基于MATLAB的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1、 課程設(shè)計(jì)(論文)說明書題 目： 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 摘 要MATLAB 是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以與數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和SIMULINK兩大部分。論文中介紹了通信原理課程中數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的工作原理，并用MATLAB軟件編寫M文件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)與對(duì)其進(jìn)行四種方式的調(diào)制、解調(diào)的系統(tǒng)仿真。 關(guān)鍵詞：數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)；MATLAB軟件；數(shù)字調(diào)制目 錄引言 11 MATLAB簡(jiǎn)介12 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理與實(shí)現(xiàn)22.1 二進(jìn)制振幅鍵控22.1.1ASK調(diào)制

2、原理22.1.2ASK解調(diào)原理32.1.3仿真結(jié)果與分析42.2 二進(jìn)制移頻鍵控42.2.1FSK調(diào)制原理52.2.2FSK解調(diào)原理62.2.3仿真結(jié)果與分析62.3 二進(jìn)制相移鍵控82.3.1PSK調(diào)制原理82.3.2PSK解調(diào)原理92.3.3仿真結(jié)果與分析92.4 二進(jìn)制差分相移鍵控102.4.1DPSK調(diào)制原理112.4.2DPSK解調(diào)原理112.4.3仿真結(jié)果與分析123 心得體會(huì)13辭15參考文獻(xiàn)16附錄17引言通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以與數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能

3、在通信系統(tǒng)中傳輸。相應(yīng)的信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如電船傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞消息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來越高的要求。近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比重日益增長，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通

4、信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。本文利用MATLAB軟件來仿真二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，包括2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK調(diào)制、解調(diào)過程。1 MATLAB簡(jiǎn)介美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實(shí)驗(yàn)室“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強(qiáng)大的計(jì)算、仿真、繪圖等功能。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說，Simulink是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真

5、和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨(dú)立工作。Matlab將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用Matlab產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對(duì)

6、Matlab的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問題認(rèn)識(shí)的同時(shí)，不斷完善Matlab產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競(jìng)爭(zhēng)能力。利用M語言還開發(fā)了相應(yīng)的Matlab專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開放的可擴(kuò)展的，用戶不僅可以查看其中的算法，還可以針對(duì)一些算法進(jìn)行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴(kuò)充工具箱的功能。目前Matlab產(chǎn)品的工具箱有四十多個(gè)，分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、金融財(cái)務(wù)分析以與生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理與實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號(hào)的功率一般處于從零開始到某一頻率

7、（如06M）低頻段，因而在很多實(shí)際的通信（如無線信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移頻鍵控（ FSK，F(xiàn)requency-Shift keying）、移相鍵控(PSK，Ph

8、ase-Shift keying )和差分移相鍵（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)這四種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。2.1 二進(jìn)制振幅鍵控本次設(shè)計(jì)采用的流程圖如圖2-1所示。圖 2-12ASK調(diào)制解調(diào)框圖2.1.1 ASK調(diào)制原理2ASK二進(jìn)制振幅調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)而變化，而其頻率和初始相位保持不變。信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。其信號(hào)表達(dá)式為：，S(t)為單極性數(shù)字基帶信號(hào)。由于調(diào)制信號(hào)只有0或1兩個(gè)電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實(shí)際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)“1”

9、時(shí)，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)為“0”時(shí)，不傳輸載波。2ASK信號(hào)的時(shí)間波形e2ASK(t)隨二進(jìn)制基帶信號(hào)S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號(hào)。典型波形如圖2-2所示。圖 2-2 典型2ASK波形e2ASK(t)為已調(diào)信號(hào)，它的幅度受s(t)控制，也就是說它的幅度上攜帶有s(t)的信息。2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調(diào)制法就是用基帶信號(hào)與載波相乘，進(jìn)而把基帶信號(hào)調(diào)制到載波上進(jìn)行傳輸。鍵控法由s(t)來控制電路的開關(guān)進(jìn)而進(jìn)行調(diào)制。兩種方法的調(diào)制如圖2-3和圖2-4所示。圖 2-3 模擬調(diào)制法（相乘器法）圖 2-4 鍵控法2.1.2 ASK解調(diào)原理2

