基于matlab的数字带通系统仿真

摘要 在通信原理中，数字基带信号在实际信道如无线信道中无法直接进行传输，需要利用载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号转为数字带通信号再进行传输。这种方式又称数字信号的载波传输或频带传输。 数字信号的调制可以使用模拟的调制方法，也可以采用键控的方法。键控的方法利用数字信号的离散取值特点通过开关键控制载波，从而实现信号的调制。常见的键控方法分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和差分相移键控（DPSK）等。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是世界上使用最广泛的数值计算软件。本文在学习数字载波传输理论的基础上，利用MATLAB平台实现了ASK、FSK、PSK和DPSK的仿真，并给出了误差性能曲线。 关键词：数字载波传输，MATLAB，ASK，FSK，PSK，DPSK 引言 本文研究的数字频带通信是通信原理的基础内容。通信，顾名思义为人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。广义的通信指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另方。在当今高度信息化的社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，应该得到很好地利用，因此我们必须对信息进行有效地传输。通信的目的就是传递消息所包含的信息。 通信的发展与人类历史的发展休戚相关。在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警、符号、身体语言、眼神、触碰等方式进行信息传递。到了今天，随着科学水平的飞速发展，相继出现了无线电、固定电话、移动电话、互联网甚至视频电话等各种通信方式。通信技术的突飞猛进不但拉近了人与人之间的距离，提高了经济的效率，同时深刻地改变了人类的生活方式。 最初的通信采用模拟信号，模拟信号需要庞大的接收与发射装置，需要较大的功率，且容易受噪声的干扰。典型的例子如20世纪80年代流行的“大哥大”移动电话，体积庞大，后来的数字信号克服了这些缺点，以数字通信为基础的移动电话体积小巧，便于携带，功能强大，迅速占领了移动通信市场，给人们的生活带来了质的改善。 数字通信分为基带信号的通信和载波通信。基带信号通信系统直接传递数字信号本身。由于频谱的重叠，不同用户进行通信时会形成交叉干扰。而日常传输的低频信号如果用基带传输，需要规模巨大的天线，这是物理不可实现的。因此，远距离的通信一般都将信号进行调制再传输，称为数字信号的频带传输。 MATLAB是世界上应用最广泛、功能强大的数值计算和仿真软件，在工程应用和科学研究中有着广泛的应用。MATLAB只需通过几行代码就能绘制出图形窗口，显示结果。利用MATLAB可以方便地进行通信系统的仿真。 1.2 ?国内外研究现状 现在通信从19世纪开始取得了突飞猛进的发展。1837年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传输信息的新时代，从此，人类的信息的共享越来越好的得到了利用。20世纪20年代，英国人贝尔德成功进行了电视画面的传送，被誉为电视发明人。1962年，美国发射第一颗人造卫星，开启电视卫星传送的时代。今天的移动通信设备（手机、小灵通等）大多通过卫星进行相互通信。随着计算机的发明，电子计算机逐渐成为另一个有效的通信工具。 在卫星通信中，信道为无线信道，此时的通信一般为载波通信。如果不将待传输的信号调制到某个载波上，将会需要巨大的发射天线，并造成所有用户的频带重叠，使系统瘫痪。 使用MATLAB进行通信系统的仿真，可以有两种方式：一、直接使用MATLAB语言进行开发；二、使用Simulink仿真模块，也可以方便地进行通信系统的仿真。本文采用第一种方法。 1.3? 本文主要研究内容 本文先简要介绍了数字通信系统的基本结构和基带传输系统的基本原理。随后重点学习了数字载波传输的几种方法：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和差分相移键控（DPSK）。由于本文的仿真依托MATLAB平台实施，因此，还介绍了MATLAB软件及利用MATLAB软件发布可独立运行的程序的方法。最后给出了仿真的部分代码和仿真结果，包括波形、频谱和噪声曲线图。本文的结构安排如下： 第一章? 绪论。介绍了数字通信的发展和意义，并说明了本文的主要研究内容和结构安排。 第二章? 数字频带传输原理。简要介绍了数字通信系统的基本结构和基带传输的原理，详细分析了数字频带传输的原理。 第三章? MATLAB及其编译器。介绍了MATLAB语言和平台的特点，重点介绍了MATLAB平台下可发布的应用程序的开发。 第四章? 频带传输仿真结果。在这一章里给出了仿真的部分代码和仿真结果图。 第五章? 总结与展望。对本文的工作进行了总结并提出了未来工作研究的方向。