數(shù)字調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真設(shè)計(jì)

青海師范大學(xué)畢業(yè)論文論文題目：數(shù)字調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真系別：物理系專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：05B學(xué)生姓名：梁俊花學(xué)號(hào)：20050811217指導(dǎo)教師姓名：李文全職稱：教授最后完成時(shí)間：2009-5-10【內(nèi)容摘要】設(shè)計(jì)了二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK、二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK、二進(jìn)制移相鍵控(2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的工作流程圖,并得用了MATLAB軟件對(duì)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行了模擬仿真,得用仿真的結(jié)果,從而衡量數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量.【關(guān)鍵詞】調(diào)制解調(diào)、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB【Abstract】Theworkstreamdiagramsof2ASK、2FSK、2PSKaredesigned.MATLABsoftwaveisusedtosimulatethemodemsystembythescatterdiagramsandwavediagrams,thenthetransmitqualityofdigitalsignalcanbemeasured.【Keys】Amodulateandademodulate、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB一、數(shù)字調(diào)制解調(diào)的概述在通信系統(tǒng)中,信道的頻段往往是很有限的,而原始的通信信號(hào)的頻段與信道要求的頻段是不匹配的,這就要求將原始信號(hào)進(jìn)行調(diào)制再進(jìn)行發(fā)送.相應(yīng)的在接收端對(duì)調(diào)制的信號(hào)進(jìn)行解調(diào),恢復(fù)原始的信號(hào),而且調(diào)制解調(diào)還可以在一定程度上抑制噪聲對(duì)通信信號(hào)的干擾.調(diào)制解調(diào)技術(shù)按照通信信號(hào)是模擬的還是數(shù)字的可分為模擬調(diào)制解調(diào)和數(shù)字調(diào)制解調(diào)。數(shù)字調(diào)制的基本方式可以歸結(jié)為3類：振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和移相鍵控（PSK）。此外還有這3類的混合方式。對(duì)于數(shù)字調(diào)制信號(hào)，為了提高系統(tǒng)的抗噪聲性能，衡量系統(tǒng)性能的指標(biāo)是誤碼率。二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(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。設(shè)發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序列由0,1序列組成，發(fā)送0符號(hào)的概率為P，發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P，且相互獨(dú)立.該二進(jìn)制符號(hào)序列可表示為：其中：Ts是二進(jìn)制基帶信號(hào)時(shí)間間隔，g(t是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖，為單極性不歸零脈沖序列，則根據(jù)幅度調(diào)制的原理，一個(gè)二進(jìn)制的振幅鍵控信號(hào)可以表示成一個(gè)單極性矩形脈沖序列與一個(gè)正弦型載波的相乘，即2ASK信號(hào)的時(shí)間波形如果是通斷方式，就稱為通斷鍵控信號(hào)(OOK信號(hào)。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的產(chǎn)生可以采用數(shù)字鍵控的方法實(shí)現(xiàn)也可以采用模擬相乘的方法實(shí)現(xiàn)。2ASK信號(hào)與模擬調(diào)制中的AM信號(hào)類似。所以，對(duì)2ASK信號(hào)也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法和相干解調(diào)(同步檢測法，其相應(yīng)原理方框圖如圖所示。圖二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f0和f1兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)(2FSK信號(hào)。若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f1，0符號(hào)對(duì)應(yīng)于載波頻率f0，其中，，為頻率為的載波的初始相位，為頻率為的載波的初始相位。令為的反碼，即則有:當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，則二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的產(chǎn)生，可以采用模擬調(diào)頻電路來實(shí)現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實(shí)現(xiàn)。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。其解調(diào)原理是將二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)分解為上下兩路二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)，分別進(jìn)行解調(diào)，通過對(duì)上下兩路的抽樣值進(jìn)行比較最終判決出輸出信號(hào)。