電子信息系統(tǒng)仿真（課程設(shè)計(jì)）數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真及調(diào)制性能分析

1、 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子信息系統(tǒng)仿真（課程設(shè)計(jì)） 二八 屆 電子信息工程 專業(yè) 0813083 班級(jí)題 目 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真及調(diào)制性能分析 姓 名 學(xué)號(hào) 081308303 指導(dǎo)教師 職稱 講師 二一年 十二 月 十二 日內(nèi) 容 摘 要利用matlab作為編程工具，通過對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫，對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)模型，并對(duì)模型的仿真流程以及仿真結(jié)果進(jìn)行具體分析，通過比較三種數(shù)字調(diào)制方式，總結(jié)三種數(shù)字調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，便于以后工作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。關(guān)鍵詞：振幅鍵控ask，頻率鍵控fsk，相位鍵控psk目 錄內(nèi)容摘要 1第一章

2、緒論 3第二章 課程設(shè)計(jì)目的4 第三章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理分析 4第四章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真過程 81 、應(yīng)用matlab進(jìn)行數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)過程2 、應(yīng)用matlab進(jìn)行編寫的程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的程序段和仿真圖像第五章 仿真結(jié)果分析14第六章 參考文獻(xiàn)15第一章 緒論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。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(message)。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)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（signal）是傳輸

3、消息的手段，信號(hào)是消息的物質(zhì)載體。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)。通信的目的是傳遞消息，但對(duì)受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息(information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來(lái)度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來(lái)發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通信從本質(zhì)上來(lái)講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大

4、量有用的信息無(wú)失真，高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過程中將無(wú)用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲(chǔ)存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。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)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。第二章 課程設(shè)計(jì)目的通過這次課程設(shè)計(jì)我親手設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真程序，得出調(diào)制后仿真波形，進(jìn)一步理解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的原理，進(jìn)一

5、步掌握matlab的用法。提高自己的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作能力，為以后工作學(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。第三章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理分析在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。 圖3-1數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理分析 二進(jìn)制振幅鍵控（ask）振幅鍵控是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。在2ask中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息“0”或“1”。一種常用

6、的、也是最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制振幅鍵控方式稱為通-斷鍵控（on off keying，ook），其表達(dá)式為二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)間波型圖3-2調(diào)制方式：圖3-3 二進(jìn)制頻率鍵控（fsk） 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。在2fsk中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（2fsk信號(hào)）。圖3-4調(diào)制方式：圖3-5二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖圖3-6二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)非相干解調(diào)器原理圖圖3-7二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)相干解調(diào)器原理圖二進(jìn)制相移鍵控（psk）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)

7、信號(hào)。 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 。 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 圖3-8調(diào)制方式：圖3-9第四章 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真過程1 、應(yīng)用matlab進(jìn)行數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)過程a.對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，選擇調(diào)制的方式。b.根據(jù)調(diào)制方式和調(diào)制原理圖編寫matlab程序，并運(yùn)行得出調(diào)制仿真的圖像。c.根據(jù)實(shí)驗(yàn)程序和仿真圖像對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真性能進(jìn)行分析。2 、應(yīng)用matlab進(jìn)行編寫的程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的程序段和仿真圖像【a】二進(jìn)制振幅監(jiān)控（ask）s=1 0 1 1 0 0 1 0;t=0:2*pi/99:2*pi;m1=;c1=;for n=1

8、:length(s) if s(n)=0 ; m=zeros(1,100); else %s(n)=1; m=ones(1,100); end c=sin(2*t); m1=m1 m;c1=c1 c;end a=c1.*m1;subplot(3,1,1);plot(m1)title (原始信號(hào));subplot(3,1,2);plot(c1)title (載波信號(hào));axis(0 100*length(s) -0.1 1.1);subplot(3,1,3);plot (a);title (ask已調(diào)信號(hào));圖4-1【b】二進(jìn)制頻率鍵控（fsk）s=1 0 1 1 0 1 0 1;t=0:2*p

