实验三 Matlab的数字调制系统仿真实验(参考)

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Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三 PCM编码、译码)

Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三  PCM编码、译码)
2. PCM编译码模块原理 本模块的原理方框图图3-2所示,电原理图如图3-3所示(见附 录),模块内部使用+5V和-5V电压,其中-5V电压由-12V电源经7905变 换得到。
图3-2 PCM编译码原理方框图
该模块上有以下测试点和输入点:
BS
PCM基群时钟信号(位同步信号)测试点
SL0
PCM基群第0个时隙同步信号
(11) DX (12) FSX
(13) TSX (14) GSX
图3-5 TP3057内部方框图 发送部分PCM码流三态门输出端。 发送部分帧同步信号输入端,此信号为8KHz脉冲序
列。 漏极开路输出端,在编码时隙输出低电平。 发送部分增益调整信号输入端。
(15) VFXi- 发送部分放大器反向输入端。 (16) VFXi+ 发送部分放大器正向输入端。
步复接(即不需要进行码速调整)。又由于两个编码器输出数据处于不同
时隙,故可对PCM-A和PCM-B进行线或。本模块中用或门74LS32对PCM-
A、PCM-B及帧同步信号进行复接。在译码之前,不需要对P到了对信号分路的作用。
3. TP3057简介
本模块的核心器件是A律PCM编译码集成电路TP3057,它是CMOS工艺
TP3057由发送和接收两部分组成,其功能简述如下。 发送部分: 包括可调增益放大器、抗混淆滤波器、低通滤波器、高通滤波器、 压缩A/D转换器。抗混淆滤波器对采样频率提供30dB以上的衰减从而避 免了任何片外滤波器的加入。低通滤波器是5阶的、时钟频率为 128MHz。高通滤波器是3阶的、时钟频率为32KHz。高通滤波器的输出信 号送给阶梯波产生器(采样频率为8KHz)。阶梯波产生器、逐次逼近寄存 器(S·A·R)、比较器以及符号比特提取单元等4个部分共同组成一个压 缩式A/D转换器。S·A·R输出的并行码经并/串转换后成PCM信号。参考信 号源提供各种精确的基准电压,允许编码输入电压最大幅度为5VP-P。 发帧同步信号FSX为采样信号。每个采样脉冲都使编码器进行两项 工作:在8比特位同步信号BCLKX的作用下,将采样值进行8位编码并存 入逐次逼近寄存器;将前一采样值的编码结果通过输出端DX输出。在8 比特位同步信号以后,DX端处于高阻状态。 接收部分: 包括扩张D/A转换器和低通滤波器。低通滤波器符合AT&T D3/D4标 准和CCITT建议。D/A转换器由串/并变换、D/A寄存器组成、D/A阶梯波 形成等部分构成。在收帧同步脉冲FSR上升沿及其之后的8个位同步脉冲 BCLKR作用下,8比特PCM数据进入接收数据寄存器(即D/A寄存器),D/A 阶梯波单元对8比特PCM数据进行D/A变换并保持变换后的信号形成阶梯 波信号。此信号被送到时钟频率为128KHz的开关电容低通滤波器,此低 通滤波器对阶梯波进行平滑滤波并对孔径失真(sinx)/x进行补尝。 在通信工程中,主要用动态范围和频率特性来说明PCM编译码器的 性能。 动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25dB时允许编码器输入信 号幅度的变化范围。PCM编译码器的动态范围应大于图3-6所示的CCITT 建议框架(样板值)。 当编码器输入信号幅度超过其动态范围时,出现过载噪声,故编码 输入信号幅度过大时量化信噪比急剧下降。TP3057编译码系统不过载输 入信号的最大幅度为5VP-P。 由于采用对数压扩技术,PCM编译码系统可以改善小信号的量化信噪 比,TP3057采用A律13折线对信号进行压扩。当信号处于某一段落时, 量化噪声不变(因在此段落内对信号进行均匀量化),因此在同一段落内

