基本二進制調制樣式的波形和功率譜matlab實現

1、實驗三 基本二進制調制樣式的波形和功率譜、實驗目的1、 通過實驗深入理解基本二進制調制樣式2ASK、2FSK、2PSK的調制方法;2、掌握繪制隨機信號的功率譜密度圖形的方法；3、練習根據理論分析自行設計實驗方法的能力。、實驗內容1、產生單極性不歸零的二進制基帶信號，最大幅度歸一化為1。畫出基帶信號信號波2、對1產生的基帶信號進行3、對1產生的基帶信號進行4、對1產生的基帶信號進行 三、實驗原理形及其功率譜圖形;2ASK調制，畫出2ASK信號波形及其功率譜圖形;2FSK調制，畫出2FSK信號波形及其功率譜圖形；2PSK調制，畫出2PSK信號波形及其功率譜圖形。1、二進制振幅鍵控(1) 2ASK調

2、制原理二進制振幅鍵控記作 2ASK , 2ASK是利用代表數字信息(“ (或 “ 1)的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的正弦型載波的振幅，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1；'無載波輸出時表示發(fā)送“0”數字基帶信號s(f)二二比g(F “近)(1 出現概率為P 0出現概率為1-P式中g(t)是寬度為Ts、高度為A的矩形脈沖，an為數字序列an的第n個碼元的電 平值。載波 c(t)=COS( 3 ct+ 0 )；初始相位 0 = 0則2ASK信號的表達式為：|,當an = 1|0* 當 an -0(2) 2ASK信號波形如下:(3) 2ASK功率譜密度如下：2ASK信號的功率譜密

3、度示意圖2、二進制數字頻移鍵控(1) 2FSK 調制二進制頻移鍵控記作 2FSK，2FSK系統(tǒng)是利用二進制數字基帶信號控制載波頻率進行 頻譜變換的過程。二進制基帶信號只有兩種代碼，所以調頻時，載波頻率只能被置于兩種頻率，即：e2FSKA COS QjA cos當4=1= 0即用頻率為fl的載波代表“ 1碼，用頻率為f2的載波代表“(碼，或相反。(2) 2FSK調制框圖以及波形1 0 0 1 】0 s (t) I叫f fl fl f f b(a)(b)載波在兩種不同頻率之間進行切換生成2FSK信號的波形(3) 2FSK功率譜3、二進制數字相移鍵控(1)2PSK調制原理二進制相移鍵控記作 2PSK

4、，用載波的兩種相位(0和n )去對應基帶信號的 “0”與“1 兩種碼元。因此二元數字調相就是讓載波在兩種相位間切換，故稱相移鍵控。2PSK還可以看作雙極性不歸零碼基帶信號的數字調幅，即基帶信號與載波COS 3 c t的乘積。p磁二Sco呂吧廣二| A cos coct| A cos a)c t當發(fā)送u0"碼當發(fā)送碼（2） 2PSK信號頻譜四、實驗實現方法：1、基帶信號的產生：用一個均勻分布隨機數產生器”產生在（0,1）范圍均勻分布的隨機數，然后通過if語句進行判斷，如果輸入的隨機數在（0,0.5）以內，則輸出就是0;否則輸出為1,即產生了單極性不歸零的二進制基帶信號。2、2ASK,

5、2FSK,2PSK 調制的實現將單極性不歸零的二進制基帶信號按照各種調制的原理進行調制，由于要實現畫圖的功能，可以將基帶信號的每比特符號用M個點來表示，然后再進行調制，相當于對個調制信號進行采樣輸出，以方便畫圖。將調制信號（一個數組）進行FFT變換后，再經過fftshift進行搬移，然后利用功率譜密度的公式進行求解，則可以畫出各調制信號的功率譜圖形。五、實驗源代碼、仿真結果及分析1、產生單極性不歸零的二進制基帶信號，最大幅度歸一化為1。畫出基帶信號信號波 形及其功率譜圖形；（1）源代碼k=10%k表示產生的隨機數的個數m=rand(1,k);%產生k個在(0,1)之間的均勻分布的隨機數for

6、i=1:kif (m(i)>0) && (m(i)< 0.5)s(i)=0;else s(i)=1;endend%根據產生的均勻隨機數產生二進制單極性不歸零信號subplot(2,1,1);stairs(s)%畫出二進制單極性歸零信號title('二進制單極性信號');grid onaxis(1,k+1,0,2);subplot(2,1,2);Y = fft(s,1024);Z=fftshift(Y);Pyy = Z.* conj(Z)/(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy(1:1001);axis(0

7、 1000,0 0.05);title('二進制單極性信號的頻譜'); xlabel('頻率 f (Hz)');(3)分析及結論:由于為了便于仿真，實驗中只產生了10個數據，有波形可知，為不歸零的基帶信號，并且最大幅度為 1,可知仿真正確。由基帶信號的頻譜圖可知，其中心頻率為500Hz ,這與理論是相符合的。grid on(2)基帶信號信號波形及其功率譜圖形fb =1%輸入的二進制基帶信號的頻率fc = 3%載波頻率A=1%載波幅度M=25;%每比特符號用M個點來表示tb=1/fb%輸入的二進制基帶信號的碼兀周期tc=1/fc%載波周期2、對1產生的基帶信號進行

