . ....... . .......23 4．1 2ASK的调制与解调仿真................... ............ . ....... ...23 4．2 2FSK 的调制与解调仿真... .................... ....................29 4．3 2PSK的调制与解调仿真... ............... ......... ...... .. ......38 第五章 总 结... ............... ......... ...... ....... ......... ......44 致谢... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ....... 45 参考资料... ............... ......... ...... ....... ......... ..... ....46

第一章 绪 论 1．1 课题意义

随着通信技术日新月异的发展，尤其是数字通信的快速发展越来越普及，研究人员对其相关技术投入了极大的兴趣。为使数字信号能在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，其调制方式与模拟信号调制相类似。根据数字信号控制载波的参量不同也分为调幅、调频和调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。经调制后的信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。因此，调制解调技术是实现现

代通信的重要手段，促进通信的快速发展。

1．2 选题目的

通过此次的调制与解调仿真，使我们对2ASK、2FSK、2PSK、调制与解调的工作原理以及Simulink软件有了比较深刻的认识和了解。在采用不同的调制方式时，PSK的误码率小于FSK，而FSK系统的误码率又小于ASK系统。在误码率相同条件下，相干PSK要求r（信噪比）最小，FSK系统次之，ASK系统要求r最大，它们之间分别相差3dB。PSK系统的抗噪声性能最好，但会出现

倒π现象，实际中很少采用，而多采用DPSK系统。

1．3 研究范围

在当代社会中，信息的交换日益频繁，随着通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，通信能克服对空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，正沿着信息服务多种

领域广泛延伸。

本系统研究的是2ASK、2FSK、2PSK系统调制解调过程，以及在调制解调过程中使用的方法。对调制与解调方法建立其模型，从理论上解释2ASK、2FSK、2PSK的调制与解调的原理，并采用Simulink软件进行仿真，使输出结果达到最

好效果。

第二章Simulink的简介与通信技术的历史和发展 2．1 Simulink的简介

近几年，在学术界和工业领域，Simulink已成为在动态系统领域建模和仿真方面分，Simulink具有相对独立的功能和使用方法。确切的说，它是一个用来对动态系统进行建模、应用最广泛的软件包之一 。它的魅力在于强大的功能和简便的饿操作。作为MATLAB的重要组成部仿真和分析的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。在Simulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直观地\画\出系统模型，然后直接进行仿真。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就像你用手和纸来画一样容易。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包含有SINKS（输出方式）、SOURCE（输入源）、LINEAR（线性环节）、NONLINEAR（非线性环节）、CONNECTIONS（连接与接口）和EXTRA（其他环节）子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模，用户也可以定制和创建用户自己的模块。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常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。采用SCOPE模块和其他的画图模块，在仿真进行的同时，就可观看到仿真结果。除此之外，用户还可以在改变参数后来迅速观看系统中发生的变化情况。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平衡点分析工具、MATLAB的许多工具及MATLAB的应用工具箱。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。 2.2 通信技术的历史和发展 2.2.1 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、图形和图象等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图象等）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 ，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，如电船传机、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2-2-1所示。

↑

图2-2-1通信系统一般模型

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2-2-2所示，

↑

图2-2-2 数字通信系统模型

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2-2-3所示。

图2-2-3模拟通信系统模型 2.2.2 通信的发展史简介

远古时代,远距离的传递消息是以书信的形式来完成的,这种通信方式明显具

有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息,人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报机标志着电通信的开始,之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝尔发明了电话,利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变的既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报的到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。数字通信的高速率和大容量等各方面的优越性也使人们看到了它的发展前途。

2.2.3 数字通信的发展现状和趋势

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2005年底移动电话用户近4亿。

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。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。

第三章 2ASK 2FSK 2PSK的原理 3.1 调制与解调技术的基本概念及意义

调制即是用基带数字信号去控制某一较高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过带限信道传输。那么，已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调。通常，我们把数字调制与解调合起来称为数字调制，把包括调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。 数字调制技术可以分为两种类型：（1）利用模拟方法进行数字调制，即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理；（2）利用数字信号的离散取值特点键控载波，从而实现数字调制。第（2）种技术通常称为键控法，比如对载波的振幅，频率以及相位进行键控，便可获得振幅键控（ASK），频移键控（FSK）及相移键控（PSK）调制方式。键控法一般由数字电路实现，它具有调制变换速率快，调制测试方便，体积小和设备可靠性高的特点。

