通信原理matlab课程设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制解调matlab仿真.pdf
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1、通通 信信 原原 理理 matlabmatlab 课课 程程 设设 计计-2ASK-2ASK、2FSK2FSK、2PSK2PSK、2DPSK2DPSK 调调制解调制解调 matlabmatlab 仿真仿真南南 昌昌 大大 学学通信原理课程设计报告通信原理课程设计报告题题目目: :2ASK2ASK、2FSK2FSK、2PSK2PSK、2DPSK2DPSK 调制调制解调解调 matlabmatlab 仿真仿真姓姓名:名:学学院:院:信信 工工 学学 院院专专业:业:指导教师:指导教师:完成日期:完成日期:20132013 年年 5 5 月月 5 5 日日0 0一、设计要求一、设计要求课程设计需要运
2、用课程设计需要运用 MATLABMATLAB编程实现编程实现 2ASK,2FSK,2PSK2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK2DPSK 调制解调过调制解调过程,并且输出其源码,调制后码元以及解调后码元的波形。程,并且输出其源码,调制后码元以及解调后码元的波形。二、基本原理二、基本原理二进制数字调制技术原理二进制数字调制技术原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传
3、输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。通常使用键控法来实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行调制。通常使用键控法来实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。键控。(1)(1)振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息 , ,而其频率和相位保持不而其频率和相位保持不变,在变,在 2ASK2ASK
4、 中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息0和中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息0和1。1。OOKOOK(通断键控)是一种常用的二进制振幅键控式(通断键控)是一种常用的二进制振幅键控式开关电路二进制e(t)e2ASK(t)cost不归零信号乘法器s(t)s(t)cosct模拟调制器法模拟调制器法键控法键控法ace2ASK(t)bd带通全波低通抽样滤波器整流器滤波器判决器输出定时脉冲包络检波法包络检波法输出e2ASK(t)带通低通抽样2ASKc滤波器相乘器滤波器判决器定时脉冲cosct1 1同步检测法同步检测法(2)(2) 一个一个 2FSK2FSK 信号可以看成是两个
5、不同载波的信号可以看成是两个不同载波的 2ASK2ASK 信号的叠加。其解调和解信号的叠加。其解调和解调方法和调方法和 ASKASK 差不多。差不多。 2FSK2FSK 信号的频谱可以看成是信号的频谱可以看成是 f1f1 和和 f2f2 的两个的两个 2ASK2ASK 频谱的频谱的组合。组合。2FSK2FSK 信号的产生方法信号的产生方法采用模拟调频电路来实现:信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。采用模拟调频电路来实现:信号在相邻码元之间的相位是连续变化的。采用键控法来实现:相邻码元之间的相位不一定连续。采用键控法来实现:相邻码元之间的相位不一定连续。振荡器 1选通开关f1e2FSK(t)基
6、带信号相加器反相器振荡器 2选通开关f22FSK2FSK 信号的解调方法信号的解调方法带通包络滤波器检波器1输出e2FSK(t)定时脉冲抽样判决器带通包络滤波器检波器2相干解调相干解调带通低通滤波器相乘器滤波器1输出cos1te2FSK(t)定时脉冲cos2t带通滤波器抽样判决器2 22相乘器低通滤波器非相干解调非相干解调(3) 2PSK(3) 2PSK 以载波的相位变化作为参考基准的,当基带信号为以载波的相位变化作为参考基准的,当基带信号为 0 0 时相位相对于初时相位相对于初始相位为始相位为 0 0, 当基带信号为当基带信号为 1 1 时相对于初始相位为时相对于初始相位为 180180。调
7、制器原理方框图如下:调制器原理方框图如下:开关电路0e2PSK(t)双极性costce2PSK(t)不归零s(t)码型变换乘法器1800移相s(t)cosct模拟调制法模拟调制法检控法检控法acde带通低通抽样相乘器滤波器滤波器判决器e2PSK(t)输出定时cosctb脉冲2PSK2PSK 信号的解调器原理方框图信号的解调器原理方框图(4)(4) 2DPSK2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息,所以又称相是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息,所以又称相对相移键控。对相移键控。2DPSK2DPSK 调制原理方框图如下图。调制原理方框图如下图。e2DPSK(t)
8、带通滤波器a相乘器c低通滤波器d抽样判决器定时脉冲e码反变换器f输出cosctb相干解调法。相干解调法。e2DPSK(t)带通滤波器a相乘器c低通滤波器d抽样判决器定时脉冲e输出延迟 Tsb差分相干解调差分相干解调( (相位比较)法相位比较)法3 3三、源代码三、源代码s=menu(s=menu(通信原理通信原理,2ASK,2PSK,2FSK,2DPSK),2ASK,2PSK,2FSK,2DPSK)switch sswitch s case 1,scolor=2ASK; case 1,scolor=2ASK;n=8;N=100;K=4;n=8;N=100;K=4;a=randint(1,n);
