基于MATLAB的二进制数字调制系统的实现包括2ask2fsk2psk2dpsk

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基于MATLAB的二进制数字调制系统的实现包括2ask2fsk2psk2dpsk

基于MATLAB的二进制数字调制系统的实现包括2ask2fsk2psk2dpsk

课程设计(论文)说明书

题目:二进制数字调制系统的实现

院(系):信息与通信学院

摘要

MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB 和SIMULINK两大部分。

论文中介绍了《通信原理》课程中数字频带传输系统的工作原理,并用MATLAB 软件编写M文件实现产生数字基带信号及对其进行四种方式的调制、解调的系统仿真。关键词:数字频带传输系统;MATLAB软件;数字调制

目录

引言 (1)

1 MATLAB简介 (1)

2 二进制数字调制系统的原理及实现………………………………………………

2

2.1 二进制振幅键控 (2)

2.1.1ASK调制原理 (2)

2.1.2ASK解调原理 (3)

2.1.3仿真结果及分析 (4)

2.2 二进制移频键控 (4)

2.2.1FSK调制原理 (5)

2.2.2FSK解调原理 (6)

2.2.3仿真结果及分析 (6)

2.3 二进制相移键控 (8)

2.3.1PSK调制原理 (8)

2.3.2PSK解调原理 (9)

2.3.3仿真结果及分析 (9)

2.4 二进制差分相移键控 (10)

2.4.1DPSK调制原理…………………………………………………………………………

1 1

2.4.2DPSK解调原理 (11)

2.4.3仿真结果及分析 (12)

3 心得体会 (13)

谢辞 (15)

参考文献 (16)

附录 (17)

引言

通信就是克服距离上的障碍,从一地向另一地传递和交换消息。消息有模拟消息(如语音、图像等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。相应的信号可分为模拟信号和数字信号,模拟信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是连续的,如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是离散的,如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。

通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统。数字通信系统较模拟通信系统而言,具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而,数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来,数字通信发展十分迅速,在整个通信领域中所占比重日益增长,在大多数通信系统中已代替模拟通信,成为当代通信系统的主流。

本文利用MATLAB软件来仿真二进制数字调制系统,包括2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK调制、解调过程。

1 MATLAB简介

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”(缩写为Matlab)这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。Matlab是一种解释性执行语言,具有强大的计算、仿真、绘图等功能。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说,Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持线性和非线性系统,连续、离散时间模型,或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统,而且系统可以是多进程的。在Simulink环境中,它为用户提供了方框图进行建模的图形接口,采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便,故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模,并可直接进行系统的仿真,快速的得到仿真结果。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。

Matlab将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且利用Matlab产品的开放式结构,可以非常容易地对Matlab的功能进行扩充,从而在不断深化对问题认识的同时,不断完善Matlab产品以提高产品自身的竞争能力。

利用M语言还开发了相应的Matlab专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的,用户不仅可以查看其中的算法,还可以针对一些算法进行修改,甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前Matlab产品的工具箱有四

十多个,分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。

2 二进制数字调制系统的原理及实现

数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率(如0~6M )低频段,因而在很多实际的通信(如无线信道)中就不能直接进行传输,需要借助载波调制进行频谱搬移,将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输,这种传输方式,称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制,是用基带信号对载波波形的某参量进行控制,使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输;实现信道复用;改变信号占据的带宽;改善系统的性能。

数字基带通信系统中四种基本的调制方式分别称为振幅键控(ASK ,Amplitude-Shift keying )、移频键控( FSK ,Frequency-Shift keying )、移相键控(PSK ,Phase-Shift keying )和差分移相键(DPSK ,Different Phase-Shift keying )。本次课程设计对这四种调制方式进行了仿真。 2.1 二进制振幅键控

本次设计采用的流程图如图2-1所示。

乘法器

+低通

滤波器抽样判决器

+

cos c t

ω()

s t 乘法器

cos c t

ω

图 2-1 2ASK 调制解调框图

2.1.1 ASK 调制原理

2ASK 二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度,使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化,而其频率和初始相位保持不变。信息比特是通过载波的幅度来传递的。其信号表达式为:0()()cos c e t S t t ω=?,S(t)为单极性数字基带信号。由于调制信号只有0或1两个电平,相乘的结果相当于将载频或者关断,或者接通,它的实际意义是当调制的数字信号“1”时,传输载波;当调制的数字信号为“0”时,不传输载波。2ASK 信号的时间波形e 2ASK (t)随二进制基带信号S(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号。典型波形如图2-2所

示。

图 2-2 典型2ASK波形e2ASK(t)为已调信号,它的幅度受s(t)控制,也就是说它的幅度上携带有s(t)的信息。2ASK信号的产生方法通常有两种:模拟调制法(相乘器法)和键控法。模拟调制法就是用基带信号与载波相乘,进而把基带信号调制到载波上进行传输。键控法由s(t)来控制电路的开关进而进行调制。两种方法的调制如图2-3和图2-4所示。

图2-3 模拟调制法(相乘器法)

图2-4 键控法

2.1.2 ASK解调原理

2ASK有两种基本解调方法:相干解调法(同步检测法)和非相干解调法(包络检波法)。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置,因此用相乘器与载波相乘来实现。相乘后的信号只要滤除高频部分就可以了。为确保无失真还原信号,必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波,这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。本次设计采用相干解调法。两种解调原理图如图2-5和图2-6所

示。

图2-5 相干解调法(同步检测法)

图2-6 非相干解调法(包络检波法)

2.1.3 仿真结果及分析

通过编写M文件程序(见附录),产生随机信号,按图2-1顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。运行程序,实现2ASK的调制与解调过程。本次设计采用模拟调制法(相乘器法)和相干解调法。仿真后调制过程及解调过程的图形分别如图2-7和图2-8所示。

图2-7 2ASK调制过程仿真图

图 2-8 2ASK 解调过程仿真图

由图可以看出,产生的数字随机信号为“010*******”,经载波调制后信号为“1”的时间内有正弦波形,信号为“0”的时间内无波形。经过加随机噪声,相干解调后,恢复出原始信号,与基带信号一致,因此达到本次设计目的。 2.2 二进制移频键控

本次设计所用流程图如图 2-9所示。 图 2-9 2FSK 调制解调

框图 2.2.1

FSK 调制原理 一个FSK 信号可以看成是两个不同载波的2ASK 信号的叠加。其

解调和解调方法

和FSK 差不多。2FSK 信号的频谱可以看成是

f1和

f2的两个

2ASK 频谱的组合。

频移键控是利用载波的频率来传递数字信号,在2FSK 中,载波的频率随着二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,频移键控是利用载波的频移变化来传递数字信息的。在2FSK 中,载波的频率随基带信号在f1和f2两个频率点间变化。故其表达式为:

122cos()

()cos()n FSK n A t e t A t ωφωθ+?=?

