基于matlab的数字连续相位调制系统仿真研究【字数：9985】
摘 要随着无线电技术的发展和通信设备的不断引进，无线电通信通道拥挤的问题更加突出。因此，能够占用窄频带或能够容纳更多同频带用户的通信技术得到了相当的重视和重视。在数字调制中最小相移键控调制技术（MSK）和高斯最小相移键控调制技术（GMSK）具有频带很窄的优点。但是要实现它们系统就非常的麻烦和复杂，特别是对它们系统的研发、建造和评价则更是需要投入非常多的人力物力和费用[1]。但是在使用MATLAB平台时就可以很直观的了解最小相移键控调制技术（MSK）和高斯最小相移键控调制技术（GMSK）的调制特性和频谱特性。MSK，GMSK的带宽比其他调制技术窄。然而，当信噪比完全相同时，GMSK的误码率优于MSK，但是在高斯信道下抗干扰能力却没有MSK的强。根据MSK和GMSK的调制与解调原理，分析比较不同条件下MSK与GMSK调制信号的频谱和抗干扰能力。
目录
第一章 绪论 4
1.1课题研究的背景、目的及意义 4
1.2课题研究的现状分析 5
第二章 数字调制的几种技术和MSK、GMSK的调制介绍 6
2.1数字调制的几种技术 6
2.2MSK和GMSK的调制介绍 7
第三章 MSK和GMSK的基本原理及其频谱分析 8
3.1MSK调制的基本原理 8
3.1.1MSK信号的产生以及调制和解调原理 9
3.1.2MSK信号的功率谱特性和误码率 10
3.2GMSK调制的基本原理 11
3.2.1GMSK信号的产生以及调制和解调原理 11
3.2.2GMSK调制的表达式和特点 11
3.2.3GMSK功率谱和误码率 13
第四章 MATLAB的M文件的编程和SIMULINK的仿真方法 14
4.1MATLAB的M文件的编程 14
4.1.1.MATLAB的介绍 15
4.1.2.M文件的建立与打开 15
4.2MATLAB/Simulink系统建模与仿真基础 17
4.2.1通信系统仿真优点和仿真工具 17
4.2.2.通信常用模块库简介 17
4.2.3.S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
imulink使用简介 18
第五章 MSK和GMSK仿真结果对比分析 19
5.1MSK与GMSK的M文件编写以及运行结果比较分析 19
1.通过M源文件对MSK与GMSK信号的产生如下图所示： 20
2.用MATLAB的M文件编写得到MSK和GMSK的频谱如下： 20
5.2用Simulink仿真模块对MSK与GMSK的解调方法对比 21
55 MSK解调仿真框图 21
56 GMSK解调仿真框图 22
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1课题研究的背景、目的及意义
从二十世纪以来，即使通信发展已经很迅速，但我们对其却在要求不断提高，而现在，随着计算机、微电子、传感、激光、卫星通信、航空航天等新技术的迅速发展和大规模应用，它们相互融合、相互促进，把人类社会推向了一个高度信息化的时代，最终导致其资源更加紧张，因此，如何寻找更有效、更方便的调制方法是一个热门话题。[1]通信的目的是信息的传输无误，信号包含模拟信号和数字信号，模拟的信号可以在某个范围内连续取值的，而数字的只是有限个离散的数值。与模拟信号相比较而言，数字信号在存储、传输方面更突出。目前的通信方式能使信号在距离上实现快速、有效、精确、可靠的传送。调制技术是现代通信系统最重要的关键技术之一。调制系统的调制方法在一定程度上决定了通信系统的性能。在基于一开始的数字相位调制技术时，而连续相位调制技术出现的，它弥补了信号相位突变带来频谱泄露的缺点。[2]对特别是对于数字通信系统而言，调制技术的好坏能够关系到系统的性能是否满足需求。如果能够使用到非常高效的数字调制技术，不仅在极其高的程度上可以减小调制信号的频谱宽度，而且可以极其有效地提高通信系统的频谱利用率。
在传输中数字信号具有更强的抗干扰能力，较远的传输范围，同时失真幅度小，而且占用较少的宽带，在相同的宽带内能够传输更多、更高效信号；不仅如此数字信号还有利于加密和纠错，有着更强的保密功能和可靠度。[2]连续相位调制技术是指调制后的波信号与射频信号之间不仅存在一定的相位关系，而且包络也是恒定的，因为这些连续相位调制技术也被称为恒定包络调制技术。它有着误码性能较好，频谱旁瓣分量较低等好处。但是现在人们更希望有大容量和远距离通信技术来满足需求，因此对这些技术的要求也越来越高。由于信道带宽的限制和非线性传输信号的因素，只有数字调制信号抗干扰能力强，可实现长距离传输，数字调制可以使信号在信道中有效传输。[3]随着无线电技术的蓬勃发展和通信设备在市场上的大规模投资，通信信道拥塞问题日益突出，占用窄带或能容纳更多同一频段信息的技术受到了广泛关注。
