1、毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目基于 Matlab 的数字通信系统调制解调研究系 （院）计算机科学技术系专 业 通信工程班 级 2008 级 2 班学生姓名 李发学 号 2008110310指导教师 谭雪霏职 称 讲师二一二年五月二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二 年 月 日毕业设计
2、（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二 年 月 日滨州学院本科毕业设计（论文）基于 Matlab 的数字通信系统调制解调研究摘 要当今，随着通信技术日新月异的发展，尤其是数字通信的快速普及，使得通信技术日新月异。现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传
3、输质量好，因此通信系统也日趋复杂。在各种通信系统的设计研发环节中，软件仿真已成为必不可少的部分。应用MatlabSimulink 的计算机仿真具有经济、安全、可靠、编程简易以及实验周期短等特点。因此，本文就以 Matlab 为软件平台，利用其通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，尤其是 Matlab 语言的 Simulink 动态系统仿真软件包，对数字调制解调系统进行仿真，并且对仿真结果进行误差分析，从而对现代数字通信有更加明确的认识和直观的了解。重点对2ASK、2PSK 、2FSK 进行性能比较，在实际通信系统中，根据具体情况选择最合适的调制方式，进一步促进数字通信的发展。本 文 首 先 介
4、绍 了 课 题 研 究 的 背 景 和 进 行 数 字 通 信 仿 真 的 意 义 ， 然后 介 绍 对 数 字 通 信 系 统 进 行 仿 真 所 使 用 的 Matlab Simulink 软 件 以及 这 些 软 件 在 使 用 时 的 注 意 事 项 和 采 用 的 一 些 方 法 ， 随 后 又 介 绍 了 数字 调 制 系 统 的 原 理 并 据 此 进 行 数 字 调 制 解 调 系 统 的 仿 真 ， 最 后 对 仿 真结 果 进 行 误 差 分 析 ， 对 设 计 进 行 总 结 归 纳 。关 键 词 ： 数 字 通 信 系 统 ； 调 制 解 调 ； Matlab； Sim
5、ulink； 仿 真滨州学院本科毕业设计（论文）IResearch of Modulation and Demodulation in Digital Communication System Based on the Matlab AbstractNowadays, with the rapid development of communication technology, especially the rapid spread of the digital communication, makes communication technology is developing rapidl
6、y. Modern communication system requirements communication distance, communication capacity, transmission quality is good, because this communication system has become more and more complex. In all kinds of communication system design r&d link, the software has become an indispensable part of. Applic
7、ation of computer simulation, Simulink Matlab has economic, safe, reliable, easy programming and the cycle is short, etc.Therefore, this paper is using Matlab software platform, Use its communication tool box and signal processing toolbox module, especially Matlab language dynamic system simulation
8、software package of simulink on digital demodulation system, and simulation results of simulation and error analysis, and the modern digital communication have more explicit recognition and intuitive understanding. Emphasis on 2 ASK, 2 PSK, 2 FSK performance comparison, in actual communication syste
9、m, according to the specific circumstances to select the most appropriate modulation mode, and further promote the development of digital communication.This paper firstly introduces the background of the subject research and the meaning of digital communication simulation, and then introduced to dig
10、ital communication system simulation of Matlab /Simulink used by the software used in the software and the matters needing attention and some methods used, then introduces digital modulation system and based on the principle of digital demodulation system simulation, finally the results for error wa
11、s analyzed, the design was summarized, summed up in the digital 滨州学院本科毕业设计（论文）IIdemodulation of the simulation to the matters of attention when, to the aspects of learning and provide some reference for researchers and their own experience.Key words：Digital communication system；Demodulation；Matlab；S
