_19 解調(diào)技術(shù)仿真

1、知識(shí)縫制鎧甲知識(shí)縫制鎧甲 將來披甲上陣將來披甲上陣基本基本模擬信號(hào)解調(diào)技術(shù)仿真模擬信號(hào)解調(diào)技術(shù)仿真1基本基本數(shù)字信號(hào)解調(diào)技術(shù)仿真數(shù)字信號(hào)解調(diào)技術(shù)仿真2教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 掌握掌握基本的模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)基本的模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)的解調(diào)仿真的解調(diào)仿真 理解理解軟件無線電中的解調(diào)過程軟件無線電中的解調(diào)過程用用MATLAB語言語言仿真仿真信號(hào)的解調(diào)過程信號(hào)的解調(diào)過程重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）將）將不同解調(diào)方式不同解調(diào)方式逆映射逆映射為為IQ正交正交解調(diào)解調(diào)；（2）領(lǐng)會(huì)）領(lǐng)會(huì)模擬解調(diào)與數(shù)字解調(diào)的區(qū)別與聯(lián)系。模擬解調(diào)與數(shù)字解調(diào)的區(qū)別與聯(lián)系。（1）實(shí)現(xiàn)基本模擬信號(hào)）

2、實(shí)現(xiàn)基本模擬信號(hào)的解調(diào)，的解調(diào)，如如AM、FM；（2）實(shí)現(xiàn)基本數(shù)字信號(hào)）實(shí)現(xiàn)基本數(shù)字信號(hào)的解調(diào)，的解調(diào)，如如QAM。模擬信號(hào)調(diào)制模擬信號(hào)調(diào)制模擬信號(hào)調(diào)制模擬信號(hào)調(diào)制AM調(diào)制調(diào)制令令m(t)為待調(diào)制基帶信號(hào)，則為待調(diào)制基帶信號(hào)，則AM調(diào)制信號(hào)為：調(diào)制信號(hào)為：( )( )cos(2)f tAm tft ( )cos( )cos(2)( )sin( )sin(2)Am tftAm tftcos(2)sin(2)()(ftQ tftI t( )( )cos( )( )( )sin( )I tAm tQ tAm t ( )( )( )( )jBstI tjQ tAm t e clear all;clos

3、e all;% AM調(diào)制調(diào)制%第一步：準(zhǔn)備參數(shù)和信號(hào)第一步：準(zhǔn)備參數(shù)和信號(hào)N = 4000; %采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)fs = 1000; %采樣頻率采樣頻率t = (0:N-1)/fs; %定義時(shí)間區(qū)間定義時(shí)間區(qū)間(N=4000,fs=1000)f0 = 1;f1 = 2; %設(shè)置調(diào)制信號(hào)頻率設(shè)置調(diào)制信號(hào)頻率f2 = 10; %設(shè)置載波信號(hào)頻率設(shè)置載波信號(hào)頻率fai=pi/4;m = cos(2*pi*f0*t)+cos(2*pi*f1*t); %待調(diào)制信號(hào)待調(diào)制信號(hào)z1 = cos(2*pi*f2*t); %設(shè)置載波設(shè)置載波z1z2 = sin(2*pi*f2*t); %設(shè)置載波設(shè)置載波z2z =

4、cos(2*pi*f2*t+fai);A = 2;第二步：映射第二步：映射m1 =(A+m).*cos(fai); %I路路基帶信號(hào)基帶信號(hào)m2 =(A+m).*sin(fai); %Q路路基帶信號(hào)基帶信號(hào)第三步：第三步：正交調(diào)制正交調(diào)制s = m1.*z1-m2.*z2; %已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào)第四步：第四步：頻域轉(zhuǎn)換頻域轉(zhuǎn)換df=fs/length(t);f=-fs/2:df:fs/2-df;ffts=fft(s);affts=abs(ffts);第五步第五步：作圖作圖figure(1)subplot(3,2,1);plot(m);title(待調(diào)制信號(hào)待調(diào)制信號(hào));xlabel(t);y

