基于MATLAB的数字调制性能仿真与比较
1 绪论
通信——按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源,只有通过广泛传播与交流,才能产生利用价值、促进社会成员之间的合作、推动社会生产力的发展、创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式,与传感技术、计算机技术相互融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。
1.1 通信技术的历史和发展
通信的目的是传递消息中所包含的信息。消息是物质或精神状态的一种反映,在不同时期具有不同的表现形式。例如:话音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等都是消息(message)。人们接收消息,关心的是消息中所包含的有效内容,即信息(infomation)。通信则是进行信息的时空转移,即把消息从一方传送到另一方。基于这种认识,“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。 实现通信的方式和手段很多,如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台和击鼓传令,以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等,这些都是消息传递的方式和信息交流的手段。
1837年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传递信息(即电信)的新时代;1876年贝尔发明的电话已成为我们日常生活中通信的主要工具;1918年,调幅无线电广播、超外差接收机问世;1936年,商业电视广播开播;……,伴随着人类的文明、社会的进步和科学技术的发展,电信技术也是以一日千里的速度飞速发展。电信技术的不断进步导致人们对通信的质与量提出了更高的要求,这种要
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求反过来又促进了电信技术的完善和发展。如今,在自然科学领域涉及“通信”这一术语时,一般是指“电通信”。广义来讲,光通信也属于电通信,因为光也是一种电磁波。本书中讨论的通信均指电通信。
1.1.1 通信的概念
通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息（Message）。消息由模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物资载体。
相应的信号可以分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。
通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，即信息（Information）。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。
数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的高要求。
1.1.2 通信的发展史简介
远古时代，远距离的传递消息是以书信的形式来完成的，这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内
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传递尽量多的消息，人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报标志着电通信的开始。之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝耳发明了电话，利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变得既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报得到了更为迅速和广泛的发展。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人们看到了它的发展前途
1.2 数字调制技术
数字信号在信号处理、传输、再生、交换、加密信号质量等许多方面比模拟信号优越，因此数字通信发展很快，而且在许多领域取代了模拟通信。数字调制是数字通信中的重要部分。数字调制又可分为基带调制和频带调制。把频谱从零开始而未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基带频率，简称基带。利用基带信号直接传输的方式称为基带传输。
通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是十分重要的。 信息传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。
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连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。
数字通信系统模型如图1.1所示：
信息源 加密器 编码器 调制器 信 道 解调器 译码器 解密器 受信者 噪 声 源
图1.1 数字通信系统模型
数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是： （1） 抗干扰能力强
（2） 便于进行各种数字信号处理 （3） 易于实现集成化
（4） 经济效益正赶上或超过模拟通信
（5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起
来，成为一个统一整体，有利于实现综合业务通信网。 本设计主要研究数字通信过程中的调制过程。从原理上说受调载波可以是任意的，只要已调信号适合心动的传输就可以了，但是实际上，大多数通信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号简单，便于产生和接收。
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