基于MATLAB的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)(包括2ask2fsk2psk2dpsk)

1、 課程設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書題 目： 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 摘 要matlab 是美國(guó)mathworks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括matlab和simulink兩大部分。論文中介紹了通信原理課程中數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的工作原理，并用matlab軟件編寫m文件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)及對(duì)其進(jìn)行四種方式的調(diào)制、解調(diào)的系統(tǒng)仿真。 關(guān)鍵詞：數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)；matlab軟件；數(shù)字調(diào)制目 錄引言 11 matlab簡(jiǎn)介12 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)22.1 二進(jìn)制振幅鍵控22.1.1ask調(diào)制

2、原理22.1.2ask解調(diào)原理32.1.3仿真結(jié)果及分析42.2 二進(jìn)制移頻鍵控42.2.1fsk調(diào)制原理52.2.2fsk解調(diào)原理62.2.3仿真結(jié)果及分析62.3 二進(jìn)制相移鍵控82.3.1psk調(diào)制原理82.3.2psk解調(diào)原理92.3.3仿真結(jié)果及分析92.4 二進(jìn)制差分相移鍵控102.4.1dpsk調(diào)制原理112.4.2dpsk解調(diào)原理112.4.3仿真結(jié)果及分析123 心得體會(huì)13謝辭 15參考文獻(xiàn) 16附錄 17引言通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息有模擬消息（如語(yǔ)音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)

3、）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。相應(yīng)的信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如電船傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞消息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。近二十年來(lái)，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比重日益增長(zhǎng)，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中

4、已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。本文利用matlab軟件來(lái)仿真二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，包括2ask，2fsk，2psk，2dpsk調(diào)制、解調(diào)過(guò)程。1 matlab簡(jiǎn)介美國(guó)mathworks公司于1967年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室“matrix laboratory”（縮寫為matlab）這就是matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。matlab是一種解釋性執(zhí)行語(yǔ)言，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。simulink是matlab中的一種可視化仿真工具，也是目前在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說(shuō)，simulink是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)

5、行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。在simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。但是simulink不能脫離matlab而獨(dú)立工作。matlab將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用matlab產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可

6、以非常容易地對(duì)matlab的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善matlab產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。利用m語(yǔ)言還開發(fā)了相應(yīng)的matlab專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開放的可擴(kuò)展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對(duì)一些算法進(jìn)行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴(kuò)充工具箱的功能。目前matlab產(chǎn)品的工具箱有四十多個(gè)，分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、金融財(cái)務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號(hào)的功率一般處于從零

7、開始到某一頻率（如06m）低頻段，因而在很多實(shí)際的通信（如無(wú)線信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ask，amplitude-shift keying）、移頻鍵控（ fsk，frequency-shift keying）、移相鍵控

8、(psk，phase-shift keying )和差分移相鍵（dpsk，different phase-shift keying）。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)這四種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。2.1 二進(jìn)制振幅鍵控本次設(shè)計(jì)采用的流程圖如圖2-1所示。圖 2-1 2ask調(diào)制解調(diào)框圖2.1.1 ask調(diào)制原理2ask二進(jìn)制振幅調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)而變化，而其頻率和初始相位保持不變。信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)傳遞的。其信號(hào)表達(dá)式為：，s(t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào)。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制

9、的數(shù)字信號(hào)“1”時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“0”時(shí)，不傳輸載波。2ask信號(hào)的時(shí)間波形e2ask(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)s(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號(hào)。典型波形如圖2-2所示。圖 2-2 典型2ask波形e2ask(t)為已調(diào)信號(hào)，它的幅度受s(t)控制，也就是說(shuō)它的幅度上攜帶有s(t)的信息。2ask信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調(diào)制法就是用基帶信號(hào)與載波相乘，進(jìn)而把基帶信號(hào)調(diào)制到載波上進(jìn)行傳輸。鍵控法由s(t)來(lái)控制電路的開關(guān)進(jìn)而進(jìn)行調(diào)制。兩種方法的調(diào)制如圖2-3和圖2-4所示。圖 2-3 模擬調(diào)制法（相乘器法）圖 2-4 鍵控法2.1.2

