基于Matlab數(shù)字基帶調(diào)制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 數(shù)字通信系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于matlab數(shù)字基帶調(diào)制 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 2013/11/252013/12/13 目 錄第一章 緒 論1第二章 數(shù)字信號(hào)基帶傳輸22.1 數(shù)字基帶傳輸概述22.2 數(shù)字基帶信號(hào)及其波形22.2.1 單極性不歸零波形22.2.2 雙極性不歸零波形32.2.3 單極性歸零波形42.2.4 雙極性歸零波形5第三章 載波調(diào)制的數(shù)字傳輸73.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)73.2 數(shù)字的基本調(diào)試方式73.2.1 振幅鍵控（ask）調(diào)制原理83.2.2 移頻鍵控（fsk）調(diào)制原理123.2.3 移相鍵控（p

2、sk）調(diào)制原理18第四章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)23參考文獻(xiàn)i附錄i第一章 緒 論通信就是從一地向另一地傳遞消息。通信的目的是傳遞消息中所包含的信息。人們可以用語(yǔ)言、文字、音樂(lè)、數(shù)據(jù)、圖片或活動(dòng)圖像等不同形式的消息來(lái)表達(dá)信息。信息是消息的內(nèi)涵，及消息中所包含的人們?cè)瓉?lái)不知而待知的內(nèi)容。因此，通信的根本目的在于傳輸含有信息的消息，否則，就失去了通信的意義?；谶@種認(rèn)識(shí)，“通信”也就是“信息傳輸”或“消息傳輸”。實(shí)現(xiàn)通信的方式很多，如手勢(shì)、語(yǔ)言、消息樹(shù)、烽火臺(tái)、金鼓和驛馬傳令，以及現(xiàn)代社會(huì)的電報(bào)、電話、廣播、電視、遙控、遙測(cè)、因特網(wǎng)、數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)通信等，這些都是消息傳遞的方式和信息交流的手段。隨著社會(huì)的進(jìn)步

3、和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前使用最廣泛的通信方式是電通信。由于電通信迅速、準(zhǔn)確、可靠且不受時(shí)間、地點(diǎn)、距離的限制，因而一百多年來(lái)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。如今，在自然科學(xué)領(lǐng)域凡是設(shè)計(jì)“通信”這一術(shù)語(yǔ)，一般均指“電通信”。隨著數(shù)字通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及通信網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互融合，信息科學(xué)技術(shù)已成為21世紀(jì)國(guó)際社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的強(qiáng)大推動(dòng)力。信息是一種資源，只有通過(guò)廣泛的傳播與交流，才能產(chǎn)生利用價(jià)值，促進(jìn)社會(huì)成員之間的合作，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而信息的傳播與交流，是依靠各種通信方式與技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代通信原理與技術(shù)是信息社會(huì)每一位成員，尤其是為了的

4、通信工作者的迫切要求。 第二章 數(shù)字信號(hào)基帶傳輸2.1 數(shù)字基帶傳輸概述基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由信道信號(hào)形成器、信道、接受濾波器和抽樣判決器組成。如圖2-1-1所示。圖2-1-1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)2.2 數(shù)字基帶信號(hào)及其波形數(shù)字基帶信號(hào)是消息代碼的電波形（或電脈沖）表示。數(shù)字基帶信號(hào)的類型有很多，常見(jiàn)的由矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。2.2.1 單極性不歸零波形單極性不歸零波形如圖2-2-1所示，這是一種最簡(jiǎn)單。最常用的基帶信號(hào)形式。這種信號(hào)脈沖的零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)者二進(jìn)制代碼0和1，或者說(shuō)，它在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)用脈沖的有或無(wú)來(lái)對(duì)應(yīng)表示0或1碼。其特點(diǎn)是極性單一，

5、有直流分量，脈沖之間無(wú)間隔。 圖2-2-1 單極性不歸零波形用單極性不歸零碼來(lái)表示二元信息序列10011001000，畫(huà)出波形示意圖。如圖2-2-2所示，程序詳見(jiàn)附錄。 圖2-2-2 單極性不歸零碼2.2.2 雙極性不歸零波形 在雙極性不歸零波形中。脈沖的正、負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)與二進(jìn)制代碼1、0，如圖2-2-3所示，由于它是幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0、1符號(hào)等可能出現(xiàn)是無(wú)直流分量。這樣，恢復(fù)信號(hào)的判決電平為0，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)。 圖2-2-3 雙極性不歸零波形用雙極性不歸零碼來(lái)表示二元信息序列10011101100，畫(huà)出波形示意圖，如圖2-2-4所示，程序詳見(jiàn)

