2 数字调制技术

    一般在通信系统中，其主体由信源、编码解码、调制解调、信道以及信宿等环节构成，而整个系统中中最重要的成分就是数字调制系统。依照Simulink所提供的仿真模块，数字调制系统的整个仿真体系可以简化为“基带信号，调制器，信道/噪声源，解调器，基带信号”这样的模型，其中在信道方面可以加入噪声源。

现如今，随着数字调制技术逐渐地发展进化，现在生活中所使用到的数字调制系统大部分都是经过改良之后得到的机能比较优秀的部分。尽管如此，身为理论成长进化最为成熟的调制解调方法，人们依然有很大的必要对幅移键控，频移键控，相移键控继续进行深入研究分析。而且我们可以通过将仿真得到的结果跟理论分析出的数据相互对比，进而检验仿真的合理性。在这三种调制方法中，频移键控和相移键控由于各自的特点与幅移键控比起来更加优秀突出，因而被更为广泛地运用在各个领域中，所以本文主要针对这两种调制方式进行仿真。

2.1 二进制频移键控（2FSK）

2.1.1 FSK的基本原理

数字频率调制还被称为频移键控，又被简洁地写作FSK，二进制频移键控则被写作2FSK或者BFSK。数字频移键控的运行原理是依靠载波的频率不断改变来传输数字消息，就是使用在信道中传输的数字信号“0”和“1”来让载波所具有的频率产生变动，通过这种方式来达到控制载波频率的目的。二进制频移键控信号就是符号“1”映射于载频f1，而符号“0”则映射于载频f2的已调波形，f2是跟f1 相异的另一种载频。而且f1与f2相互之间的改变可以在一瞬间就完成。文献综述 

2.1.2 FSK的调制

根据FSK的基本原理，我们可以知道，数字调频不但可以使用模拟调频法来达成，也可以用键控法来达成。模拟调频法的调制原理主要依靠一个矩形脉冲序列，通过这个序列来调频相应的载波。这种方法是很早之前的时代采用最多实现频移键控的通信方式。二进制频移键控法的达成原理则主要是依靠开关电路对两个互相独立的不同频率源实施选通，这个电路是通过矩形脉冲序列来调控的。与模拟调频相比较，键控法拥有转换速度迅速、波形良好而且还容易达成等这些特点，因此遍布在现实使用中。二进制频移键控信号的产生方法如下图所示，s(t)表示信息的二进制矩形脉冲序列，e0(t)表示2FSK信号。

根据上图所示的有关2FSK信号产生的原理框图，产生的已调信号可以用e0(t)=s(t)cos(ω1t+φn)+s(t)cost(ω2+θn)来表示。在这条公式中，s(t)为单极性非归零矩形脉冲序列，它可以表示为 = 

上述公式中，用g(t)来表示持续时间为Tb、高度为1的门函数；s(t)则是对s(t)逐码元取反进而得到的脉冲序列，即

 = 

2.1.3 FSK的解调

现在已经出现的数字调频信号的解调方法有很多，在实际运用中经常用到的解调方法有以下几个，分别是非相干解调和相干解调，其他的还包括诸如鉴频法，过零检测法，差分检波法等等。本文在这里主要介绍了常用的非相干解调和相干解调这两种方式，同步检波器是相干检测中重要的解调部分，同步检波器中包含有两个带通滤波器，它们的作用跟包络检波法相类似，起分路作用。通过带通滤波器之后输出的信号分别和对应的同步相干载波相乘，然后把经过处理的信号分别导入到低通滤波器之中。通过低通滤波器的处理把里面包含的二倍信号过滤掉，接着将其中包含基带数据的低频信号抽出。最后，采样判断器在采样脉冲到达时比较这两个信号的采样数值，最后回复基带数字信号。非相干解调则是二进制频移键控数字信号经过调制后，先把它导入进两个频率不同的带通滤波器，在这两个滤波器中将不需要的信号滤出。然后再将这两种过滤后的信号分别通过包络检波器检波。接着把这两个信号同时输入到采样判断器内部，同时从外部添加进一定的采样脉冲，最终解调出调制前的输入信号。