10、ask解調(diào)原理2ask有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）和非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）。相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)。相乘后的信號(hào)只要濾除高頻部分就可以了。為確保無(wú)失真還原信號(hào)，必須在接收端提供一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的本地載波，這是整個(gè)解調(diào)過(guò)程能否順利完好進(jìn)行的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。兩種解調(diào)原理圖如圖2-5和圖2-6所示。圖 2-5 相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）圖 2-6 非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）2.1.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫m文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按圖2-1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋

11、。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2ask的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法（相乘器法）和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-7和圖2-8所示。圖 2-7 2ask調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-8 2ask解調(diào)過(guò)程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的數(shù)字隨機(jī)信號(hào)為“0100100001”，經(jīng)載波調(diào)制后信號(hào)為“1”的時(shí)間內(nèi)有正弦波形，信號(hào)為“0”的時(shí)間內(nèi)無(wú)波形。經(jīng)過(guò)加隨機(jī)噪聲，相干解調(diào)后，恢復(fù)出原始信號(hào)，與基帶信號(hào)一致，因此達(dá)到本次設(shè)計(jì)目的。2.2 二進(jìn)制移頻鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖 2-9所示。圖 2-9 2fsk調(diào)制解調(diào)框圖2.2.1 fsk調(diào)制原理一個(gè)fsk信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的2ask信號(hào)的

12、疊加。其解調(diào)和解調(diào)方法和fsk差不多。2fsk信號(hào)的頻譜可以看成是f1和f2的兩個(gè)2ask頻譜的組合。頻移鍵控是利用載波的頻率來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，在2fsk中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來(lái)傳遞數(shù)字信息的。在2fsk中，載波的頻率隨基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：典型波形如圖 2-10所示。圖 2-10 2fsk典型波形圖2fsk的調(diào)制方式有兩種，即模擬調(diào)頻法和鍵控法。本次設(shè)計(jì)采用鍵控法。鍵控法中可以用二進(jìn)制“1”來(lái)對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來(lái)對(duì)應(yīng)于另一頻率f2，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的

13、頻率源f1、f2進(jìn)行選擇通。鍵控法原理圖如圖2-11示圖 2-11 2fsk鍵控法原理圖2.2.2 fsk解調(diào)原理 2fsk的解調(diào)方式有兩種：相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。非相干解調(diào)是經(jīng)過(guò)調(diào)制后的2fsk數(shù)字信號(hào)通過(guò)兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號(hào)，然后再將這兩種經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)分別通過(guò)包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來(lái)的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如圖2-12所示。圖 2-12 2fsk非相干解調(diào)原理圖相干解調(diào)是根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾

14、波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如圖3-14所示。圖 2-13 2fsk相干解調(diào)原理圖2.2.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫m文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2.2.1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2fsk的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)中采用鍵控法調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-14、圖2-15和圖2-16所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“1011001001”，經(jīng)過(guò)反相產(chǎn)生反碼，并分別與兩個(gè)載波相乘，經(jīng)過(guò)加入隨機(jī)噪聲后波形如圖2-15所示。在解調(diào)時(shí)，分別

15、與對(duì)應(yīng)的載波相乘。解調(diào)出基帶信號(hào)，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。圖 2-14 2fsk鍵控法調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-15 2fsk鍵控法調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-16 2fsk相干解調(diào)過(guò)程仿真圖2.3 二進(jìn)制相移鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖2-17所示。圖 2-17 2psk調(diào)制解調(diào)框圖2.3.1 psk調(diào)制原理在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2psk)信號(hào)。2psk信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。2psk以載波的相位變化

16、作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180。鍵控法，是用載波的相位來(lái)攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0和180來(lái)分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為：其中，2psk的調(diào)制中an必須為雙極性碼。本次設(shè)計(jì)中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-18和圖2-19所示。圖 2-18 模擬調(diào)制法原理圖圖 2-19 鍵控法原理圖2.3.2 psk解調(diào)原理由于2psk的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2psk信號(hào)

17、的相干解調(diào)原理圖如圖2-20所示，各點(diǎn)的波形如圖2-21所示。由于2psk信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為2psk方式的“倒”現(xiàn)象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號(hào)，所以不存在此問(wèn)題。圖 2-20 2psk的相干解調(diào)原理圖圖 2-21 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖2.3.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫m文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-17所示順序?qū)γ恳荒?/p>