3．2 2ASK（Amplitude Shift Keying）信号调制与解调的原理 3．2．1 一般原理与实现方法

二进制数字振幅键控是一种古老的调制方式,与是各种数字调制的基础。振幅键控(也称幅移键控),记作ASK(Amplitude Shift Keying)，或称其为开关键控(通断键控)，记作OOK(On Off Keying)。二进制数字振幅键控通常记作2 ASK。 对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2 ASK是利用代表数字信息\或\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\，无载波输出时表示发送\。根据线性调制的原理，一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即

（3-1）

其中，g(t)是持续时间Ts的矩形脉冲， 为载波频率， 为二进制数字。 （3-2） 若令

（3-3） 则 式变为

（3-4）

实现振幅调制的 一般原理图如图3-2-1所示 ↑

图3-2-1 数字线性调制方框图

图中，基带信号形成器把数字序列{ }转成为所需要的单极性基带矩形脉冲序列s(t)与载波相乘后即把s(t)的频谱搬移到 附近，实现了2ASK。带通滤波器滤出所需要的已调信号，防止带外辐射影响邻台。 2ASK信号的波形如图3-2-2所示。

图3-2-2 2ASK信号的产生及波形模型 3.2.2 2ASK信号的功率谱及带宽

若用G(f)表示二进制序列中一个宽度为 、高度为1的门函数g(t)所对应的频谱函数， (f)为的功率谱密度， （f）为已调信号e(t)的功率谱密度，则有 （3-5）

2ASK信号功率谱示意图如图3-2-3所示

图3-2-3 2ASK信号功率谱示意图 由图3-2-3可见：

（1）因为2ASK信号的功率谱密度 是相应的单极性数字基带信号功率谱密度 形状不变的平移到 处形成的，所以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。它的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G（f）；它的离散谱是位于 处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号中存在着可做载频同步的载波频率 的成分。

（2）基于同样的原因，我们可以知道，上面所述的2ASK信号实际上相当于双边带调幅（DSB）信号。因此，由图2-2-3可以看出，2ASK信号的带宽 是单极性数字基带信号 的两倍。当数字基带信号的基本脉冲是巨型不归零脉冲时， ，于是2ASK信号的带宽为

（3-6）

因为系统的传码率 =1/ （Baud），故2ASK系统的频带利用率为 （3-7）

这意味着用2ASK方式传送码元速率为 的数字信号时，要求该系统的带宽至少为 。

3．2．3 2ASK信号的解调及系统的误码率

2ASK信号的解调由振幅检波器来完成，具体方法主要有两种：非相干解调法（包络检波法）和相干解调法（同步检测法）。

包络解调法的原理方框图如图3-2-4所示。带通滤波器恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检测后，输出其包络。低通滤波器的作用是滤除高频杂波，使基带包络信号通过。抽样判决器包括抽样、判决及码元形成，有时又称译码器。不计噪声影响时，带通滤波器输出为2ASK信号，即y(t)= s(t) ，包络检波器输出为s(t),经过抽样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列{ }。

图3-2-4 2ASK信号的包络解调

相干解调原理方框图如图3-2-5所示。相干解调就是同步解调，同步解调时，接收机要产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相干载波，利用此载波与收到的已调载波相乘，相乘输出为

（3-8）

由于噪声影响及传输特性的不理想低通滤波器输出波形有失真，经抽样、判决、整形后再生数字基带脉冲。

图3-2-5 2ASK信号的相干解调

包络解调时2ASK系统的误码率的计算是根据发\和发\两种情况下产生误码率之和而得来的。设信号的幅度为A，信道中存在着高斯白噪声，当带通滤波器恰好让ASK信号通过时，因为发\时包络的一维概率密度函数为莱斯分布，其主要能量集中在\