基于Matlab的数字调制系统仿真

基于Matlab的数字调制系统仿真

《通信技术综合实验》题目基于Matlab的数字调制系统仿真系(院)计算机信息科学与技术系专业通信工程班级2009级一班学生姓名栾亚婷学号20090109242013年 1月 8日基于Matlab的数字调制系统仿真一、实验项目名称:2FSK的调制与解调系统的设计及simulink仿真二、有关数字调制系统的背景介绍在数字基带传输系统中,为了使数字基带信号能够在信道中传输,要求信道应具有低通形式的传输特性。

然而,在实际信道中,大多数信道具有带通传输特性,数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。

必须用数字基带信号对载波进行调制,产生各种已调数字信号。

图2-1 数字调制系统的基本结构数字调制与模拟调制原理是相同的,一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。

但是,数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点,其取值是有限的离散状态。

这样,可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。

基本的三种数字调制方式是:振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。

本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能,简要介绍多进制数字调制原理。

三、实验目的:本实验的目的是通过搭建2FSK调制与解调系统的模型,了解数字调制系统的原理,并掌握simulink的操作使用方法。

四、实验内容1.调制仿真2FSK信号是由频率分别为f1和f2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的,其中f1和f2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号,2FSK信号产生的simulink仿真模型图如下所示:图1 2FSK信号的simulink模型方框图其中sin wave和sin wave1是两个频率分别为f1和f2的载波,Pulse Generator 模块是信号源,NOT实现方波的反相,最后经过相乘器和相加器生成2FSK信号,各参数设置如下:载波f1的参设图2 载波sin wave的参数设置其中幅度为2,f1=1Hz,采样时间为0.002s在此选择载波为单精度信号f2的参数设置图3 载波sin wave1的参数设置载波是幅度为2,f2=2,采样时间.为0.002的单精度信号。

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计调制是无线通信系统中的重要环节,主要用于在传输信号过程中对信号进行编码和解码,以实现信号的传输和接收。

MATLAB作为一种强大的数学仿真工具,可以方便地进行调制系统的仿真设计。

调制系统一般包括三个主要部分:调制器、信道和解调器。

调制器负责将发送信号进行编码,以适应信道传输的需求;信道主要是指无线信号在传输过程中的传播环境,会受到各种影响,如多径效应、噪声等;解调器对接收到的信号进行解码,恢复出原始信号。

在MATLAB中,可以利用其信号处理、通信和仿真工具箱来进行调制系统的仿真设计。

以下是一个基于MATLAB的调制系统的仿真设计流程:1.确定调制方式:首先确定要使用的调制方式,比如常见的调制方式有调幅(AM)、调频(FM)、相位调制(PM)等。

根据需求选择合适的调制方式。

2.信号生成:使用MATLAB的信号处理工具箱生成原始信号。

可以选择不同的函数生成不同的信号,如正弦信号、方波信号、高斯脉冲等。

3.调制器设计:根据选择的调制方式,设计相应的调制器。

比如对于AM调制,可以通过将原始信号与载波进行乘法运算来实现;对于FM调制,可以通过改变载波频率的方式来实现。

在MATLAB中,可以使用相关函数来实现这些调制方式。

4.信号传输:将调制后的信号传输到信道中。

可以在仿真中模拟不同的信道情况,如加入噪声、多径效应等。

MATLAB提供了相关函数来模拟这些信道效应。

5.解调器设计:设计相应的解调器以恢复原始信号。

解调器的设计与调制器的设计相对应。

在MATLAB中,可以使用相关函数来实现解调器。

6.信号分析:对仿真结果进行分析。

可以通过绘制波形图、功率谱密度图等来观察信号在传输过程中的变化。

除了上述基本的仿真设计流程外,还可以在仿真过程中加入其他功能,如信号压缩、信号变换等。

MATLAB提供了大量的工具箱,可以方便地实现这些功能。

总之,基于MATLAB的调制系统仿真设计可以方便地模拟调制系统的工作过程,以及对不同信道效应的影响。

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计摘要:本文基于MATLAB平台,通过建立调制系统的仿真模型,实现了对调制系统的仿真设计。