+?

典型波形如图 2-10所示。

1

1

1

1

t

ak s 1(t)

cos (w1t+θn ) s 2(t)

s 1(t) co s(w1t +θn )cos (w2t+φn) s 2(t) cos (w2t+φn)

2FSK 信号

t

t

t

t

t

t

c ()s t

图 2-10 2FSK典型波形图

2FSK的调制方式有两种,即模拟调频法和键控法。本次设计采用键控法。键控法中可以用二进制“1”来对应于载频f1,而“0”用来对应于另一频率f2,而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源f1、f2进行选择通。键控法原理图如图2-11示

图 2-11 2FSK键控法原理图

2.2.2 FSK解调原理

2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式。

非相干解调是经过调制后的2FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器f1、f2滤出不需要的信号,然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波,最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲,最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如图2-12所示。

载波 f1

2FS K输出信号

载波 f2

二进制数据

2FS K的调制原理图

图 2-12 2FSK 非相干解调原理图 相干解调

是根据已调信号由两个载波f1、f2调

成,则先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波,然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调,再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。原理图如图3-14所示。 图

2-13

2FSK 相干解调原理图

2.2.3 仿真结果及分析

通过编写M 文件程序(见附录),产生随机信号,按流程图2.2.1顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。运行程序,实现2FSK 的调制与解调过程。本次设计中采用键控法调制法和相干解调法。

仿真后调制过程及解调过程的图形分别如图2-14、图2-15和图2-16所示。 由图可以看出,产生的随机信号为“1011001001”,经过反相产生反码,并分别与两

输入

带通滤波器 F1

包络检波器带通滤波器 F2包络检波器

抽样脉冲

抽样判决器

非相干方式原理图

输出

输入

带通滤波器 F1

带通滤波器 F2cos2π f1t

相乘器

低通滤波器

低通滤波器

抽样脉冲

抽样判决器

输出

cos2π f2t 相乘器

相干方式原理图

个载波相乘,经过加入随机噪声后波形如图2-15所示。在解调时,分别与对应的载波相乘。解调出基带信号,可以看出实现了本次设计目的。

图2-14 2FSK键控法调制过程仿真图

图2-15 2FSK键控法调制过程仿真图

图 2-16 2FSK 相干解调过程仿真图

2.3 二进制相移键控

本次设计所用流程图如图2-17所示。

乘法器

+低通

滤波器抽样判决器

+

cos c t

ω()

s t 乘法器

cos c t

ω

图 2-17 2PSK 调制解调框图

2.3.1 PSK 调制原理

在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号。2PSK 信号调制有两种方法,即模拟调制法和键控法。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0,模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制。2PSK 以载波的相位变化作为参考基准的,当基带信号为0时相位相对于初始相位为0°,当基带信号为1时相对于初始相位为180°。

键控法,是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式。通常用0°和180°来分别代表0和1。其时域表达式为:

t

nT t g a e c n s n PSK ωcos )(2??

?

???-=∑

其中,2PSK 的调制中an 必须为双极性码。本次设计中采用模拟调制法。两种方

法原理图分别如图2-18和图2-19所示。

图2-18 模拟调制法原理图

图2-19 键控法原理图

2.3.2 PSK解调原理

由于2PSK的幅度是恒定的,必须进行相干解调。经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0。2PSK信号的相干解调原理图如图2-20所示,各点的波形如图2-21所示。

由于2PSK信号的载波回复过程中存在着180°的相位模糊,即恢复的本地载波与所需相干载波可能相同,也可能相反,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的基带信号正好相反,即“1”变成“0”吗“0”变成“1”,判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接给其同频同相的载波信号,所以不存在此问题。

图 2-20 2PSK 的相干解调原理图

图 2-21 相干解调中各点波

形图 2.3.3 仿真结

果及分析

通过编写

M 文件程序(见附录),产

生随

机信号,按流程图2-17所示顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。运行程序,实现2PSK 的调制与解调过程。本次设计采用模拟调制法和相干解调法。仿真后调制过程及解调过程的图形分别如图2-22和图2-23示。

2e

a

b

c

d e

图 2-22 2PSK 模拟调制方法过程仿真图

图 2-23 2PSK 相干解调过程仿真图

由图可以看出,产生的随机信号为“0011001100”,经过反相产生反码,并将原码跟反码一起合成双极性码,与载波相乘后加入随机噪声。在解调时,与对应的载波相乘经过低通滤波、抽样判决后,解调出基带信号与原基带信号一致,可以看出实现了本次设计目的。

2.4 二进制差分相移键控

本次设计所用流程图如图2-24所示。

乘法器

+低通

滤波器抽样判决器

+

cos c t

ω()

s t 乘法器

cos c t

ω绝相

变换

图2-24 2DPSK 调制解调框图

2.4.1 DPSK 调制原理

二进制差分相移键控。2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为??,可定义一种数字信息与??之间的关系为:

00?π??=?

?