二進(jìn)制移相鍵控(2PSK及二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）相移鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中,尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。相移鍵控有很好的抗干擾性,在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。我們主要討論二相、四相調(diào)相，在實(shí)際應(yīng)用中還有八相及十六相調(diào)相。相移信號(hào)可分為兩種：(1絕對(duì)相移(2相對(duì)相移(差分相移DPSK絕對(duì)相移鍵控(2PSK傳“1”信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為π的載波；傳“0”信號(hào)時(shí)，發(fā)起始相位為0的載波。此時(shí)，為了分析問題方便，取fc=fs，即每個(gè)碼元寬度內(nèi)包含一個(gè)周期的載波，在實(shí)際調(diào)制過程中，通常fc>>fs?？梢姡?PSK信號(hào)的時(shí)間表達(dá)式為若在某一碼元持續(xù)時(shí)間Ts內(nèi)觀察時(shí)，上式可以簡寫為：或以相反的形式。問題：絕對(duì)相移鍵控信號(hào)只能采用相干接收,而且在相干接收時(shí)由于本地載波的載波相位是不確定的,因此,解調(diào)后所得的數(shù)字信號(hào)的符號(hào)也容易發(fā)生顛倒，這種現(xiàn)象稱為相位模糊。這是采用絕對(duì)相移鍵控的主要缺點(diǎn)，因此這種方式在實(shí)際中已很少采用。解決辦法：在實(shí)際應(yīng)用中使用較多的是DPSK。相對(duì)相移鍵控（2DPSK）傳“0”信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相同；傳“1”信號(hào)時(shí)，載波的起始相位與前一碼元載波的起始相位相差π。其中碼變換電路的功能:將絕對(duì)碼ak變成相對(duì)碼bk。具體變換關(guān)系如下:例如:絕對(duì)碼ak:

00111001相對(duì)碼bk:000101110當(dāng)然也可以以相反的形式規(guī)定，傳“1”時(shí)，Δφ＝0；傳“0”時(shí),Δφ＝π。對(duì)絕對(duì)碼進(jìn)行相對(duì)調(diào)相等價(jià)于對(duì)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相。通過分析2PSK可知，在解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí),只要前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系不被破壞，則鑒別這個(gè)相位關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息。另外，相對(duì)相移鍵控使接收設(shè)備簡單化，因此，相對(duì)相移鍵控得到廣泛的應(yīng)用。由于二進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)在抗噪聲性能及信道利用率等方面比二進(jìn)制頻移鍵控及二進(jìn)制振幅鍵控優(yōu)越，因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信中。考慮到2PSK方式有倒π現(xiàn)象，故它的改進(jìn)型2DPSK是受到重視的。目前,在話帶內(nèi)以中速傳輸數(shù)據(jù)時(shí),2DPSK是CCITT建議選用的一種數(shù)字調(diào)制方式。二、MATLAB的仿真設(shè)計(jì)MATLAB是一種面向科學(xué)計(jì)算和工程的語言它具有高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能,強(qiáng)大的圖形處理功能,還有多種功能豐富的應(yīng)用工具(如信號(hào)處理工具箱,通信系統(tǒng)工具箱等等.MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣,它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB來解決計(jì)算問題要比用C,FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多.這些特點(diǎn)使它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,成為通信電路與系統(tǒng)仿真的首選語言.調(diào)制解調(diào)的MATLAB仿真程序如下：2．1雙極性非歸零電平碼的可視化N_sample=100;a=[110010]%functionA=B_NRZ(a,N_sample;n=length(a;b=find(a==0;a(b=-1;pA=ones(1,N_samplefori=1:nA(N_sample*(i-1+1:i*N_sample=a(i*pA;endmm=N_sample*n;t=1:mm;subplot(211;H1=plot(t,A;set(H1,'Linewidth',2axis([0mm-3.23.2]B=fft(A;nn=length(B;subplot(212H2=plot(1:nn/2,abs(B(1:nn/2;2．2根據(jù)調(diào)制解調(diào)原理，將集中調(diào)制解調(diào)方式集成到一個(gè)函數(shù)中choice=1;n_sample=100;n=length(A/N_sample;%N_sample是抽樣點(diǎn)數(shù)，choice是調(diào)制選擇，%1代表2ASK，2代表2FSK，3代表2PSK%p_2afpsk為已調(diào)信號(hào)mm=length(A;t=1:mm;if(choice==1p_2afpsk=(A+1/2*sin(1/N_sample*2*5*pi*t;elseif(choice==2p_2afpsk=sin(1/N_simple*5*2*pi(((3+A/2*t;elseif(choice==3loc=find(A==-1;A(loc=0;B=ones(1,mm;p_2afpsk=sin(1/N_sample*5*2*pi*t+(A+B*pi;endsubplot(211H1=plot(t,p_2afpsk,'b';set(H1,'MarkerSize',4,'linewidth',1;axis([-10mm+10-22];title('調(diào)制信號(hào)波形顯示','FontSize',8.0;B=fft(p_2afpsk;nn=length(B;subplot(212H2=plot(1:nn/2,abs(B(1:nn/2;M=2;Fc=10;Fd=1;Fs=50;x=randint(