6、附錄。 圖2-2-4 雙極性不歸零碼2.2.3 單極性歸零波形單極性歸零波形與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平，所以稱為歸零波形。如圖2-2-5所示，單極性歸零波形可以直接提取定時(shí)信息，是其他波形提取位定時(shí)信號(hào)時(shí)需要采用的一種過(guò)渡波形。 圖2-2-5 單極性歸零波形用單極性歸零碼來(lái)表示二元信息序列10111001001，畫(huà)出波形示意圖，如圖2-2-6所示，程序詳見(jiàn)附錄。圖2-2-6 單極性歸零碼2.2.4 雙極性歸零波形雙極性歸零波形是雙極性波形的歸零形式，如圖2-2-7所示，它兼有雙極性和不歸零波形的特點(diǎn)。 圖2-2-7 雙極性歸零

7、波形用雙極性歸零碼來(lái)表示二元信息序列100110000101，畫(huà)出波形示意圖，如圖2-2-8所示，程序詳見(jiàn)附錄。圖2-2-8 雙極性歸零碼第三章 載波調(diào)制的數(shù)字傳輸3.1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)由調(diào)制器、信道、解調(diào)器等組成，如圖3-1-1 所示。 圖3-1-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3.2 數(shù)字的基本調(diào)試方式數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同

8、的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號(hào)具有與模擬基帶信號(hào)不同的特點(diǎn)，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)?；镜娜N數(shù)字調(diào)試方式是：振幅鍵控（ask）、移頻鍵控（fsk）、和移相鍵控（psk或dpsk）。3.2.1 振幅鍵控（ask）調(diào)制原理振幅鍵控是正弦載波的幅度歲數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控，其表示式為 式中，是持續(xù)時(shí)間為的矩形波形，是脈沖幅值的取值，=0或1。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖，如圖3-2-1所示。 圖3-2-1 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)調(diào)制器原理框圖二進(jìn)制振幅鍵控

9、信號(hào)解調(diào)器原理框圖，如圖3-2-2所示。圖3-2-2 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)解調(diào)器原理框圖 2ask信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形，如圖3-2-3所示。 圖3-2-3 2ask信號(hào)非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形圖2ask信號(hào)的調(diào)制模型方框圖，如圖3-2-4所示。圖3-2-4 2ask信號(hào)調(diào)制的模型方框圖設(shè)置正弦信號(hào)和方波信號(hào)參數(shù)，如圖3-2-5和圖3-2-6所示。 圖3-2-5 正弦信號(hào)參數(shù)設(shè)置 圖3-2-6 方波信號(hào)源的參數(shù)設(shè)置2ask調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形圖，如圖3-2-7所示。圖3-2-7 2ask調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形圖2ask信號(hào)的解調(diào)模型方框圖，如圖3-2-8所示。圖3-2-8 2ask信號(hào)的解調(diào)模型

10、方框圖設(shè)置低通濾波器的參數(shù)，如圖3-2-9所示。圖3-2-9 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖2ask信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)時(shí)間波形圖，如圖3-2-10所示。圖3-2-10 2ask信號(hào)解調(diào)的各點(diǎn)時(shí)間波形圖3.2.2 移頻鍵控（fsk）調(diào)制原理正弦載波的頻率歲數(shù)字基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生移頻鍵控信號(hào)。移頻鍵控信號(hào)可以利用手矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制移頻鍵控，其表達(dá)式為二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形,如圖3-2-11所示。圖3-2-11 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形圖數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖,如圖3-2-12所示。圖3-

11、2-12 數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖，如圖3-2-13所示。圖3-2-13 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)解調(diào)器原理圖2fsk非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形，如圖3-2-14所示。圖3-2-14 2fsk非相干解調(diào)過(guò)程的時(shí)間波形2fsk信號(hào)的調(diào)制模型方框圖，如圖3-2-15所示。圖3-2-15 2fsk信號(hào)的調(diào)制模型方框圖設(shè)置sine wave1的參數(shù)和pulse generator參數(shù),如圖3-2-16和圖3-2-17所示。 圖3-2-16 sine wave1的參數(shù)設(shè)置 圖3-2-17 pulse genera參數(shù)設(shè)置2fsk信號(hào)調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形，如圖3-2-1

12、8所示。圖3-2-18 2fsk信號(hào)調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形2fsk信號(hào)解調(diào)方框圖，如圖3-2-19所示。圖3-2-19 2fsk信號(hào)解調(diào)方框圖2fsk信號(hào)帶通濾波器參數(shù)設(shè)置，如圖3-2-20所示。圖3-2-20 2fsk信號(hào)帶通濾波器參數(shù)設(shè)置 2fsk信號(hào)帶通濾波器參數(shù)設(shè)置，如圖3-2-21所示。圖3-2-21 2fsk信號(hào)帶通濾波器參數(shù)設(shè)置2fsk信號(hào)解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形，如圖3-2-22所示。圖3-2-22 2fsk信號(hào)解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形3.2.3 移相鍵控（psk）調(diào)制原理 當(dāng)正弦載波的相位歲數(shù)字基帶信號(hào)離散變化是，則產(chǎn)生移相鍵控信號(hào)。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制移相鍵控，其表達(dá)式為 二進(jìn)