1.2课题研究的现状分析
通信中连续相位调制技术的信号拥有恒定包络特性、高频带利用率和功率利用率等特别有利的优点，它靠着独特的好处被人们经常而且频繁地使用。[1]与其他的调制技术相比之下，在信号间隔处，连续相位调制信号的载波相位是连续不断的，进一步缩小了传输信号的带宽，可以有更好的带宽利用率。[2]此外，其产生的波形具有恒包络特性，对放大器的非线性特性不甚敏感。正是因为非线性的特征，连续相位调制信号在接收端的检测和分析才会有非常多的复杂度。[1]而如对通信的需求日益增长，许多问题日益突出，才会让现有的频带利用率有限度，并且让它成为制约现代通信发展的停滞因素。
在这一问题的制约下，怎样让如今有限的频率和功率更有充分地被人们利用，并且满足人们日益增长的对无线传输的需求都成为现在无线电通信技术所要解决的首要任务。根据调制信号的特点，将连续相位调制技术分为两类，它们分别为模拟调制技术和数字调制技术。数字调制包括幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和差分相移键控（DPSK）。其中，平稳调频、最小频移键控（msk）和高斯预滤最小频移键控（gmsk）已在该型调制技术中得到了充分发展。[2]MSK和GMSK相比较传统的信号调制更具备绝对优势，它们可以在有限的带宽下获得更高的传输速率。MSK和GMSK信号有着成熟的平台优势和它们自身的稳定性特点，凭借这些它们在很多的很专业的领域具备着极大的科研利用价值具有很好的应用前景。
第二章 数字调制的几种技术和MSK、GMSK的调制介绍
2.1数字调制的几种技术
若要从远端传递数据，譬如通过光纤与无线通道，此时就需要将信号频谱进行调制，使之转换成高频信号才能进行传输，也正是此原因，若是需要在有限的带宽高频信道中完成数字信号的传输，就需要对载波进行调制。以此作为基础如今已经存在着三种基本数字信号调制之法，分别对应的是相移、频移与幅移键控，对应的英文为PSK、FSK与ASK。它们主要借助于载波的相位、频率与振幅来完成数字基带信号的传输，这也能够当成模拟线性与角度调制的重要特例。在信息传输环节，FSK无疑是最早的一种调制方式，其优势要比其它调制技术有着更强的抗噪与抗衰减性能。
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第一章 绪论 4
1.1课题研究的背景、目的及意义 4
1.2课题研究的现状分析 5
第二章 数字调制的几种技术和MSK、GMSK的调制介绍 6
2.1数字调制的几种技术 6
2.2MSK和GMSK的调制介绍 7
第三章 MSK和GMSK的基本原理及其频谱分析 8
3.1MSK调制的基本原理 8
3.1.1MSK信号的产生以及调制和解调原理 9
3.1.2MSK信号的功率谱特性和误码率 10
3.2GMSK调制的基本原理 11
3.2.1GMSK信号的产生以及调制和解调原理 11
3.2.2GMSK调制的表达式和特点 11
3.2.3GMSK功率谱和误码率 13
第四章 MATLAB的M文件的编程和SIMULINK的仿真方法 14
4.1MATLAB的M文件的编程 14
4.1.1.MATLAB的介绍 15
4.1.2.M文件的建立与打开 15
4.2MATLAB/Simulink系统建模与仿真基础 17
4.2.1通信系统仿真优点和仿真工具 17
4.2.2.通信常用模块库简介 17
4.2.3.S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
imulink使用简介 18
第五章 MSK和GMSK仿真结果对比分析 19
5.1MSK与GMSK的M文件编写以及运行结果比较分析 19
1.通过M源文件对MSK与GMSK信号的产生如下图所示： 20
2.用MATLAB的M文件编写得到MSK和GMSK的频谱如下： 20
5.2用Simulink仿真模块对MSK与GMSK的解调方法对比 21
55 MSK解调仿真框图 21
56 GMSK解调仿真框图 22