首先对调制系统的基本原理进行了介绍,然后建立了调制系统的数学模型。

接着使用MATLAB对模型进行了仿真分析,包括调制信号的产生、载波信号的产生、调制信号与载波信号的混合调制、调制后的信号的传输等过程。

最后,通过仿真结果的分析,对调制系统的性能进行了评估,并提出了优化方案。

本文的研究对于调制系统的设计和优化具有一定的参考意义。

关键词:调制系统;MATLAB仿真;混合调制;性能评估;优化方案一、引言调制是无线通信中的一项基本技术,通过将信息信号与载波信号进行合成,使信息信号能够被传输到远距离的通信接收端。

调制系统是实现调制技术的关键,其性能直接影响到通信系统的可靠性和传输质量。

因此,对调制系统的研究和优化具有重要的意义。

二、调制系统的基本原理调制系统的基本原理是将信息信号经过调制器与载波信号进行混合调制,形成调制后的信号。

调制过程中,需要考虑到载波频率、调制信号幅度、调制信号频率等参数的选择。

常见的调制方式有幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)等。

三、调制系统的数学模型调制系统的数学模型是根据调制原理建立的,一般可表示为:$s(t) = A_c \cdot (1 + m \cdot \cos(f_m \cdot t)) \cdot\cos(f_c \cdot t)$其中,$s(t)$表示调制后的信号,$A_c$为载波幅度,$m$为调制系数,$f_m$为调制信号频率,$f_c$为载波频率。

四、MATLAB仿真设计4.1调制信号的产生通过MATLAB生成调制信号,并将其绘制出来,以便后续的仿真分析。

4.2载波信号的产生通过MATLAB生成载波信号,并将其绘制出来,以便后续的仿真分析。

4.3调制信号与载波信号的混合调制将调制信号与载波信号进行混合调制,并将调制后的信号绘制出来,以便后续的仿真分析。

Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三 PCM编码、译码)

Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三  PCM编码、译码)

图3-2各单元与电路板上元器件之间的对应关系如下:
·晶振
U75:非门74LS04;CRY1:4096KHz晶

·分频器1
U78:A:U78:D:触发器74LS74;U79:
计数器74LS193
·分频器2
U80:计数器74LS193;U78:B:
U78:D:触发器74LS74
·抽样信号产生器
U81:单稳74LS123;U76:移位寄
相位差)。 5. 用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围。 如果没有配置低失真低频信号发生器,可以用本模块上的正弦信号
源来粗略观察PCM编译码系统的过载噪声(将STA-S或STB-S信号幅度调至 5VP-P以上即过载)。
如果配置了低失真低频信号发生器,则开关K5置于STA-IN端,将低 失真低频信号发生器输出的1KHz正弦信号从STA-IN输入。示波器的CH1 接STA(编码输入),CH2接SRA(译码输出)。将输入信号幅度分别调 至大于5VP-P、等于5VP-P,观察过载和满载时的译码输出波形。再将信 号幅度分别衰减10dB、20dB、30dB、40dB、45dB、50dB,观察译码输出 波形(当衰减45dB以上时,译码输出信号波形上叠加有较明显的噪声)。
U88:运放UA741
·复接器
U85:或门74LS32
晶振、分频器1、分频器2及抽样信号(时隙同步信号)产生器构成
一个定时器,为两个PCM编译码器提供2.048MHz的时钟信号和8KHz的时
隙同步信号。在实际通信系统中,译码器的时钟信号(即位同步信号)及
时隙同步信号(即帧同步信号)应从接收到的数据流中提取。此处将同步
将PCM码流在FSR上升沿后逐位移入DR端。位时钟 可以为64KHz到2.048MHz的任意频率,或者输入逻 辑“1”或“0”电平器以选择1.536MHz、 1.544MHz或2.048MHz用作同步模式的主时钟,此 时发时钟信号BCLKX同时作为发时钟和收时钟。 (8) MCLKR/PDN 接收部分主时钟信号输入端,此信号频率必须为 1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKX异 步,但是同步工作时可达到最佳状态。当此端接 低电平时,所有的内部定时信号都选择MCLKX信 号,当此端接高电平时,器件处于省电状态。 (9) MCLKX 发送部分主时钟信号输入端,此信号频率必须为 1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKR异 步,但是同步工作时可达到最佳状态。 (10) BCLKX 发送部分位时钟输入端,此信号将PCM码流在FSX信号 上升沿后逐位移出DX端,频率可以为64KHz到 2.04MHz的任意频率,但必须与MCLKX同步。

