基于Matlab對2ASK、2PSK、2FSK的仿真

1、吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 信息工程學(xué)院 數(shù)字通信系統(tǒng) 課程設(shè)計報告題 目： 基于Matlab數(shù)字基帶調(diào)制 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 時 間： 2013/11/252013/12/13 目 錄第一章 緒 論1第二章 數(shù)字信號基帶傳輸22.1 數(shù)字基帶傳輸概述22.2 數(shù)字基帶信號及其波形22.2.1 單極性不歸零波形22.2.2 雙極性不歸零波形32.2.3 單極性歸零波形42.2.4 雙極性歸零波形5第三章 載波調(diào)制的數(shù)字傳輸73.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)73.2 數(shù)字的基本調(diào)試方式73.2.1 振幅鍵控（ASK）調(diào)制原理83.2.2 移頻鍵控（FSK）調(diào)

2、制原理123.2.3 移相鍵控（PSK）調(diào)制原理18第四章 課程設(shè)計總結(jié)23參考文獻(xiàn)I附錄I第一章 緒 論通信就是從一地向另一地傳遞消息。通信的目的是傳遞消息中所包含的信息。人們可以用語言、文字、音樂、數(shù)據(jù)、圖片或活動圖像等不同形式的消息來表達(dá)信息。信息是消息的內(nèi)涵，及消息中所包含的人們原來不知而待知的內(nèi)容。因此，通信的根本目的在于傳輸含有信息的消息，否則，就失去了通信的意義。基于這種認(rèn)識，“通信”也就是“信息傳輸”或“消息傳輸”。實現(xiàn)通信的方式很多，如手勢、語言、消息樹、烽火臺、金鼓和驛馬傳令，以及現(xiàn)代社會的電報、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)、數(shù)據(jù)和計算機(jī)通信等，這些都是消息傳遞的方

3、式和信息交流的手段。隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前使用最廣泛的通信方式是電通信。由于電通信迅速、準(zhǔn)確、可靠且不受時間、地點、距離的限制，因而一百多年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。如今，在自然科學(xué)領(lǐng)域凡是設(shè)計“通信”這一術(shù)語，一般均指“電通信”。隨著數(shù)字通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及通信網(wǎng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互融合，信息科學(xué)技術(shù)已成為21世紀(jì)國際社會和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的強(qiáng)大推動力。信息是一種資源，只有通過廣泛的傳播與交流，才能產(chǎn)生利用價值，促進(jìn)社會成員之間的合作，推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而信息的傳播與交流，是依靠各種通信方式與技術(shù)來實現(xiàn)的。學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代通信原理與技術(shù)

4、是信息社會每一位成員，尤其是為了的通信工作者的迫切要求。 第二章 數(shù)字信號基帶傳輸2.1 數(shù)字基帶傳輸概述基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由信道信號形成器、信道、接受濾波器和抽樣判決器組成。如圖2-1-1所示。圖2-1-1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)2.2 數(shù)字基帶信號及其波形數(shù)字基帶信號是消息代碼的電波形（或電脈沖）表示。數(shù)字基帶信號的類型有很多，常見的由矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。2.2.1 單極性不歸零波形單極性不歸零波形如圖2-2-1所示，這是一種最簡單。最常用的基帶信號形式。這種信號脈沖的零電平和正電平分別對應(yīng)者二進(jìn)制代碼0和1，或者說，它在一個碼元時間內(nèi)用脈沖的有或無來對

5、應(yīng)表示0或1碼。其特點是極性單一，有直流分量，脈沖之間無間隔。 圖2-2-1 單極性不歸零波形用單極性不歸零碼來表示二元信息序列10011001000，畫出波形示意圖。如圖2-2-2所示，程序詳見附錄。 圖2-2-2 單極性不歸零碼2.2.2 雙極性不歸零波形 在雙極性不歸零波形中。脈沖的正、負(fù)電平分別對應(yīng)與二進(jìn)制代碼1、0，如圖2-2-3所示，由于它是幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0、1符號等可能出現(xiàn)是無直流分量。這樣，恢復(fù)信號的判決電平為0，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。 圖2-2-3 雙極性不歸零波形用雙極性不歸零碼來表示二元信息序列10011101100，畫出波形示