附近，而发\时包络的一维概率密度函数为瑞利分布，信号能量主要集中在\附近，但是，这两种分布在A/2附近产生重叠，见图3-2-6。若发\的概率为P（1），发\的概率为P（0），并且P（1）= P（0）=1/2时，取样判决器的判决门限电平取为A/2，当包络的抽样值 A/2时，判为\；抽样值 A/2时，判决为\。发\错判为\

的概率为P（0/1），发\错判为\概率为P（1/0），，则系统的总误码率为

（3-9）

由此可见，包络解调2ASK系统的误码率随输入信噪比r的增大近似地按指数规律下降。

相干解调时，2ASK系统的误码率的计算是考虑经过带通滤波器、乘法器以及低通滤波器以后，信号和噪声均已检出并输入抽样判决器，无论是发送\还是\，判决器输入信号与噪声的混合物，其瞬时值的概率密度都是正态分布的，只是均值不同而已。当P（0）=P（1）=1/2，假设判决门限电平为A/2，x A/2 判为\，x A/2判决为\，发\判为\的概率为P（0/1），发\判为\的概率为P（0/1），

这时，相干检测时2ASK系统的误码率为

（3-10）

3．3 2FSK (Frequency Shift Keying) 信号调制与解调的原理 3.3.1 一般原理与实现方法

数字频率调制又称为频移键控，记作FSK（Frequency Shift Keying），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字信息的，即用所传送的数字消息控制载波的频率，由于数字只有有限个取值。那么，2FSK信号便是符号\对应与载波 ，而符号\对应于载频 （与 不同的另一个载频）的已调波形，而且 与 之间的改变是瞬间来完成的。从原理上讲调频可用模拟调频来实现，也可用键控法来实现，后者较为简便。2FSK键控法就是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通的。

若正弦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，才产生二进制频移键控信号（2FSK信号）。它的波形可以看作是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加。若二进制基带信号的1符号对应于载波频率的f1，0符号对应于载波频率的f2，则二进制频移键控信号的时域表达式为 （3-11）

二进制频移键控信号的时间波形如图3-3-1所示

图3-3-1 二进制频移键控信号的时间波形 式 中

（3-12）

3.3.2 2FSK信号的功率谱及带宽

2FSK信号的功率谱密度有两种情况分别为相位不连续的2FSK功率谱密度相位连续的2FSK功率谱密度。 (1)相位不连续的2FSK

由前面对相位不连续的2FSK信号产生原理的分析，可以视其为两个2ASK信号的叠加，其中一个载波为 ，另一个载波为 。因此，对相位不连续的2FSK信号的功率谱就可以像2ASK那样，分别在频率轴上搬移然后再叠加。 （3-13）

其中 和 为两路二进制数字基带信号

（3-14）

令概率P= ，将二进制数字基带信号的功率谱密度公式代入上式可得 （3-15）

由上式可得，相位不连续的二进制频移键控信号的功率谱由离散谱和连续谱组成，其中，离散谱位于两个载频 和 处；连续谱由两个中心位于 和 处的双边带谱叠加形成的；若两个载波频差小于 ，则连续谱在 处出现单峰；若载波频差大于 ，则连续谱出现双峰。若以二进制频移键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制频移键控信号的带宽，则二进制频移键控信号的带宽 为 （3-16） 其中

图3-3-2为相位不连续二进制频移键控信号的功率谱示意图。

图3-3-2 相位不连续二进制频移键控信号的功率谱示意图 (2)相位连续的2FSK

直接调频法是一中非线性的调制，由此而获得的2FSK信号的功率谱不像2ASK信号那样，也不同于相位不连续的2FSK信号的功率谱，它不可以直接通过基带信号频谱在频率轴上搬移，也不可能用这种搬移后频谱的线性叠加来描绘。因此对相位连续的2FSK信号频谱的分析是十分复杂的。 3．3．3 2FSK信号的解调及系统的误码率

数字调频信号的解调方法很多，可以分为线性鉴频法和分离滤波法两大类。线性鉴频法有模拟鉴频法、过零检测法、差分检测法，分离滤波法又包括相干检测法、非相干检测法以及动态滤波法等。有非相干解调方法也有相干解调方法。 （1）包络检测法

