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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流通信系统中数字调制技术的研究与仿真本科.精品文档.通信系统中数字调制技术的研究与仿真摘 要在日常的生活中，通信是人们用来传递信息的方式。随着数字系统的飞速发展，对数字系统的性能和调制解调技术要求也越来越高。同时，由于计算技术的发展，通信系统的仿真已日益普遍，已逐渐成为今天设计和分析通信系统的主要工具。本次设计将使用MATLAB软件设计函数和Simulink建模对数字调相技术进行仿真和研究。本文在第一章中介绍了通信系统的组成、MATLAB的使用以及Simulink模块的组建。第二章深入分析了2ASK、2PSK、2FSK的调制解调原理理论知识，熟
2、悉了原理后，在第三章中用MATLAB编程和Simulink对它们进行仿真和研究。本设计主要实现2ASK、2PSK、2FSK调制解调过程的仿真，并分析它们的性能差异。最后一章对数字调制与解调作了一个总结。关键词： MATLAB 调制解调 2ASK 2PSK 2FSKResearch and Simulation of Digital Modulation Technology in Communication SystemMajor: communication engineering Student: Qin Kai Supervisor: Tang QuanAbstractIn day-to
3、-day life，communication is used to convey information. With the rapid development of digital systems，digital system for modem performance and the technical requirements of increasingly high.At the same time，the development of computing technology，simulation of communication systems have become incre
4、asingly common，have gradually become the design and analysis of todays main tool for communication systems. In chapter 1, this paper introduces the composition of the communication system, the use of MATLAB and Simulink module is established. The second chapter in-depth analysis of the 2 ASK, 2 PSK,
5、 2 FSK of demodulation principle theory knowledge, be familiar with the theory, in the third chapter using MATLAB programming and Simulink simulation and research on them. This design mainly realizes 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK demodulation process Simulink, and analyzes the performance of their differences
6、. The last chapter of digital modulation and demodulation made a summary.Key words： MATLAB modem 2ASK 2PSK 2FSK毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作
7、 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人
8、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、
9、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优
10、良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优
11、 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理
12、论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目 录1 绪论11.1 数字调制的简介11.1.1 键控11.1.2 解调11.1.3 实用数字调制11.2 MATLAB/Simulink的简介21.2.1 MATLAB21.2.2 Simulink21.3 通信技术的历史31.3.1 通信的概念31.3
13、.2 通信的发展史简介51.4 通信技术的发展现状和趋势52 数字频带传输系统62.1 二进制振幅键控(2ASK)62.2 二进制移频键控(2FSK)92.3 二进制移相键控(2PSK)122.4 二进制数字信号的功率谱密度142.4.1 2ASK 信号的功率谱密度142.4.2 2FSK 信号的功率谱密度152.4.3 2PSK 的功率谱密度163 调制与解调仿真173.1 2ASK的调制与解调仿真173.2 2FSK的调制与解调仿真213.3 2PSK的调制与解调仿真303.4 二进制数字调制系统的性能比较353.4.1 带宽比较353.4.2 对信道特性变化的敏感性比较353.4.3 误
14、码率比较364总结36参考文献38致 谢391 绪论1.1 数字调制的简介以数字信号作为调制信号的调制技术。一般采用正弦波作为载波，这种数字调制又称为载波键控。在发射端需将数字基带信号对高频载波进行调制得到高频已调信号，高频已调信号经信道传输后，在接收端经解调后恢复为数字基带信号。基带信号不适合直接在带通型信道上传输，需要将其进行调制，使传输频带适合信道的通频带。1.1.1 键控用电键对载波进行控制，这是借用了电报传输中的一个术语。载波键控是以数字信号作为电码，用它对正弦载波进行控制，使载波的某个参数随电码变化。根据正弦波受控参数的不同，载波键控可以分为三大类：移幅键控(ASK)、移频键控(F
