基于Matlab对2ASK2PSK2FSK的仿真概要.docx

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基于Matlab对2ASK2PSK2FSK的仿真概要

吉林工程技术师范学院

信息工程学院

《数字通信系统》

课程设计报告

题目：

基于Matlab数字基带调制

专业：

电子信息工程

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

时间：

2013/11/25—2013/12/13

目录

第一章绪论1

第二章数字信号基带传输2

2.1数字基带传输概述2

2.2数字基带信号及其波形2

2.2.1单极性不归零波形2

2.2.2双极性不归零波形3

2.2.3单极性归零波形4

2.2.4双极性归零波形5

第三章载波调制的数字传输7

3.1数字调制系统的基本结构7

3.2数字的基本调试方式7

3.2.1振幅键控（ASK）调制原理8

3.2.2移频键控（FSK）调制原理12

3.2.3移相键控（PSK）调制原理18

第四章课程设计总结23

参考文献I

附录I

第一章绪论

通信就是从一地向另一地传递消息。

通信的目的是传递消息中所包含的信息。

人们可以用语言、文字、音乐、数据、图片或活动图像等不同形式的消息来表达信息。

信息是消息的内涵，及消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。

因此，通信的根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就失去了通信的意义。

基于这种认识，“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。

实现通信的方式很多，如手势、语言、消息树、烽火台、金鼓和驿马传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等，这些都是消息传递的方式和信息交流的手段。

随着社会的进步和科学技术的发展，目前使用最广泛的通信方式是电通信。

由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，因而一百多年来得到了迅速的发展和广泛的应用。

如今，在自然科学领域凡是设计“通信”这一术语，一般均指“电通信”。

随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合，信息科学技术已成为21世纪国际社会和世界经济发展的新的强大推动力。

信息是一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。

而信息的传播与交流，是依靠各种通信方式与技术来实现的。

学习和掌握现代通信原理与技术是信息社会每一位成员，尤其是为了的通信工作者的迫切要求。

第二章数字信号基带传输

2.1数字基带传输概述

基带传输系统的基本结构如图所示，它主要由信道信号形成器、信道、接受滤波器和抽样判决器组成。

如图2-1-1所示。

图2-1-1数字基带传输系统

2.2数字基带信号及其波形

数字基带信号是消息代码的电波形（或电脉冲）表示。

数字基带信号的类型有很多，常见的由矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。

2.2.1单极性不归零波形

单极性不归零波形如图2-2-1所示，这是一种最简单。

最常用的基带信号形式。

这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应者二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。

其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。

图2-2-1单极性不归零波形

用单极性不归零码来表示二元信息序列10011001000，画出波形示意图。

如图2-2-2所示，程序详见附录。

图2-2-2单极性不归零码

2.2.2双极性不归零波形

在双极性不归零波形中。

脉冲的正、负电平分别对应与二进制代码1、0，如图2-2-3所示，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、1符号等可能出现是无直流分量。

这样，恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。

图2-2-3双极性不归零波形

用双极性不归零码来表示二元信息序列10011101100，画出波形示意图，如图2-2-4所示，程序详见附录。

图2-2-4双极性不归零码

2.2.3单极性归零波形

单极性归零波形与单极性不归零波形的区别是有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，所以称为归零波形。