13、制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形，如圖3-2-23所示。圖3-2-23 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形圖2psk信號(hào)的調(diào)制原理圖，如圖3-2-24所示。圖3-2-24 2psk信號(hào)的調(diào)制原理圖2psk信號(hào)的解調(diào)原理圖，如圖3-2-25所示。圖3-2-25 2psk信號(hào)的解調(diào)原理圖2psk信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形，如圖3-2-26所示。圖3-2-26 2psk信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形圖 2psk信號(hào)的調(diào)制原理圖，如圖3-2-27所示。圖3-2-27 2psk信號(hào)的調(diào)制原理圖設(shè)置sine wave1、sine waveshift和pulse generator的參數(shù)，如圖3-2-28、圖3-2-29和圖3-

14、2-30所示。 圖3-2-28 sine wave1參數(shù)設(shè)置 圖3-2-29 sine waveshift參數(shù)設(shè)置 圖3-2-30 設(shè)置pulse generator參數(shù)2psk調(diào)制的各點(diǎn)時(shí)間波形，如圖3-2-31所示。圖3-2-31 2psk信號(hào)調(diào)制各點(diǎn)的時(shí)間波形2psk信號(hào)解調(diào)框圖，如圖3-2-32所示。 圖3-2-32 2psk信號(hào)解調(diào)框圖 2psk信號(hào)解調(diào)各點(diǎn)的時(shí)間波形，如圖3-2-33所示。圖3-2-33 2psk信號(hào)解調(diào)各點(diǎn)的時(shí)間波形 第四章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)也不例外。雖然我們以前學(xué)了一點(diǎn)matlab，不少課本上也有提到過(guò) matlab，但是我們還是不怎么熟練，通過(guò)這次數(shù)

15、字通信系統(tǒng)課程讓我更好地學(xué)會(huì)了如何去使用這個(gè)軟件。數(shù)字通信系統(tǒng)的知識(shí)在課堂上掌握的也不是很好，所以這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)真是難度不小啊。在很多人眼中為期三周的課程設(shè)計(jì)或許是一種煎熬，這是可以理解的。 每一次課程設(shè)計(jì)都會(huì)學(xué)到不少東西，不但對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的知識(shí)鞏固了，也加強(qiáng)了matlab 這個(gè)強(qiáng)大軟件使用的學(xué)習(xí)，這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在自己和同學(xué)相互協(xié)助下，終于迎刃而解了。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)、從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過(guò)程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課

16、程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同樣十分感謝xx、xx老師在此次課程設(shè)計(jì)中給我提出的建議與不足，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次課程設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。24參考文獻(xiàn)1 曹志剛，錢(qián)亞生.現(xiàn)代通信原理.北京：清華大學(xué)出版社，19922 張輝，曹麗娜.通信原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20033 倪維楨.數(shù)據(jù)通信原理.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，19994 歐陽(yáng)長(zhǎng)月

17、.數(shù)字通信.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19885 沈振元.通信系統(tǒng)原理.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，19936 南利平.通信原理簡(jiǎn)明教程.北京：清華大學(xué)出版社，20007 易波.現(xiàn)代通信導(dǎo)論.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，19988 王秉鈞.現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理.天津：天津大學(xué)出版社，19919 劉衛(wèi)國(guó).matlab程序設(shè)計(jì)教程.北京：中國(guó)水利水電出版社，200510 朱衡君.matlab語(yǔ)言及實(shí)踐教程(第二版).北京：清華大學(xué)出版社，2009.811 張靜.matlab在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，200712 孫屹，吳磊. simulink通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社,

18、2003.ii附錄單極性不歸零程序function y=snrz(x)global x y t0 t;x=1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0;t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=0; end endend y=y,x(i); m=max(y); m=min(y); subplot(2,1,1); plot(t,y);grid on axis(0,i,m-0.1,m+0.1); title(1 0

19、 0 1 1 0 0 1 0 0 0); t=1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0;snrz(t);-雙極性不歸零程序function y=dnrz(x)x=1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 ;t0=300;t=0:1/t0:length(x);for i=1:length(x) if(x(i)=1) for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=1; end else for j=1:t0 y(i-1)*t0+j)=-1; end endend y=y,x(i); m=max(y); m=min(y); subplot(2,1,1); plot(t,y);grid on axis(0,i,m-0.1,m+0.1); title(1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0); t=1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 ;dnrz(t);-單極性歸零程序function y=srz(x)x=1 0