基于Matlab的模拟调制与解调实验报告

基于Matlab的模拟调制与解调实验报告

基于Matlab的模拟调制与解调(开放实验)一、实验目的(一)了解AM、DSB和SSB 三种模拟调制与解调的基本原理(二)掌握使用Matlab进行AM调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行AM调制2、学会运用MATLAB对AM调制信号进行相干解调3、学会运用MATLAB对AM调制信号进行非相干解调(包络检波)(三)掌握使用Matlab进行DSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行DSB调制2、学会运用MATLAB对DSB调制信号进行相干解调(四)掌握使用Matlab进行SSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行上边带和下边带调制2、学会运用MATLAB对SSB调制信号进行相干解调二、实验环境MatlabR2020a三、实验原理(一)滤波法幅度调制(线性调制)(二)常规调幅(AM)1、AM表达式2、AM波形和频谱3、调幅系数m(三)抑制载波双边带调制(DSB-SC)1、DSB表达式2、DSB波形和频谱(四)单边带调制(SSB)(五)相关解调与包络检波四、实验过程(一)熟悉相关内容原理 (二)完成作业已知基带信号()()()sin 10sin 30m t t t ππ=+,载波为()()cos 2000c t t π= 1、对该基带信号进行AM 调制解调(1)写出AM 信号表达式,编写Matlab 代码实现对基带进行进行AM 调制,并分别作出3种调幅系数(1,1,1m m m >=<)下的AM 信号的时域波形和幅度频谱图。

代码 基带信号fs = 10000; % 采样频率 Ts = 1/fs; % 采样时间间隔t = 0:Ts:1-Ts; % 时间向量m = sin(10*pi*t) + sin(30*pi*t); % 基带信号载波信号fc = 1000; % 载波频率c = cos(2*pi*fc*t); % 载波信号AM调制Ka = [1, 0.5, 2]; % 调制系数m_AM = zeros(length(Ka), length(t)); % 存储AM调制信号相干解调信号r = zeros(length(Ka), length(t));绘制AM调制信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)m_AM(i, :) = (1 + Ka(i)*m).*c; % AM调制信号subplot(3, 2, i);plot(t, m_AM(i, :));title(['AM调制信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');ylim([-2, 2]);subplot(3, 2, i+3);f = (-fs/2):fs/length(m_AM(i, :)):(fs/2)-fs/length(m_AM(i, :));M_AM = fftshift(abs(fft(m_AM(i, :))));plot(f, M_AM);title(['AM调制信号的幅度频谱图(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('频率');ylabel('幅度');r(i, :) = m_AM(i, :) .* c; % 相干解调信号end绘制相干解调信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)subplot(length(Ka), 1, i);plot(t, r(i, :));title(['相干解调信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');end图像(2)编写Matlab代码实现对AM调制信号的相干解调,并作出图形。

基于Matlab的数字调制系统仿真与分析

基于Matlab的数字调制系统仿真与分析

基于Mat lab的数字调制系统仿真与分析摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一,数字调制技术的改良也是通信系统性能提高的重要途径。

本文第一分析了数字调制系统的五种大体调制解调方式,然后,运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方式的仿真模型。

通过仿真,观察了调制解调进程中各环节时域和频域的波形,并结合这几种调制方式的调制原理,跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的靠得住性。