9、i/99:2*pi;m1=;c1=;b1=;for n=1:length(s) if s(n)=0 ; m=ones(1,100); c=sin(5*t); b=zeros(1,100); else s(n)=1; m=ones(1,100); c=sin(2*t); b=ones(1,100); end m1=m1 m; c1=c1 c; b1=b1,b;end f=c1.*m1;subplot(3,1,1);plot(b1)title (原始信號(hào));subplot(3,1,2);plot(c1)title (載波信號(hào)c1);axis(0 100*length(s) -0.1 1.1);su

10、bplot(3,1,3);plot (f);title (fsk已調(diào)信號(hào));圖4-2【c】二進(jìn)制相移鍵控（psk）s=0 1 1 0 1 0 0 1 1 0;t=0:2*pi/99:2*pi;m1=;c1=;b1=;for n=1:length(s) if s(n)=0 ; m= -ones(1,100); b=zeros(1,100); else s(n)=1; m=ones(1,100); b=ones(1,100); end c=sin(2*t); m1=m1 m; c1=c1 c; b1=b1,b;end p=c1.*m1;subplot(3,1,1);plot(b1)title (原

11、始信號(hào));subplot(3,1,2);plot(c1)title (載波信號(hào)c1);axis(0 100*length(s) -0.1 1.1);subplot(3,1,3);plot (p);title (psk已調(diào)信號(hào));圖4-4第五章 仿真結(jié)果分析二進(jìn)制振幅鍵控（ask）采用模擬相乘的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過模擬幅度調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過數(shù)字基帶信號(hào)和正弦載波信號(hào)相乘得出載波。仿真結(jié)果與原理相符。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中每個(gè)符號(hào)只能表示0和1(+1或-1)。但在許多實(shí)際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中卻往往采用多進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制方式。與二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)相比，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)具有如下兩個(gè)特點(diǎn)： 第一：在相同的信道碼源調(diào)

12、制中，每個(gè)符號(hào)可以攜帶log2m比特信息，因此，當(dāng)信道頻帶受限時(shí)可以使信息傳輸率增加，提高了頻帶利用率。但由此付出的代價(jià)是增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。 第二，在相同的信息速率下，由于多進(jìn)制方式的信道傳輸速率可以比二進(jìn)制的低，因而多進(jìn)制信號(hào)碼源的持續(xù)時(shí)間要比二進(jìn)制的寬。加寬碼元寬度，就會(huì)增加信號(hào)碼元的能量，也能減小由于信道特性引起的碼間干擾的影響等。二進(jìn)制頻率鍵控（2fsk）的產(chǎn)生方法主要有兩種。一種可以采用模擬調(diào)制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種是采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩種方法的主要區(qū)別在于：由調(diào)制法產(chǎn)生的2fsk信號(hào)在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。而鍵控法產(chǎn)生的2fsk信號(hào)，是由電子開關(guān)在兩個(gè)獨(dú)立的頻率

13、源之間的轉(zhuǎn)換形成的，故相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。本次實(shí)驗(yàn)采用的是模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂fsk就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)制載波的頻率。實(shí)現(xiàn)起來(lái)較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。二進(jìn)制相移鍵控（2psk）根據(jù)數(shù)字基帶信號(hào)的兩個(gè)電平使載波相位在兩個(gè)不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。實(shí)驗(yàn)所得仿真波形與理論相符。它的優(yōu)點(diǎn)是幅度恒定，傳播速率快，抗噪聲和抗衰減能力較好。在中高速數(shù)據(jù)傳輸中用到。三種調(diào)制方式相比，從數(shù)據(jù)傳播速率來(lái)說pskfskask。ask抗噪聲性能最差，抗衰落能力不強(qiáng)，因而一般適宜在恒參信道中使用。比如：電話傳輸。fsk抗噪聲能力較強(qiáng)，抗衰減能力，實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易，適合中低輸數(shù)據(jù)傳輸。psk在有線信道上能實(shí)現(xiàn)高速傳播，但要求接收機(jī)上有穩(wěn)定的參考相位來(lái)分辨