数字信号载波调制系统设计11

吉首大学信息科学与工程学院课程设计报告书课程通信系统设计与仿真课题：数字信号载波调制系统设计姓名：学号：专业：年级：2012级指导教师：基地指导教师：2015年11月2目录摘要.....................................................错误!未定义书签。Abstract....................................................................4第1章绪论..............................................错误!未定义书签。1.1课程设计的背景及目的...............................................51.2通信系统概述.......................................................51.3MATLAB简介........................................错误!未定义书签。第2章2ASK的基本原理.....................................错误!未定义书签。2.1幅度键控分析.......................................错误!未定义书签。2.2相移键控分析.......................................错误!未定义书签。2.3频移键控分析.......................................错误!未定义书签。第3章2ASK的MATLAB程序实现..............................错误!未定义书签。3.1幅度键控调制解调...................................错误!未定义书签。3.2相移键控调制解调...................................错误!未定义书签。3.3频移键控调制解调...................................错误!未定义书签。结语.....................................................错误!未定义书签。参考文献...................................................错误!未定义书签。3数字信号载波调制系统设计摘要随着通信系统的不断发展，通信技术越来越受到重视，其中二进制数字调制系统也得到了全面的发展。Matlab是一款功能强大的应用工具软件，Matlab提供了可视化的系统仿真环境，可以方便、灵活的建立各种形象的仿真模型，让抽象的理论通过图形形象的呈现在我们眼前。本文对通信系统中的二进制数字调制系统进行编程和仿真，并分析。关键词：2ASK，Matlab仿真，通信4DesignofdigitalsignalcarriermodulationsystemAbstractWiththecontinuousdevelopmentofcommunicationsystem,communicationtechnologyisbecomingmoreandmoreattention,inwhichthebinarydigitalmodulationsystemhasbeenfullydeveloped.Matlabisapowerfulapplicationsoftware,Matlabprovidesavisualizationofthesystemsimulationenvironment,canbeconvenientandflexibletobuildavarietyofimageofthesimulationmodel,sothattheimageoftheabstracttheorythroughthepresentationinfrontofus.Inthispaper,thebinarydigitalmodulationsysteminthecommunicationsystemforprogrammingandsimulation,andanalysis.Keywords:2ASK,Matlabsimulation,communication5第1章绪论1.1课程设计的背景及目的数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统．频带传输系统也叫数字调制系统。数字调制信号又称为键控信号，数字调制过程中处理的是数字信号，而载波有振幅、频率和相位3个变量，且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量1和0，所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制，最基本的方法有3种：幅度调制(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。此次课程设及的目的是学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行验证，且用Matlab进行数字信号的载波系统设计。1.2通信系统概述通信系统（CommunicationSystem）是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在引导媒介中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。由于人们对通信的容量要求越来越高，对通信的业务要求越来越多样化，所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展，而光线通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。1.3MATLAB简介MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。第2章2ASK的基本原理2.1原理介绍2ASK二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。信息比特是通过载波的幅度来传递的。其信号表达式为：e0(t)=S(t)×coswct，S(t)为单极性数字基带信号。由于调制信6号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号2.2幅度键控在振幅键控中载波幅度是随着基带信号的变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通一断键控（OOK）。其时域表达式为：Sook(t)=anAcoswct式中，A为未调载波幅度，wc为载波角频率，an为二进制数字。2.3相移键控在载波相位调制中，在信道发送的信息调制在载波的相位上，相位通常范围是（0,2），所以通过数字相位调制数字信号的载波相位是：θm=2πm/M,m=0,1,...,M-1.对二进制调制，两个载波的相位分别是0，π。对于M进制的相位调制，一般M个载波调相信号的波形一般表达式为：um(t)=AgT(t)cos(2πfct+2πm/M),m=0,1,...,M-1式中，gT(t)为发射端的滤波脉冲，决定了信号的频谱特征；A是信号振幅。2.4频移键控将数字信号调制在载波的频率上的调制方法称为频移键控（FSK），它包括二电平频移键控（BFSK）和多电平频移键控（MFSK）。一个FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。其解调和解调方法和ASK差不多。2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。第3章2ASK的MATLAB程序实现3.1幅度键控调制解调7对二元序列10110010，画出2ASK的波形，其中载频为码元速率的2倍。载频为码元速率的2倍，即表明在一个符号的时间里载波刚好一周期。其实现的MATLAB程序代码如下：closeallclearalln=16;fc=1000000;%fc=bitRatefc/bitRate为每个二进制包含sin周期个数bitRate=1000000;N=50;%noise=ti;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);1.随机信号的产生2.ASK信号调制83.傅里叶频域分析4.信道加噪声后5.接收信号的解调96.解调除的二进制信号3.2相移键控调制解调实现程序如下：closeallclearalln=16;fc=1000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=bpskModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoBPSK(signal1,bitRate,fc,n,N);101.随机信号的产生2.PSK信号调制3.傅里叶频域分析4.信道加噪声后115.接收信号的解调6.解调除的二进制信号123.3频移键控调制解调实现程序如下：closeallclearallti=0;fpefsk=[];startn=-6;endn=18;forti=startn:endnn=1000;f1=18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=ti;signal=source(n,N);transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoFSK(signal1,bitRate,f1,f2,N);configueSignal;P=CheckRatePe(signal,configueSignal,n)fpefsk=[fpefsk,P];endfigure(8);semilogy(startn:length(fpefsk)+startn-1,fpefsk);gridon;title('BitErrorRateOfFSK');xlabel('r/dB');ylabel('PeFSK');loadPeRatesavePeRate.matfpefskfpeask1.随机信号的产生132.FSK信号调制3.傅里叶频域分析4.信道加噪声后145.接收信号的解调6.解调除的二进制信号153.4误码率分析1.ASK误码率分析2.PSK误码率分析163.FSK误码率分析4.综合误码率分析结语在此次的课程设计中，最大的收获是初步的掌握的Matlab软件的使用，然后，对信号的ASK，FSK,PSK的调制解调过程有了很深刻的理解