(数字信息“”)

(数字信息“1?) ?为前一码元的相位。

实现二进制差分相移键控的最常用的方法是:先对二进制数字基带信号进行差分编码,然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。2DPSK 调制原理图如图2-25所示。

图 2-25 2DPSK 调制原理框图

2.4.2 DPSK 解调原理

2DPSK 信号解调有相干解调方式和差分相干解调。用差分相干解调这种方法解调时不需要恢复本地载波,只要将DPSK 信号精确地延迟一个码元时间间隔,然后与DPSK 信号相乘,相乘的结果就反映了前后码元的相对相位关系,经低通滤波后直接抽样判决即可恢复出原始的数字信息,而不需要在进行差分解码。

相干解调码变换法及相干解调法的解调原理是,先对2DPSK 信号进行相干解调,恢复出相对码,再通过码反变换器变换为绝对码,从而恢复出发送的二进制数字信息。

在解调过程中,若相干载波产生180?相位模糊,解调出的相对码将产生倒置现象,但是经过码反变换器后,输出的绝对码不会发生任何倒置现象,从而解决了载波相位模糊的问题。本次设计采用相干解调。两种解调方式的原理图如图2-26和图2-27所示。 2DPSK 相干解调各点波形图如图 2-28所示。

图 2-26 2DPSK 差分相干解调原理图

图 2-27 2DPSK相干解调原理图

图 2-28 2DPSK相干解调各点波形图

2.4.3 仿真结果及分析

通过编写M文件程序(见附录),产生随机信号,按流程图2-24所示顺序对每一模块编程后。程序中注有需注意语句及解释。本次设计采用相干解调法。运行程序,实现2DPSK的调制与解调过程。仿真后调制过程及解调过程的图形分别如图2-29、图2-30和图2-31所示。由图可以看出,产生的绝对随机码为“010*******”,经码差分变化产生相对码,经反相产生相对码反码,分别与两个载波相乘后加入随机噪声。在解调时,分别与对应的载波相乘经过低通滤波、抽样判决后,解调出基带信号与原基带信号一致,可以看出实现了本次设计目的。

图2-29 2DPSK调制过程仿真图

图2-30 2DPSK调制过程仿真图

图2-31 2DPSK相干解调过程仿真图

3 心得体会

通过在本次设计中的实践明白了自己知识上的误区,例如,在低通滤波的过程中,主要目的是滤去高频分量,滤去载波成分,所以对于低通滤波器的截止频率的设置较为关键。而在2PSK的调制与解调中所用信号为双极性的信号,因此要将在本次设计中产生的单极性信号经过码的变化形成双极性码来传输。本次设计只是按理论上的知识结构进行简单地系统构建,目的是明确数字基带传输的原理及过程,而对于具体问题,例如,实际中信道噪声一般为高斯白噪声,本次设计为简便并未采用而是用rand函数产生了随机噪声信号。此外,还有在2PSK实际传输系统中,在恢复载波的过程中会出现“倒π现象”即相位模糊现象,但是在本次设计中直接在解调时给其同频同相的载波,所以不会出现此种现象,因为不必考虑。

这是自己第一次利用Matlab编程功能实现通信原理中基础知识系统地构建,以前

都是利用Matlab中Simulink模块搭建系统来实现,通过自己亲自去动手和调试我明白了实践的重要性,尤其是对程序的调试,更需要大量的时间反复上机运行,发现错误并改正,这样也就加强了自己对程序分析的能力,更深刻地明白了通信原理中的知识内容,更进一步懂得了理论联系实际的含义,同时提高了自己的思考能力,使得自己对课本里的内容理解、记忆地更加透彻,这无论是在我以后的工作中或是学习中都是非常有用的。

基于Matlab的FM仿真实现

摘要 本次设计主要是以Matlab为基础平台,对FM信号进行仿真。介绍了FM信号,及其调制和解调的基本原理,并设计M文件,分析在混入噪声环境下的波形失真,以及分析FM的抗噪声性能。本设计的主要目的是对Matlab的熟悉和对模拟通信理论的更深化理解。 关键词:Matlab;FM;噪声

前言 (2) 1 设计基础 (3) 1.1 Matlab及M文件的简介 (3) 1.2模拟调制概述 (4) 1.2.1模拟调制系统各个环节分析 (5) 1.2.2 模拟调制的意义 (6) 2 FM基本原理与实现 (7) 2.1 FM的基本原理 (7) 2.1.1调制 (7) 2.1.2解调 (8) 2.2 FM的实现 (8) 2.2.1 FM调制的实现 (8) 2.2.2 FM解调的实现 (9) 2.3 调频系统的抗噪声性能 (10) 2.3.1 高斯白噪声信道特性 (10) 3 FM的仿真实现与分析 (14) 3.1 未加噪声的FM解调实现 (14) 3.2 叠加噪声时的 FM解调 (16) 总结 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 附录 (23)

通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源,只有通过广泛传播与交流,才能产生利用价值,促进社会成员之间的合作,推动社会生产力的发展,创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式,与传感技术、计算机技术相融合,已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大动力。可以预见,未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。 在通信系统中,从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量(例如语音信号),如果将这种信号直接在信道中进行传输,则会严重影响信息传送的有效性和可靠性,因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。在通信系统的发射端通常需要有调制过程,将调制信号的频谱搬移到所希望的位置上,使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号;而在接收端则需要有解调过程,以恢复原来有用的信号。调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能。随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展,可以使用数字化方法实现调制与解调过程。 调制在通信系统中具有重要的作用。通过调制,不仅可以进行频谱搬移,把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上,从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号,而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。调制技术是指把基带信号变换成传输信号的技术。基带信号是原始的电信号,一般是指基本的信号波形,在数字通信中则指相应的电脉冲。在无线遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控制高频载波的参数(振幅、频率和相位),使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号。未调制的高频电振荡称为载波(可以是正弦波,也可以是非正弦波,如方波、脉冲序列等)。被调制信号调制过的高频电振荡称为已调波或已调信号。已调信号通过信道传送到接收端,在接收端经解调后恢复成原始基带信号。