10、ASK有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）和非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）。相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號(hào)頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來實(shí)現(xiàn)。相乘后的信號(hào)只要濾除高頻部分就可以了。為確保無失真還原信號(hào)，必須在接收端提供一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的本地載波，這是整個(gè)解調(diào)過程能否順利完好進(jìn)行的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。兩種解調(diào)原理圖如圖2-5和圖2-6所示。圖 2-5 相干解調(diào)法（同步檢測(cè)法）圖 2-6 非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法）2.1.3 仿真結(jié)果與分析通過編寫M文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按圖2-1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句與解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)

11、2ASK的調(diào)制與解調(diào)過程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法（相乘器法）和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過程與解調(diào)過程的圖形分別如圖2-7和圖2-8所示。圖 2-7 2ASK調(diào)制過程仿真圖圖 2-82ASK解調(diào)過程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的數(shù)字隨機(jī)信號(hào)為“0100100001”，經(jīng)載波調(diào)制后信號(hào)為“1”的時(shí)間有正弦波形，信號(hào)為“0”的時(shí)間無波形。經(jīng)過加隨機(jī)噪聲，相干解調(diào)后，恢復(fù)出原始信號(hào)，與基帶信號(hào)一致，因此達(dá)到本次設(shè)計(jì)目的。2.2 二進(jìn)制移頻鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖 2-9所示。圖 2-9 2FSK調(diào)制解調(diào)框圖2.2.1 FSK調(diào)制原理一個(gè)FSK信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的2ASK信號(hào)的疊加。其解調(diào)和解調(diào)方法

12、和FSK差不多。2FSK信號(hào)的頻譜可以看成是f1和f2的兩個(gè)2ASK頻譜的組合。頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號(hào)，在2FSK中，載波的頻率隨著二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數(shù)字信息的。在2FSK中，載波的頻率隨基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化。故其表達(dá)式為：典型波形如圖 2-10所示。圖 2-10 2FSK典型波形圖2FSK的調(diào)制方式有兩種，即模擬調(diào)頻法和鍵控法。本次設(shè)計(jì)采用鍵控法。鍵控法中可以用二進(jìn)制“1”來對(duì)應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對(duì)應(yīng)于另一頻率f2，而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源f1、f2進(jìn)行選

13、擇通。鍵控法原理圖如圖2-11示圖 2-11 2FSK鍵控法原理圖2.2.2 FSK解調(diào)原理2FSK的解調(diào)方式有兩種：相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。非相干解調(diào)是經(jīng)過調(diào)制后的2FSK數(shù)字信號(hào)通過兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器f1、f2濾出不需要的信號(hào)，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號(hào)分別通過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號(hào)同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖，最后解調(diào)出來的信號(hào)就是調(diào)制前的輸入信號(hào)。其原理圖如圖2-12所示。圖 2-12 2FSK非相干解調(diào)原理圖相干解調(diào)是根據(jù)已調(diào)信號(hào)由兩個(gè)載波f1、f2調(diào)制而成，則先用兩個(gè)分別對(duì)f1、f2帶通的濾波器對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后再分別將濾波后的信號(hào)與相應(yīng)的載波f

14、1、f2相乘進(jìn)行相干解調(diào)，再分別低通濾波、用抽樣信號(hào)進(jìn)行抽樣判決器即可。原理圖如圖3-14所示。圖 2-13 2FSK相干解調(diào)原理圖2.2.3 仿真結(jié)果與分析通過編寫M文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2.2.1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句與解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2FSK的調(diào)制與解調(diào)過程。本次設(shè)計(jì)中采用鍵控法調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過程與解調(diào)過程的圖形分別如圖2-14、圖2-15和圖2-16所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“1011001001”，經(jīng)過反相產(chǎn)生反碼，并分別與兩個(gè)載波相乘，經(jīng)過加入隨機(jī)噪聲后波形如圖2-15所示。在解調(diào)時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)的載波相乘。解調(diào)出

15、基帶信號(hào)，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。圖 2-14 2FSK鍵控法調(diào)制過程仿真圖圖 2-15 2FSK鍵控法調(diào)制過程仿真圖圖 2-16 2FSK相干解調(diào)過程仿真圖2.3 二進(jìn)制相移鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖2-17所示。圖 2-17 2PSK調(diào)制解調(diào)框圖2.3.1 PSK調(diào)制原理在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信

16、號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180。鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0和180來分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為：其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。本次設(shè)計(jì)中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-18和圖2-19所示。圖 2-18 模擬調(diào)制法原理圖圖 2-19 鍵控法原理圖2.3.2 PSK解調(diào)原理由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖2-

