数字信号的频带传输系统的仿真分析

西北工业大学明德学院本科毕业设计论文摘要本文首先介绍了通讯的历史和发展，随后介绍了数字信号的二进制和多进制对载波的幅度、频率或相位进行调制，并以幅度键控（ASK）为例利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对调制解调的原理、过程以及特点进行深入了解以及各种模拟调制方式性能的比较。对于不同的调制解调方式，让它们处于高斯白噪声或者随机环境下，对它们的信噪比、增益、误码率等进行对比分析，总结归纳出各自的优缺点以及应用。关键字：二进制，多进制，MATLAB，Simulink，高斯白噪声西北工业大学明德学院本科毕业设计论文ABSTRACTInthispaper,wefirstintroducethehistoryanddevelopmentofcommunication,thenintroducesthedigitalsignalofbinaryandM-arythecarrieramplitude,frequency,orphasemodulation,andamplitudeshiftcontrol(ask)forexampletousetheintegratedenvironmentofMATLABSimulinksimulationplatformofmodulationanddemodulationprinciple,processandcharacteristicsofthedeepunderstandingandvariousmodulationperformancesimulation.Fordifferentmodulationanddemodulation,letthemunderGaussianwhitenoiseorrandomenvironment,theirsignaltonoiseratio,gainandbiterrorrate(BER)arecomparedandanalyzed,summeduptheirrespectiveadvantagesanddisadvantagesaswellasapplication.Keywords:binary,multiband,MATLAB,Simulink,Gausswhitenoise西北工业大学明德学院本科毕业设计论文目录摘要..............................................................1ABSTRACT..........................................................3前言..............................................................4目录..............................................错误!未定义书签。第1章通信技术的历史和发展.......................................51.1通信的概念...................................................51.2通信的发展史简介.............................................61.3通信技术的发展现状和趋势.....................................7第2章数字信号频带传输系统的基本原理.............................82.1数字信号的二进制调制.........................................82.1.1幅度键控（2ASK）.........................................82.1.2频移键控（2FSK）........................................102.1.3相移键控（2PSK）........................................132.2数字信号的多进制调制........................................152.2.1MASK的调制.............................................152.2.2MFSK的调制.............................................162.2.3MPSK的调制...........................................16第3章仿真及结果分析............................................203.1ASK调制与解调..............................................203.2加入高斯白噪声后的ASK调制与解调............................263.3误码率的计算................................................29参考文献.........................................................32致谢.............................................................331摘要本文首先介绍了通讯的历史和发展，随后介绍了数字信号的二进制和多进制对载波的幅度、频率或相位进行调制，并以幅度键控（ASK）为例利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对调制解调的原理、过程以及特点进行深入了解以及各种模拟调制方式性能的比较。对于不同的调制解调方式，让它们处于高斯白噪声或者随机环境下，对它们的信噪比、增益、误码率等进行对比分析，总结归纳出各自的优缺点以及应用。