15、SK)、移相键控(PSK)。它们分别是控制正弦波的幅度、频率、相位随着数字信号变化而变化。单位时间内的键控次数称为键控速率（又称符号速率或传输码元速率），其单位为波特(baud)。单位时间内所传输的信息量，称为信息速率(又称比特速率)，其单位为比特秒(bit/s)，信息速率等于键控速率乘以键控信号所携带的平均信息量。1.1.2 解调最常用的解调方式是相干解调，它按以下几个步骤进行：参考载波与键控信号相乘，得到基带信号；通过低通滤波器（或积分器）对此基带信号过滤，以便最大限度地集中信号能量并滤除噪声；对过滤后的基带信号进行采样和判决，并还原出形状规则的数字信号脉冲，这个过程也称为信号再生，适当选
16、择低通滤波器的传输特性，使收信端的综合频域响应和发送信号的频谱满足共轭匹配关系，就可以在加性高斯白噪声信道上获得最小误码性能，这种解调称为最佳相干检测。在选择滤波器的响应时，应使收发综合响应满足奈奎斯特准则，或采取必要的均衡措施，以消除或克服码间干扰的带来的误差或影响。数字信号在传输过程中由于干扰、噪声和波形畸变的影响，可能产生误码。二进制数字信号在加性高斯白噪声信道上通过载波键控方式传输时，如果收信端采用最佳相干检测并消除码间干扰，则平均误码率和归一化信噪比的关系可以表示为 （1-1）式中为单位码元的平均信号能量，为噪声谱密度，为互补误差函数，为键控波形的互相关系数。对于移相键控，=-1；对
17、于移幅键控和移频键控，=0。可以看出，为达到同样的误码率，移幅键控和移频键控所需的归一化信噪比等于移相键控的两倍。1.1.3 实用数字调制通信系统中采用的数字调制技术有以下四种。四相移相键控(QPSK)：采用四个对称的相位来传送两个二进制码元。它的频谱效率较高、抗干扰性较强，是数字卫星、数字微波和有线数传中的一种主要调制方式。参差四相移相键控 (OQPSK)和最小移频键控(MFSK)：前者是将四相键控的两个调制码元偏移半个码长，后者是将连续相位移频键控的移频指数定为0.5，它们是四相键控的派生形式。它们具有包络较恒定、非线性信道引起的频谱展宽较小等优点，比较适用于卫星信道。八相移相键控(8PS
18、K)、正交部分响应调制(QPRS)、16状态和64状态正交调幅（16QAM和64QAM）：这是一些频谱效率很高、误码性能也较好的数字调制技术，它们主要用于中、大容量的数字微波接力通信系统。连续相位调制(CPM)、受控调频(TFM)和高斯预滤波最小移频键控 (GMFSK)：这是一些具有较好频谱效率和误码性能的数字调制技术，其主要特点是包络恒定，旁瓣很低，非线性信道引起的频谱展宽很小，可用于移动通信和卫星通信。1.2 MATLAB/Simulink的简介1.2.1 MATLAB美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是M
19、atlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。MATLAB是目前国际上流行的进行科学研究、工程计算的软件，是当今最优秀的科技应用软件之一，它以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境。特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。MATLAB具有其他高级语言难以比拟的一些优点，如编写简单、变成效率高、易学易懂等，因此MATLAB语言也被通俗地称为演算纸式科学算法语言，用MATLAB来解决运算问题要比用C、Fortran等语言完成相同的事情方便得多。MATLAB
20、广泛应用于控制、通信、信号处理及科学计算等领域，并且已经被认可为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工具。在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要话费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势。因而MATLAB在通信仿真领域得到越来越多
21、的应用，掌握了MATLAB就好比掌握了开启这个专业领域大门的钥匙。1.2.2 SimulinkSimulink是MATLAB提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包。Simulink提供了专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真的过程中随时观察仿真结果。同时，通过Simulink的存储模块，仿真数据可以方便地以各种形式保存到工作空间或文件夹中，以供用户在仿真结束后对数据进行分析和处理。另外，Simulink把具有特定功能的代码组织成模块的方式，并且这些模块可以组织成具有等级结构的子系统，因此具有内在的模块化设计要求。基于一下有点，Simulink作为一种通信的仿真建模工具，广泛应用于通信
22、仿真、数字信号处理、模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟实现等领域中。作为一款专业仿真软件，Simulink具有一下特点：1） 基于矩阵的数值计算；2） 高级编程语言以及可视化的图形操作界面；3） 包含各领域的仿真工具箱，使用方便快捷并可以扩展；4） 丰富的数据I/O接口；5） 提供与其他高级语言的接口；6） 运行多平台（PC/UNIX）。根据输出信号与输入信号的关系，Simulink提供3种类型的模块：连续模块、离散模块和混合模块。连续模块是指输出信号发生连续变化的模块；离散模块则是输出信号固定间隔变化的模块。对于连续模块，Simulink采用积分方式计算输出信号的数值，因此，连续模块主要涉及