17、20所示，各點(diǎn)的波形如圖2-21所示。由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能一樣，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒”現(xiàn)象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號(hào)，所以不存在此問題。圖 2-20 2PSK的相干解調(diào)原理圖圖 2-21 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖2.3.3 仿真結(jié)果與分析通過編寫M文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-17所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注

18、意語句與解釋。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2PSK的調(diào)制與解調(diào)過程。本次設(shè)計(jì)采用模擬調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過程與解調(diào)過程的圖形分別如圖2-22和圖2-23示。圖 2-22 2PSK模擬調(diào)制方法過程仿真圖圖 2-23 2PSK相干解調(diào)過程仿真圖由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機(jī)信號(hào)為“0011001100”，經(jīng)過反相產(chǎn)生反碼，并將原碼跟反碼一起合成雙極性碼，與載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。2.4 二進(jìn)制差分相移鍵控本次設(shè)計(jì)所用流程圖如圖2-24所示。圖2-24 2DPSK調(diào)制解調(diào)框圖2.4.1 DPSK調(diào)制

19、原理二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為：為前一碼元的相位。實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖2-25所示。圖 2-25 2DPSK調(diào)制原理框圖2.4.2 DPSK解調(diào)原理2DPSK信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低

20、通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。相干解調(diào)碼變換法與相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2-26和圖2-27所示。2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖如圖 2-28所示。圖 2-26 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖圖 2-27 2DPSK相干解調(diào)原理圖圖 2-28 2DPSK相

21、干解調(diào)各點(diǎn)波形圖2.4.3 仿真結(jié)果與分析通過編寫M文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，按流程圖2-24所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句與解釋。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)法。運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)2DPSK的調(diào)制與解調(diào)過程。仿真后調(diào)制過程與解調(diào)過程的圖形分別如圖2-29、圖2-30和圖2-31所示。由圖可以看出，產(chǎn)生的絕對(duì)隨機(jī)碼為“0100111010”，經(jīng)碼差分變化產(chǎn)生相對(duì)碼，經(jīng)反相產(chǎn)生相對(duì)碼反碼，分別與兩個(gè)載波相乘后加入隨機(jī)噪聲。在解調(diào)時(shí)，分別與對(duì)應(yīng)的載波相乘經(jīng)過低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號(hào)與原基帶信號(hào)一致，可以看出實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)目的。圖 2-29 2DPSK調(diào)制過程仿真圖圖 2-3

22、02DPSK調(diào)制過程仿真圖圖 2-31 2DPSK相干解調(diào)過程仿真圖3 心得體會(huì)通過在本次設(shè)計(jì)中的實(shí)踐明白了自己知識(shí)上的誤區(qū)，例如，在低通濾波的過程中，主要目的是濾去高頻分量，濾去載波成分，所以對(duì)于低通濾波器的截止頻率的設(shè)置較為關(guān)鍵。而在2PSK的調(diào)制與解調(diào)中所用信號(hào)為雙極性的信號(hào)，因此要將在本次設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的單極性信號(hào)經(jīng)過碼的變化形成雙極性碼來傳輸。本次設(shè)計(jì)只是按理論上的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單地系統(tǒng)構(gòu)建，目的是明確數(shù)字基帶傳輸?shù)脑砼c過程，而對(duì)于具體問題，例如，實(shí)際道噪聲一般為高斯白噪聲，本次設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)便并未采用而是用rand函數(shù)產(chǎn)生了隨機(jī)噪聲信號(hào)。此外，還有在2PSK實(shí)際傳輸系統(tǒng)中，在恢復(fù)載波的過程

23、中會(huì)出現(xiàn)“倒現(xiàn)象”即相位模糊現(xiàn)象，但是在本次設(shè)計(jì)中直接在解調(diào)時(shí)給其同頻同相的載波，所以不會(huì)出現(xiàn)此種現(xiàn)象，因?yàn)椴槐乜紤]。這是自己第一次利用Matlab編程功能實(shí)現(xiàn)通信原理中基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)地構(gòu)建，以前都是利用Matlab中Simulink模塊搭建系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，通過自己親自去動(dòng)手和調(diào)試我明白了實(shí)踐的重要性，尤其是對(duì)程序的調(diào)試，更需要大量的時(shí)間反復(fù)上機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正，這樣也就加強(qiáng)了自己對(duì)程序分析的能力，更深刻地明白了通信原理中的知識(shí)容，更進(jìn)一步懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，同時(shí)提高了自己的思考能力，使得自己對(duì)課本里的容理解、記憶地更加透徹，這無論是在我以后的工作中或是學(xué)習(xí)中都是非常有用的。 辭首先，要感