8、 2ASK調制，畫出2ASK信號波形及其功率譜圖形;Nc=floor(M*tc/tb)%每個載波周期內的采樣點的個數step=tb/M%采樣間隔%fstart = start freque ncy for spectrum plot.%fend = end freque ncy for spectrum plot.for i = 1:kif s(i) = 1for j = 1:MAsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc);endelsefor j = 1:MAsk(i-1)*M+j)=0;endendendAskfor i=1:M*kt(i)=i*step;endsu

9、bplot(2,2,3);plot(t,Ask)title('2ASK 信號波形');grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Ask,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 1);title('2Ask信號的頻譜'); xlabel('頻率 f (Hz)');grid on2ASK信號波形及其功率譜圖形(2) 結果分析：根據波形，對比2ASK信號與

10、源基帶信號可知當基帶信號為1時，2ASK信號輸出為當基:正弦信號，當基帶信號為 0時，2ASK信號輸出為0,與理論分析相符合，可知 2ASK調 制過程是正確的。 對比2ASK信號的頻譜，其中心頻率為500Hz，經過振幅調制后，2ASK 信號的頻譜是在基帶信號頻譜的基礎上分別進行平移，并且在載波頻率處有沖激分量，可知，實驗仿真結果與理論是相符合的。3、對1產生的基帶信號進行2FSK調制，畫出2FSK信號波形及其功率譜圖形；(1)源代碼fb =1fcO = 3,fc 仁5A=1M=25;tb=1/fb%輸入的二進制基帶信號的頻率%兩個載波頻率，實驗中基帶信號的0對應于載波頻率fcO,基帶信號的 1

11、對應于載波頻率fc1%載波幅度%每比特符號用M個點來表示%輸入的二進制基帶信號的碼元周期tcO=1/fcO, tc1=1/fc1,% 兩個載波周期Nc0=floor(M*tc0/tb),Nc仁floor(M*tc1/tb), %每個載波周期內的采樣點的個數step=tb/M%采樣間隔%fstart = start freque ncy for spectrum plot.%fend = end freque ncy for spectrum plot.for i = 1:kif s(i) = 1for j = 1:M Fsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc0);en

12、delsefor j = 1:MFsk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc1);endendend% 2FSK 調制for i=1:M*kt(i)=i*step;endsubplot(2,2,3);plot(t,Fsk)title('2FSK信號波形');%畫出2FSK的波形grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Fsk,1024);Z仁 fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024);f = 1000*(0:1000)/(1024);plot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000

13、,0 5);title('2Fsk信號的頻譜');xlabel('頻率f (Hz)');%畫出2Fsk信號的頻譜grid on(2 )仿真結果(3) 結果分析：根據波形，對比2FSK信號與源基帶信號可知，當基帶信號為0時，2FSK信號輸出為頻率為fc0=3的余弦信號，由于基帶信號的頻率為1則表示信號的一個碼元中包含有三個周期的余弦信號；當基帶信號為0時，2FSK信號輸出為為頻率為 fc仁5的余弦信號，由于基帶信號的頻率為1,則表示信號的一個碼元中包含有五個周期的余弦信號，實驗結果與理 論分析相符合，可知 2FSK調制過程是正確的。對比2FSK信號與基帶信號的頻譜

14、，基帶信號的中心頻率為 500Hz，經過2FSK調制后，2FSK信號的頻譜關于中心頻率對稱，并且是 雙峰的，在載波頻率處有沖激分量，可知，實驗仿真結果與理論是相符合的。4、對1產生的基帶信號進行2PSK調制，畫出2PSK信號波形及其功率譜圖形。(1)源代碼fb =1%輸入的二進制基帶信號的頻率fc =1%載波頻率A=1%載波幅度M=25;%每比特符號用M個點來表示tb=1/fb%輸入的二進制基帶信號的碼元周期tc=1/fc%載波周期Nc=floor(M*tc/tb) % 每個載波周期內的采樣點的個數 step=tb/M%采樣間隔for i = 1:kif s(i) = 1for j = 1:M

15、Psk(i-1)*M+j)=A*cos(2*pi*(j-1)/Nc);endelsefor j = 1:MPsk(i-1)*M+j)=-A*cos(2*pi*(j-1)/Nc);endendendPskfor i=1:M*k t(i)=i*step; end subplot(2,2,3); plot(t,Psk) title('2PSK 信號波形'); grid onsubplot(2,2,4);Y1 = fft(Psk,1024);Z1=fftshift(Y1);Pyy1 = Z1.* conj(Z1) /(1024); f = 1000*(0:1000)/(1024); p

16、lot(f,Pyy1(1:1001);axis(0 1000,0 5); title('2Psk信號的頻譜'); xlabel('頻率 f (Hz)');grid on(2 )仿真結果(3)結果分析：根據波形，對比2PSK信號與源基帶信號可知當基帶信號為1時，2PSK信號輸出為相位為0的余弦信號，當基帶信號為0時，2PSK信號輸出為為相位為n的余弦信號，與理論分析相符合，可知 2PSK調制過程是正確的。對比 2PSK信號與基帶信號的頻譜，基帶信號 的中心頻率為500Hz,經過振幅調制后，2PSK信號的頻譜是關于中心頻率對稱，可知，實 驗仿真結果與理論是相符合的。六、實驗總結：1、 通過這次實驗，對matlab的使用有了一個更加熟練的掌握和了解，熟練掌握了畫頻譜的的方法，以及怎么用 matlab來進行數字調制信號的仿真，我覺得，2ASK2PSK2FSK在matlab上實現仿真的方法是