數(shù)字帶通系統(tǒng)

1、數(shù)字通信實驗報告題 目: 數(shù)字帶通系統(tǒng)講課老師: 學生姓名： 所屬院系： 信息科學與工程學院專 業(yè)： 信息與通信工程學 號： 完成日期：2015/5/111·設(shè)計目的應(yīng)用數(shù)字通信課程中學到的知識，設(shè)計基于BPSK調(diào)制解調(diào)的數(shù)字帶通系統(tǒng)，并用MATLAB來實現(xiàn)仿真實驗，輸出調(diào)制前的基帶信號，調(diào)制后的BPSK信號，疊加噪聲后的2PSK信號，解調(diào)器在接收到信號后解調(diào)的各點的信號波形。2·設(shè)計原理數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，為了使數(shù)字信號在帶通信道中有效傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特征相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換

2、為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：1）利用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；2) 通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為鍵控法；其基本鍵控方式為：振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控。2.1 BPSK的調(diào)制原理如果兩個頻率相同的載波同時開始震蕩，這兩個頻率同時達到正最大值，零值和負最大值，他們應(yīng)處于“同相”狀態(tài)；若其中一個開始得遲了點，就可能處于“不同相”狀態(tài)。一般信號震蕩周期為360度，如果一個載波比另一個載波相差半個周期，則其相位差為180度，也就是相反。2PSK信號的時域表達式為：e2psk=Acoswct+n其中n表示第n個符號的絕對相位。n=0，發(fā)送“0”時，發(fā)送“1”時因此，上式可

3、以改寫為：e2pskt=Acoswct ,概率為P-Acoswct ,概率為1-P由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故BPSK信號可以表述為一個雙極性全占空（非歸零）矩形脈沖序列與一個正弦載波的相乘：e2pskt=s(t)coswct其中，st=nang(t-nTs) ，s(t)為雙極性全占空矩形脈沖序列，g(t)是脈寬為Ts的單個矩形脈沖，an的統(tǒng)計特性為：an=1 , 概率為P-1 , 概率為1-PBPSK信號的調(diào)制原理框圖如圖1所示：圖1. BPSK信號的調(diào)制原理圖與2ASK信號的產(chǎn)生方法比較，只是對s(t)的要求不同。在2ASK中S(t)是單極性的，而在2PSK中S(t)是雙極性的基帶

4、信號。相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。2.2 BPSK解調(diào)原理2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法，因為PSK信號的功率譜中無載波分量。在相干解調(diào)中如何得到同頻同相的本地載波是個關(guān)鍵，因此對PSK信號進行非線性變換，才能產(chǎn)生載波分量。其相干接收機原理框圖如圖2所示：圖2. BPSK的相干接收機原理框圖圖中經(jīng)過帶通濾波得到有用信號，經(jīng)相乘器與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高分分量，再進行抽樣判決得到基帶信號，即正抽樣值為1，負抽樣值為0。BPSK信號的相干解調(diào)各點時間波形如圖3所示：圖3.BPSK信號的相干解調(diào)各點時間波3·實現(xiàn)數(shù)字帶通系統(tǒng)的MATL

5、AB程序Clc;clear %產(chǎn)生比特信號 t=0:0.01:9.99; a=randint(1,10); m=a(ceil(t+0.01); figure(1) plot(t,m) title('產(chǎn)生隨機十比特二進制比特序列'); axis(0,10,-2,2); %載波信號% fc=4800;fs=100000; ts=0:1/fs:(1000-1)/fs; carry=cos(2*pi*fc*ts/2.5);    

6、;          %因為信息速率2400b/s，載頻4800Hz，一個Ts兩個載波信號，不除2.5是五個載波figure(2) plot(t,carry) title('載波信號') axis(0,10,-2,2); %2psk調(diào)制% e_2psk=cos(2*pi*fc*ts/2.5+pi*m); figure(3) plot(t,e_2psk) title('2psk調(diào)制信號');

7、60;axis(0,10,-2,2); %產(chǎn)生高斯白噪聲 a=0.1; noise=a*wgn(1,1000,10);           %產(chǎn)生1行1000列的高斯白噪聲為10dBW figure(4) plot(t, noise) title('高斯白噪聲');  axis(0,10,-2,2);%調(diào)制信號疊加高斯白噪聲 e2psk=e_2psk+noise; figure(5

8、) plot(t,e2psk) title('2psk疊加白噪聲波形') axis(0,10,-2,2); %帶通濾波器的設(shè)計%BB1,AB1=ellip(5,0.5,60,2400,6400*2/100000);   %帶通濾波器通帶上、下界頻率分別為2400Hz,6400Hz,通帶最大衰減為0.5dB,階數(shù)為5，計算帶通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子分母多項式系數(shù)向量BB1和AB1 e_2psk1=filter(BB1,AB1,e2psk);     

9、60;                 %帶通濾波器濾除帶外噪聲 figure(6) plot(t,e_2psk1) title('調(diào)制信號通過帶通濾波器') %相干解調(diào)與載波相乘 e_2psk2=e_2psk1.*carry*2; figure(7) plot(t,e_2psk2) title('調(diào)制信號與載波相乘進行相干

10、解調(diào)') axis(0,10,-2,2); %設(shè)計低通濾波器 BB2,AB2=ellip(5,0.5,60,700*2/100000);             %通濾波器通帶截止頻率分別為700Hz,通帶最大衰減為0.5dB,階數(shù)為5，計算低通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子分母多項式系數(shù)向量BB2和AB2AB2 e_2psk3=filter(BB2,AB2,e_2psk2); figure(8) plot(t

11、,e_2psk3) title('解調(diào)信號通過低通濾波器') %抽樣判決 for i=0:9     if(e_2psk3(i+1)*100)>0)        e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);     else        

12、e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);     end end figure(9) plot(t,e_2psk4) title('抽樣判決后的信號') axis(0,10,-2,2); %濾波器單位沖激響應(yīng) %帶通濾波器單位沖激響應(yīng) figure(18) dimpulse(BB1,AB1) title('帶通濾波器單位沖激響應(yīng)') axis(0,5000,-0.06

13、,0.06); %低通濾波器單位沖激響應(yīng) figure(19) dimpulse(BB2,AB2) axis(0,1000,-0.02,0.02); title('低通濾波器單位沖激響應(yīng)') %濾波器頻率響應(yīng)曲線 %帶通濾波器頻率響應(yīng)曲線 figure(20) w=0:0.1:2*pi*0.3; freqz(BB1,AB1,w) title('帶通濾波器幅頻相頻曲線') %低通濾波器頻率響應(yīng)曲 w=0:0.1:2*pi*0.3; figure(21) freqz(BB2,AB2,w) title('低通濾波器幅頻相頻曲線') 4·MATLAB仿真實驗系統(tǒng)以正弦信號作為載波，其信息速率2400b/s，載頻4800Hz，一個TS兩