24、我的課設(shè)老師冬梅老師，是她給了我一次接觸Matlab編程的機(jī)會(huì)，使得我的知識(shí)面擴(kuò)展許多。再次，我要感本班同學(xué)在學(xué)習(xí)上給予我的支持與幫助。在我編程過程中，最大的問題是隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生，為此，詢問我班同學(xué)，他們積極幫助我尋找網(wǎng)絡(luò)與課本資源，終于找到用rand函數(shù)與round函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)碼的方法。由于我們知識(shí)平臺(tái)的限制，可能還有更好的方法。另外，在我的程序調(diào)試的過程中，即便是小問題他們也熱情地幫助我，不厭其煩地幫助我修改程序。最后，我要感所有在我成長的道路上與完成課程設(shè)計(jì)過程中，關(guān)心、支持、幫助過我的人們，我所取得的每一點(diǎn)成績都與你們的努力聯(lián)系在一起，再一次向你們每個(gè)人表示由衷感。參考文獻(xiàn)1 白萍，吳

25、冬梅.通信原理與技術(shù)M.：人民郵電,2003(8)：99136.2 樊昌信，麗娜.通信原理M.：國防工業(yè)，2001（5）:132212.3 志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理M.：清華大學(xué)，1992（2）：80120.4 明明，白萍.電子信息類專業(yè)MATLAB實(shí)驗(yàn)教程M.：大學(xué)，2011（1）： 102208.5 學(xué)勇.詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真M.：電子工業(yè)，2011（1）：160173.附 錄2ASK調(diào)制解調(diào)程序與注釋clear allclose alli=10;%10個(gè)碼元j=5000;t=linspace(0,5,j);%0-5之間產(chǎn)生5000個(gè)點(diǎn)行矢量，即分成500

26、0份fc=10;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率%產(chǎn)生基帶信號(hào)x=(rand(1,i)%rand函數(shù)產(chǎn)生在0-1之間隨機(jī)數(shù)，共1-10個(gè)figure(2)plot(x)a=round(x);%隨機(jī)序列，round取最接近小數(shù)的整數(shù)figure(3)stem(a)%火柴梗狀圖st=t;for n=1:10if a(n)1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;endendendfigure(1);subplot(421);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title(基帶信

27、號(hào)st);%載波s1=cos(2*pi*fc*t);subplot(422);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);%調(diào)制e_2ask=st.*s1;subplot(423);plot(t,e_2ask);title(已調(diào)信號(hào));noise =rand(1,j);e_2ask=e_2ask+noise;%加入噪聲subplot(424);plot(t,e_2ask);title(加入噪聲的信號(hào));%相干解調(diào)at=e_2ask.*cos(2*pi*fc*t);at=at-mean(at);%因?yàn)槭菃螛O性波形，還有直流分量，應(yīng)去掉subplot(425);plot(t,at);title(

28、與載波相乘后信號(hào));f,af = T2F(t,at);%通過低通濾波器t,at = lpf(f,af,2*fm);subplot(426);plot(t,at);title(相干解調(diào)后波形);%抽樣判決for m=0:i-1;if at(1,m*500+250)+0.50.5;for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=1;endendendsubplot(427);plot(t,at);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2FSK調(diào)制解調(diào)程序與注釋clear all

29、close alli=10;%基帶信元數(shù)j=5000;a=round(rand(1,i);%產(chǎn)生隨機(jī)序列t=linspace(0,5,j);f1=10;%載波1頻率f2=5;%載波2頻率fm=i/5;%基帶信號(hào)頻率%產(chǎn)生基帶信號(hào)st1=t;for n=1:10if a(n)=1; st2(n)=0;else st2(n)=1;endend;figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title(基帶信號(hào)st1);axis(0,5,-1,2);subplot(412);plot(t,st2);title(基帶信號(hào)反碼st2);axis(0,5,-1,2);%載波信號(hào)s1