2FSK信号的包络检测方框图如图3-3-3所示用两个窄带的分路滤波器分别滤出频率为 和 的高频脉冲 ，经包络检测后分别取出它们的包络。把两路输出同时送到抽样判决器进行比较，从而判决输出基带数字信号。

图3-3-3 2FSK信号的包络检测方框图 （2）同步检测波法

原理方框图如图3-3-4所示。其中两个带通滤波器的作用同上，起到分路的作用，它们的输出分别与相应的同步载波相乘，再分别经过低通滤波器取出含基带数字信息的低频信号，滤掉二倍频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号进行比较判决，即可还原出基带数字信号 。

图3-3-4 2FSK信号的相干检测方框图

包络检测时，2FSK系统的误码率计算可认为信道噪声为高斯白噪声，两路带通信号分别经过各自的包络检器已经检出了带有噪声的信号包络 和 。 对应频率 的概率密度函数为：发\时为莱斯分布，发\时为瑞利分布； 对应频率 的概率密度函数为：发\时为瑞利分布，发\时为莱斯分布。则系统的误码率为

（3-17） 由上式公式可见，包络解调时2FSK系统的误码率将随输入信噪比的增加而形成指数规律下降。

相干解调时的系统误码率与包络解调时的情况有所不同，其不同之处在于带通滤波器后接有乘法器和低通通滤波器，低通通滤波器输出的就是带有噪声的有用信号，它们的概率密度函数均属于高斯分布。经过计算，系统的误码率为

（3-18）

3．4 2PSK (Phase Shift Keying) 信号调制与解调的原理 3．4．1 一般原理与实现方法

数字相位调制又称相移键控，记作PSK (Phase Shift Keying)。二进制相移键控记作2PSK。它们是利用载波振荡相位的变化来传送数字信息的。在二进制数字解调中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化，则就产生二进制移相键控（2PSK）信号。

通常用已调信号载波的 和 分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制移相键控信号的时域表达式为

（3-19）

其中 与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中， 应选择双极性的，即 （3-20）

若g(t)是脉宽为 、高度为1的矩形脉冲时，则有 （3-21）

由上式可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号 取 相位，发送二进制符号0时，已调信号 取 相位。若用 表示第n个符号的绝对相位，则有 （3-22）

这种以载波的不同相位直接表示相位二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图3-4-1所示。

图3-4-1 二进制移相键控信号的典型时间波形

二进制移相键控信号的调制原理图如图2-4-2所示。 其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。 (a) (b)

图3-4-2 二进制移相键控信号的调制原理图 3．4．2 2PSK的解调

2PSK信号的解调通常都是采用相干解调，解调器原理图如图2-4-3所示。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波，

图3-4-3 2PSK信号的解调原理图

2PSK信号相干解调各点时间波形如图3-4-4所示。当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为\倒π\现象。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK信号的相干解调存在随机的\倒π\现象，从而使得2PSK方式在实际中很少采用。

图3-4-4 2PSK信号相干解调各点时间波形

第四章 调制与解调仿真 4．1 2ASK的调制与解调仿真 4．1．1 调制仿真 1） 建立模型方框图

2ASK信号调制的模型方框图由DSP模块中的sine wave信号源、脉冲信号源、相乘器等模块组成，Simulink模型图如图4-1-1所示

图4-1-1 2ASK信号调制的模型方框图

其中正弦信号是载波信号，脉冲代表S（t）序列的信号塬，正弦信号和方波相乘后就得到键控2ASK信号。 2） 参数设置

建立好模型之后就要设置系统参数，以达到系统的最佳仿真。从正弦信号源开始

依次的仿真参数设置如图4-1-2和4-1-3所示

图4-1-2 正弦信号参数设置

其中sin函数是幅度为2频率为1Hz采样周期为0.002的双精度DSP信号

图4-1-3 方波信号源的参数设置

脉冲信号是基于采样的，其幅度设置为2，周期为3。 3） 系统仿真以及各点的波形

经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，2ASK信号经调制后各点的时间波形图如图4-1-4所示