最后,在仿真的基础上分析比较了各类调制方式的性能,并通过比较仿真模型与理论计算的性能,证明了仿真模型的可行性。

关键词:数字调制;分析与仿真;Matlab;Simulink;GUI图形界面。

ABSTRACTIn this paper, five usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the digital modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of three digital modulation simulation models, 2-FSK, 2-DPSK and MSK,have been compared, as well as comparing the results of simulation and theory.Keywords:Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB; SIMULINK.目录1引言 (1)数字调制系统概述 (1)1.1.1数字通信系统的组成 (1)1.1.2数字通信系统的特点 (2)数字调制的意义 (5)Matlab在通信系统仿真中的应用 (6)2数字调制系统的相关原理 (7)二进制幅度键控(2-ASK) (7)二进制频移键控(2-FSK) (7)二进制相移键控(2-PSK) (8)多进制数字调制 (8)3数字调制系统的仿真设计 (9)数字调制系统各个环节分析 (9)3.1.1仿真框图 (10)3.1.2信号源仿真及参数设置 (11)3.1.3调制与解调模块 (11)3.1.4信道 (12)仿真模型的设计及结果分析 (13)2-ASK (13)2-FSK (18)2-DPSK (22)2-MSK (25)3.2.5M-DPSK (27)数字调制的性能比较 (30)3.3.1各类仿真模型的性能比较 (30)3.3.2仿真模型性能与理论性能的比较 (32)4结论 (33)致谢 (3)4参考文献 (35)基于Matlab的数字调制系统仿真与分析1引言数字调制系统概述数字载波调制(简称数字调制)与模拟调制没有本质上的区别,它是用数字基带信号作为原始信号,去控制高频正弦载波信号的振幅、频率和相位,相应的有三种大体的调制方式:数字振幅调制(ASK)、数字频率调制(FSK)、数字相位调制(PSK)。

数字调制仿真.doc

数字调制仿真.doc

MATLAB的数字调制仿真实验报告1:实验要求实验要求通过输入随机信号的长度 ,得到二进制的随机原始信号 ,同时把得到的原始信号用三种不同的方法调制出来。

当分别输入各个控件名称时 ,得到原始信号相应的信号输出。

2:实验过程2.1 实验条件1:实验的原始信号由MATLAB的randint(n)函数输出 ,需要确定的只是n,就是原始信号的宽度。

2:三种不同的调制函数原始信号调制信号函数振幅调制: 0: 01: cos(t+pi/3)频移调制: 0: cos(t+pi/3)1: cos(2*t+pi/6)相位移调制: 0: cos(t)1: cos(t+pi)时间t为单个信号存在的时间周期 ,为了将图形表达更加清晰 ,这里选择将其选定为2*pi ,并划分为100个具体的时间点,t=0:2*pi/99:2*pi。

2.2 实验步骤1:首先我要得到原始信号的长度 ,可以通过对s=rindint(n)函数产生的随机矩阵信号用length(s)求取其长度。

2:我们要得到单个的输入原始信号并对其进行调制 ,并同时将其用矩阵进行收集储存 ,最后输出调制后的信号。

可以分别求取不同宽度上的信号 ,并将其赋值到对应输出原始信号的时间周期内 ,收集 ,最后输出。

3:调制得到的信号是在每个单个波长时间 ,不同的时间点t应用不同的调制函数的到的。

在进行信号调制时 ,需要对这些调制得到的信号信息进行储存。

可以在循环内采用矩阵叠加的方法来储存这些信号。

4: 需要的输入只是唯一的信号长度n,输出为得到的三种调制信号5:编写实现输出全部调制信号的主函数Modulator和三个输出对应的调制信号的子函数ASK,FSK ,PSK.由子函数控制相应的信号输出.6:编写程序,调试,写实验报告3: 实验结果通过输入不同Modulator(n) ,我们得到了调制的信号和相应的图形输出。