12、imulink；Simulation滨州学院本科毕业设计（论文）目 录第一章 绪论 .11.1 研究的目的和意义 .11.1.1 研究目的 .11.1.2 研究意义 .21.2 国内外研究现状 .2第二章 仿真的意义和仿真软件 .42.1 仿真的意义 .42.2 仿真软件 Matlab 简介 .42.3 Simulink 简介 .62.4 Matlab 与 Simulink 的联系 .6第三章 数字通信系统 .73.1 数字通信系统的概念 .73.2 数字通信系统的组成 .73.3 通信系统的分类与通信方式 .8第四章 信号的调制与解调 .104.1 调制的意义和类别 .104.2 模拟信号的
13、调制与解调 .114.2.1 幅度调制 .114.2.2 角度调制 .134.3 数字信号的调制与解调 .144.3.1 数字频率调制 .144.3.2 数字相位调制 .154.3.3 正交振幅调制 .17第五章 系统设计与仿真 .19滨州学院本科毕业设计（论文）i5.1 2ASK 信号的调制与解调 .195.1.1 2ASK 信号调制仿真 .195.1.2 2ASK 信号解调仿真 .215.2 2FSK 信号的调制与解调 .235.2.1 2FSK 信号调制仿真 .235.2.2 2FSK 信号解调仿真 .265.3 2PSK 信号的调制与解调 .285.3.1 2PSK 信号调制仿真 .2
14、85.3.2 2PSK 信号解调仿真 .30结论 .33参考文献 .34谢辞 .35滨州学院本科毕业设计（论文）0第一章 绪论1.1 研究的目的和意义信息是一种资源，通过广泛的传播与交流，能促进社会成员之间的合作，推动生产力的发展和社会的进步。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”，因此人们对信息传递的速度、质量等要求也越来越高。现代通信可以分为模拟通信和数字通信两类，与模拟通信相比，数字通信具有抗干扰能力强、噪声不积累、传输差错可控、易于集成和加密、便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换和储存等优点，而其缺点相比其优点来说则不重要，因此数字通信的应用必将越来越
15、广泛。作为现代通信系统的关键技术之一的调制解调技术是人们重点研究的方向。在各种通信系统的设计研发环节中，软件仿真已成为必不可少的部分。应用 Matlab Simulink 的计算机仿真具有经济、安全、可靠、编程简易以及实验周期短等特点，因此基于 Matlab 的数字通信系通调制解调研究具有重要意义。 1.1.1 研究目的二进制数字信号调制最基础的三个方面是二进制振幅键控 2ASK、二进制频移键控 2FSK 和二进制相移键控 2PSK，由于 2PSK 体制中存在相位不确定性，又发展出差分相移键控 2DPSK。ASK 是一种应用最早的基本调制方式，优点是设备简单，频谱利用率较高，但它也是受噪声影响
16、最大的调制技术，抗噪声性能差。2FSK 在数字通信中应用较为广泛，优点是抗干扰能力强，不受信道参数变化的影响，但其占用频带较宽，频带利用率较低。PSK 和 DPSK 是高传输效率的调制方式，其抗噪声能力比 ASK 和 FSK 都要好而且不易受信道特性变化的影响，但 2PSK 系统会出现倒 现象，实际中很少采用 ，而多采用差分相移键控 DPSK1。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。进而改善这几种数字调制方式在实际应用中存在的如频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等不足之
17、处。滨州学院本科毕业设计（论文）11.1.2 研究意义对数字通信系统仿真的意义在于促进了信息技术与此方面知识的整合，同时对在一定程度上克服仪器设备的不足，构造、组合新型通信系统，根据实际情况选择合适的调制方式，加强使用者的综合素质也具有重要意义。本课题根据现代数字通信发展具体实际情况，对数字信号在传输过程中的调制解调过程利用 Matlab/Simulink 软件进行设计和仿真。加深对数字通信系统的认识，提前了解信号在传输过程中可能遇到的问题，从而及早采用适当的方法加以预防和克服，使得通信系统在实际应用中运行的更为顺利，更好的保重人们能及时的发出和收到可靠、安全、高质量的信息。同时通过发现和解决
18、数学通信系统在仿真中遇到的棘手的问题，促进国际通信技术的发展。1.2 国内外研究现状近几年，通信技术飞速发展，从二十世纪九十年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式转变。从传统的电话、电报、电视、收音机到如今的移动电话、传真、卫星通信，这些通信方式使数据和信息的传递速率得到很大的提高。在设计数字传输系统时，调制技术作为实现高效通信的关键问题，是通信技术中研究的重点之一。随着科技的发展，现代调制技术在模拟电话网络、卫星通信、蜂窝移动通信、视频广播系统、宽带接入网等方面都取得了迅速的发展。电话网络是最为普及而且资源最为丰富的传输网络，它的调制方式在经历了FSK、4-DOSK、QAM 后，现在
19、主要以脉冲编码调制（PCM ）为主，最高传输速率可以达到 56kbps。近几年，随着科技与经济的迅速发展，卫星通信在通信方式中也逐渐占有重要地位。1965 年，国际卫星通信组织成立，并发射了第一课静止国际通信卫星，由此开启了卫星通信的大门。我国的同步通信卫星是在 1984 年 4 月升空并投入使用。由于卫星通信具有非线性特性，以 BOSK、QPSK、OQPSK、/4-QPSK 为主的恒定包络调制技术得到了广泛的应用。同时，以 QPSK、SQAM 等为主的非恒定包络调制技术在经过改进后，以频谱集中、抗非线性失真、误码性能好、频谱利用率高等特点引起了人们的普遍关注。亚洲是世界上的蜂窝系统发展速度最
20、快的地区，现代蜂窝移动通信系统中，调制方式主要以 PSK、固定电平 QAM 和可变电平 QAM 为主。其中，可变电平的星形 QAM 能提供可变的传输速率，根据信滨州学院本科毕业设计（论文）2道情况选用合适的调制方式。当信道失真严重时，多采用 4PSK 方式；当 SNR 较高时，多采用 32 或 64 电平的星形 QAM 方式。视频广播（DVB）系统自 1992 年出现以来，如今已普及全球并发展为 DVB-S 系统、 DVB-C 系统和 DVB-T 系统。其中，DVB-S 系统多采用 BPSK 和 QPSK 方式对信号进行调制， DVB-C 系统则多采用 16、64、256 电平的 QAM 调制
21、方式和 VSB（残留边带调制）方式对信号进行调制。因为宽带接入网技术已经成为通信发展的前沿技术，所以利用电缆调制解调器在有线电视混合光缆同轴网上传送数据，用其做为互联网的宽带接入网是现有有线电视网宽带技术发展的热点。利用同轴电缆进行数据传输时多采用 QPSK、QAM和 VSB 等调制方式；利用双绞线进行数据传输时则多采用 QAM、CAM（无载波幅度相位调制） 、DMT 和 DWMT 等调制方式。近几年，随着人类外太空探索步伐的不断前进，深空通信数字调制技术也得到了迅速的发展。目前，卫星通信系统多采用 BPSK 和 QPSK 等调制方式，但这两种方式在卫星通信中容易产生频谱扩展。基于此，经过大量的研究，CCSDS（时空系统咨询委员会）建议采用与深空网络接收机结构相兼容的宽带有效调制技术，JPL（喷气推进实验室）也研究出一系列的深空探测任务调制方案。
