基于某MATLAB地2ASK、2FSK和2PSK地調(diào)制仿真

1、實(shí)用文檔實(shí)驗(yàn)報(bào)告(一)一、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于MATLAB勺2ASK 2FSK和2PSK的調(diào)制仿真二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)熟悉2ASK 2FSK和2PSK的調(diào)制原理。(2)學(xué)會(huì)運(yùn)用 Matlab編寫(xiě)2ASK 2FSK和2PSK調(diào)制程序。(3)會(huì)畫(huà)出原信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的波形圖。(4)掌握數(shù)字通信的 2ASK 2FSK和2PSK的調(diào)制方式。三、實(shí)驗(yàn)原理分析3.1 二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)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"。二進(jìn)制振幅鍵控的表達(dá)式為：s(t) = A(t)cos(w0+ 0

2、 ) 0 v t w T式中，wo=2兀f0為載波的角頻率；A(t)是隨基帶調(diào)制信號(hào)變化的時(shí)變振幅，即'A當(dāng)發(fā)送“1”時(shí)A=0當(dāng)發(fā)送“ 0”時(shí)典型波形如圖所示：2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：相乘法和開(kāi)關(guān)法，相應(yīng)的調(diào)制器如圖2。圖2 (a)就是一般的模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；圖 2 (b)是一種數(shù)字鍵控法，其中的開(kāi) 關(guān)電路受s(t)控制。COS僅產(chǎn)圖2 相系忠在接收端，2ASK有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同 步檢測(cè)法)，相應(yīng)的接收系統(tǒng)方框圖如圖：文案大全實(shí)用文檔Aft)定時(shí)¥脈沖圖3 G）非相干解調(diào)包絡(luò)檢波）一圖3 （b）相干解調(diào)3.2

3、 、二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)碼元的“1”和“0”分別用兩個(gè)不同頻率的正弦波形來(lái)傳送，而其振幅和初始相位不變。故其表達(dá)式為：Acos（« 1t +5 n）,發(fā)送 “1” 時(shí)s=acosG 2t十中n）,發(fā)送“0”時(shí)圖4 2FSK信號(hào)時(shí)間波形由圖可見(jiàn)，2FSK信號(hào)的波形（a）可以分解為波形（b）和波形（c）,也就是說(shuō)，一個(gè)2FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載頻的2ASK信號(hào)的疊加。第二種方法是用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路2FSK信號(hào)的調(diào)制方法主要有兩種。第一種是用二進(jìn)制基帶矩形脈沖信號(hào)去調(diào)制一個(gè)調(diào) 頻器，使其能夠輸出兩個(gè)不同頻率的碼元。文案大全實(shí)用文檔去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率

4、源的振蕩作為輸出。2FSK 信號(hào)的接收也分為相關(guān)和非相關(guān)接收兩類(lèi)。相關(guān)接收根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波fl、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對(duì)fl、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波fl、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。原理圖如下：非相關(guān)接收經(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fl、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)。其原理圖如下圖所示：圖5 ( b)非相干方式2PSK 中3. 3

5、、二進(jìn)制相移鍵控(2PSK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。在 通常用初始相位0和 分別表示二進(jìn)制“ 1”和“0”。因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式 其中，平表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位:文案大全e2FSK(t)= A cos( ct n)實(shí)用文檔因此，式子可以改寫(xiě)為典型波形如圖所示。JI發(fā)送“ 0”時(shí)發(fā)送“1 ”時(shí)A cos 6 ct概率為pI 一 Acos» 0概率為 1-pc全占空矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘，即e2FSK ( D 一s(t) cos ct其中s(t)=ang(t - Tn)n這里，g(t)是脈寬為T(mén)s的單個(gè)矩形脈沖，而的落計(jì)特性為

6、概率為Pan-1概率為1-P2PSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖如圖所示。2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法比較知識(shí)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)是雙極性的基帶信雙極性不歸開(kāi)關(guān)電路典一碼型變換乘法器e2PSk(t)2PSK信號(hào)的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)器原理框圖如cos cte2PSI(t)帶通(a)文案大全濾波器相乘器低通0°e?PSK(t)濾波器目抽樣判決器.b b cos pt c定時(shí)脈沖輸由實(shí)用文檔四.仿真源程序和代碼2ASK調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10;%10個(gè)碼元j=5000;t=linspace(0,5,j

7、);%0-5之間產(chǎn)生50001點(diǎn)行矢量，即分成5000fc=10;%載波頻率fm=i/5; %碼元速率%產(chǎn)生基帶信號(hào)x二(rand(1,i)%rand函數(shù)產(chǎn)生在0-1之間隨機(jī)數(shù)，共1-1辦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=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=1;endendendfigure(1);subplot(421);plot(t,

8、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=at-mean(at

9、);%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)+0.5<0.5;for j=m*500+1:(m+1)*500;at(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500;at(1,j)=1;endendendsubpl

10、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)頻率文案大全實(shí)用文檔%產(chǎn)生基帶信號(hào)st1=t;for n=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(

11、m)=1;endendendst2=t;%基帶信號(hào)求反for n=1:j;if st1(n)>=1;st2(n)=0;elsest2(n)=1;endend;figure(1)；subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號(hào)st1');axis(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)

12、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=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=

13、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,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

14、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;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500;at(1,j)=1;endendend;subplot(313);plot(t,at);axis(0,5,-1,2);title('抽樣判決后波形)文案大全實(shí)用文檔2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5; %碼元速率B=2*fm;t=lin

15、space(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=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號(hào)st1');axis(0,5,-1,2);%基帶信號(hào)求反%由于PSK中的是雙極性信號(hào)，因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取 反來(lái)與之一起構(gòu)成雙極性碼st

16、2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(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)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);subpl

17、ot(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subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形)；f,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

18、 m=0:i-1;if psk(1,m*500+250)<0;for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=1;endendend文案大全實(shí)用文檔subplot(515);plot(t,psk);axis(0,5,-1,2);title('抽樣判決后波形)用到的傅立葉T2F函數(shù)%利用FFT計(jì)算信號(hào)的頻譜并與信號(hào)的真實(shí)頻譜的抽樣比較。 %腳本文件T2F.m定義了函數(shù)T2F,計(jì)算信號(hào)的傅立葉變換 function f,sf= T2F(t,st)dt = t(2)-t(1)；T=t(

19、end);df = 1/T;N = length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf = fft(st);sf = T/N*fftshift(s ');用到的低通濾波器函數(shù)function t,st=lpf(f,sf,B)df = f(2)-f(1);T = 1/df;hf = zeros(1,length(f); %全零矩陣bf = -floor( B/df ): floor( B/df ) + floor( length(f)/2 );hf(bf)=1;yf=hf.*sf;t,st=F2T(f,yf);st = real(st);用到的反傅立葉函數(shù)%腳本文件

20、F2T.m定義了函數(shù)F2T,計(jì)算信號(hào)的反傅立葉變換。function t,st=F2T(f,sf)%This function calculate the time signal using ifft function forthe input%signal's spectrumdf = f(2)-f(1);Fmx = ( f(end)-f +df);dt = 1/Fmx;N = length(sf);T = dt*N;%t=-T/2:dt:T/2-dt;t = 0:dt:T-dt;sff = fftshift(sf);st = Fmx*ifft(sff);五、仿真結(jié)果及分析5.1 2ASK 分析通過(guò)編寫(xiě)M文件程序，產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，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)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1和圖2所示。圖1.2ASK調(diào)制過(guò)程仿真圖文案大