4: 附录实验程序及输出图4.1: 主程序function Modulator(n)%定义函数global askglobal fskglobal pskglobal wglobal signal%定义全局变量ask=[];fsk=[];psk=[];%定义ASK,FSK,PSK调制信号a=[];f=[];p=[];%定义ASK,FSK,PSK决定信号signal=[];%定义输出原始信号和ASK选择信号dfp=[];%定义FSK,PSK选择信号s=randint(n);%得到原始信号w=length(s);%信号长度t=0:2*pi/99:2*pi;%划分单个信号的时间周期for n=1:wif s(n)==0;signal1=zeros(1,100);dfp1=ones(1,100);f1=cos(t+pi/3);p1=cos(t);%产生并收集信号为0的时输出原始信号和调制信号的相应信息elses(n)==1;signal1=ones(1,100);dfp1=ones(1,100);f1=cos(2*t+pi/6);p1=cos(t+pi);%产生并收集信号为1时的输出原始信号和调制信号的相应信息endsignal=[signal signal1];%得到输出原始信号信息和ASK调制的信号决定信息a1=cos(t+pi/3);a=[a a1];%得到ASK调制的信号决定信息f=[f f1];%得到FSK调制的信号决定信息p=[p p1];%得到PSK调制的信号决定信息dfp=[dfp dfp1];%得到FSK,PSK调制的选择信息end%循环结束ask=signal.*a;fsk=dfp.*f;psk=dfp.*p;%得到ASK ,FSK ,PSK调制信号ASKFSKPSK%调用子函数4.2:子函数4.2.1:ASK调制程序function ASK()global askglobal wglobal signalfigure(1)subplot(2,1,1)plot(signal,'LineWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])ylabel('调制前信号')title('ASK信号调制图')grid on%画出输出原始信号图subplot(2,1,2)plot(ask,'LIneWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])xlabel('时间')ylabel('2ASK调制后信号')grid on%画出输出ASK调制信号图4.2.2: FSK调制程序function FSK()global fskglobal wglobal signalfigure(2)subplot(2,1,1)plot(signal,'LIneWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])ylabel('调制前信号')title('FSK信号调制图')grid on%画出输出原始信号图subplot(2,1,2)plot(fsk,'LIneWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])xlabel('时间')ylabel('2FSK调制后信号')grid on%画出输出SFK调制信号图4.2.3: PSK调制程序function PSK()global pskglobal wglobal signalfigure(3)subplot(2,1,1)plot(signal,'LIneWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])ylabel('调制前信号')title('PSK信号调制图')grid on%画出输出信号原始图subplot(2,1,2)plot(psk,'LIneWidth',1.5)axis([0 100*w -1.5 1.5])xlabel('时间')ylabel('2PSK调制后信号')grid on%画出输出PSK调制信号图。

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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。

1.1 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。

1.2 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1.1(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1.1(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。

2-FSK 信号的接受也分为相干和非相干接受两类。

最常用的解调方法是采用的相干检测法,相干检测的具体解调电路是同步检波器,原理方框图如图8-8所示。

图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法,起分路作用。

它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘,再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号,取出含基带数字信息的低频信号,抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值V 0(t )和V 1(t)进行比较判决(判决规则同于包络检波法),即可还原出基带数字信号。

如图1.2 所示。

图1.1(2) 图1.1(1)1.3 二进制相移键控(2-PSK )在相移键控中,载波相位受数字基带信号的控制,如在二进制基带信号中为0 时,载波相位为0 或π,为1 时载波相位为π 或0。

载波相位和基带信号有一一对应的关系,从而达到调制的目的。

2-PSK 信号的功率密度有如下特点:(1) 由连续谱与离散谱两部分组成;(2) 带宽是绝对脉冲序列的二倍;(3) 与2ASK 功率谱的区别是当P =1/2 时,2PSK 无离散谱,而2ASK 存在离散谱。

2PSK 信号的产生方法主要也是两种。

第一种是相乘法,用二进制不归零矩形脉冲信号与载波相乘,得到相位反相的两种码元,如图1.3(1);第二种方法叫选择法,是用此基带信号控制一个开关电路,以选择输入信号,开关电路的输入信号是相位相差π的同频载波,如图1.3(2)。

由于2PSK 信号实际上是以一个固定初相的末调载波为参考的,因此,解调时必须有与此同频同相的同步载波。

如果同步载波的相位发生变化,如0相位变为相位或相位变为0相位,则恢复的数字信息就会发生“0”变“1”或“1”变“0”,从而造成错误的恢复。

这种因为本地参考载波倒相,而在接收端发生错误恢复的现象称为“倒图1.2 2FSK 信号的相干接收原理方框图1.3(2) 图1.3(1)”现象或“反向工作”现象。

绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊,造成反向工作。

2PSK信号的解调方法是相干接受法。

由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号,如图1.4所示。

图1.4 2PSK信号相干接收原理方框1.4 二进制差分相移键控(2DPSK)二进制差分相移键控(2DPSK)二进制差分相移键控常简称为二相相对调相,记作2DPSK。

它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息,而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。

