基于Matlab的数字调制与解调系统性能分析文献综述

 2022-07-15 07:07

基于Matlab的数字调制与解调系统性能分析文献综述

一、研究背景及意义

在通信技术、数字信号处理技术以及计算机三者相互融入之后,对整个网络系统产生了巨大的影响,可以说,三者的相互融合已经成为现代通信技术成熟的重要标志之一。通信的具体概念为采用所有有效的方式,借助一种传输媒质将信息进行传输,其概念较为广泛。具体来说,通信就是为了获取消息和输出消息的过程。

在十九世纪前期,电信传输信息已经普及。在十九世纪三十年代末期,著名的科学家莫尔斯(F.B.Morse)发明了电报,在此之后的一百年间,通信行业经历了三个重要的阶段:一是初级阶段,这一阶段的重要标志是莫尔斯(F.B.Morse)发明的电报;二是近代阶段,这一阶段的重要标志是香农(Shannon)发布的信息论;三是现代阶段,在上世纪七十年代,光纤通信被广泛应用,成为这一阶段的重要标志。就目前的发展情况来看,电信第三阶段的发展主要是将光纤通信技术、卫星通信技术以及移动通信技术三者融合。

所谓的数字调制即数字基带信号会对一些载波参量产生控制,从而使其随着信号的改变发生一定的改变。影响信号变化的主要因素有载波参,数字调制调幅、调相以及调频等,其会根据上述因素的变化产生不同的形式。除此之外,在传输的过程中,会出现信息失误、传输损耗以及其他内部原因导致的信号传输失败。基带信号不能进行较长距离的传输,如果想要进行长距离传输,就要对数字信号进行必要的载波调制,其目的是为了将信号频谱转移到高频,如此一来就可以完成基带信号的长距离传输。因此,大部分现代通信系统都使用数字调制技术。调制的过程首先将模拟信号转换为数字信号,数字信号必须经过某种处理,使之适合在规定信道中传输。这种处理方式在通信原理中被称为信道编码,编码方法包括扰码,R-S编码,卷积编码这几种。

二、国内外研究概况

自1897年意大利的科学家GMarconi第一次使用无线电波作为信息传递的成功,在100年间,随着半导体技术和计算机的快速发展,以及无线通信理论和技术的持续发展,移动通信已经发展成为一种大规模的商用通信技术,在人们的日常生活中扮演着不可缺少的重要角色。因为数字通信具有建网灵活,容易采用数字差错控制技术和数字加密,便于集成化,并能够进入综合业务数字网(ISDN网),所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此,对数字通信系统的分析与研究越来越重要,数字调制作为数字通信系统的重部分之一,对它的研究也是有必要的。在完成了QPSK 系统设计之后,能够对于数字调制系统的性能情况有一个深入的了解,并有针对性的改进系统性能,使其传输功能更加强大。 随着大规模集成电路(VLSI)技术和科技的进步,数字集成电路的复杂性和功能达到了前所未有的高度,促进社会过程的数字化,应用专用集成电路(ASIC),数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA),在工业生产中已得到大规模的使用。 以数字通信技术为基础,调制解调算法不再是一个可望而不可及的事情。可以说,无论是通信系统的内部条件(即,决定接收质量的算法的复杂性),或外部条件(和进程)都在促进调制解调系统的发展。 随着数字技术的飞速发展,数字信号处理在通信系统中的应用越来越要。基带传输系统和频带传输系统为数字信号发送系统的两种不同形式。频带传输系统也被称为数字调制系统,该系统的基带信号,用于调制其信道上的数字信号,被传输的频带称为键控信号的频谱搬移。用于调制基带信号的振幅,频率和相位的调制方法基本有三种:正交幅度调制(QAM),频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

对于相位调制,基带相移键控调制主要有BPSK以及QPSK等。其中,BPSK使用的是二进制数字基带信号,能够实现频谱调制。也就是伴随着基带信号0、1出现的变化,相应的载波相位就会出现0、pi;的变化。MATLAB里BPSK模块能够参与调制解调,在这个过程当中,若载波为正交函数,并做出BPSK调制,则可以将其认定为QPSK,也可以叫做“正交相移键控”。很明显,参与QPSK调制的基带信号通常都会具备两个二进制码,也就是2个比特,同时还会有一个对应的载波。因此,QPSK调制就应该为四进制调制。如果传输信息一样,则QPSK的1个符号会是BPSK的1倍长度。如果符号宽度一样,则QPSK传输信息会超出BPSK1倍。在把两个载波的调制时间调整之后,一般会错开半个码元的宽度,我们将这种调制行为称作为OQPSK。

因为OQPSK能够有效降低载波包络突变几率,所以其性能尤为出众。随着数字技术的迅猛发展,在广泛使用的数字设备中,通信系统中的数字信号处理已经变得越来越重要。系统的基带信号进行调制,从而使频谱被移动到适合信道的传输频带上。被称为数字调制信号的键信号,是一个数字调制过程中的数字信号处理和载波的振幅,频率和相位的三个变量,和二进制信号只有两个逻辑1和0的高和低量相似。因此,可以用于调制的幅度,频率和相位的基带信号在键控调制过程中,有三种方法:基本的幅移键控(ASK),频移键控(FSK),相移键控(PSK)。不同的基带信号可以处理成二进制、十六进制多-QAM调制(M系统)。

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