18、塊編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2psk的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-22和圖2-23示。圖 2-22 2psk模擬調(diào)制方法過(guò)程仿真圖圖 2-23 2psk相干解調(diào)過(guò)程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“0011001100”，經(jīng)過(guò)反相產(chǎn)生反碼，并將原碼跟反碼一起合成雙極性碼，與載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過(guò)低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。2.4 二進(jìn)制差分相移鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖2-24所示。圖2-24 2dpsk調(diào)制解調(diào)框圖

19、2.4.1 dpsk調(diào)制原理二進(jìn)制差分相移鍵控。2dpsk方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為：為前一碼元的相位。實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2dpsk調(diào)制原理圖如圖2-25所示。圖 2-25 2dpsk調(diào)制原理框圖2.4.2 dpsk解調(diào)原理2dpsk信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將dpsk信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與dpsk信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后

20、碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2dpsk信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2-26和圖2-27所示。2dpsk相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖如圖 2-28所示。圖 2-26 2dpsk差分相干解調(diào)原理圖圖 2-27 2dpsk相干解調(diào)原理圖圖

21、 2-28 2dpsk相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖2.4.3 仿真結(jié)果及分析通過(guò)編寫m文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-24所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語(yǔ)句及解釋。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2dpsk的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。仿真后調(diào)制過(guò)程及解調(diào)過(guò)程的圖形分別如圖2-29、圖2-30和圖2-31所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的絕對(duì)隨機(jī)碼為“0100111010”，經(jīng)碼差分變化產(chǎn)生相對(duì)碼，經(jīng)反相產(chǎn)生相對(duì)碼反碼，分別與兩個(gè)載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過(guò)低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。圖 2-29 2dpsk

22、調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-30 2dpsk調(diào)制過(guò)程仿真圖圖 2-31 2dpsk相干解調(diào)過(guò)程仿真圖3 心得體會(huì)通過(guò)在本次設(shè)計(jì)中的實(shí)踐明白了自己知識(shí)上的誤區(qū)，例如，在低通濾波的過(guò)程中，主要目的是濾去高頻分量，濾去載波成分，所以對(duì)于低通濾波器的截止頻率的設(shè)置較為關(guān)鍵。而在2psk的調(diào)制與解調(diào)中所用信號(hào)為雙極性的信號(hào)，因此要將在本次設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的單極性信號(hào)經(jīng)過(guò)碼的變化形成雙極性碼來(lái)傳輸。本次設(shè)計(jì)只是按理論上的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單地系統(tǒng)構(gòu)建，目的是明確數(shù)字基帶傳輸?shù)脑砑斑^(guò)程，而對(duì)于具體問(wèn)題，例如，實(shí)際中信道噪聲一般為高斯白噪聲，本次設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)便并未采用而是用rand函數(shù)產(chǎn)生了隨機(jī)噪聲信號(hào)。此外，還有在2psk實(shí)

23、際傳輸系統(tǒng)中，在恢復(fù)載波的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)“倒現(xiàn)象”即相位模糊現(xiàn)象，但是在本次設(shè)計(jì)中直接在解調(diào)時(shí)給其同頻同相的載波，所以不會(huì)出現(xiàn)此種現(xiàn)象，因?yàn)椴槐乜紤]。這是自己第一次利用matlab編程功能實(shí)現(xiàn)通信原理中基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)地構(gòu)建，以前都是利用matlab中simulink模塊搭建系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)自己親自去動(dòng)手和調(diào)試我明白了實(shí)踐的重要性，尤其是對(duì)程序的調(diào)試，更需要大量的時(shí)間反復(fù)上機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正，這樣也就加強(qiáng)了自己對(duì)程序分析的能力，更深刻地明白了通信原理中的知識(shí)內(nèi)容，更進(jìn)一步懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，同時(shí)提高了自己的思考能力，使得自己對(duì)課本里的內(nèi)容理解、記憶地更加透徹，這無(wú)論是在我以后的工作中或是學(xué)