基于MATLAB的OQPSK调制解调实现

基于MATLAB的OQPSK调制解调实现学生姓名:周翌指导老师:吴志敏 摘要本课程设计的目标在于深切理解OQPSK调制与解调的基本原理,学会使用MATALB软件中的M文件来实现OQPSK的调制与解调以及分析加入不同噪声时对信号的影响程度。首先产生一个数字基带信号,接下来调用MATLAB中的相应函数对这个基带信号进行调制,然后分析调制后的波形:,记录结果后对调制后的信号进行解调,观察解调结果并做好记录,最后在信号中加入噪声并观察其时频图的变化,分析信噪比的噪声对调制结果的影响。本课程设计的实验开发/运行平台为windowsXP/windows7,程序设计使用MATLAB语言。通过调试运行,基本完成设计目标,达到调制与解调的目的。 关键词:MATLAB;M文件;OQPSK;调制与解调;噪声 1 引言 数字调制与解调技术在数字通信中占有非常重要的地位,数字通信技术与MATLAB 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。在数字信号通信过程中,噪声的影响往往比较大,同时我们都希望有较高的频带利用率和功率利用率,而OQPSK也是一种恒包络调制技术,其频谱特性好,既保留着2PSK的高抗噪声性能、高频带利用率和高功率利用率,又有效地减弱了2PSK的“反相工作”缺陷,在通信研究中有着非常重要的意义,特别是在卫星通信和移动通信的领域有着广泛的应用。MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程与科学计算的高级语言,在控制系统的分析、仿真与设计方面得到了非常广泛的应用,随着其信号处理专业函数和专业工具箱的成熟,越来

越受到通信领域人士的欢迎,其在通信领域的应用也将更加广泛。 1.1课程设计目的 熟悉OQPSK的基本原理,掌握MATLAB中M文件的使用及相关函数的调用方法,在此基础上通过编程实现OQPSK的调制与解调,并通过加入的噪声来判断所设计的系统性能。这次课程设计不仅让我对OQPSK有了更加深入的了解,而且学会了如何利用MATLAB中的M文件来实现通信系统方面的应用,最重要的是,自己能够独立完成一个小项目了,有了这方面的经验,我在以后的学习中就会有更充足的信心和动力。 1.2课程设计要求 熟悉MATLAB中M文件的使用方法,并在深切理解OQPSK调制解调原理的基础上,编写出OQPSK调制解调程序。绘制出OQPSK信号解调前后在时域和频域中的波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对OQPSK信号解调原理的理解。分别对信号叠加不同噪声,并进行解调,绘制出解调前后信号的时频波形,分析不同噪声对信号传输造成的影响大小。 1.3课程设计步骤 先产生随机信号,然后对信号进行调制和解调,在调制和解调过程中加入高斯白噪声,观察现象。 1、产生四进制数字作为数字基带信号,对其进行调制; 2、将函数调制信号改为相应的时域波形调制信号; 3、在函数调制信号中加入高斯白噪声,生成加入噪声后的时域波形调制信号; 4、分别生成没加或加了噪声的调制信号波形图和频谱图; 5、分别对没加或加了噪声的调制信号进行解调; 6、计算误码率。

基于MATLAB的模拟线性调制

基于MATLAB 的模拟调制实验报告 一、实验目的 1.进一步学习调制的知识,掌握调频与调角两种模拟调制技术。 2.进一步学习MATLAB 的编程,熟练使用MATLAB 进行作图。 二、实验原理 1.调制的概念 调制(modulation )就是对信号源的信息进行处理加到载波上,使其变为适 合 于信道传输的形式的过程,是使载波随信号而改变的技术。 一般,用来传送消息的信号()t u c 叫作载波或受调信号,代表所欲传送消息的信 号叫作调制信号,调制后的信号()t u 叫作已调信号。用调制信号()t u Ω控制载波的某些参数,使之随()t u Ω而变化,就可实现调制。 2.调制的目的 频谱变换 当所要传送的信号的频率或者太低,或者频带很宽,对直接采用电磁波的形 式进行发送很不利,需要的天线尺寸很大,而且发射和接受短的天线与谐振回路的参数变化范围很大。为了信息有效与可靠传输,往往需要将低频信号的基带频谱搬移到适当的或指定的频段。这样可以提高传输性能,以较小的发送功率与较短的天线来辐射电磁波。 实现信道复用 为了使多个用户的信号共同利用同一个有较大带宽的信道,可以采用各种复用技术。如模拟电话长途传输是通过利用不同频率的载波进行调制。将各用户话音每隔4 kHz 搬移到高频段进行传输。 提高抗干扰能力 不同的调制方式,在提高传输的有效性和可靠性方面各有优势。如调频广播系统,它采用的频率调制技术,付出多倍带宽的代价,由于抗干扰性能强,其音质比只占10 kHz 带宽的调幅广播要好得多。扩频通信就是以大大扩展信号传输带宽,以达到有效抗拒外部干扰和短波信道多径衰落的特殊调制方式。 3.调制的种类 根据()t u Ω和()t u c 的不同类型和完成调制功能的调制器传递函数不同,调制分为以下多种方式: (1).按调制信号()t u Ω的类型分为: ● 模拟调制:调制信号()t u Ω是连续变化的模拟量,如话音与图像信号。 ● 数字调制:调制信号是数字化编码符号或脉冲编码波形。 (2).按载波信号()t u c 的类型分: ● 连续波调制:载波信号为连续波形,通常以正弦波作为载波。

二进制数字调制与解调系统的设计(DOC)

二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB 及SIMULINK 建模环境简介 MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB 和SIMULINK 两大部分。 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于MATLAB 的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ,这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 数字通信系统的基本模型 从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字通信系统模型 一、2ASK 调制解调 基本原理 2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。 其信号表达式为: ,S (t)为单极性数字基带信号。 t t S t e c ωcos )()(0 ?=

基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试(AM调制)

闽江学院 《通信原理设计报告》 题目:基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试学院:计算机科学系 专业:12通信工程 组长:曾锴(3121102220) 组员:薛兰兰(3121102236) 项施旭(3121102222) 施敏(3121102121) 杨帆(3121102106) 冯铭坚(3121102230) 叶少群(3121102203) 张浩(3121102226) 指导教师:余根坚 日期:2014年12月29日——2015年1月4日

