ASK FSK PSK調(diào)制解調(diào)的對比仿真

#隨機信號的頻譜9876543210-1000-800-600-400-20002004006008001000頻率(Hz)圖4-92FSK隨機信號的頻譜調(diào)制信號的頻譜350r350300250200150100500-1000-800-600-400-20002004006008001000頻率(Hz)圖4-102FSK調(diào)制信號的頻譜調(diào)制信號的頻譜9876543210-1000-800-600-400-20002004006008001000頻率(Hz)LLLLILl\p1LLLLA1I1■11--Im1ih'A1!\J1AAaMi1:「rir1「V圖4-112FSK相干解調(diào)后信號的頻譜調(diào)制信號的頻譜87654321-20002004006008001000頻率(Hz)-1000-800-600-400圖4-12當兩載波頻率差值小，即df=1時2FSK非相干解調(diào)后的頻譜圖頻率（Hz）圖4-13（a）載波頻率差值為1頻譜當載波頻率差值大時，即df=1調(diào)制信號的頻譜300X:251.3Y:30025020015010050o-1000-800-600-400-20002004006008001000

頻率(Hz)圖4-13（a）載波頻率差值為10頻譜

分析：對比圖4-13(a)和(b)可知，當兩個載波差值很小時，已調(diào)信號的頻譜呈現(xiàn)單峰如(a)圖；當兩個載波差值較大時，已調(diào)信號的頻譜呈現(xiàn)雙峰如(b)圖，且經(jīng)過判決器后頻譜沒有發(fā)生變化，這與原理中闡述的2-FSK頻譜的特點完全相符。仿真結(jié)果的分析說明該2-FSK仿真模型是可行的。4.3二進制相移(2PSK)調(diào)制解調(diào)4.3.1設計流程4.3.2設計思路隨機信源：產(chǎn)生十個隨機數(shù)，每個馬元寬度為200；2PSK調(diào)制：將信源成語載波乘于載波；加入高斯白噪聲：是調(diào)制后的信號經(jīng)過帶有高斯白噪聲的信道2PSK解調(diào)：經(jīng)過相乘器、低通濾波器、抽樣判決器4.3.3代碼清單clearall;closeall;clc;max=10g=zeros(1,max);g=randint(l,max);%長度為max的隨機二進制序列cp=[];mod1=[];f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;forn=l:length(g);ifg(n)==0;A=zeros(1,200);%每個值200個點elseg(n)==l;A=ones(1,200);endcp=[cpA];%s(t)碼元寬度200c=cos(f*t);%載波信號modl=[modlc];%與s(t)等長的載波信號,變?yōu)榫仃囆问絜ndfigure(l);subplot(4,2,l);plot(cp);gridon;axis([O200*length(g)-22]);title('二進制信號序列')；cm=[];mod=[];forn=l:length(g);ifg(n)==0;B=ones(1,200);%每個值200個點c=cos(f*t);%載波信號elseg(n)==1;B=ones(1,200);c=cos(f*t+pi);%載波信號endcm=[cmB];%s(t),碼元寬度200mod=[modc];%與s(t)等長的載波信號endtiaoz=cm.*mod;%e(t)調(diào)制figure(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);gridon;axis([0200*length(g)-22]);title('2PSK調(diào)制信號');figure(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp)));axis([0200*length(g)0400]);title(原始信號頻譜');figure(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz)));axis([0200*length(g)0400]);title('2PSK信號頻譜');%帶有高斯白噪聲的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信號tiaoz中加入白噪聲，信噪比為10figure(1);subplot(4,2,3);plot(tz);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title(通過高斯白噪聲信道后的信號')；figure(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz)));axis([0200*length(g)0400]);title(加入白噪聲的2PSK信號頻譜');jiet=2*mod1.