所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。

与2PSK的波形不同,2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号,而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。

这说明解调2DPSK信号时,并不依赖于某一固定的载波相位参考值,只要前后码元的相对相位关系不破坏,则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。

这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。

单从波形上看,2DPSK与2PSK是无法分辩的,一方面,只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的,才能正确判定原信息;另一方面,相对移相信号可以看作是把数字信息序列(绝对码)变换成相对码,然后再根据相对码进行绝对移相而形成。

这就为2DPSK信号的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径实现的方法。

2DPSK信号的解调有两种解调方式,一种是差分相干解调,另一种是相干解调-码变换法。

后者又称为极性比较-码变换法。

2 数字调制系统各个环节分析2.1 仿真框图典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成,其框图如图2.1 所示:数字调制是数字通信系统的重要组成部分,数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。

对数字调制系统进行仿真时,我们并不关心基带信号的码型,因此,我们在仿真的时候可以给数字调制系统直接输入数字基带信号,不用在经过编码器。

图2.1 数字通信系统模型MATLAB 提供的图形界面仿真工具Simulink 由一系列模型库组成,包括Sources(信源模块),Sinks(显示模块),Discrete(离散系统模块),Linear(线性环节),Nonlinear(非线性环节),Connections(连接),Blocksets&Toolboxes(其他环节)。

特别是在Blocksets&Toolboxes 中还提供了用于通信系统分析设计和仿真的专业化模型库CommTbxLibrary。

在这里,整个通信系统的流程被概括为:信号的产生与输出、编码与解码、调制与解调、滤波器以及传输介质的模型。

在每个设计模块中还包含有大量的子模块,它们基本上覆盖了目前通信系统中所应用到的各种模块模型。

通信系统一般都可以建立数学模型。

根据所需仿真的通信系统的数学模型(或数学表达式),用户只要从上述各个模型库中找出所需的模块,用鼠标器拖到模型窗口中组合在一起,并设定好各个模块参数, 就可方便地进行动态仿真.从输出模块可实时看到仿真结果,如时域波形图、频谱图等。

每次仿真结束后还可以更改各参数,以便观察仿真结果的变化情况。

另外,对Simulink 中没有的模块,可运用S 函数生成所需的子模块,并且可以封装和自定义模块库,以便随时调用。

根据Simulink 提供的仿真模块,数字调制系统的仿真可以简化成如图2.2 所示的模型:图2.2 数字调制系统仿真框图2.2 信号源仿真及参数设置Simulink通信工具箱中的Comm Sources/Data Sources提供了数字信号源Bernoulli Binary Generator,这是一个按Bernoulli分布提供随机二进制数字信号的通用信号发生器。

在现实中,对受信者而言,发送端的信号是不可预测的随机信号。

因此,我们在仿真中可以用Bernoulli Binary Generator来模拟基带信号发生器。

其中主要参数的含义为:Probability of a zero :产生的信号中0 符号的概率,在仿真的时候一般设成0.5,这样便于频谱的计算;Initial seed :控制随机数产生的参数,要求不小于30,而且与后面信道中的Initial seed 设置不同的值;Sample time:抽样时间,这里指一个二进制符号所占的时间,用来控制号发生的速率,这个参数必须与后面调制和解调模块的Symbol period 保持一致。

2.3 调制与解调模块Simulink 通信工具箱中提供了数字信号各种调制方式的模块,如AM、CPM、FM 及PM 等。

虽然不同的调制模块,参数设置有所不同,但很多参数在各种调制中是一致的,下面我们以DPSK 调制模块为例介绍一下调制模块的参数及其设置,其余模块将在下面仿真模型的建立过程中详细介绍。

M-DPSK Modulator Baseband和M-DPSK Demodulator Baseband 分别是数字信号DPSK调制和解调的专用模块,其中主要参数有:M-ary number:输入信号的阶次数,比如2-DPSK就是2阶的;Symbol period:符号周期,即,一个符号所占的时间,这必须与信号源的Sampletime保持一致;Carrier frequency:载波频率;Carrier initial phase:载波的初始相位;Input sample time:输入信号的抽样时间;Output sample time:输出信号的抽样时间。

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