通信原理matlab課程設(shè)計(jì)2ASK2FSK2PSK2DPSK調(diào)制解調(diào)matlab仿真

1、南 昌 大 學(xué)通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目: 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK調(diào)制解調(diào)matlab仿真 姓 名： 學(xué) 院： 信 工 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013 年 5 月 5日一、設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)需要運(yùn)用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK調(diào)制解調(diào)過(guò)程，并且輸出其源碼，調(diào)制后碼元以及解調(diào)后碼元的波形。二、基本原理二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù)原理數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號(hào)。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字

2、基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。通常使用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控。(1) 振幅鍵控是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息,而其頻率和相位保持不變，在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制信息0和1。OOK（通斷鍵控）是一種常用的二進(jìn)制振幅鍵控式模擬調(diào)制器法 鍵控法包絡(luò)檢波法 同步檢測(cè)法(2) 一個(gè)2FSK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)方法和ASK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。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法 采用模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)：信號(hào)在相鄰碼元之間

3、的相位是連續(xù)變化的。采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)：相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。2FSK信號(hào)的解調(diào)方法相干解調(diào)非相干解調(diào)(3) 2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(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°。調(diào)制器原理方框圖如下：模擬調(diào)制法 檢控法2PSK信號(hào)的解調(diào)器原理方框圖(4) 2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱(chēng)相對(duì)相移鍵控。2DPSK調(diào)制原理方框圖如下圖。            相干解調(diào)法。差分相干解調(diào)

4、(相位比較）法 三、源代碼s=menu('通信原理','2ASK','2PSK','2FSK','2DPSK')switch s case 1,scolor='2ASK'n=8;N=100;K=4;a=randint(1,n);bita=;sl=;bitRate=1e3;fc=1e3;%載頻1KHZt=linspace(0,1/bitRate,N);for i=1:length(a) if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bita=b

5、ita,bit1; c=sin(2*pi*t*fc); sl=sl c;endfigure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,'LineWidth',1.5),title('基帶信號(hào)'),grid on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);tz=bita*6.*sl;subplot(K,1,2);plot(tz,'LineWidth',1.5);title('ASK調(diào)制后信號(hào)');grid on;signal=awgn(tz,80,'measured');subplot(

6、K,1,3);plot(signal,'LineWidth',1.5),grid on;title('信號(hào)+噪聲')Fs=3e3;b,a=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%設(shè)計(jì)IIR帶通濾波器，階數(shù)為4，通帶紋波0.1，阻帶衰減40DBsf=filter(b,a,signal);%信號(hào)通過(guò)該濾波器figure(2);K1=4;subplot(K1,1,1);plot(sf,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')signal2=abs(sf); %乘同頻同相si

7、nsubplot(K1,1,2);plot(signal2,'LineWidth',1.5),grid on;title('全波整流器'); Fs=3e3;%抽樣頻率400HZb,a=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設(shè)計(jì)IIR低通濾波器sf1=filter(b,a,signal2);%信號(hào)通過(guò)該濾波器，輸出信號(hào)sfsubplot(K1,1,3);plot(sf1,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF'); sf2=;LL=fc/bitRate*N;i=LL/2;bitb=;whi

8、le (i<=length(sf1) %判決 sf2=sf2,sf1(i)>=0.001; i=i+LL; end for i=1:length(sf2) if sf2(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bitb=bitb,bit1;endfigure(1);subplot(K,1,4); plot(bitb,'LineWidth',1.5),grid on;title('解調(diào)后信號(hào)'); axis(0,N*length(sf2),-2.5,2.5); case 2,scolor='

9、2PSK' l=linspace(0,pi,50);% 數(shù)據(jù)初始化t=linspace(0,9*pi,450);b=1:1:9;out=1:1:450;f=1:1:450;g=1:1:450;w1=2 %正弦波f1的頻率,可以根據(jù)自己想要的頻率在此改寫(xiě) %正弦波f2的頻率,可以根據(jù)自己想要的頻率在此改寫(xiě)f1=sin(w1*l);figure(1);f2=sin(w1*l+pi);figure(1);subplot(2,1,1),plot(l,f1),axis(0 pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('f1');%畫(huà)出f1信號(hào)波