9、a=randint(1,n);bita=;sl=;bita=;sl=;bitRate=1e3;fc=1e3;%bitRate=1e3;fc=1e3;%载频载频 1KHZ1KHZt=linspace(0,1/bitRate,N);t=linspace(0,1/bitRate,N);for i=1:length(a)for i=1:length(a) if a(i)=0 if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); bit1=zeros(1,N); else else bit1=ones(1,N); bit1=ones(1,N); end end bita=bita,bit1; bita=
10、bita,bit1; c=sin(2*pi*t*fc); c=sin(2*pi*t*fc); sl=sl c; sl=sl c;endendfigure(1);figure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,LineWidth,1.5),title(subplot(K,1,1);plot(bita,LineWidth,1.5),title( 基基 带带 信信 号号 ),grid),gridon;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);tz=bita*6.*sl;tz=bita*6.*sl;s
11、ubplot(K,1,2);plot(tz,LineWidth,1.5);title(ASKsubplot(K,1,2);plot(tz,LineWidth,1.5);title(ASK 调制后信号调制后信号 );grid);gridon;on;signal=awgn(tz,80,measured);signal=awgn(tz,80,measured);subplot(K,1,3);plot(signal,LineWidth,1.5),grid on;title(subplot(K,1,3);plot(signal,LineWidth,1.5),grid on;title( 信号信号+ +噪
12、声噪声)Fs=3e3;Fs=3e3;b,a=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%b,a=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%设计设计 IIRIIR 带通滤波器,阶数为带通滤波器,阶数为4 4,通带纹波,通带纹波 0.10.1,阻带衰减,阻带衰减 40DB40DBsf=filter(b,a,signal);%sf=filter(b,a,signal);%信号通过该滤波器信号通过该滤波器figure(2);figure(2);K1=4;K1=4;subplot(K1,1,1);plot(sf,LineWidth,1.5),grid
13、 on;title(BPF)subplot(K1,1,1);plot(sf,LineWidth,1.5),grid on;title(BPF)signal2=abs(sf); %signal2=abs(sf); %乘同频同相乘同频同相 sinsinsubplot(K1,1,2);plot(signal2,LineWidth,1.5),gridsubplot(K1,1,2);plot(signal2,LineWidth,1.5),grid on;title(on;title(全波整流全波整流器器););4 4Fs=3e3;%Fs=3e3;%抽样频率抽样频率 400HZ400HZb,a=ellip
14、(4,0.1,40,50*2/Fs);%b,a=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%设计设计 IIRIIR 低通滤波器低通滤波器sf1=filter(b,a,signal2);%sf1=filter(b,a,signal2);%信号通过该滤波器,输出信号信号通过该滤波器,输出信号 sfsfsubplot(K1,1,3);plot(sf1,LineWidth,1.5),grid on;title(LPF);subplot(K1,1,3);plot(sf1,LineWidth,1.5),grid on;title(LPF);sf2=;sf2=;LL=fc/bitRate*N;LL=f
15、c/bitRate*N;i=LL/2;i=LL/2;bitb=;bitb=;while (i=length(sf1) %while (i=0.001; sf2=sf2,sf1(i)=0.001; i=i+LL; i=i+LL; end endfor i=1:length(sf2)for i=1:length(sf2) if sf2(i)=0 if sf2(i)=0 bit1=zeros(1,N); bit1=zeros(1,N); else else bit1=ones(1,N); bit1=ones(1,N); end end bitb=bitb,bit1; bitb=bitb,bit1;e
16、ndendfigure(1);figure(1);subplot(K,1,4); plot(bitb,LineWidth,1.5),grid on;title(subplot(K,1,4); plot(bitb,LineWidth,1.5),grid on;title( 解调后信号解调后信号); axis(0,N*length(sf2),-2.5,2.5);); axis(0,N*length(sf2),-2.5,2.5); case 2,scolor=2PSK; case 2,scolor=2PSK; l=linspace(0,pi,50);% l=linspace(0,pi,50);%数据
17、初始化数据初始化t=linspace(0,9*pi,450);t=linspace(0,9*pi,450);b=1:1:9;b=1:1:9;out=1:1:450;out=1:1:450;f=1:1:450;f=1:1:450;g=1:1:450;g=1:1:450;w1=2 %w1=2 %正弦波正弦波 f1f1 的频率的频率, ,可以根据自己想要的频率在此改写可以根据自己想要的频率在此改写 % %正弦波正弦波 f2f2 的频率的频率, ,可以根据自己想要的频率在此改写可以根据自己想要的频率在此改写f1=sin(w1*l);f1=sin(w1*l);figure(1);figure(1);f2