摘要在通信技术的发展中,通信系统的仿真是一个重点技术,通过调制能够将信号转化成适用于无线信道传输的信号。 在模拟调制系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。在幅度调制中,文中以调幅、双边带和单边带调制为研究对象,从原理等方面阐述并进行仿真分析;在角度调制中,以常用的调频和调相为研究对象,说明其调制原理,并进行仿真分析。利用MATLAB下的Simulink工具箱对模拟调制系统进行仿真,并对仿真结果进行时域及频域分析,比较各个调制方式的优缺点,从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识,通过研究发现调制方式的选取通常决定了一个通信系统的性能。 关键词模拟调制;仿真;Simulink 目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 关键技术 (1) 1.3 研究目的及意义 (2) 1.4 本文工作及内容安排 (2) 第二章模拟调制原理 (3) 2.1 幅度调制原理 (3) 2.1.1 AM调制 (4) 第三章基于Simulink的模拟调制系统仿真与分析 (6) 3.1 Simulink工具箱简介 (6) 3.2 幅度调制解调仿真与分析 (8) 3.2.1 AM调制解调仿真及分析 (8) 第四章总结 (12) 4.1 代码 (13) 4.2 总结 (14)

基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计毕业设计论文

基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计 摘要 随着移动通信技术的发展,以前在数字通信系统中采用FSK、ASK、PSK 等调制方式,逐渐被许多优秀的调制技术所替代。本文主要介绍了QPSK调制与解调的实现原理框图,用MATLAB软件中的SIMULINK仿真功能对QPSK调制与解调这一过程如何建立仿真模型,通过对仿真模型的运行,得到信号在QPSK 调制与解调过程中的信号时域变化图。通过该软件实现方式,可以大大提高设计的灵活性,节约设计时间,提高设计效率,从而缩小硬件电路设计的工作量,缩短开发周期。 关键词 QPSK,数字通信,调制,解调,SIMULINK -I-

Abstract As mobile communications technology, and previously in the adoption of digital cellular system, ASK, FSK PSK modulation, etc. Gradually been many excellent mod ulation technology substitution, where four phase-shift keying QPSK technology is a wireless communications technology in a binary modulation method. This article prim arily describes QPSK modulation and demodulation of the implementation of the prin ciple of block diagrams, focuses on the MATLAB SIMULINK software emulation in on QPSK modulation and demodulation the process how to build a simulation model, through the operation of simulation model, I get signal in QPSK modulation and dem odulation adjustment process domain change figure. The software implementation, ca n dramatically improve the design flexibility, saving design time, increase efficiency, design to reduce the workload of hardware circuit design, and shorten the developmen t cycle. Keywords QPSK, Digital Communication,modulation,demodulation,SIMULINK -II-

实验三matlab的数字调制系统仿真实验(参考)

成都理工大学实验报告 课程名称:数字通信原理 姓名:__________________学号:______________ 成绩:____ ___实验三 Matlab的数字调制系统仿真实验(参考) 1 数字调制系统的相关原理 数字调制可以分为二进制调制和多进制调制,多进制调制是二进制调制的推广,主要讨论二进制的调制与解调,简单讨论一下多进制调制中的差分相位键控调制(M-DPSK)。 最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控(2-ASK)、移频键控(2-FSK)和移相键控(2-PSK 和2-DPSK)。下面是这几种调制方式的相关原理。 二进制幅度键控(2-ASK) 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1 或0 的控制下通或断,在信号为1 的状态载波接通,此时传输信道上有载波出现;在信号为0 的状态下,载波被关断,此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1 和0。 幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的,其最简单的形式是,载波在二进制调制信号控制下通断,此时又可称作开关键控法(OOK)。多电平MASK 调制方式是一种比较高效的传输方式,但由于它的抗噪声能力较差,尤其是抗衰落的能力不强,因而一般只适宜在恒参信道下采用。 2-ASK 信号功率谱密度的特点如下: (1)由连续谱和离散谱两部分构成;连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决

定,离散谱由载波分量决定; (2)已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。 二进制频移键控(2-FSK) 数字频率调制又称频移键控(FSK),二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息,即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1,而符号“0”对应于载频f2(与f1不同的另一载频)的已调波形,而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。 从原理上讲,数字调频可用模拟调频法来实现,也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频,是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现,故应用广泛。 频移键控是利用两个不同频率f1 和f2 的振荡源来代表信号1 和0,用数字信号的1 和0 去控制两个独立的振荡源交替输出。对二进制的频移键控调制方式,其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF 是二进制基带信号的带宽也是FSK 信号的最大频偏,由于数字信号的带宽即Fb 值大,所以二进制频移键控的信号带宽B 较大,频带利用率小。2-FSK 功率谱密度的特点如下: (1) 2FSK 信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,?离散谱出现在f1 和f2 位置; (2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。若两个载频之差|f1 -f2|≤fs,则出现单峰。2FSK信号的产生方法主要是两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号区调制一个调频器,使其能够输出两个不同的频率的码元,如图(1);第二种方法是用以个受基带脉冲控制的开关电路去选择两个独立频率源的振荡作为输出,如图(2)。两者的区别是前者的相位是连续的,后者由于两个独立的频率源产生的两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续的。

二进制数字调制系统的性能比较

二进制数字调制系统的性能比较 应用物理07-1班 3070950103 安迎波 1.引言 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传输,必须用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。 一般说来,数字调制技术可分为两种类型:(1) 利用模拟方法去实现数字调制,即把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况来处理;(2) 利用数字信号的离散取值特点键控载波,从而实现数字调制。第(2)种技术通常称为键控法,比如对载波的振幅、频率及相位进行键控,便可获得振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)及相移键控(PSK)调制方式。键控法一般由数字电路来实现,它具有调制变换速率快,调整测试方便,体积小和设备可靠性高等特点。 本篇的目的在学习以上三种调制的基础上,通过Systemview 仿真软件,实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真,同时对以上系统进行性能比较。 2 二进制振幅键控 2ASK 2.1调制系统: 实验原理:2ASK 的实现 在幅移键控中,载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断,这种二进制幅度键控方式称为通断键控(OOK )。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的,也是最简单的。这种方法最初用于电报系统,但由于它在抗噪声的能力上较差,故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。 二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种:相干解调和非相干解调,即包络检波和同步检测。非相干解调系统设备简单,但信噪比小市,相干解调系统的性能优于相干解调系统。 (a )模拟调制法(相乘器法) 开关电路 (t) (b)通-断键控(OOK,On-Off Keying ) 二进制不