10、形subplot(2,1,2),plot(l,f2),axis(0 pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('f2');%畫(huà)出f2信號(hào)波形a=0 1 0 0 0 1 1 0 1for i=1:9 %2pSK編碼 if a(i)=0 for k=1:50 %如果二進(jìn)制原碼為0則輸出f1波形 out(k+50*(i-1)=f1(k); end else for j=1:50 out(j+50*(i-1)=f2(j); %r如果二進(jìn)制原碼為1則輸出f2波形 end endendfor i=1:9 %2PSK解碼 n=0;m=0; for j=1

11、:50 if out(j+50*(i-1)-f1(j)=0 n=n+1; else if out(j+50*(i-1)-f2(j)=0 m=m+1; end end end if n>m b(i)=0; else b(i)=1; endend bfor i=1:9 %畫(huà)出解碼后的波形 ,包括原碼和解碼出的碼,進(jìn)行對(duì)比 for j=1+50*(i-1):50*i f(j)=a(i); g(j)=b(i); endendfigure(2);subplot(3,1,1),plot(t,f),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel('t'),ylabel(

12、9;數(shù)字基帶調(diào)制原碼');subplot(3,1,2),plot(t,out),axis(0 9*pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('調(diào)制好的波形');subplot(3,1,3),plot(t,g),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('解碼得到的碼');Num,Rat=biterr(f,g) case 3,scolor='2FSK'%=生成隨機(jī)碼元、基帶信號(hào)、調(diào)制=%n=8;%隨機(jī)碼元個(gè)數(shù)N=100;%模擬一個(gè)碼元的點(diǎn)數(shù)K=4;

13、%figure1畫(huà)四個(gè)小圖a=randint(1,n)%碼元生成bita=;%定義空數(shù)組，存放基帶信號(hào)for i=1:length(a) if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bita=bita,bit1;%基帶信號(hào)endfigure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,'LineWidth',1.5),title('基帶信號(hào)'),grid on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);bitRate=1e3;%每一個(gè)碼元中采樣點(diǎn)的間隔寬度0.001sfc=1

14、e3;%載頻1KHZt=linspace(0,1/bitRate,N);tz=; c1=sin(2*pi*t*fc);%載波 c2=sin(2*pi*t*fc*2);%載波 for i=1:length(a) if a(i)=1 tz=tz,c1; else tz=tz,c2; end endsubplot(K,1,2);plot(tz,'LineWidth',1.5);title('2FSK已調(diào)信號(hào)');grid on;signal=awgn(tz,20,'measured');%加噪subplot(K,1,3);plot(signal,

15、9;LineWidth',1.5),grid on;title('信號(hào)+噪聲')%=解調(diào)=%Fs=5e3;%采樣頻率b1,a1=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%設(shè)計(jì)IIR帶通濾波器，階數(shù)為4，通帶紋波0.1，阻帶衰減40DBb2,a2=ellip(4,0.1,40,1999.9,2000.1*2/Fs);sa=filter(b1,a1,signal);%信號(hào)通過(guò)該濾波器sb=filter(b2,a2,signal);figure(2);K1=3;%figure2畫(huà)（3*2)幅圖表示解調(diào)過(guò)程subplot(K1,2,1);plot(s

16、a,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')subplot(K1,2,2);plot(sb,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')%=相乘器=%t=linspace(0,1/bitRate,N);c1=sin(2*pi*t*fc);c2=sin(2*pi*t*fc*2);sia=;sib=; for i=1:n sia=sia,c1; sib=sib,c2; end siga=sa.*sia;%乘同頻同相sia sigb=sb.*sib;%乘同頻同相sibsub