24、習(xí)中都是非常有用的。謝 辭首先，要感謝我的課設(shè)老師陳冬梅老師，是她給了我一次接觸matlab編程的機(jī)會(huì)，使得我的知識(shí)面擴(kuò)展許多。再次，我要感謝本班同學(xué)在學(xué)習(xí)上給予我的支持與幫助。在我編程過(guò)程中，最大的問(wèn)題是隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生，為此，詢問(wèn)我班同學(xué)，他們積極幫助我尋找網(wǎng)絡(luò)及課本資源，終于找到用rand函數(shù)及round函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)碼的方法。由于我們知識(shí)平臺(tái)的限制，可能還有更好的方法。另外，在我的程序調(diào)試的過(guò)程中，即便是小問(wèn)題他們也熱情地幫助我，不厭其煩地幫助我修改程序。最后，我要感謝所有在我成長(zhǎng)的道路上及完成課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的人們，我所取得的每一點(diǎn)成績(jī)都與你們的努力聯(lián)系在一起，再一次

25、向你們每個(gè)人表示由衷感謝。參考文獻(xiàn)1 李白萍，吳冬梅.通信原理與技術(shù)m.北京：人民郵電出版社,2003(8)：99136.2 樊昌信，曹麗娜.通信原理m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2001（5）:132212.3 曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理m.北京：清華大學(xué)出版社，1992（2）：80120.4 李明明，李白萍.電子信息類專業(yè)matlab實(shí)驗(yàn)教程m.北京：北京大學(xué)出版社，2011（1）： 102208.5 劉學(xué)勇.詳解matlab/simulink通信系統(tǒng)建模與仿真m.北京：電子工業(yè)出版社，2011（1）：160173.附 錄2ask調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10

26、;%10個(gè)碼元j=5000;t=linspace(0,5,j);%0-5之間產(chǎn)生5000個(gè)點(diǎn)行矢量，即分成5000份fc=10;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率%產(chǎn)生基帶信號(hào)x=(rand(1,i)%rand函數(shù)產(chǎn)生在0-1之間隨機(jī)數(shù)，共1-10個(gè)figure(2)plot(x)a=round(x);%隨機(jī)序列，round取最接近小數(shù)的整數(shù)figure(3)stem(a)%火柴梗狀圖st=t;for n=1:10 if a(n)1; for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0; end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1; end e

27、ndendfigure(1);subplot(421);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title(基帶信號(hào)st);%載波s1=cos(2*pi*fc*t);subplot(422);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);%調(diào)制e_2ask=st.*s1;subplot(423);plot(t,e_2ask);title(已調(diào)信號(hào));noise =rand(1,j);e_2ask=e_2ask+noise;%加入噪聲subplot(424);plot(t,e_2ask);title(加入噪聲的信號(hào));%相干解調(diào)at=e_2ask.*cos(2*pi*fc*t);at

28、=at-mean(at);%因?yàn)槭菃螛O性波形，還有直流分量，應(yīng)去掉subplot(425);plot(t,at);title(與載波相乘后信號(hào));f,af = t2f(t,at);%通過(guò)低通濾波器t,at = lpf(f,af,2*fm);subplot(426);plot(t,at);title(相干解調(diào)后波形);%抽樣判決for m=0:i-1; if at(1,m*500+250)+0.50.5; for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=0; end else for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=1; end endendsubpl

29、ot(427);plot(t,at);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2fsk調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10;%基帶信號(hào)碼元數(shù)j=5000;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率f2=5;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率%產(chǎn)生基帶信號(hào)st1=t;for n=1:10 if a(n)=1; st2(n)=0; else st2(n)=1; endend;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title(基帶信號(hào)st1);axis

30、(0,5,-1,2);subplot(412);plot(t,st2);title(基帶信號(hào)反碼st2);axis(0,5,-1,2);%載波信號(hào)s1=cos(2*pi*f1*t)s2=cos(2*pi*f2*t)subplot(413),plot(s1);title(載波信號(hào)s1);subplot(414),plot(s2);title(載波信號(hào)s2);%調(diào)制f1=st1.*s1;%加入載波1f2=st2.*s2;%加入載波2figure(2);subplot(411);plot(t,f1);title(f1=s1*st1);subplot(412);plot(t,f2);title(f2=