图4-1-4 2ASK信号经调制后各点的时间波形图 4．1．2 解调仿真

2ASK的解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用相干解调法对2ASK信号进行解调

(1) 建立simulink模型方框图

相干解调，就是用已调信号恢复出载波，再用载波和已调信号相乘，经过低通滤波器和抽样判决器恢复出S(t)信号，simulink模型图如图4-1-5

图4-1-5 2ASK相干解调的 simulink模型方框图 （2） 参数设置

下面是低通滤波器的参数设置

图4-1-6 低通滤波器的参数设置图 （3） 系统仿真及各点时间波形图

经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形如图4-1-7所示

图 4-1-7 2ASK信号经相干解调后各点的时间波形图

由上图可以看出由于载波频率的提高使的示波器在波形显示上出现了一定的困难，不过要想显示调制部分的理想波形只要调整示波器的显示范围即可。 （4）误码率分析

由于在解调过程中没有信道和噪声，所以误码率相对较小，一般是由于码间串扰或是参数设置的问题，由3-5图可以看出此系统的误码率为0.3636。 4．2 2FSK的调制与解调仿真 4．2．1 调制仿真 1） 建立模型方框图

2FSK信号是由频率分别为f1和f2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的，其中f1和f2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号，2FSK信号产生的Simulink仿真模型图如图4-2-1所示

图4-2-1 2FSK信号的simulink模型方框图

其中sine wave1和sine wave是两个频率分别为f1和f2的载波，Pulse Generator模块是信号源，NOT实现方波的反相，最后经过相乘器和相加器生成2FSK信号。 2） 参数设置

各参数设置如下：

载波f1的参数设置为图4-2-2所示

图4-2-2 载波sine wave的参数设置

载波f1幅度为2，频率为1Hz,采样时间为0.002s的单精度信号。 f2的参数设置为图4-2-3所示

图4-2-3 载波sin wave1的参数设置

载波是幅度为2，频率为2 Hz,采样时间为0.002s的单精度信号。

本来信号源s(t)序列是用随机的0、1信号产生，在此为了方便仿真就选择了基于采样的Pulse Generator信号模块其参数设置如图4-2-4所示

图4-2-4 Pulse Generator信号模块参数设置

其中方波是幅度为1，周期为3s，占1比为1/3的基于采样的信号。

3) 经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，其各点的时间波形如图4-2-5所示

图4-2-5 2FSK信号经调制后各点的时间波形

由上图可以看出经过f1和f2两个载波的调制，2FSK信号有明显的频率上的差别

4． 2.2 解调仿真

2FSK的解调分为相干解调和非相干解调法，下面采用相干解调法对2FSK信号进行解调

解调方框图如图4-2-6 所示

图4-2-6 2FSK信号解调方框图

其中From File是一个封装模块，就是2FSK信号的调制模块，两个带通滤波器分别将2FSK信号上下分频f1和f2 ,后面就和2ASK信号的解调过程相同，各参数设置如下：

图4-2-7 2FSK信号f1带通滤波器参数设置

图4-2-8 2FSK信号f2带通滤波器参数设置

经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，2FSK信号经解调后各点的时间波形如图4-2-9所示

图4-2-9 2FSK信号经相干解调后各点的时间波形

经过系统的仿真可以观察出系统的误码率为0.7273，如下图所示

4．3 2PSK的调制与解调仿真 1 2PSK调制仿真 1） 建立模型方框图

2PSK信号调制的Simulink模型方框图如图图4-3-1所示

图4-3-1 2PSK信号调制的Simulink的模型图

其中Sine wave和Sine wave1是反相的载波，正弦脉冲作为信号源。 2）参数设置

参数设置如下所示

图4-3-2 Sine wave信号参数设置

图4-3-3 Sine wave1信号的参数设置

由上面两个图可以看出两个载波都是幅度为3，频率为4Hz，采样时间为0.002s的反相信号。

图4-3-4 脉冲信号的参数设置

脉冲信号是幅度为2，周期为1s,占空比为50%的基于时间的信号。

3) 经过以上参数的设置后就可以进行系统的仿真，2PSK信号经调制后各点的时间波形如图4-3-5所示

图 4-3-5 2PSK信号经调制后各点的时间波形图 2 2PSK调制仿真 1) 建立模型方框图

2PSK信号的解调通常都是采用相干解调，其解调的Simulink模型方框图如图4-3-6所示。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波，当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为\倒π\现象。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK信号的相干解调存在随机的\倒π\现象，从而使得2PSK方式在实际中很少采用。