关键字：二进制，多进制，MATLAB，Simulink，高斯白噪声西北工业大学明德学院本科毕业设计论文23AbstractInthispaper,wefirstintroducethehistoryanddevelopmentofcommunication,thenintroducesthedigitalsignalofbinaryandM-arythecarrieramplitude,frequency,orphasemodulation,andamplitudeshiftcontrol(ask)forexampletousetheintegratedenvironmentofMATLABSimulinksimulationplatformofmodulationanddemodulationprinciple,processandcharacteristicsofthedeepunderstandingandvariousmodulationperformancesimulation.Fordifferentmodulationanddemodulation,letthemunderGaussianwhitenoiseorrandomenvironment,theirsignaltonoiseratio,gainandbiterrorrate(BER)arecomparedandanalyzed,summeduptheirrespectiveadvantagesanddisadvantagesaswellasapplication.Keywords:binary,multiband,MATLAB,Simulink,Gausswhitenoise西北工业大学明德学院本科毕业设计论文4前言当今时代是信息化时代，而信息的数字化也越来越为研究人员所重视。早在40年代。仙农证明了采样定力，即在一定的条件下，用离散的序列可以完全代表。一个连续函数。就实质而言，采样定理为数字化技术奠定了重要的基础。数字化是数字计算机的基础。是软件技术的基础，是智能技术的基础。是信息社会的技术基础。数字化管理是指利用计算机、通信、网络等技术，通过统计技术量化管理对象与管理行为，实现研发、计划、组织、生产、协调、销售、服务、创新等职能的管理活动。数字化理论已经广泛应用在现代的通讯系统之中，在其中最为广泛应用的是频带传输系统。在频带传输系统中，通过将最初始的数字基带信号转换为频带信号，使得信号能够在频带上传输，而且，载波参数不同，数字信号的频带调至方法也不同。对现代通信系统而言，数字频带传输系统有着非常巨大的意义。其应用非常广泛，被广泛应用于低中、高速数字信道之中。故本文对数字频带传输系统的研究非常有意义。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文第1章通信技术的历史和发展1.1通信的概念通讯是人们通过各种方式，打破距离的常规限制，在两地之间进行消息的传递和交流。信息汇聚起来形成信息源，信息源通过物理传播形成消息，比如说汉字、语音、图像、数据等都是消息的载体。消息还可以有模拟和数字之分。通讯系统之中的电信号（以下简称信号）便是经过转换之后的消息。故电信号既是消息的载体，又是消息的传播手段。就广泛而言，信号有模拟信号和数字信号的区别，这两种信号的自变量都可以连续也可以离散，但是区别是模拟信号的幅度必须是连续的，而数字信号的幅度必须是离散的。常用模拟信号的如电话、电视、摄影机等输出的信号，常用数字信号的有计算机等数字终端设备的输出信号。人们进行通讯的目的就是为了将消息尽快的传递给对方，但是真正对接收者而言有用的只是其中的有效部分，也就是信息。对我们而言，具体的、表面的是消息，抽象的、本质的是信息。于是信息量的多少便成为我们度量获取消息的有效程度。近些年来数字通信技术在通讯领域发展即为突出，被越来越多的人应用到通讯领域。通信是一门专门来进行信息传递的科学技术，它的主要任务是将有效的信息及时、保真的传递给接收方，在传输过程中在所难免遇到一些无用的或是有害的信息需要过滤掉。现代通信在传递信息的同时，还要将有效的信息进行采集、处理以及保存等步骤。在信息科学领域，通信已经以极大的优势占据重要地位。[1]所谓的通信系统指的是在信息传输过程中所需要借助的所有技术设备和载体，最主要指的是息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，一般模型如下图所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文图1.1通信系统一般模型通信系统有模拟和数字系统的分类。顾名思义，模拟通信系统通过模拟信号来传递消息，数字通信系统即用数字信号来传递消息，模型如下图所示：图1.2模拟通信系统模型与模拟通信系统相比，数字通信系统有很大的优势，它的抗干扰能力很强，加密简单，可以快速简单与计算机连接。因为现代通讯对通讯技术的要求越来越高，而数字通讯系统更能满足其要求。二十多年以来，数字技术得到了很大的提高，在通信系统中占据的比例越来越重，在很多通信系统中取代了模拟通信。1.2通信的发展史简介在古时候，传递信息的主要方式是书信，但是这种方式的明显缺点便是传输时间由距离长短决定。为了缩短传输时间，在短的时间内获得更多的有效信息，人们在长时间的技术发展中摸索新的技术。1837年莫尔斯电磁式电报机的诞生预示着一个崭新的电通信时代的良好开端，开创了用电来进行通讯的先锋。1866年海底电缆的发明使得人们可以进行越洋电报通讯。1876年科学家贝尔发明了电话，完全实现了电信号转化为语音信号的有线传输，迅速准确的进行信息的传输，预示着模拟通讯时代开始了，因为这种方式比电报通信更加方便，所以在之后的时间里，这种电话通信手段得到了更多的人的广泛推广。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