31、s2*st2);e_fsk=f1+f2;subplot(413);plot(t,e_fsk);title(2fsk信號(hào))%鍵控法產(chǎn)生的信號(hào)在相鄰碼元之間相位不一定連續(xù)nosie=rand(1,j);fsk=e_fsk+nosie;subplot(414);plot(t,fsk);title(加噪聲后信號(hào))%相干解調(diào)st1=fsk.*s1;%與載波1相乘f,sf1 = t2f(t,st1);%通過(guò)低通濾波器t,st1 = lpf(f,sf1,2*fm);figure(3);subplot(311);plot(t,st1);title(與s1相乘后波形);st2=fsk.*s2;%與載波2相乘f,

32、sf2 = t2f(t,st2);%通過(guò)低通濾波器t,st2 = lpf(f,sf2,2*fm);subplot(312);plot(t,st2);title(與s2相乘后波形);%抽樣判決for m=0:i-1; if st1(1,m*500+250)st2(1,m*500+250); for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=0; end else for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=1; end endend;subplot(313);plot(t,at);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2psk調(diào)制解調(diào)程序

33、及注釋clear allclose alli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率b=2*fm;t=linspace(0,5,j);%產(chǎn)生基帶信號(hào)a=round(rand(1,i);%隨機(jī)序列,基帶信號(hào)figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)=1; st2(k)=0; else st2(k)=1; endend;subplot(412);plot(t,st2);title(基帶信號(hào)反碼st2);axis(0,5,-1,2);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title(雙極性基帶信號(hào)

34、st3);axis(0,5,-2,2);%載波信號(hào)s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);%調(diào)制e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title(e_2psk);noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲subplot(512);plot(t,psk);title(加噪后波形);%相干解調(diào)psk=psk.*s1;%與載波相乘待添加的隱藏文字內(nèi)容2subplot(513);plot(t,psk);title(與載波s1相乘后波形);f

35、,af = t2f(t,psk);%通過(guò)低通濾波器t,psk = lpf(f,af,b);subplot(514);plot(t,psk);title(低通濾波后波形);%抽樣判決for m=0:i-1; if psk(1,m*500+250)0; for j=m*500+1:(m+1)*500; psk(1,j)=0; end else for j=m*500+1:(m+1)*500; psk(1,j)=1; end endendsubplot(515);plot(t,psk);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2dpsk調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose

36、 alli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率b=2*fm;t=linspace(0,5,j);%產(chǎn)生基帶信號(hào)a=round(rand(1,i);figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)=1; if b(n-1)=1 b(n)=0; else b(n)=1; end else b(n)=b(n-1); endendst1=t;for n=1:10 if b(n)=1; st2(k)=0; else st2(k)=1; endend;subplot(324);plot(t,st2);title(相對(duì)碼反碼st2);axis

37、(0,5,-1,2);%載波信號(hào)s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title(載波信號(hào)s2);%信號(hào)調(diào)制d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title(st1*s1);subplot(412);plot(t,d2);title(st2*s2);e_dpsk=d1+d2;subplot(413);plot(t,e_dpsk);title(調(diào)制后波形);noise=

38、rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪聲subplot(414);plot(t,dpsk);title(加噪聲后信號(hào));%相干解調(diào)dpsk=dpsk.*s1;%與載波s1相乘figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title(與載波相乘后波形);f,af=t2f(t,dpsk);%通過(guò)低通濾波器t,dpsk=lpf(f,af,b);subplot(412);plot(t,dpsk);title(低通濾波后波形);%抽樣判決st=zeros(1,i);%全零矩陣for m=0:i-1; if dpsk(1,m*500+250)0; st(m+1)=0; for j=m*500+1:(m+1)*500; dpsk(1,j)=0; end else for j=m*500+1:(m+1)*500; st(m+1)=1; dpsk(1,j)=1; end endendsubplot(413);plot(t,dpsk);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)%碼反變換dt=zeros(1,i);%全零矩陣dt(1)=st(1);for n=2:10; if (st(n)-st(n-1)-1; dt(n)=0; else dt(n)=1; enden