基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析

课程设计任务书 学生姓名:杨刚专业班级:电信1302 指导教师:工作单位:武汉理工大学 题目:信号分析处理课程设计 -基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析 初始条件: 1.Matlab6.5以上版本软件; 2.先修课程:通信原理等; 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行模拟频率(FM)调制与解调,观 察波形变化 2、画出程序设计框图,编写程序代码,上机运行调试程序,记录实验结果(含计算结 果和图表等),并对实验结果进行分析和总结; 3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写,具体包括: ⑴目录;⑵理论分析; ⑶程序设计;⑷程序运行结果及图表分析和总结; ⑸课程设计的心得体会(至少800字,必须手写。); ⑹参考文献(不少于5篇)。 时间安排: 周一、周二查阅资料,了解设计内容; 周三、周四程序设计,上机调试程序; 周五、整理实验结果,撰写课程设计说明书。 指导教师签名: 2013 年 7月 2 日 系主任(或责任教师)签名: 2013年 7月 2日

目录 1 Simulink简介 (1) 1.1 Matlab简介······················································错误!未定义书签。 1.2 Simulink介绍 ···················································错误!未定义书签。 2 原理分析 ·····························································错误!未定义书签。 2.1通信系统 ·························································错误!未定义书签。 2.1.1通信系统的一般模型 ···································错误!未定义书签。 2.1.2 模拟通信系统 (3) 2.2 FM调制与解调原理···········································错误!未定义书签。 3 基于Matlab方案设计 (6) 3.1 Matlab代码 (6) 3.2 Matlab仿真 (8) 4 基于Simulink方案设计 (12) 4.1 使用Simulink建模和仿真的过程 (12) 4.1.1 Simulink模块库简介 (12) 4.1.2 调制解调模块库简介 (13) 4.2 FM调制与解调电路及仿真 (14) 4.3 仿真结果分析 (17) 5 心得体会 ·····························································错误!未定义书签。 6 参考文献 (20) 本科生课程设计评定表

基于matlab的QPSK与BPSK信号性能比较仿真

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 第一章概述 (1) 第二章QPSK通信系统原理与仿真 (1) 2.1 QPSK系统框图介绍 (1) 2.2QPSK信号的调制原理 (2) 2.2.1QPSK信号产生方法 (2) 2.2.2QPSK星座图 (2) 2.3QPSK解调原理及误码率分析 (3) 2.3.1QPSK解调方法 (3) 2.3.2QPSK系统误码率 (3) 2.4QPSK信号在AWGN信道下仿真 (4) 第三章BPSK通信系统原理与仿真 (4) 3.1BPSK信号的调制原理 (4) 3.2BPSK解调原理及误码率分析 (4) 第四章QPSK与BPSK性能比较 (5) 4.1QPSK与BPSK在多信道下比较仿真 (5) 4.1.1纵向比较分析 (5) 4.1.2横向比较分析 (7) 4.2仿真结果分析 (7) 4.2.1误码率分析 (7) 4.2.2频带利用率比较 (7) 附录 (8) 代码1 (8) 代码2 (8) 代码3 (10) 代码4 (12)

┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 第一章概述 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称,意为正交相移键控,是一种数字调制方式。它以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接人、移动通信及有线电视系统之中。 BPSK是英文Binary Phase Shift Keying的缩略语简称,意为二相相移键控,是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。它使用了基准的正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。 本文所研究的QPSK系统与二进制的BPSK系统相比,具有以下特点: 1.在传码率相同的情况下,四进制数字调制系统的信息速率是二进制系统的2倍。 2.在相同信息速率条件下,四进制数字调制系统的传码率是二进制系统的1/4倍,这一特 点使得四进制码元宽度是二进制码元宽度的2倍,码元宽度的加大,可增加每个码元的 能量,也可减小码间串扰的影响。 3.由于四进制码元速率比二进制的降低,所需信道带宽减小。 4.在接收系统输入信噪比相同的条件下,四进制数字调制系统的误码率要高于二进制系 统。 5.四进制数字调制系统较二进制系统复杂,常在信息速率要求较高的场合。 基于以上优点,在数字信号的调制方式中QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性,在电路上实现也较为简单,因而被WCDMA和CDMA2000等第三代移动通信系统采用。 第二章QPSK通信系统原理与仿真 2.1 QPSK系统框图介绍 在图2.1的系统中,发送方,QPSK数据源采用随机生成,信源编码采用差分编码,编码后的信号经QPSK调制器,经由发送滤波器进入传输信道。 接收方,信号首先经过相位旋转,再经匹配滤波器解调,经阈值比较得到未解码的接收信号,差分译码后得到接收信号,与信源发送信号相比较,由此得到系统误码率,同时计算系统误码率的理论值,将系统值与理论值进行比较。 对于信道,这里选取的是加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise)以及多径Rayleigh

基于Matlab 的QPSK调制解调仿真设计与研究

天津理工大学计算机与通信工程学院通信工程专业设计说明书 基于Matlab/Simulink 的QPSK调制解调仿真设计与研究 姓名韩双年 学号 20092226 班级 09通信3班 指导老师白媛 日期 2012-12-16

目录 摘要 (2) 第一章前言 (2) 1.1 专业设计任务及要求 (2) 1.2 Matlab简介 (2) 1.3 Matlab下的simulink简介 (3) 1.4 通信系统模型 (3) 第二章QPSK调制 (4) 2.1 QPSK介绍 (4) 2.2 QPSK调制原理 (4) 2.2.1 相乘法 (4) 2.2.2 选择法 (5) 2.3 QPSK调制原理框图 (6) 2.4 QPSK调制方式的Matlab仿真 (6) 2.5 QPSK调制方式Matlab-simulink仿真 (7) 2.5.1 simulink调制建模 (7) 2.5.2 simulink调制仿真结果 (8) 第三章QPSK解调 (13) 3.1 QPSK解调原理 (13) 3.2 QPSK解调原理框图 (13) 3.3 QPSK解调方式Matlab仿真 (13) 3.4 QPSK解调方式的Matlab-simulink仿真 (14) 3.4.1 QPSK解调建模 (14) 3.4.2 传输信道 (16) 3.4.3仿真结果 (16) 3.5 仿真结果分析 (18) 第四章QPSK通信系统性能分析 (19) 第五章结论 (19) 参考文献 (20) 附录 (20)