*tz;%同步解調(diào)figure(1);subplot(4,2,4);plot(jiet);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title(相乘后信號波形')figure(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet)));axis([0200*length(g)0400]);title(相乘后信號頻譜')；%低通濾波器fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2);wp=fp/(fn/2);%計算歸一化角頻率[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs);%計算階數(shù)和截止頻率[b,a]=butter(n,wn);%計算H(z)figure(4);freqz(b,a,1000,11025);subplot(2,1,1);axis([04000-1003])title('LPF幅頻相頻圖');

jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(4,2,5);plot(jt);gridonaxis([O200*length(g)-22]);title(經(jīng)低通濾波器后信號波形')figure(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt)));axis([0200*length(g)0400]);title(經(jīng)低通濾波器后信號頻譜');%抽樣判決form=1:200*length(g);ifjt(m)<0;jt(m)=1;elsejt(m)>=0;jt(m)=0;endendfigure(1);subplot(4,2,6);plot(jt);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title(經(jīng)抽樣判決后信號sA(t)波形')figure(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(jt)));axis([0200*length(g)0400]);title(經(jīng)抽樣判決后信號頻譜');4.3.4運行結(jié)果二進制信號序列20-20500100015002000通過高斯白噪聲信道后的信號20-20500100015002000r“中4上二進制信號序列20-20500100015002000通過高斯白噪聲信道后的信號20-20500100015002000r“中4上K沖弋*:g7、經(jīng)低通濾波器后信號波形20-205001000150020002PSK調(diào)制信號圖圖4-142PSK調(diào)制解調(diào)信號的波形原始信號頻譜400200--0500100015002000加入白噪聲的2PSK信號頻譜2PSK信號頻譜4002004002000經(jīng)低通500濾波原始信號頻譜400200--0500100015002000加入白噪聲的2PSK信號頻譜2PSK信號頻譜4002004002000經(jīng)低通500濾波1器00后0信15號00頻譜20000經(jīng)抽50樣0判決10后00信號150頻0譜20004002000050010001500200040020000500100015002000圖4-152PSK調(diào)制解調(diào)信號的頻譜圖LPF幅頻相頻圖圖4-162PSK調(diào)制解調(diào)幅頻相頻圖分析：2PSK調(diào)制后頻譜與2ASK調(diào)制后頻譜差不多，實現(xiàn)頻譜搬移，能量主要集中在主瓣附近，可見能量比較集中，抗噪聲能力強，信號通過解調(diào)后和解調(diào)前一樣，這與理論相符合，仿真結(jié)果的分析說明該2PSK仿真模型是可行的。4.4誤碼率erfc24.4.1設計思路為了保證信號源的特性一樣，我們假設同意幅度的信號，分別經(jīng)過2ASK相干解調(diào)、2ASK非相干解調(diào)、2FSK相干解調(diào)、2FSK非相干解調(diào)、2PSK解調(diào)后根據(jù)小表比較信噪比和誤碼率的關系。相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK—erfc2—-e-r/422FSK2erfc擊1—e一r/222PSK2erfcs)圖4-17二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率公式一覽表4.4.2代碼清單clearall;a=0.001%信號幅度SNR_dB=0:0.3:20;%信噪比范圍(單位分貝)SNR=10.人(SNR_dB./10);%信噪比(由分貝轉(zhuǎn)化而來101g(SNR)=SNR_dB)SNR2="2./(2*SNR);%信號幅度為a時的噪聲功率fori=1:length(SNR_dB)ask_pe1=0.5*erfc(sqrt(a.A2./(8*SNR2)));%ASK相關解調(diào)時的誤碼率(給定信號幅度a和噪聲方差。