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1课题研究的背景、目的及意义
从二十世纪以来，即使通信发展已经很迅速，但我们对其却在要求不断提高，而现在，随着计算机、微电子、传感、激光、卫星通信、航空航天等新技术的迅速发展和大规模应用，它们相互融合、相互促进，把人类社会推向了一个高度信息化的时代，最终导致其资源更加紧张，因此，如何寻找更有效、更方便的调制方法是一个热门话题。[1]通信的目的是信息的传输无误，信号包含模拟信号和数字信号，模拟的信号可以在某个范围内连续取值的，而数字的只是有限个离散的数值。与模拟信号相比较而言，数字信号在存储、传输方面更突出。目前的通信方式能使信号在距离上实现快速、有效、精确、可靠的传送。调制技术是现代通信系统最重要的关键技术之一。调制系统的调制方法在一定程度上决定了通信系统的性能。在基于一开始的数字相位调制技术时，而连续相位调制技术出现的，它弥补了信号相位突变带来频谱泄露的缺点。[2]对特别是对于数字通信系统而言，调制技术的好坏能够关系到系统的性能是否满足需求。如果能够使用到非常高效的数字调制技术，不仅在极其高的程度上可以减小调制信号的频谱宽度，而且可以极其有效地提高通信系统的频谱利用率。
在传输中数字信号具有更强的抗干扰能力，较远的传输范围，同时失真幅度小，而且占用较少的宽带，在相同的宽带内能够传输更多、更高效信号；不仅如此数字信号还有利于加密和纠错，有着更强的保密功能和可靠度。[2]连续相位调制技术是指调制后的波信号与射频信号之间不仅存在一定的相位关系，而且包络也是恒定的，因为这些连续相位调制技术也被称为恒定包络调制技术。它有着误码性能较好，频谱旁瓣分量较低等好处。但是现在人们更希望有大容量和远距离通信技术来满足需求，因此对这些技术的要求也越来越高。由于信道带宽的限制和非线性传输信号的因素，只有数字调制信号抗干扰能力强，可实现长距离传输，数字调制可以使信号在信道中有效传输。[3]随着无线电技术的蓬勃发展和通信设备在市场上的大规模投资，通信信道拥塞问题日益突出，占用窄带或能容纳更多同一频段信息的技术受到了广泛关注。
1.2课题研究的现状分析
通信中连续相位调制技术的信号拥有恒定包络特性、高频带利用率和功率利用率等特别有利的优点，它靠着独特的好处被人们经常而且频繁地使用。[1]与其他的调制技术相比之下，在信号间隔处，连续相位调制信号的载波相位是连续不断的，进一步缩小了传输信号的带宽，可以有更好的带宽利用率。[2]此外，其产生的波形具有恒包络特性，对放大器的非线性特性不甚敏感。正是因为非线性的特征，连续相位调制信号在接收端的检测和分析才会有非常多的复杂度。[1]而如对通信的需求日益增长，许多问题日益突出，才会让现有的频带利用率有限度，并且让它成为制约现代通信发展的停滞因素。
在这一问题的制约下，怎样让如今有限的频率和功率更有充分地被人们利用，并且满足人们日益增长的对无线传输的需求都成为现在无线电通信技术所要解决的首要任务。根据调制信号的特点，将连续相位调制技术分为两类，它们分别为模拟调制技术和数字调制技术。数字调制包括幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和差分相移键控（DPSK）。其中，平稳调频、最小频移键控（msk）和高斯预滤最小频移键控（gmsk）已在该型调制技术中得到了充分发展。[2]MSK和GMSK相比较传统的信号调制更具备绝对优势，它们可以在有限的带宽下获得更高的传输速率。MSK和GMSK信号有着成熟的平台优势和它们自身的稳定性特点，凭借这些它们在很多的很专业的领域具备着极大的科研利用价值具有很好的应用前景。
第二章 数字调制的几种技术和MSK、GMSK的调制介绍
2.1数字调制的几种技术
若要从远端传递数据，譬如通过光纤与无线通道，此时就需要将信号频谱进行调制，使之转换成高频信号才能进行传输，也正是此原因，若是需要在有限的带宽高频信道中完成数字信号的传输，就需要对载波进行调制。以此作为基础如今已经存在着三种基本数字信号调制之法，分别对应的是相移、频移与幅移键控，对应的英文为PSK、FSK与ASK。它们主要借助于载波的相位、频率与振幅来完成数字基带信号的传输，这也能够当成模拟线性与角度调制的重要特例。在信息传输环节，FSK无疑是最早的一种调制方式，其优势要比其它调制技术有着更强的抗噪与抗衰减性能。
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