6、意圖，如圖2-2-4所示，程序詳見附錄。 圖2-2-4 雙極性不歸零碼2.2.3 單極性歸零波形單極性歸零波形與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個有電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，所以稱為歸零波形。如圖2-2-5所示，單極性歸零波形可以直接提取定時信息，是其他波形提取位定時信號時需要采用的一種過渡波形。 圖2-2-5 單極性歸零波形用單極性歸零碼來表示二元信息序列10111001001，畫出波形示意圖，如圖2-2-6所示，程序詳見附錄。圖2-2-6 單極性歸零碼2.2.4 雙極性歸零波形雙極性歸零波形是雙極性波形的歸零形式，如圖2-2-7所示，它兼有雙極性和不歸零波形

7、的特點。 圖2-2-7 雙極性歸零波形用雙極性歸零碼來表示二元信息序列100110000101，畫出波形示意圖，如圖2-2-8所示，程序詳見附錄。圖2-2-8 雙極性歸零碼第三章 載波調(diào)制的數(shù)字傳輸3.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，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)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)由調(diào)制器、信道、解調(diào)器等組成，如圖3-1-1 所示。 圖3-1-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3.2 數(shù)字的基本調(diào)

8、試方式數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來表示數(shù)字基帶信號的離散狀態(tài)?；镜娜N數(shù)字調(diào)試方式是：振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、和移相鍵控（PSK或DPSK）。3.2.1 振幅鍵控（ASK）調(diào)制原理振幅鍵控是正弦載波的幅度歲數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制振幅鍵控，其表示式為 式中，是持續(xù)時間為的矩形波形，是脈沖幅值的取值，=0或1。二進(jìn)制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖，如圖3-2-1所示。 圖3-2-1 二進(jìn)制振幅鍵

9、控信號調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖，如圖3-2-2所示。圖3-2-2 二進(jìn)制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖 2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形，如圖3-2-3所示。 圖3-2-3 2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形圖2ASK信號的調(diào)制模型方框圖，如圖3-2-4所示。圖3-2-4 2ASK信號調(diào)制的模型方框圖設(shè)置正弦信號和方波信號參數(shù)，如圖3-2-5和圖3-2-6所示。 圖3-2-5 正弦信號參數(shù)設(shè)置 圖3-2-6 方波信號源的參數(shù)設(shè)置2ASK調(diào)制各點的時間波形圖，如圖3-2-7所示。圖3-2-7 2ASK調(diào)制各點的時間波形圖2ASK信號的解調(diào)模型方框圖，如圖3-2-8所示。圖

10、3-2-8 2ASK信號的解調(diào)模型方框圖設(shè)置低通濾波器的參數(shù)，如圖3-2-9所示。圖3-2-9 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖2ASK信號解調(diào)的各點時間波形圖，如圖3-2-10所示。圖3-2-10 2ASK信號解調(diào)的各點時間波形圖3.2.2 移頻鍵控（FSK）調(diào)制原理正弦載波的頻率歲數(shù)字基帶信號在和兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生移頻鍵控信號。移頻鍵控信號可以利用手矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則為二進(jìn)制移頻鍵控，其表達(dá)式為二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形,如圖3-2-11所示。圖3-2-11 二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形圖數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原

11、理圖,如圖3-2-12所示。圖3-2-12 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖二進(jìn)制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖，如圖3-2-13所示。圖3-2-13 二進(jìn)制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖2FSK非相干解調(diào)過程的時間波形，如圖3-2-14所示。圖3-2-14 2FSK非相干解調(diào)過程的時間波形2FSK信號的調(diào)制模型方框圖，如圖3-2-15所示。圖3-2-15 2FSK信號的調(diào)制模型方框圖設(shè)置Sine Wave1的參數(shù)和Pulse Generator參數(shù),如圖3-2-16和圖3-2-17所示。 圖3-2-16 Sine Wave1的參數(shù)設(shè)置 圖3-2-17 Pulse Genera參數(shù)設(shè)置2FSK信號

12、調(diào)制各點的時間波形，如圖3-2-18所示。圖3-2-18 2FSK信號調(diào)制各點的時間波形2FSK信號解調(diào)方框圖，如圖3-2-19所示。圖3-2-19 2FSK信號解調(diào)方框圖2FSK信號帶通濾波器參數(shù)設(shè)置，如圖3-2-20所示。圖3-2-20 2FSK信號帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 2FSK信號帶通濾波器參數(shù)設(shè)置，如圖3-2-21所示。圖3-2-21 2FSK信號帶通濾波器參數(shù)設(shè)置2FSK信號解調(diào)各點時間波形，如圖3-2-22所示。圖3-2-22 2FSK信號解調(diào)各點時間波形3.2.3 移相鍵控（PSK）調(diào)制原理 當(dāng)正弦載波的相位歲數(shù)字基帶信號離散變化是，則產(chǎn)生移相鍵控信號。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時，則