23、数值的计算及积分。离散模块的输出信号在下一个采样到来之前保持恒定，这个时候，Simulink只需要以一定的间隔计算输出信号的数值。混合模块是根据输入信号的类型来确定信号类型的，它既能产生连续输出信号，也能够产生离散输出信号。如果一个仿真模型中只包含离散模块，这个时候，Simulink采用固定步长的方式进行仿真（即每隔一定的间隔计算一次输出信号）。当所有的离散模块都有相同的采样间隔时，Simulink只需要按照这个间隔实施仿真；否则，Simulink采用多速率方式进行仿真。多速率仿真模式的一种方案是选取一个最大的可用间隔，使之适用于所有的离散模块。这个间隔一般是各个离散模块采样间隔的最大公约数。
24、对于可变步长方式，多速率仿真模型按照各个模块的采样间隔列出系统可能那个的仿真时刻，在仿真时刻到来的时候，只对相应的离散模块实施仿真，从而在一定程度上提高了仿真的效率。如果仿真模型中包含了连续模块，Simulink将采用连续方式对模块进行仿真。如果模块中既包括连续模块，又包含离散模块，Simulink采用两种仿真步长进行仿真。对于其中的离散模块，Simulink可以按照离散模块的方式进行仿真，这个仿真步长称为主步长。每个步长中，Simulink使用小步长间隔，通过积分运算得到连续状态的当前输出信号。1.3 通信技术的历史1.3.1 通信的概念通信可定义为信息的传输和交换，或者定义为信息的传送（t
25、ransfer）。这种广义的定义，并未限制传输和交换的方式、手段等，而电信（telecommunication）则定义为借助电信号来实现信息的传输和交换。尽管现在已广泛地利用光信号实现信息的传输（特别是在长途干线上），但从整体而言还是以电传输和交换为主，所以人们仍称目前的通信为电信。信息是消息中包含的新的、有意义的且可被理解的、不可压缩的东西。这是信息的严格定义，信息的这些特征是最本质的、缺一不可的。通信系统所传送的消息不一定都是具有上述特征，因此消息是信息与某种沉余成分之和，或者说消息是信息的载体。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。通信从本质上来讲就是实现信
26、息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。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1所示。图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所示。图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3所示。图3:模拟通信
27、系统模型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越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。1.3.2 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
28、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。1.4 通信技术的发展现状和趋势进入
29、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
30、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被不断地开发出来。到那个时候人们的生活将越来越离不开通信。2 数字频带传输系统2.1 二进制振幅键控(2ASK)振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。设发送的二进制符号序列由0，1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。该二进
31、制符号序列可表示为 （2-1）其中: （2-2）Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲： （2-3）则二进制振幅键控信号可表示为 （2-4）二进制振幅键控信号时间波型如图4所示。由图4可以看出，2ASK信号的时间波形随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号(OOK信号)。二进制振幅键控信号的产生方法如图5所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现，图(b)是采用数字键控的方法实现。由图4可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如图6所示。2ASK信号非
32、相干解调过程的时间波形如图7所示。图4:二进制振幅键控信号时间波型图图5:二进制振幅键控信号调制器原理框图图6:二进制振幅键控信号解调器原理框图图7:2ASK信号非相干解调过程的时间波形2.2 二进制移频键控(2FSK)在二进制数字调制中，若正弦载波的频率随二进制基带信号在和两个频率点间变化，则产生二进制移频键控信号(2FSK信号)。二进制移频键控信号的时间波形如图8所示，图中波形g可分解为波形e和波形f，即二进制移频键控信号可以看成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，0符号对应于载波频率，则二进制移频键控信号的时域表达式为 （2-5）式中 （2-
33、6） （2-7）图8:二进制移频键控信号的时间波形由图8可看出，是的反码，即若=1，则=0，若=0，则=1，于是=，和分别代表第n个信号码元的初始相位。在二进制移频键控信号中，和不携带信息，通常可令和为零。因此，二进制移频键控信号的时域表达式可简化为 （2-8）二进制移频键控信号的产生，可以采用模拟调频电路来实现，也可以采用数字键控的方法来实现。图9是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图，图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制，在一个码元Ts期间输出或两个载波之一。二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相干解调方法也有相干解调方法。采用非相干解调和相干