18、=sin(w1*l+pi);f2=sin(w1*l+pi);figure(1);figure(1);subplot(2,1,1),plot(l,f1),axis(0subplot(2,1,1),plot(l,f1),axis(0pipi-1.2-1.21.2),xlabel(t),ylabel(f1);%1.2),xlabel(t),ylabel(f1);%画出画出 f1f1 信号波形信号波形subplot(2,1,2),plot(l,f2),axis(0subplot(2,1,2),plot(l,f2),axis(0pipi-1.2-1.21.2),xlabel(t),ylabel(f2);
19、%1.2),xlabel(t),ylabel(f2);%画出画出 f2f2 信号波形信号波形5 5a=0 1 0 0 0 1 1 0 1a=0 1 0 0 0 1 1 0 1for i=1:9 %2pSKfor i=1:9 %2pSK 编码编码 if a(i)=0 if a(i)=0 for k=1:50 % for k=1:50 %如果二进制原码为如果二进制原码为 0 0 则输出则输出 f1f1 波形波形 out(k+50*(i-1)=f1(k); out(k+50*(i-1)=f1(k); end end else else for j=1:50 for j=1:50 out(j+50*(
20、i-1)=f2(j); %r out(j+50*(i-1)=f2(j); %r 如果二进制原码为如果二进制原码为 1 1 则输出则输出 f2f2 波形波形 end end end endendendfor i=1:9 %2PSKfor i=1:9 %2PSK 解码解码 n=0;m=0; n=0;m=0; for j=1:50 for j=1:50 if out(j+50*(i-1)-f1(j)=0 if out(j+50*(i-1)-f1(j)=0 n=n+1; n=n+1; else if out(j+50*(i-1)-f2(j)=0 else if out(j+50*(i-1)-f2(j)
21、=0 m=m+1; m=m+1; end end end end end end if nm if nm b(i)=0; b(i)=0; else b(i)=1; else b(i)=1; end endendendb bfor i=1:9 %for i=1:9 %画出解码后的波形画出解码后的波形 , ,包括原码和解码出的码包括原码和解码出的码, ,进行对比进行对比 for j=1+50*(i-1):50*i for j=1+50*(i-1):50*i f(j)=a(i); f(j)=a(i); g(j)=b(i); g(j)=b(i); end endendendfigure(2);figu
22、re(2);subplot(3,1,1),plot(t,f),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel(t),ylabel(subplot(3,1,1),plot(t,f),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel(t),ylabel(数字基带调制原码数字基带调制原码););subplot(3,1,2),plot(t,out),axis(0subplot(3,1,2),plot(t,out),axis(09*pi9*pi-1.2-1.21.2),xlabel(t),ylabel(1.2),xlabel(t),ylabel(调制好的波形调制好的波形););subp
23、lot(3,1,3),plot(t,g),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel(t),ylabel(subplot(3,1,3),plot(t,g),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel(t),ylabel(解码得到的码解码得到的码););Num,Rat=biterr(f,g)Num,Rat=biterr(f,g) case 3,scolor=2FSK; case 3,scolor=2FSK;6 6%=%=生成随机码元、基带信号、调制生成随机码元、基带信号、调制=%=%n=8;%n=8;%随机码元个数随机码元个数N=100;%N=100;%模拟一个码元的
24、点数模拟一个码元的点数K=4;%figure1K=4;%figure1 画四个小图画四个小图a=randint(1,n)%a=randint(1,n)%码元生成码元生成bita=;%bita=;%定义空数组,存放基带信号定义空数组,存放基带信号for i=1:length(a)for i=1:length(a) if a(i)=0 if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); bit1=zeros(1,N); else else bit1=ones(1,N); bit1=ones(1,N); end end bita=bita,bit1;% bita=bita,bit1;%基带信号基带
25、信号endendfigure(1);figure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,LineWidth,1.5),title(subplot(K,1,1);plot(bita,LineWidth,1.5),title( 基基 带带 信信 号号 ),grid),gridon;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);bitRate=1e3;%bitRate=1e3;%每一个码元中采样点的间隔宽度每一个码元中采样点的间隔宽度 0.001s0.001sfc=1e3;%fc=1e3;%载频载频 1KH
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