5、label(幅度幅度);subplot(3,2,2);plot(z);title(載波信號(hào)載波信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,3);plot(m1);title(I路基帶信號(hào)路基帶信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,4);plot(m2);title(Q路基帶信號(hào)路基帶信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,5);plot(s);title(已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,6);plot(f,fftshift

6、(affts);title(AM 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)頻譜頻譜); xlabel(f);ylabel(幅頻特性幅頻特性);模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)AM接收信號(hào)接收信號(hào)表達(dá)式表達(dá)式為為：( )( )cos(2)RstAm tft 下變頻后的復(fù)下變頻后的復(fù)基帶信號(hào)基帶信號(hào)為：為：( )( )cos( )( )( )sin( )I tAm tQ tAm t 解調(diào)通過以下方式進(jìn)行解調(diào)通過以下方式進(jìn)行：22( )( )( )Am tItQt( )cos( )cos(2)( )sin( )sin(2)Am tftAm tft% AM解調(diào)解調(diào)第一步：下變頻第一步：下變頻%正交分解正交分解

7、I=s.*z1; %I路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào)Q=s.*(-z2); %Q路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào)第二步：第二步：根據(jù)根據(jù)頻譜圖設(shè)計(jì)低通濾波器頻譜圖設(shè)計(jì)低通濾波器d = fdesign.lowpass(0.1,13, 1,60,fs); %(fp,fst,Ap,Ast,fs)/Hzh = design(d); fI = filter(h,I);fQ = filter(h,Q);第三步第三步：解調(diào)：解調(diào)算法算法ds= (fI.2+fQ.2).0.5;第四步：第四步：作圖作圖figure(2)subplot(3,2,1);plot(m);title(待調(diào)制信號(hào)待調(diào)制信號(hào));xlabel(時(shí)

8、間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,2);plot(s);title(已已調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,3);plot(fI);title(I路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,4);plot(fQ);title(Q路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,5);plot(ds);title(解調(diào)后信號(hào)解調(diào)后信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);F

9、M解調(diào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)FM信號(hào)信號(hào)的的表達(dá)式表達(dá)式為：為：222( )cos( )cos(sin()csin( )os)(tcfttffccf tAf tk mdAk mdAk mdf tf t ( )cos( )( )sin( )tftfI tAk mdQ tAk md 復(fù)復(fù)基帶信號(hào)為基帶信號(hào)為：% % FM解調(diào)解調(diào)參數(shù)參數(shù)準(zhǔn)備同準(zhǔn)備同AM調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)第一步：下變頻，獲取復(fù)基帶信號(hào)第一步：下變頻，獲取復(fù)基帶信號(hào)%正交分解正交分解I=s.*z1; %I路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào)Q=s.*(-z2); %Q路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào)第二步第二步：根據(jù)根據(jù)頻譜圖設(shè)計(jì)低通濾波器頻

10、譜圖設(shè)計(jì)低通濾波器d = fdesign.lowpass(0.1,8, 0.1,60,fs); %(fp,fst,Ap,Ast,fs)/Hzh = design(d); fI = filter(h,I);fQ = filter(h,Q);FM解調(diào)解調(diào)1( )( )( )tan ()( )tfQ ttk mdI t 模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)相位相位為為：解調(diào)通過以下方式進(jìn)行：解調(diào)通過以下方式進(jìn)行：()( )1( )ftttm ttk 00( )()( )( )limlimttftfttk mdtttk m ttt 21*()( )exp( )cos( )sin( )|()|BBBsttstttj