30、=cos(2*pi*f1*t)s2=cos(2*pi*f2*t)subplot(413),plot(s1);title(載波信號(hào)s1);subplot(414),plot(s2);title(載波信號(hào)s2);%調(diào)制F1=st1.*s1;%加入載波1F2=st2.*s2;%加入載波2figure(2);subplot(411);plot(t,F1);title(F1=s1*st1);subplot(412);plot(t,F2);title(F2=s2*st2);e_fsk=F1+F2;subplot(413);plot(t,e_fsk);title(2FSK信號(hào))%鍵控法產(chǎn)生的信號(hào)在相鄰碼元之

31、間相位不一定連續(xù)nosie=rand(1,j);fsk=e_fsk+nosie;subplot(414);plot(t,fsk);title(加噪聲后信號(hào))%相干解調(diào)st1=fsk.*s1;%與載波1相乘f,sf1 = T2F(t,st1);%通過低通濾波器t,st1 = lpf(f,sf1,2*fm);figure(3);subplot(311);plot(t,st1);title(與s1相乘后波形);st2=fsk.*s2;%與載波2相乘f,sf2 = T2F(t,st2);%通過低通濾波器t,st2 = lpf(f,sf2,2*fm);subplot(312);plot(t,st2);t

32、itle(與s2相乘后波形);%抽樣判決for m=0:i-1;if st1(1,m*500+250)st2(1,m*500+250);for j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500; at(1,j)=1;endendend;subplot(313);plot(t,at);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2PSK調(diào)制解調(diào)程序與注釋clear allclose alli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);%產(chǎn)

33、生基帶信號(hào)a=round(rand(1,i);%隨機(jī)序列,基帶信號(hào)figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10if a(n)=1; st2(k)=0;else st2(k)=1;endend;subplot(412);plot(t,st2);title(基帶信號(hào)反碼st2);axis(0,5,-1,2);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title(雙極性基帶信號(hào)st3);axis(0,5,-2,2);%載波信號(hào)s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);%調(diào)制e_p

34、sk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title(e_2psk);noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲subplot(512);plot(t,psk);title(加噪后波形);%相干解調(diào)psk=psk.*s1;%與載波相乘subplot(513);plot(t,psk);title(與載波s1相乘后波形);f,af = T2F(t,psk);%通過低通濾波器t,psk = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title(低通濾波后波形);%抽樣判決for m=

35、0:i-1;if psk(1,m*500+250)0;for j=m*500+1:(m+1)*500; psk(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500; psk(1,j)=1;endendendsubplot(515);plot(t,psk);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)2DPSK調(diào)制解調(diào)程序與注釋clear allclose alli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);%產(chǎn)生基帶信號(hào)a=round(rand(1,i);figure(4);stem(

36、a);st1=t;for n=1:10if a(n)=1;if b(n-1)=1 b(n)=0;else b(n)=1;endelse b(n)=b(n-1);endendst1=t;for n=1:10if b(n)=1; st2(k)=0;else st2(k)=1;endend;subplot(324);plot(t,st2);title(相對(duì)碼反碼st2);axis(0,5,-1,2);%載波信號(hào)s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title(載波信號(hào)s1);s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2)

37、;title(載波信號(hào)s2);%信號(hào)調(diào)制d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title(st1*s1);subplot(412);plot(t,d2);title(st2*s2);e_dpsk=d1+d2;subplot(413);plot(t,e_dpsk);title(調(diào)制后波形);noise=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪聲subplot(414);plot(t,dpsk);title(加噪聲后信號(hào));%相干解調(diào)dpsk=dpsk.*s1;%與載波s1相乘figure(3);su

38、bplot(411);plot(t,dpsk);title(與載波相乘后波形);f,af=T2F(t,dpsk);%通過低通濾波器t,dpsk=lpf(f,af,B);subplot(412);plot(t,dpsk);title(低通濾波后波形);%抽樣判決st=zeros(1,i);%全零矩陣for m=0:i-1;if dpsk(1,m*500+250)0; st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500; dpsk(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500; st(m+1)=1; dpsk(1,j)=1;endendendsubplot(413);plot(t,dpsk);axis(0,5,-1,2);title(抽樣判決后波形)%碼反變換dt=zeros(1,i);%全零矩陣dt(1)=st(1);for n=2:10;if (st(n)-st(n-1)-1; dt(n)=0;else dt(n)=1;endendst=t;for n=