摘要 正交相移键控(QPSK),是一种数字调制方式。QPSK技术具有抗干扰能力好、误码率低、频谱利用效率高等一系列优点。论文主要介绍了正交相移键控(QPSK)的概况,以及正交相移键控QPSK的调制解调概念和原理,利用Matlab中M文件和Simulink模块对QPSK的调制解调系统进行了仿真,对QPSK在高斯白噪声信道中的性能进行了,分析了解Simulink中涉及到QPSK的各种模块的功能。 【关键词】Matlab QPSK Simulnk 仿真 第一章前言 1.1专业设计任务及要求 1了解并掌握QPSK调制与解调的基本原理; 2在通信原理课程的基础上设计与分析简单的通信系统; 3学会利用MATLAB7.0编写程序进行仿真,根据实验结果能分析所设计系统的性能。 4学习MATLAB的基本知识,熟悉MATLAB集成环境下的Simulink的仿真平台。 5利用通信原理相关知识在仿真平台中设计QPSK调制与解调仿真系统并用示波器观察解调后的波形 6在指导老师的指导下,独立完成课程设计的全部内容,能正确的阐述和分析设计和实验结果。 1.2 Matlab简介 MATLAB是MATrix LABoratory的缩写,是一款由美国Math Works公司出品的商业数学软件。MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外,MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C,C++和FORTRAN)编写的程序。尽管MATLAB主要用于数值计算,但是因为大量的额外

基于MATLAB的2ASK、2FSK和2PSK的调制仿真

实验报告(一) 一、实验名称:基于MATLAB 的2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制仿真 二、实验目的: (1)熟悉2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制原理。 (2)学会运用Matlab 编写2ASK 、2FSK 和2PSK 调制程序。 (3)会画出原信号和调制信号的波形图。 (4)掌握数字通信的2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制方式。 三、实验原理分析 3.1二进制振幅键控(2ASK ) 振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。在2ASK 中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息“0”或“1”。二进制振幅键控的表达式为: s(t) = A(t)cos(w 0+θ) 0<t ≤T 式中,w 0=2πf 0为载波的角频率;A(t)是随基带调制信号变化的时变振幅,即 A(t) = ?? ? 0A 典型波形如图所示: 2ASK 信号的产生方法通常有两种:相乘法和开关法,相应的调制器如图2。图2(a ) 就是一般的模拟幅度调制的方法,用乘法器实现;图2(b )是一种数字键控法,其中的开关电路受s(t)控制。 在接收端,2ASK 有两种基本的解调方法:非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),相应的接收系统方框图如图:

3.2、二进制频移键控(2FSK ) 二进制频移键控信号码元的“1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波形来传送,而其振幅和初始相位不变。故其表达式为: =)(s t ???? ?++时 "0发送“),cos(”时1发送“),cos 21(?ω?ωn n t A t A 图4 2FSK 信号时间波形 由图可见,2FSK 信号的波形(a )可以分解为波形(b )和波形(c ),也就是说,一个2FSK 信号可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。 2FSK 信号的调制方法主要有两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器,使其能够输出两个不同频率的码元。 第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路

利用MATLAB实现QPSK调制及解调

郑州轻工业学院 课程设计说明书题目:利用MATLAB实现QPSK调制及解调 姓名: 院系:电气信息工程学院 专业班级:电子信息工程09-1 学号: 540901030154 指导教师:赵红梅 成绩: 时间: 2012 年 6 月 18 日至 2012 年 6 月 22 日

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目利用MATLAB实现QPSK调制及解调 专业班级电子信息工程09级 1班学号 54 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等: 主要内容: 已知数字信号1011000101101011,码元速率为2400波特,载波频率为1200Hz,利用MATLAB画出QPSK调制波形,并画出调制信号经过高斯信道传输后解调波形及接收误码率,将其与理论值进行比较。 基本要求: 1、通过本课程设计,巩固通信原理QPSK调制的有关知识; 2、熟悉QPSK产生原理; 3、熟悉高斯信道的建模及QPSK解调原理; 4、熟悉误码率的蒙特卡罗仿真; 5、学会用MATLAB来进行通信系统仿真。 主要参考资料: 主要参考资料: 1、王秉钧等. 通信原理[M].北京:清华大学出版社,2006.11 2、陈怀琛.数字信号处理教程----MATLAB释义与实现[M].北京:电子工业出版社,2004. 完成期限:2012.6.18—2012.6.23 指导教师签名: 课程负责人签名: 2012年6月16日

目录 一前言 (4) 1.1QPSK系统的应用背景简介 (4) 1.2 QPSK实验仿真的意义 (4) 1.3 实验平台和实验内容 (5) 1.3.1实验平台 (5) 1.3.2实验内容 (5) 二、系统实现框图和分析 (5) 2.1、QPSK调制部分, (5) 2.2、QPSK解调部分 (7) 三、实验结果及分析 (7) 3.1、理想信道下的仿真 (7) 3.2、高斯信道下的仿真 (8) 3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真 (9) 参考文献: (11) 附录 (12)

基于MATLAB的二进制数字系统的调制(包括2ask,2fsk,2psk,2dpsk)

课程设计(论文)说明书 题目:二进制数字调制系统 的实现 院(系):信息与通信学院 专业:通信工程

摘要 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。 论文中介绍了《通信原理》课程中数字频带传输系统的工作原理,并用MATLAB 软件编写M文件实现产生数字基带信号及对其进行四种方式的调制、解调的系统仿真。关键词:数字频带传输系统;MATLAB软件;数字调制

目录 引言 (1) 1 MATLAB简介 (1) 2 二进制数字调制系统的原理及实现 (2) 2.1 二进制振幅键控 (2) 2.1.1ASK调制原理 (2) 2.1.2ASK解调原理 (3) 2.1.3仿真结果及分析 (4) 2.2 二进制移频键控 (4) 2.2.1FSK调制原理 (5) 2.2.2FSK解调原理 (6) 2.2.3仿真结果及分析 (6) 2.3 二进制相移键控 (8) 2.3.1PSK调制原理 (8) 2.3.2PSK解调原理 (9) 2.3.3仿真结果及分析 (9) 2.4 二进制差分相移键控 (10) 2.4.1DPSK调制原理 (11) 2.4.2DPSK解调原理 (11) 2.4.3仿真结果及分析 (12) 3 心得体会 (13) 谢辞 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)