如图2-2-5所示，单极性归零波形可以直接提取定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。

图2-2-5单极性归零波形

用单极性归零码来表示二元信息序列10111001001，画出波形示意图，如图2-2-6所示，程序详见附录。

图2-2-6单极性归零码

2.2.4双极性归零波形

双极性归零波形是双极性波形的归零形式，如图2-2-7所示，它兼有双极性和不归零波形的特点。

图2-2-7双极性归零波形

用双极性归零码来表示二元信息序列100110000101，画出波形示意图，如图2-2-8所示，程序详见附录。

图2-2-8双极性归零码

第三章载波调制的数字传输

3.1数字调制系统的基本结构

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。

然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。

必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

数字调制系统由调制器、信道、解调器等组成，如图3-1-1所示。

图3-1-1数字调制系统的基本结构

3.2数字的基本调试方式

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。

但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。

这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。

基本的三种数字调试方式是：

振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、和移相键控（PSK或DPSK）。

3.2.1振幅键控（ASK）调制原理

振幅键控是正弦载波的幅度岁数字基带信号而变化的数字调制。

当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控，其表示式为

式中，

是持续时间为

的矩形波形，

是脉冲幅值的取值，

=0或1。

二进制振幅键控信号调制器原理框图，如图3-2-1所示。

图3-2-1二进制振幅键控信号调制器原理框图

二进制振幅键控信号解调器原理框图，如图3-2-2所示。

图3-2-2二进制振幅键控信号解调器原理框图

2ASK信号非相干解调过程的时间波形，如图3-2-3所示。

图3-2-32ASK信号非相干解调过程的时间波形图

2ASK信号的调制模型方框图，如图3-2-4所示。

图3-2-42ASK信号调制的模型方框图

设置正弦信号和方波信号参数，如图3-2-5和图3-2-6所示。

图3-2-5正弦信号参数设置图3-2-6方波信号源的参数设置

2ASK调制各点的时间波形图，如图3-2-7所示。

图3-2-72ASK调制各点的时间波形图

2ASK信号的解调模型方框图，如图3-2-8所示。

图3-2-82ASK信号的解调模型方框图

设置低通滤波器的参数，如图3-2-9所示。

图3-2-9低通滤波器的参数设置图

2ASK信号解调的各点时间波形图，如图3-2-10所示。

图3-2-102ASK信号解调的各点时间波形图

3.2.2移频键控（FSK）调制原理

正弦载波的频率岁数字基带信号在

和

两个频率点间变化，则产生移频键控信号。

移频键控信号可以利用手矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。

当数字基带信号为二进制时，则为二进制移频键控，其表达式为

二进制移频键控信号的时间波形,如图3-2-11所示。

图3-2-11二进制移频键控信号的时间波形图

数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图,如图3-2-12所示。

图3-2-12数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图

二进制移频键控信号解调器原理图，如图3-2-13所示。

图3-2-13二进制移频键控信号解调器原理图

2FSK非相干解调过程的时间波形，如图3-2-14所示。

图3-2-142FSK非相干解调过程的时间波形

2FSK信号的调制模型方框图，如图3-2-15所示。

图3-2-152FSK信号的调制模型方框图

设置SineWave1的参数和PulseGenerator参数,如图3-2-16和图3-2-17所示。

图3-2-16SineWave1的参数设置图3-2-17PulseGenera参数设置

2FSK信号调制各点的时间波形，如图3-2-18所示。

图3-2-182FSK信号调制各点的时间波形

2FSK信号解调方框图，如图3-2-19所示。

图3-2-192FSK信号解调方框图

2FSK信号

带通滤波器参数设置，如图3-2-20所示。

图3-2-202FSK信号

带通滤波器参数设置

2FSK信号

带通滤波器参数设置，如图3-2-21所示。

图3-2-212FSK信号

带通滤波器参数设置

2FSK信号解调各点时间波形，如图3-2-22所示。

图3-2-222FSK信号解调各点时间波形

3.2.3移相键控（PSK）调制原理

当正弦载波的相位岁数字基带信号离散变化是，则产生移相键控信号。

当数字基带信号为二进制时，则为二进制移相键控，其表达式为

二进制移相键控信号的时间波形，如图3-2-23所示。

图3-2-23二进制移相键控信号的时间波形图

2PSK信号的调制原理图，如图3-2-24所示。

图3-2-242PSK信号的调制原理图

2PSK信号的解调原理图，如图3-2-25所示。

图3-2-252PSK信号的解调原理图

2PSK信号相干解调各点时间波形，如图3-2-26所示。

图3-2-262PSK信号相干解调各点时间波形图

2PSK信号的调制原理图，如图3-2-27所示。

图3-2-272PSK信号的调制原理图

设置SineWave1、SineWaveShift和PulseGenerator的参数，如图3-2-28、图3-2-29和图3-2-30所示。

图3-2-28SineWave1参数设置图3-2-29SineWaveShift参数设置

图3-2-30设置PulseGenerator参数

2PSK调制的各点时间波形，如图3-2-31所示。

图3-2-312PSK信号调制各点的时间波形

2PSK信号解调框图，如图3-2-32所示。

图3-2-322PSK信号解调框图

2PSK信号解调各点的时间波形，如图3-2-33所示。

图3-2-332PSK信号解调各点的时间波形

第四章课程设计总结

这次的课程设计也不例外。

虽然我们以前学了一点MATLAB，不少课本上也有提到过MATLAB，但是我们还是不怎么熟练，通过这次数字通信系统课程让我更好地学会了如何去使用这个软件。

数字通信系统的知识在课堂上掌握的也不是很好，所以这次课程设计对于我来说真是难度不小啊。

在很多人眼中为期三周的课程设计或许是一种煎熬，这是可以理解的。

每一次课程设计都会学到不少东西，不但对数字通信系统的知识巩固了，也加强了MATLAB这个强大软件使用的学习，这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在自己和同学相互协助下，终于迎刃而解了。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。

