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基于MATLAB的PSK调制和解调及仿真.doc

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.66M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要
    ABSTRACT
    目录
    前言
    1绪论
    1.1通信技术的历史和发展
    1.1.1通信的概念
    1.1.2通信的发展史简介
    1.2数字调制技术
    1.3数字调制的发展现状和趋势
    1.4本章小结
    2 MATLAB仿真技术
    2.1通信仿真
    2.1.1通信仿真简介
    2.1.2 通信仿真的一般步骤
    2.1.3 仿真技术在通信系统设计中的作用
    2.1.4仿真的应用
    2.2 MATLAB简介
    2.2.1 MATLAB 的介绍及发展
    2.2.2 MATLAB的主要特点
    2.2.3 MATLAB的功能
    2.2.4 MATLAB系统的组成
    2.2.5 MATLAB的仿真应用及应用领域
    2.3 Simulink简介
    2.3.1 Simulink相关内容
    2.3.2 Smulink仿真原理
    2.4 本章小结
    3 PSK 调制系统
    3.1 2PSK数字调制原理
    3.1.1 2PSK数字调制
    3.1.1用M文件编程实现
    3.1.3 用Simulink实现PSK调制
    3.2 4PSK的调制和解调
    3.2.1 4PSK信号
    3.2.1 4PSK信号调制和解调
    3.3 本章小结
    4 PSK调制解调系统的仿真
    4.1 2PSK调制解调系统的仿真
    4.2 4PSK调制解调系统的仿真
    4.3利用MATLAB研究4PSK信号
    4.4 本章小结
    结论
    参考文献
    致谢
    附录
    基于 MATLAB 的 PSK 调制和 解调及仿真
    摘要 摘要 Psk 调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk 调制技术的改进也是通 信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方 法，然后，运用 Matlab 及附带的图形仿真工具 ——Simulink 设计了这几种数 字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域 的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能 的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法 的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。 另外，本文还利用 Matlab 的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一 个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。 关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；GUI 图形界面 —I—
    ABSTRACT ABSTRACT In this paper, methods of psk modulation are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the psk modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of three digital modulation simulation models, 2-PSK, 4-PSK and , have been compared, as well as comparing the results of simulation and theory. At last, the conclusion is gotten: The simulation models are reasonable. In addition, an operation interface is designed, which can simplify the manipulation of the simulation system, by mean of the Graphical User Interface, which short for GUI. Keywords: PSK modulation; analysis; simulation; MATLAB; SIMULINK; GUI —II—
    目录 目录 摘要 ........................................................ I ABSTRACT ................................................... II 目录 ...................................................... III 前言 ........................................................ 1 1 绪论 ....................................................... 2 1.1 通信技术的历史和发展 ................................. 2 1.2 数字调制技术 ......................................... 3 1.3 数字调制的发展现状和趋势 .............................4 1.4 本章小结 ............................................. 5 2 MATLAB 仿真技术 ........................................... 6 2.1 通信仿真 ............................................. 6 2.2 MATLAB 简介 .......................................... 9 2.3 Simulink 简介 ....................................... 12 2.4 本章小结 ............................................ 14 3 PSK 调制系统 ............................................. 15 3.1 2PSK 数字调制原理 ................................... 15 3.2 4PSK 的调制和解调 ................................... 19 3.3 本章小结 ............................................ 23 4 PSK 调制解调系统的仿真 ................................... 24 4.1 2PSK 调制解调系统的仿真 .............................24 4.2 4PSK 调制解调系统的仿真 .............................25 4.3 利用 MATLAB 研究 4PSK 信号 ............................27 4.4 本章小结 ............................................ 29 结论 ....................................................... 30 参考文献 ................................................... 31 致谢 ....................................................... 32 附录 ....................................................... 33 —III—
    黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 前言 现代通信的发展趋势为数字化，随着现代通信技术的不断开发，数字调制 技术已日趋成熟，在各个领域都得到了广泛的应用和认同。因此本文对 PSK 的数字调制和解调进行了仿真。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性 能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计 技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的 可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分 析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发 展。本文使用的是功能强大的 MATLAB 软件。 MATLAB 是一种使用简便的、特别适用于科学研究和工程计算的高级语言， 与其他计算机语言相比，它的特点是简洁和智能化，具有极高的编程和调试效 率。通过使用 MATLAB 工具箱函数对数字调制进行仿真，更能直观彻底的掌握 数字通信，数字调制的原理。有助于我们的学习和研究，加深对知识的理解和 运用。 MATLAB 的便利性还体现在它的仿真结果还可以存放到 MATLAB 的工作 空间里做事后处理。方便我们修改参数对不同情况下的输出结果进行对比。 由于 MATLAB 和 SIMULINK 是集成在一起的，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。 —1—
    黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 1 绪论 1.1 通信技术的历史和发展 1.1.1 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）。消息由模拟消息（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 的物资载体。 相应的信号可以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，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。通信技术，特别是数字通信技 术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。 数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于 实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术 的高要求。 1.1.2 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 年贝耳发明了电话， 利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变得既迅速又准确，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得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 —2—
    黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） 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 1.2 数字调制技术 通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与 遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人 类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适 应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是 十分重要的。 通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等 等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。 离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称 数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音， 图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字 信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所 造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对 基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。 数字通信系统可以用下图表示： 信 息 源 加 密 器 编 码 器 调 制 器 信 道 解 调 器 译 码 器 解 密 器 受 信 者 噪 声 源 数字通信在近 20 年来得到了迅速的发展，其原因是： （1） 抗干扰能力强 （2） 便于进行各种数字信号处理 —3—
    黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） （3） 易于实现集成化 （4） 经济效益正赶上或超过模拟通信 （5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个 统一整体，有利于实现综合业务通信网。 本设计主要研究数字通信过程中的调制解调过程。从原理上说受调载波可 以是任意的，只要已调信号适合心动的传输就可以了，但是实际上，大多数通 信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号简单，便于产生和接 收。 1.3 数字调制的发展现状和趋势 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。 本文中提到的调制方式大都是可以实用的，已经采用多年，并且至今仍然 被采用着。但是，这些调制方法还不是很完善，有许多值得改进之处。因此， 在这些基本的数字调制方法基础上，多年来不断研究出新的或改进的调制方 法。实际上，在基本的和先进的调制方法之间并没有明确的界限。这些方法都 是不间断地发展出来的，后来者自然比原有者更先进。 此外，随着技术的进步，特别是超大规模集成电路和数字信号处理技术的 发展，使得复杂的电路设计得以用少量的几块即成电路模块实现，有些硬件电 路的功能还可以用软件代替实现。因此使得一些较复杂的调制技术能够容易地 实现并投入使用。这方面的条件使得新的更复杂的调制体制迅速地不断涌现。 —4—
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