數(shù)字帶通系統(tǒng)

1、數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告題 目: 數(shù)字帶通系統(tǒng)講課老師: 學(xué)生姓名： 所屬院系： 信息科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)： 信息與通信工程學(xué) 號(hào)： 完成日期：2015/5/111·設(shè)計(jì)目的應(yīng)用數(shù)字通信課程中學(xué)到的知識(shí)，設(shè)計(jì)基于BPSK調(diào)制解調(diào)的數(shù)字帶通系統(tǒng)，并用MATLAB來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)，輸出調(diào)制前的基帶信號(hào)，調(diào)制后的BPSK信號(hào)，疊加噪聲后的2PSK信號(hào)，解調(diào)器在接收到信號(hào)后解調(diào)的各點(diǎn)的信號(hào)波形。2·設(shè)計(jì)原理數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中有效傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特征相匹配。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換

2、為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：1）利用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；2) 通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，通常稱(chēng)為鍵控法；其基本鍵控方式為：振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控。2.1 BPSK的調(diào)制原理如果兩個(gè)頻率相同的載波同時(shí)開(kāi)始震蕩，這兩個(gè)頻率同時(shí)達(dá)到正最大值，零值和負(fù)最大值，他們應(yīng)處于“同相”狀態(tài)；若其中一個(gè)開(kāi)始得遲了點(diǎn)，就可能處于“不同相”狀態(tài)。一般信號(hào)震蕩周期為360度，如果一個(gè)載波比另一個(gè)載波相差半個(gè)周期，則其相位差為180度，也就是相反。2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：e2psk=Acoswct+n其中n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位。n=0，發(fā)送“0”時(shí)，發(fā)送“1”時(shí)因此，上式可

3、以改寫(xiě)為：e2pskt=Acoswct ,概率為P-Acoswct ,概率為1-P由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故BPSK信號(hào)可以表述為一個(gè)雙極性全占空（非歸零）矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘：e2pskt=s(t)coswct其中，st=nang(t-nTs) ，s(t)為雙極性全占空矩形脈沖序列，g(t)是脈寬為T(mén)s的單個(gè)矩形脈沖，an的統(tǒng)計(jì)特性為：an=1 , 概率為P-1 , 概率為1-PBPSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖如圖1所示：圖1. BPSK信號(hào)的調(diào)制原理圖與2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法比較，只是對(duì)s(t)的要求不同。在2ASK中S(t)是單極性的，而在2PSK中S(t)是雙極性的基帶

4、信號(hào)。相移鍵控是利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。2.2 BPSK解調(diào)原理2PSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法，因?yàn)镻SK信號(hào)的功率譜中無(wú)載波分量。在相干解調(diào)中如何得到同頻同相的本地載波是個(gè)關(guān)鍵，因此對(duì)PSK信號(hào)進(jìn)行非線性變換，才能產(chǎn)生載波分量。其相干接收機(jī)原理框圖如圖2所示：圖2. BPSK的相干接收機(jī)原理框圖圖中經(jīng)過(guò)帶通濾波得到有用信號(hào)，經(jīng)相乘器與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高分分量，再進(jìn)行抽樣判決得到基帶信號(hào)，即正抽樣值為1，負(fù)抽樣值為0。BPSK信號(hào)的相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖3所示：圖3.BPSK信號(hào)的相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波3·實(shí)現(xiàn)數(shù)字帶通系統(tǒng)的MATL

5、AB程序Clc;clear %產(chǎn)生比特信號(hào) t=0:0.01:9.99; a=randint(1,10); m=a(ceil(t+0.01); figure(1) plot(t,m) title('產(chǎn)生隨機(jī)十比特二進(jìn)制比特序列'); axis(0,10,-2,2); %載波信號(hào)% fc=4800;fs=100000; ts=0:1/fs:(1000-1)/fs; carry=cos(2*pi*fc*ts/2.5);    

6、;          %因?yàn)樾畔⑺俾?400b/s，載頻4800Hz，一個(gè)Ts兩個(gè)載波信號(hào)，不除2.5是五個(gè)載波figure(2) plot(t,carry) title('載波信號(hào)') axis(0,10,-2,2); %2psk調(diào)制% e_2psk=cos(2*pi*fc*ts/2.5+pi*m); figure(3) plot(t,e_2psk) title('2psk調(diào)制信號(hào)');

7、60;axis(0,10,-2,2); %產(chǎn)生高斯白噪聲 a=0.1; noise=a*wgn(1,1000,10);           %產(chǎn)生1行1000列的高斯白噪聲為10dBW figure(4) plot(t, noise) title('高斯白噪聲');  axis(0,10,-2,2);%調(diào)制信號(hào)疊加高斯白噪聲 e2psk=e_2psk+noise; figure(5

8、) plot(t,e2psk) title('2psk疊加白噪聲波形') axis(0,10,-2,2); %帶通濾波器的設(shè)計(jì)%BB1,AB1=ellip(5,0.5,60,2400,6400*2/100000);   %帶通濾波器通帶上、下界頻率分別為2400Hz,6400Hz,通帶最大衰減為0.5dB,階數(shù)為5，計(jì)算帶通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子分母多項(xiàng)式系數(shù)向量BB1和AB1 e_2psk1=filter(BB1,AB1,e2psk);     

9、60;                 %帶通濾波器濾除帶外噪聲 figure(6) plot(t,e_2psk1) title('調(diào)制信號(hào)通過(guò)帶通濾波器') %相干解調(diào)與載波相乘 e_2psk2=e_2psk1.*carry*2; figure(7) plot(t,e_2psk2) title('調(diào)制信號(hào)與載波相乘進(jìn)行相干

10、解調(diào)') axis(0,10,-2,2); %設(shè)計(jì)低通濾波器 BB2,AB2=ellip(5,0.5,60,700*2/100000);             %通濾波器通帶截止頻率分別為700Hz,通帶最大衰減為0.5dB,階數(shù)為5，計(jì)算低通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子分母多項(xiàng)式系數(shù)向量BB2和AB2AB2 e_2psk3=filter(BB2,AB2,e_2psk2); figure(8) plot(t

11、,e_2psk3) title('解調(diào)信號(hào)通過(guò)低通濾波器') %抽樣判決 for i=0:9     if(e_2psk3(i+1)*100)>0)        e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);     else        

12、e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);     end end figure(9) plot(t,e_2psk4) title('抽樣判決后的信號(hào)') axis(0,10,-2,2); %濾波器單位沖激響應(yīng) %帶通濾波器單位沖激響應(yīng) figure(18) dimpulse(BB1,AB1) title('帶通濾波器單位沖激響應(yīng)') axis(0,5000,-0.06

13、,0.06); %低通濾波器單位沖激響應(yīng) figure(19) dimpulse(BB2,AB2) axis(0,1000,-0.02,0.02); title('低通濾波器單位沖激響應(yīng)') %濾波器頻率響應(yīng)曲線 %帶通濾波器頻率響應(yīng)曲線 figure(20) w=0:0.1:2*pi*0.3; freqz(BB1,AB1,w) title('帶通濾波器幅頻相頻曲線') %低通濾波器頻率響應(yīng)曲 w=0:0.1:2*pi*0.3; figure(21) freqz(BB2,AB2,w) title('低通濾波器幅頻相頻曲線') 4·MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以正弦信號(hào)作為載波，其信息速率2400b/s，載頻4800Hz，一個(gè)TS兩