“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

同样十分感谢XX、XX老师在此次课程设计中给我提出的建议与不足，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

参考文献

[1]曹志刚，钱亚生.现代通信原理.北京：

清华大学出版社，1992

[2]张辉，曹丽娜.通信原理学习辅导.西安：

西安电子科技大学出版社，2003

[3]倪维桢.数据通信原理.北京：

中国人民大学出版社，1999

[4]欧阳长月.数字通信.北京：

北京航空航天大学出版社，1988

[5]沈振元.通信系统原理.西安：

西安电子科技大学出版社，1993

[6]南利平.通信原理简明教程.北京：

清华大学出版社，2000

[7]易波.现代通信导论.长沙：

国防科技大学出版社，1998

[8]王秉钧.现代通信系统原理.天津：

天津大学出版社，1991

[9]刘卫国.MATLAB程序设计教程.北京：

中国水利水电出版社，2005

[10]朱衡君.MATLAB语言及实践教程（第二版）.北京：

清华大学出版社，2009.8

[11]张静.MATLAB在通信系统中的应用.北京：

电子工业出版社，2007

[12]孙屹，吴磊.《Simulink通信仿真开发手册》.北京：

国防工业出版社,2003.

附录

单极性不归零程序

functiony=snrz（x）

globalxyt0t;

x=[10011001000];

t0=300;

t=0:

1/t0:

length（x）;

fori=1:

length（x）

if（x（i）==1）

forj=1:

t0

y（（i-1）*t0+j）=1;

end

else

forj=1:

t0

y（（i-1）*t0+j）=0;

end

end

end

y=[y,x（i）];

M=max（y）;

m=min（y）;

subplot（2,1,1）;

plot（t,y）;gridon

axis（[0,i,m-0.1,M+0.1]）;

title（'10011001000'）;

t=[10011001000];

snrz（t）;

------------------------------------------------------------------------------------

双极性不归零程序

functiony=dnrz（x）

x=[10011101100];

t0=300;

t=0:

1/t0:

length（x）;

fori=1:

length（x）

if（x（i）==1）

forj=1:

t0

y（（i-1）*t0+j）=1;

end

else

forj=1:

t0

y（（i-1）*t0+j）=-1;

end

end

end

y=[y,x（i）];

M=max（y）;

m=min（y）;

subplot（2,1,1）;

plot（t,y）;gridon

axis（[0,i,m-0.1,M+0.1]）;

title（'10011101100'）;

t=[10011101100];

dnrz（t）;

------------------------------------------------------------------------------------

单极性归零程序

functiony=srz（x）

x=[10111001001];

t0=200;

t=0:

1/t0:

length（x）;

fori=1:

length（x）

if（x（i）==1）

forj=1:

t0/2

y（t0/2*（2*i-2）+j）=1;

y（t0/2*（2*i-1）+j）=0;

end

else

forj=1:

t0/2

y（t0*（i-1）+j）=0;

end

end

end

y=[y,x（i）];

M=max（y）;

m=min（y）;

subplot（211）

plot（t,y）;gridon

axis（[0,i,m-0.1,M+0.1]）;

title（'10111001001'）;

------------------------------------------------------------------------------------

双极性归零程序

functiony=drz（x）

x=[100110000101];

t0=300;

t=0:

1/t0:

length（x）;

fori=1:

length（x）

if（x（i）==1）

forj=1:

t0/2

y（t0/2*（2*i-2）+j）=1;

y（t0/2*（2*i-1）+j）=0;

end

else

forj=1:

t0/2

y（t0/2*（2*i-2）+j）=-1;

y（t0/2*（2*i-1）+j）=0;

end

end

end

y=[y,x（i）];

M=max（y）;

m=min（y）;

subplot（211）

plot（t,y）;gridon

axis（[0,i,m-0.1,M+0.1]）;

title（'100110000101'）;