13、為二進(jìn)制移相鍵控，其表達(dá)式為 二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形，如圖3-2-23所示。圖3-2-23 二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形圖2PSK信號的調(diào)制原理圖，如圖3-2-24所示。圖3-2-24 2PSK信號的調(diào)制原理圖2PSK信號的解調(diào)原理圖，如圖3-2-25所示。圖3-2-25 2PSK信號的解調(diào)原理圖2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形，如圖3-2-26所示。圖3-2-26 2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形圖 2PSK信號的調(diào)制原理圖，如圖3-2-27所示。圖3-2-27 2PSK信號的調(diào)制原理圖設(shè)置Sine Wave1、Sine WaveShift和Pulse Generator的參數(shù)，如圖3

14、-2-28、圖3-2-29和圖3-2-30所示。 圖3-2-28 Sine Wave1參數(shù)設(shè)置 圖3-2-29 Sine WaveShift參數(shù)設(shè)置 圖3-2-30 設(shè)置Pulse Generator參數(shù)2PSK調(diào)制的各點時間波形，如圖3-2-31所示。圖3-2-31 2PSK信號調(diào)制各點的時間波形2PSK信號解調(diào)框圖，如圖3-2-32所示。 圖3-2-32 2PSK信號解調(diào)框圖 2PSK信號解調(diào)各點的時間波形，如圖3-2-33所示。圖3-2-33 2PSK信號解調(diào)各點的時間波形 第四章 課程設(shè)計總結(jié)這次的課程設(shè)計也不例外。雖然我們以前學(xué)了一點MATLAB，不少課本上也有提到過 MATLAB，

15、但是我們還是不怎么熟練，通過這次數(shù)字通信系統(tǒng)課程讓我更好地學(xué)會了如何去使用這個軟件。數(shù)字通信系統(tǒng)的知識在課堂上掌握的也不是很好，所以這次課程設(shè)計對于我來說真是難度不小啊。在很多人眼中為期三周的課程設(shè)計或許是一種煎熬，這是可以理解的。 每一次課程設(shè)計都會學(xué)到不少東西，不但對數(shù)字通信系統(tǒng)的知識鞏固了，也加強(qiáng)了MATLAB 這個強(qiáng)大軟件使用的學(xué)習(xí)，這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在自己和同學(xué)相互協(xié)助下，終于迎刃而解了。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古

16、名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。同樣十分感謝XX、XX老師在此次課程設(shè)計中給我提出的建議與不足，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次課程設(shè)計的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計。24參考文獻(xiàn)1 曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理.北京：清華大學(xué)出版社，19922 張輝，曹麗娜.通信原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20033 倪維楨.數(shù)據(jù)通信原理.北京：中國人

17、民大學(xué)出版社，19994 歐陽長月.數(shù)字通信.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19885 沈振元.通信系統(tǒng)原理.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19936 南利平.通信原理簡明教程.北京：清華大學(xué)出版社，20007 易波.現(xiàn)代通信導(dǎo)論.長沙：國防科技大學(xué)出版社，19988 王秉鈞.現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理.天津：天津大學(xué)出版社，19919 劉衛(wèi)國.MATLAB程序設(shè)計教程.北京：中國水利水電出版社，200510 朱衡君.MATLAB語言及實踐教程(第二版).北京：清華大學(xué)出版社，2009.811 張靜.MATLAB在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，200712 孫屹，吳磊. Simulink通信仿

18、真開發(fā)手冊.北京：國防工業(yè)出版社,2003.II附錄單極性不歸零程序function y=snrz(x)global x y t0 t;x=1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0;t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=0; end endend y=y,x(i); M=max(y); m=min(y); subplot(2,1,1); plot(t,y);grid on axis(0,i,m-0.1,

19、M+0.1); title('1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0'); t=1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0;snrz(t);-雙極性不歸零程序function y=dnrz(x)x=1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 ;t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=-1; end endend y=y,x(i); M=max(y); m=min(y); subplot(2,1,1); plot(t,y);grid on axis(0,i,m-0.1,M+0.1); title('1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0'); t=1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 ;dnrz(t);-單極性歸零程序function y=srz(x)x=1 0 1 1 1 0 0 1 0 0