數(shù)字信號載波調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計11

1、吉首大學信息科學與工程學院課程設(shè)計報告書課 程 通信系統(tǒng)設(shè)計與仿真 課 題： 數(shù)字信號載波調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 年 級： 2012級 指導教師： 基地指導教師： 2015年 11月 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1 課程設(shè)計的背景及目的11.2 通信系統(tǒng)概述11.3 MATLAB簡介10第2章 2ASK的基本原理 32.1 幅度鍵控分析32.2 相移鍵控分析52.3 頻移鍵控分析6第3章 2ASK的MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)103.1 幅度鍵控調(diào)制解調(diào)103.2 相移鍵控調(diào)制解調(diào)113.3 頻移鍵控調(diào)制解調(diào)14結(jié) 語47參考文獻48數(shù)字信號載波調(diào)制系統(tǒng)設(shè)

2、計摘 要隨著通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)越來越受到重視，其中二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)也得到了全面的發(fā)展。Matlab是一款功能強大的應用工具軟件，Matlab 提供了可視化的系統(tǒng)仿真環(huán)境，可以方便、靈活的建立各種形象的仿真模型，讓抽象的理論通過圖形形象的呈現(xiàn)在我們眼前。本文對通信系統(tǒng)中的二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進行編程和仿真，并分析。關(guān)鍵詞：2ASK，Matlab仿真，通信Design of digital signal carrier modulation systemAbstractWith the continuous development of communication system, com

3、munication technology is becoming more and more attention, in which the binary digital modulation system has been fully developed. Matlab is a powerful application software, Matlab provides a visualization of the system simulation environment, can be convenient and flexible to build a variety of ima

4、ge of the simulation model, so that the image of the abstract theory through the presentation in front of us. In this paper, the binary digital modulation system in the communication system for programming and simulation, andanalysis. Keywords: 2ASK, Matlab simulation, communication第1章 緒論1.1 課程設(shè)計的背景

5、及目的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)也叫數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。 數(shù)字調(diào)制信號又稱為鍵控信號，數(shù)字調(diào)制過程中處理的是數(shù)字信號，而載波有振幅、頻率和相位 3 個變量，且二進制的信號只有高低電平兩個邏輯量 1 和 0，所以調(diào)制的過程可用鍵控的方法由基帶信號對載頻信號的振幅、頻率及相位進行調(diào)制，最基本的方法有 3 種：幅度調(diào)制(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)。此次課程設(shè)及的目的是學習使用計算機建立通信系統(tǒng)仿真模型的基本方法及基本技能，學會利用仿真的手段對于實用通信系統(tǒng)的基本理論、基本算法進行驗證，且用Matlab進行數(shù)字信號的載波系統(tǒng)設(shè)計。1.2 通信系統(tǒng)概述 通

6、信系統(tǒng)（Communication System）是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)主要借助電磁波在自由空間的傳播或在引導媒介中的傳輸機理來實現(xiàn)，前者稱為無線通信系統(tǒng)，后者稱為有線通信系統(tǒng)。由于人們對通信的容量要求越來越高，對通信的業(yè)務(wù)要求越來越多樣化，所以通信系統(tǒng)正迅速向著寬帶化方向發(fā)展，而光線通信系統(tǒng)將在通信網(wǎng)中發(fā)揮越來越重要的作用。1.3 MATLAB簡介 MATLAB 是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是矩陣實驗室（M

7、atrix Laboratory）的簡稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完相同的事情簡捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點,使MATLAB成為一個強大的數(shù)學軟件。第2章 2A

8、SK的基本原理2.1 原理介紹2ASK二進制振幅調(diào)制就是用二進制數(shù)字基帶信號控制正弦載波的幅度，使載波振幅隨著二進制數(shù)字基帶信號而變化，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。其信號表達式為：e0(t)=S(t)coswct，S(t)為單極性數(shù)字基帶信號。由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實際意義是當調(diào)制的數(shù)字信號“1”時，傳輸載波；當調(diào)制的數(shù)字信號為“0”時，不傳輸載波。2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號2.2 幅度鍵控 在振幅鍵控中載波幅度是隨著基帶信號的變化的。

9、使載波在二進制基帶信號1或0的控制下通或斷，即用載波幅度的有或無來代表信號中的“1”或“0”，這樣就可以得到2ASK信號，這種二進制振幅鍵控方式稱為通一斷鍵控（OOK）。其時域表達式為：Sook(t)=anAcoswct式中，A為未調(diào)載波幅度，wc為載波角頻率，an為二進制數(shù)字。 2.3 相移鍵控在載波相位調(diào)制中，在信道發(fā)送的信息調(diào)制在載波的相位上，相位通常范圍是（0,2），所以通過數(shù)字相位調(diào)制數(shù)字信號的載波相位是：m=2m/M, m=0,1,.,M-1.對二進制調(diào)制，兩個載波的相位分別是0，。對于M進制的相位調(diào)制，一般M個載波調(diào)相信號的波形一般表達式為：um(t)=AgT(t)cos(2fc