11、tstt 1cos( )sin( )( )ttt 1()( )fttm ttk 模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)FM解調(diào)解調(diào)方案一方案一復(fù)數(shù)乘可造成相位加，則可利用復(fù)數(shù)乘可造成相位加，則可利用后樣點(diǎn)后樣點(diǎn)與與前前樣點(diǎn)樣點(diǎn)共軛相乘共軛相乘獲得兩點(diǎn)的獲得兩點(diǎn)的相位相位差差由于由于?(t)足夠小足夠小虛部虛部就可以獲得相位差就可以獲得相位差第三步：求復(fù)信號(hào)的共軛和模第三步：求復(fù)信號(hào)的共軛和模aa=fI+j*fQ; %正交分解信號(hào)合成復(fù)信號(hào)正交分解信號(hào)合成復(fù)信號(hào) aaa=conj(aa); %求復(fù)信號(hào)的共軛求復(fù)信號(hào)的共軛 a=abs(aa); %求復(fù)信號(hào)的模求復(fù)信號(hào)的模 第四步：取虛部獲得相位差第四步：取虛部

12、獲得相位差 for i=1:3999 q(i)= (aa(i+1).*aaa(i)./(a(i+1).2);endds=imag(q).*fs./kf;模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)模擬信號(hào)解調(diào)FM解調(diào)解調(diào)方案二方案二采用數(shù)字鑒頻器采用數(shù)字鑒頻器對(duì)于復(fù)對(duì)于復(fù)基帶信號(hào)基帶信號(hào)：( )( )exp( )( )( )BstA tjtI tjQ t 兩邊取兩邊取自然對(duì)數(shù)自然對(duì)數(shù)：ln( )ln( )( )BstA tjt 對(duì)虛部求導(dǎo)，可對(duì)虛部求導(dǎo)，可得得解調(diào)結(jié)果：解調(diào)結(jié)果：2111( ) ( ) ( )( )()ffBdm ttI tQ tk dtkdQ tdtsdtdI tt 第三步：求復(fù)信號(hào)

13、第三步：求復(fù)信號(hào)的模的模aa =fI+j*fQ; %正交分解信號(hào)合成復(fù)信號(hào)正交分解信號(hào)合成復(fù)信號(hào) a=abs(aa); %求復(fù)信號(hào)的模求復(fù)信號(hào)的模第四步：求第四步：求I路、路、Q路信號(hào)的導(dǎo)數(shù)路信號(hào)的導(dǎo)數(shù)for i=1:3999 dI(i)=(fI(i+1)-fI(i)*fs; dQ(i)=(fQ(i+1)-fQ(i)*fs;end第五步：恢復(fù)原信號(hào)第五步：恢復(fù)原信號(hào)for k=1:3999 ds(k)=(fI(k).*dQ(k)-fQ(k).*dI(k)/(a(k).2)/kf;end第六步：作圖第六步：作圖figure(2)subplot(3,2,1);plot(m);title(待調(diào)制信號(hào)

14、待調(diào)制信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,2);plot(s);title(已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,3);plot(fI);title(I路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,4);plot(fQ);title(Q路正交分解信號(hào)路正交分解信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,5);plot(ds);title(解調(diào)后信號(hào)解調(diào)后信號(hào));xlabel(時(shí)間時(shí)間)

15、;ylabel(幅度幅度);QAM調(diào)制調(diào)制當(dāng)當(dāng)Ak和和k有多種值時(shí)，根據(jù)信號(hào)星座點(diǎn)的數(shù)目有多種值時(shí)，根據(jù)信號(hào)星座點(diǎn)的數(shù)目M，可，可稱為稱為MQAM()cos()sinkkBkkkBkIA p tkTQA p tkT ( )( )( )()kjBkBstI tjQ tA p tkTe 數(shù)字信號(hào)調(diào)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制clear all;close all;% QAM調(diào)制調(diào)制%第一第一步：準(zhǔn)備參數(shù)和信號(hào)步：準(zhǔn)備參數(shù)和信號(hào)N = 4000; %采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)fs = 1000; %采樣頻率采樣頻率t = (0:N-1)/fs; %定義時(shí)間區(qū)間定義時(shí)間區(qū)間f2 = 10; %設(shè)置載頻設(shè)置載頻m0 = 7 3 9