人2時的信噪比r=aA2/2*aA2，而%這里的噪聲功率是SNR2)ask_pe2=0.25*erfc(sqrt(a.A2./(8*SNR2)))+0.5*exp(-a.A2./(8*SNR2));%ASK非相干解調(diào)時的誤碼率fsk_pel=0.5*erfc(sqrt(a42./(4*SNR2)));%FSK相關解調(diào)時的誤碼率fsk_pe2=0.5*exp(-0.25*aJ2./SNR2);%FSK非相干解調(diào)時的誤碼率psk_pe=0.5*erfc(sqrt(0.5*a.A2./SNR2));%PSK解調(diào)時的誤碼率endsemilogy(SNR_dB,ask_pel,'.r');%這些都是繪制信噪比誤碼率曲線holdon;semilogy(SNR_dB,ask_pe2);holdon;semilogy(SNR_dB,fsk_pel,'*r');holdon;semilogy(SNR_dB,fsk_pe2,'-.');holdon;semilogy(SNR_dB,psk_pe,'om');holdon;legend('相干2ASK','?非相干2ASK',相干2FSK','?非相干2FSK','2PSK');gridon;axis([0,20,l/le7,l]);xlabel('SNR_dB');ylabel('Pe');4.4.3運行結(jié)果圖4-18誤碼率分析圖解誤碼率\信噪比2456810121615相干2ASK0.18400.14650.099150.079140.036190.013540.0024390.0001682.054e-7非相干2ASK0.22220.33770.27350.22440.11760.050210.010730.000891.454e-6相干2FSK0.10140.058590.036020.023010.0055270.0008853.43e-51.99e-7非相干2FSK0.42530.14650.099150.068310.019810.0037750.000181.31e-62PSK0.035750.013360.0069930.0023880.0001634.91e-6圖4-19誤碼率分析表解分析：1、從橫向比較，對同一調(diào)制方式，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方式的誤碼率。2、從縱向比較，若采用相同的解調(diào)方式，在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3Db,2FSK比2PSK高3dB,2ASK比2PSK高6dB。反過來，若信噪比r一定,2PSK系統(tǒng)的誤碼率比2FSK的小，2FSK系統(tǒng)誤碼率比2PSK的小。3、當信噪比小于4dB，相干2ASK系統(tǒng)誤碼率大于非相干2FSK誤碼率；信噪比為4dB到5dB時，相干2ASK系統(tǒng)誤碼率等于非相干2FSK誤碼率；當信噪比大于5dB時，相干2ASK系統(tǒng)誤碼率小于非相干2FSK誤碼率。4、誤碼率隨著信澡比的增大而減少；2FSK系統(tǒng)在信噪比在12dB后相干解調(diào)和非相干解調(diào)誤碼率的差距減少；2ASK系統(tǒng)在信噪比大于16dB后相干解調(diào)和非相干解調(diào)的差距減少?？偨Y(jié)以上仿真結(jié)果分析與預測結(jié)果相符，充分說明此數(shù)字調(diào)控系統(tǒng)仿真的可靠性和可行性。通過仿真結(jié)果以及分析可知，對調(diào)制解調(diào)方式的選擇選擇不單單只需考慮一種因素。在選擇某種方式時應該對系統(tǒng)做全面的考慮，并且抓住其中最主要的要求，才能選擇同信噪比下比較出哪一種調(diào)制解調(diào)方式是最佳的。比如說，如果抗噪聲是選擇調(diào)制解調(diào)方式考慮的主要因素，那么就可以選擇2PSK對系統(tǒng)進行調(diào)制解調(diào)。這是由于系統(tǒng)的抗噪聲性能是指系統(tǒng)克服加噪聲影響的能力，并且在數(shù)字通信系統(tǒng)中，加噪聲會使傳輸?shù)拇a元產(chǎn)生不同程度的錯誤，而且往往用誤碼率來衡量其錯誤程度，所以考慮誤碼率對抗噪聲性能的關系并對比圖4-18便可選擇哪一種調(diào)制解調(diào)方式。心得體會經(jīng)過兩周的查閱資料和學習，這次課程設計基本完成。在這次設計過程中我們每個組員從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路的逐漸清晰，整個寫作過程難以用語言來表達，遇到困難，我們每個組員都會覺得無從下手，不知從何寫起。當苦難解決了，我們大家會覺得豁然開朗，思路打開了。在整個設計的過程中，剛開始我們每個人都不知道怎么下手，首先是第一次做這種設計，不知道怎么下手，但是經(jīng)過查閱書籍，了解ASK、FSK、PSK三個的具體定義。就開始著手我們的設計，剛開始根據(jù)材料進行預測，然后畫出基本的流程圖根據(jù)流程圖設計出代碼進行實現(xiàn)我們的預測，但是在運行代碼的時候結(jié)果老是與預測不相符合。那我們經(jīng)過商量可能是代碼方面可能出現(xiàn)問題。經(jīng)過反復修改最后與預測相符合?？傊?jīng)過兩個月的