引言 通信就是克服距离上的障碍,从一地向另一地传递和交换消息。消息有模拟消息(如语音、图像等)以及数字消息(如数据、文字等)之分。所有消息必须在转换成电信号(通常简称为信号)后才能在通信系统中传输。相应的信号可分为模拟信号和数字信号,模拟信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是连续的,如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的,但幅度是离散的,如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。 通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统。数字通信系统较模拟通信系统而言,具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而,数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来,数字通信发展十分迅速,在整个通信领域中所占比重日益增长,在大多数通信系统中已代替模拟通信,成为当代通信系统的主流。 本文利用MATLAB软件来仿真二进制数字调制系统,包括2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK调制、解调过程。 1 MATLAB简介 美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”(缩写为Matlab)这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。Matlab是一种解释性执行语言,具有强大的计算、仿真、绘图等功能。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说,Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持线性和非线性系统,连续、离散时间模型,或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统,而且系统可以是多进程的。在Simulink环境中,它为用户提供了方框图进行建模的图形接口,采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便,故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模,并可直接进行系统的仿真,快速的得到仿真结果。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。 Matlab将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且利用Matlab产品的开放式结构,可以非常容易地对Matlab的功能进行扩充,从而在不断深化对问题认识的同时,不断完善Matlab产品以提高产品自身的竞争能力。 利用M语言还开发了相应的Matlab专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的,用户不仅可以查看其中的算法,还可以针对一些算法进行修改,甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前Matlab产品的工具箱有四十多个,分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。

实验一 模拟通信的MATLAB仿真

实验一 模拟通信的MATLAB 仿真 姓名:左立刚 学号:031040522 简要说明: 实验报告注意包括AM ,DSB ,SSB ,VSB ,FM 五种调制与解调方式的实验原理,程序流程图,程序运行波形图,simulink 仿真模型及波形,心得体会,最后在附录中给出了m 语言的源程序代码。 一.实验原理 1.幅度调制(AM ) 幅度调制(AM )是指用调制信号去控制高频载波的幅度,使其随调制信号呈线性变化的过程。AM 信号的数学模型如图3-1所示。 图2-1 AM 信号的数学模型 为了分析问题的方便,令 δ =0, 1.1 AM 信号的时域和频域表达式 ()t S AM =[A 0 +m ()t ]cos t c ω (2-1) ()t S AM =A 0 π[()()ωωωωδC C ++-]+()()[]ωωωωc c M M ++-2 1 (2-2)

AM 信号的带宽 2 =B AM f H (2-3) 式中, f H 为调制信号的最高频率。 2.1.3 AM 信号的功率P AM 与调制效率 η AM P AM =()222 2 t m A +=P P m c + (2-4) 式中,P C =2 A 为不携带信息的载波功率;()2 2 t m P m =为携带信息的边带 功率。 ()() t t m A m P P AM C AM 2 2 2+= = η (2-5) AM 调制的优点是可用包络检波法解调,不需要本地同步载波信号,设备简单。AM 调制的最大缺点是调制效率低。 2.2、双边带调制(DSB ) 如果将在AM 信号中载波抑制,只需在图3-1中将直流 A 0 去掉,即可输出 抑制载波双边带信号。 2.2.1 DSB 信号的时域和频域表达式 ()()t t m t c DSB S ωcos = (2-6) ()()()[]ωωωωωC C DSB M M S ++-=2 1 (2-7) DSB 信号的带宽 f B B H AM DSB 2 == (2-8)

MATLAB QPSK调制与解调

实验名称:QPSK调制与解调 一、实验目的: 1、学会QPSK调制与解调系统的构成 2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法 二、实验原理: 1、QPSK:四进制绝对相移键控,也称为多进制数字相位调制,利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。 2、QPSK的调制方法有正交调制方式(双路二相调制合成法或直接调相法)、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成: 3、各模块的实现方法:

(1)、信源的产生:使用randint(m,n,2) 函数产生一个m 行n 列的随机二进制数列 (2)、QPSK 符号映射 :将产生的0,1比特流按照QPSK 调制方式进行映射,本实验采用π/4 QPSK 的调制方式,图为: (3)、AWGN 信号产生:AWGN 产生器就是产生满足均值为0,方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m 行n 列的高斯噪声序列。 (4)、信号幅度控制:根据AWGN 信道模型,接收信号可以分别表示为 α就是当噪声功率归一化为1(0均值,方差为1)时,根据信噪比关系而计算出来的信号平均幅度 I I I r s n α=+Q Q Q r s n α=+22210log 10^10s s n n v SNR SNR v sqrt v v ??????=?=* ? ? ???????

(5)、QPSK 反映射及判决 :对接收到的信号在4种可能的四种信号向量[(1,0), (0,1), (-1,0), (0,-1)]上投影(即进行点积)。投影最大的值所对应的信号向量就是所发送信号的符号值,然后恢复出比特流 (6)、误码率及误符号率统计: 误码率:将检测出来的比特流和发送的原始比特流进行比较,统计出出现错误的比特数 误符号率:将检测出来的比特流变成两组,构成符号,和发送端符号映射后的符号流进行比较,只要符号中任错一bit ,就算该符号出错。统计出现错误的符号数 三、 实验内容: 1、建立QPSK 的Matlab 仿真模型 2、对仿真模型中各个组成部分进行函数设计和功能仿真 randn('seed',10);mark=randn(1,LENGTH); subplot(2,2,1);plot(mark);title('watermarc:Gaussian noise'); 3、成型滤波器的设计 4、带限信道中的QPSK 调制解调 四、实验步骤: 1、开机,设置好本次仿真目录 2、进入matlab 环境,设置工作路径和目录 3、按照实验方法,一步步进行QPSK 各个模块的设计 s v α=

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