16、 12 15 10 6 2 1 15; % 映射關(guān)系映射關(guān)系 0-3 -3,1-3 -1,2-3,1,3-3,3,4-1,-3,5-1,-1,6-1,1,%7-1,3,81,-3,91,-1,101,1,111,3,123,-3,133,-1,143,1,153,3m1 = -1 -3 1 3 3 1 -1 -3 -3 3; %串并變換串并變換m2 = 3 3 -1 -3 3 1 1 1 -1 3; z1 = cos(2*pi*f2*t); %設(shè)置載波設(shè)置載波z1z2 = sin(2*pi*f2*t); %設(shè)置載波設(shè)置載波z2第二步：脈沖成形第二步：脈沖成形n1 = 1;n2 = 1; %將輸

17、入信號(hào)加入到方波中將輸入信號(hào)加入到方波中while n111 M0(n2:n2+399) = m0(n1); M1(n2:n2+399) = m1(n1); M2(n2:n2+399) = m2(n1); n2 = n2+400; n1 = n1+1; endI=M1; % I路路信號(hào)信號(hào)Q=M2; % Q路信號(hào)路信號(hào)第三步：第三步：IQ正交調(diào)制正交調(diào)制s = I.*z1-Q.*z2; 第四步：時(shí)頻域轉(zhuǎn)換第四步：時(shí)頻域轉(zhuǎn)換df=fs/length(t);f=-fs/2:df:fs/2-df;ffts=fft(s);affts=abs(ffts);第五步：作圖第五步：作圖figure(1)sub

18、plot(3,2,1);plot(M0);title(待調(diào)制信號(hào)待調(diào)制信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);axis(0 4000 -0.5 15.5);subplot(3,2,2);plot(z1);title(載波信號(hào)載波信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,3);plot(I);title(I路基帶信號(hào)路基帶信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);axis(0 4000 -3.5 3.5);subplot(3,2,4);plot(Q);title(Q路基帶信號(hào)路基帶信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);

19、axis(0 4000 -3.5 3.5);subplot(3,2,5);plot(s);title(已調(diào)制信號(hào)已調(diào)制信號(hào));xlabel(t);ylabel(幅度幅度);subplot(3,2,6);plot(f,fftshift(affts);title(QAM 已調(diào)信號(hào)頻譜已調(diào)信號(hào)頻譜);xlabel(f);ylabel(幅頻特性幅頻特性);QAM解調(diào)解調(diào)數(shù)字信號(hào)解調(diào)數(shù)字信號(hào)解調(diào)對(duì)于第對(duì)于第k個(gè)碼元周期的信號(hào)，可以表示為：個(gè)碼元周期的信號(hào)，可以表示為：2( )()cos()MkkBkcstA p tTtfk下變頻下變頻獲得獲得復(fù)復(fù)基帶信號(hào)基帶信號(hào)為：為：( )()(cossin)BkkB

20、kkstA p tkTj()cos()sinkkBkkkBkIA p tkTQA p tkT 采用采用最佳接收最佳接收，對(duì)，對(duì)Ik、Qk進(jìn)行采樣判決即完成解調(diào)進(jìn)行采樣判決即完成解調(diào)%QAM解調(diào)解調(diào)第一步：第一步：下變頻下變頻newI = 2*s.*z1;newQ = 2*s.*z2第二步：逆映射第二步：逆映射n3=1;n4=1;while n311 newII(n3)= sum(newI(n4:n4+399)/400; newQQ(n3)= sum(newQ(n4:n4+399)/400; newss = newII + j*newQQ; n3=n3+1;n4=n4+400;end第三步：第三步：設(shè)置設(shè)置判決基準(zhǔn)星座點(diǎn)判決基準(zhǔn)星座點(diǎn)m = -3 -1 1 3;for k=1:4 for q=1:4 M(k,q) = m(q) + j*m(k); endendMM=r