17、plot(K1,2,3);plot(siga,'LineWidth',1.5),grid on;title('相乘器'); subplot(K1,2,4);plot(sigb,'LineWidth',1.5),grid on;title('相乘器'); %=LPF=%Fs=5e3;%抽樣頻率400HZb1,a1=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設(shè)計(jì)IIR低通濾波器b2,a2=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設(shè)計(jì)IIR低通濾波器sfa=filter(b1,a1,siga);%信號(hào)通過(guò)該濾波器，輸出

18、信號(hào)sfasfb=filter(b2,a2,sigb);%信號(hào)通過(guò)該濾波器，輸出信號(hào)sfbsubplot(K1,2,5);plot(sfa,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF'); subplot(K1,2,6);plot(sfb,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF');%=抽樣判決=%s2a=;s2b=;LL=fc/bitRate*N;i1=LL/2;i2=LL;bitb=;while (i1<=length(sfa) %判決過(guò)程 s2a=s2a,sf

19、a(i1)>=0; i1=i1+LL;endwhile (i2<=length(sfb) s2b=s2b,sfb(i2)<=0; i2=i2+LL;end for i=1:n if s2a(i)>s2b(i) bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bitb=bitb,bit1;endfigure(1);subplot(K,1,4); plot(bitb,'LineWidth',1.5),grid on;title('解調(diào)后信號(hào)'); axis(0,length(bitb),-2.5,2.5);

20、 case 4,scolor='2DPSK' %- 2DPSK 調(diào)制與解調(diào)%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_Part>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-fs = 30000;Time_Hold_On = 0.1;Num_Unit = fs * Time_Hold_On;High_Level = ones ( 1,

21、Num_Unit );Low_Level = zeros ( 1, Num_Unit );w = 300;A = 1;%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_The_Signal>>>>>>>>>>>>>>>%-Sign_Set = 0,1,1,0,1,0,0,1Lenth_Of_Sign = length ( Sign_Set );st = zeros ( 1, Num_Unit

22、 * Lenth_Of_Sign );sign_orign = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );sign_result = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );t = 0 : 1/fs : Time_Hold_On * Lenth_Of_Sign - 1/fs;%-%>>>>>>>>>>>產(chǎn)生基帶信號(hào)>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of_Sig

23、n if Sign_Set(I) = 1 sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level; else sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endend%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>調(diào)制部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>

24、%-for I = 1 : Lenth_Of_Sign if Sign_Set(I) = 1 st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) + ( pi / 2 ) ); else st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) ); endendfiguresubplot ( 2,1,1 )pl

25、ot(t, sign_orign);axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - (A / 2), A + (A / 2) );title ( '原始信號(hào)' );gridsubplot ( 2, 1, 2 );plot ( t, st );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '調(diào)制后的信號(hào)' );grid%-%>>>>>>>>>>&g

26、t;>>>>>>>相乘>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-dt = st .* cos ( 2 * pi * w * t );figureplot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '相乘后的波形'

27、 );grid%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>>低通濾波部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-N,Wn = buttord( 2*pi*50, 2*pi*150,3,25,'s'); %臨界頻率采用角頻率表示b,a=butter(N,Wn,'s');bz,az=impinvar(b,a,fs); %映射為數(shù)字的d

28、t = filter(bz,az,dt);figureplot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '低通濾波后的波形' );grid%-%>>>>>>>>>>>>>抽樣判決 & 逆碼變換部分>>>>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of

29、_Sign if dt(2*I-1)*Num_Unit/2) < 0.25 sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level; else sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endendfigureplot ( t, sign_result );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '解調(diào)后信號(hào)' );grid end四、仿真現(xiàn)象運(yùn)行程序還會(huì)出現(xiàn)調(diào)制解調(diào)得選擇窗口，來(lái)進(jìn)行選擇調(diào)制解調(diào)方式 如下在選擇窗口中可以看到有四種調(diào)制解調(diào)方式選擇2ASK進(jìn)行調(diào)制解調(diào)可以看到隨機(jī)得基帶信號(hào)，2ASK調(diào)制后的信號(hào)以及2ASK解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)入菜單 從新選擇2PSK可以看到隨機(jī)產(chǎn)生得2PSK基帶信號(hào)，2PSK調(diào)制后