10、t+2m/M),m=0,1,.,M-1式中，gT(t)為發(fā)射端的濾波脈沖，決定了信號的頻譜特征；A是信號振幅。2.4頻移鍵控 將數(shù)字信號調(diào)制在載波的頻率上的調(diào)制方法稱為頻移鍵控（FSK），它包括二電平頻移鍵控（BFSK）和多電平頻移鍵控（MFSK）。一個FSK信號可以看成是兩個不同載波的2ASK信號的疊加。其解調(diào)和解調(diào)方法和ASK差不多。2FSK信號的頻譜可以看成是f1和f2的兩個2ASK頻譜的組合。第3章 2ASK的MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)3.1 幅度鍵控調(diào)制解調(diào) 對二元序列10110010，畫出2ASK的波形，其中載頻為碼元速率的2倍。載頻為碼元速率的2倍，即表明在一個符號的時間里載波剛好一周

11、期。其實現(xiàn)的MATLAB程序代碼如下：close allclear alln=16;fc=1000000; %fc=bitRate fc/bitRate為每個二進制包含sin周期個數(shù)bitRate=1000000;N=50;%noise=ti;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);1.隨機信號的產(chǎn)生2.ASK信

12、號調(diào)制 3. 傅里葉頻域分析4. 信道加噪聲后5.接收信號的解調(diào)6. 解調(diào)除的二進制信號3.2 相移鍵控調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)程序如下：close allclear alln=16;fc=1000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=bpskModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoBPSK(signal1,bitRate,fc,n,N);1. 隨機信號的產(chǎn)生2. PSK信

13、號調(diào)制3. 傅里葉頻域分析4. 信道加噪聲后5. 接收信號的解調(diào)6. 解調(diào)除的二進制信號3.3 頻移鍵控調(diào)制解調(diào)實現(xiàn)程序如下：close allclear allti=0;fpefsk=;startn=-6;endn=18;for ti=startn:endnn=1000;f1=18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=ti;signal=source(n,N);transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);

14、configueSignal=demoFSK(signal1,bitRate,f1,f2,N);configueSignal;P=CheckRatePe(signal,configueSignal,n)fpefsk=fpefsk,P;endfigure(8);semilogy(startn:length(fpefsk)+startn-1,fpefsk);grid on;title(Bit Error Rate Of FSK);xlabel(r/dB);ylabel(PeFSK);load PeRatesave PeRate.mat fpefsk fpeask1. 隨機信號的產(chǎn)生2. FSK信號

15、調(diào)制3. 傅里葉頻域分析4. 信道加噪聲后5. 接收信號的解調(diào)6. 解調(diào)除的二進制信號3.4 誤碼率分析1. ASK誤碼率分析2. PSK誤碼率分析3.FSK誤碼率分析4. 綜合誤碼率分析結(jié) 語 在此次的課程設(shè)計中，最大的收獲是初步的掌握的Matlab軟件的使用，然后，對信號的ASK，F(xiàn)SK,PSK的調(diào)制解調(diào)過程有了很深刻的理解。在實踐過程中，基本上是在已有的基礎(chǔ)上自學而完成的，所以對自己的自學能力的提高也起到了一定的作用。并且在此次實習過程中，充分利用了圖書館，及其網(wǎng)絡(luò)資源，才能夠成功完成任務(wù)，讓我意識到充分利用身邊資源的重要性。在課程設(shè)計中，老師也提供了一些幫助，但大部分還是需要自己完成，

16、但是老師的幫組也起到了引導的作用，有助于快速找到解決問題的方向。本次實習過程中，設(shè)計的范圍也不僅僅是書本上的知識，包括了多個方面，如計算機語言，軟件使用，以及基本的操作常識等等，所以要學好一門學科，對多個方面的了解是很有必要的。本次通信原理課程設(shè)計不僅加強了對課本知識的了解，而且大大增強了我們課外自學和動手能力，讓我受益良多。參考文獻1 雷欣.基于 MATLAB 的 2ASK 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的系統(tǒng)仿真.中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2010)24-6823-032 張德豐.等編著MTLAB通信工程仿真.機械工業(yè)出版社.2010.132007年葛哲學. 精通MATLAB. 電子工業(yè)出