图4-3-6 2PSK相干解调的 Simulink模型方框图 由图4-3-6可以看出此系统的误码率为0.6667。

2）经过参数的设置后就可以进行系统的仿真，2PSK信号经解调后各点的时间波形如图4-3-7所示

图4-3-7 2PSK信号经相干解调后各点的时间波形 第五章 总结

我刚接到这个论文题目时，首先感觉这个题目很亲切，因为我们的专业和它很接近，调制和解调的仿真也正是我所感兴趣的，还有在此次设计过程中彼此的分工，相互协作的团队精神也起到了很大的作用，在一定程度上决定了设计的成败。 经过我们的努力和李教员的耐心指导，毕业设计顺利按时完成，它是对我们把本科四年所学的理论知识运用到实践中的一次系统的检验。从接到题目到设计结束

的过程中经历了很多，总的来说可以概括为以下几点。

（1）查资料，列纲要。拿到论题后，我和小组的成员首先去见了我们的指导老师，听取了李教员给我们对该课题大概的讲解的和一些重要建议，先找相关方面的资料和对该组成员进行分工。接着便是看与此有关的资料，读懂这方面的知识，从而列出该设计的具体步骤。

（2）遇到困难，迎难而上。从前在学习过程中碰见点困难就想着去找教员、问同学，但李教员对我们非常严格，只在一些大的方面给我们一些提示，指出设计方向，而对于一些小的方面，一些细节性的问题要求我们自己去思考。这样就提高了我们的独立思考和动手实践能力，这对我们以后不管是进入社会工作还是继续学习深造都有极其重要的帮助。

（3）相互协作，团队精神不可少。设计不仅是对所学理论知识的考核，更是对把所学习理论知识运用的实践操作中的一次检验。在此过程中，相互协作的团队精神更是不可缺少的，同学们各自拿出各自的想法，一心想把设计搞出，这也正是一个相互学习的过程，其间少不了教员帮助，但我觉得同学之间的相互学习探讨、相互帮助是相当重要也是极为必要的。到问题，自己实在解决不了的，可以和同学一起商量，共同去解决它。

在本文的最后，特别感谢指导老师，是她在我们遇到问题时，不辞辛苦帮我们解决,感谢她在设计和任务安排上长时间的指导。

致谢

至此，毕业设计已接近尾声。通过这段时间的亲生经历，我感觉自己学到了：收集、整理资料、共同协作、分析及处理问题等许多方面的知识。我真诚感谢这期间李教员给予我们的全力帮助，细心指导以及对我们的严格要求，是她在我们遇到问题时，不辞辛苦帮我们解决,感谢她在设计和任务安排上长时间的指导。在设计的过程中，我们还从导师身上学到好多东西：李教员热心工作的精神感动了我们，她还用实际行动告诉我们在工作中要脚踏实地，在学术上要严谨，在思维上要活跃，在学业上要勤奋刻苦。还有，在设计过程中感谢井教员给我提供微机等便利的条件，使得我们能够顺利的完成毕业设计。最后感谢各位评委给予批评指正。

在此对导师和所有602教研室的教员以及队党支部的关怀和帮助表示最诚挚感谢。

参考文献 [1] 刘 敏 魏 玲 编著，《MATLAB通信仿真与技术应用》，国防工业出版社，2001

[2] 孙 屹 吴 磊 编著，《Simulink通信仿真开发手册》，国防工业出版社，2004 [3] 王兴亮 编著, 《数字通信原理与技术》（第二版）,西安电子科技大学出版社,2000

[4] 沈越泓 高媛媛 魏以民 编著, 《通信原理》, 机械工业出版社,2004

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