34、解调两种方法的原理图如图10所示，其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调，通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。非相干解调过程的时间波形如图 11 所示。图9:数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图(a)非相干解调 (b)相干解调图10:二进制移频键控信号解调器原理图图11:2FSK非相干解调过程的时间波形2.3 二进制移相键控(2PSK)在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0和180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
35、 （2-9）其中，与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，应选择双极性，即 （2-10） （2-11）若g(t)是脉宽为Ts，高度为1的矩形脉冲时，则有，发送概率为P，发送概率为1-P由式(2-11)可看出，当发送二进制符号1时，已调信号取0相位，发送二进制符号0时，取180相位。若用表示第n个符号的绝对相位，则有=0，发送1符号180，发送0符号，种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图12所示。图12:二进制移相键控信号的时间波形二进制移相键控信号的调制原理图如图13所示。其中图(a)是采用模拟调制的方法产
36、生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。2PSK信号的解调通常都是采用相干解调， 解调器原理图如图14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。2PSK信号相干解调各点时间波形如图15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。图13:2PSK信号的调制原理图图14:2PSK信号的解调原理图图15:2PSK信号相干解调各点时间波形2.4 二进制数字信号的功率谱密度2.4.1 2ASK 信号的功率谱密度若二进制基带信号s(t)的功率谱密度Ps(f)为 （2-12）则
37、二进制振幅键控信号的功率谱密度为 （2-13）整理后可得 （2-14）式（2-14）中用到，。二进制振幅键控信号的功率谱密度如图16所示，由离散谱和连续谱两部分组成。续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进制振幅键控信号的带宽是基带信号波形带宽B的两倍，即=2B。图16:二进制振幅键控信号的功率谱密度2.4.2 2FSK 信号的功率谱密度相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的二进制振幅键控信号功率谱密度的叠加。 （2-15）其中 （2-16） （2-17）令概率，将二进制数字基带信号的功率谱密度公式带入式（2-17）可得 （2
38、-18）由式(2-18)可得，相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成，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谱叠加形成；若两个载波频差小于，则连续谱在处出现单峰；若载频差大于，则连续谱出现双峰。若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带宽为 （2-19）其中图17:相位不连续二进制频移键控信号的功率谱示意图2.4.3 2PSK 的功率谱密度2PSK与2DPSK信号有相同的功率谱。由式(2-9)可知，2PSK信号可表示为双极性不归零二进制基带信号与正弦载波相乘，则2PSK信号的功率谱为
39、（2-20）代入基带信号功率谱密度可得 （2-21）若二进制基带信号采用矩形脉冲，且P =1/2时，则2PSK信号的功率谱简化为 （2-22）由式（2-22）和式（2-23）可以看出，一般情况下二进制频移键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱组成，其结构与二进制振幅键控信号的功率谱密度相类似，带宽也是基带信号带宽的两倍。当二进制基带信号的“1”符号和“0”符号出现概率相等时，则不存在离散谱。2PSK信号的功率谱密度如图18所示。图18:2PSK信号的功率谱密度3 调制与解调仿真3.1 2ASK的调制与解调仿真(1) 建立模型方框图2ASK信号调制的模型方框图由Sourse模块中的sin wave
40、信号源、伯努利方波信号、相乘器等模块组成，Simulink模型图如下所示：图19:2ASK信号调制的模型方框图其中正弦信号是载波信号，方波代表S（t）序列的信号源，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下：图20:正弦信号参数设置其中sin函数是幅度为2，频率为4Hz，采样周期为0.002s的正弦信号。图21:伯努利方波信号源的参数设置伯努利方波信号是基于采样的，0 1等概率出现，抽样时间是1s。图22：低通滤波器的参数设置低通滤波器的参数设置为滤波器的阶数为4，通带边缘频率为20r
41、ads/sec。图23：量化编码器的参数设置量化编码器的量化分区为1，0，0，0，量化码书为-10，0，0，0，10(3) 系统仿真及各点波形图经过上面参数的设置后，就可以进行系统的仿真下面是示波器显示的各点的波形图：图24:2ASK调制各点波形图由上图可以看出信息源和载波信号相乘之后就产生了受幅度控制的2ASK信号。（第一个图是伯努利方波信号，第二个图是正弦信号即载波，第三个波形是已调制的2ASK波形）图25：2ASK解调各点波形图由上图可以看出第一个波形图即是已调信号，第二个波形图是相干波的波形，第三个波形则是已调信号与相干波相乘后得到的波形，第四个是通过低通滤波器得到的波形，第五个是经过量化编码器得到的信号与原信号一致。3.2 2FSK的调制与解调仿真(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仿真模型图如下所示：图26：2FSK信号的simulink模型方框图其中sin wave和sin wave2是两个频率分别为f1