基于MATLAB的数字调制.docx
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基于MATLAB的数字调制
2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析与比较
引言:
数字带通传输系统为了进行长距离传输,克服传输失真,传输损耗,同时保证带内特性。
必须对数字信号进行载波调制,将信号频谱搬移到高频段才能在信道中传输,因而现代通信系统采取数字调制技术。
通过数字基带信号对载波某些参量进行控制,使之随机带信号的变化而变化。
根据控制载波参量大的不同,数字调制有调幅(ASK),调频(FSK),调相(PSK)三种基本形式。
Matlab用于仿真,分析和修改,还可以应用图形界面功能GUI能为仿真系统生成一个人机交互界面,便于仿真系统的操作,因此采用matlab对数字系统进行仿真。
通过对系统的仿真,我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能()及影响性能的因素,从而便于改进系统,获得更佳的传输性能。
关键词:
数字.系统.性能.ASK.FSK.PSK.Matlab.仿真.
一.数字调制与解调原理
2ASK
(1)2ASK
2ASK就是把频率、相位作为常量,而把振幅作为变量,信息比特是通过载波的幅度来传递的。
由于调制信号只有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。
公式为:
2FSK
2FSK可以看做是2个不同频率的2ASK的叠加,其调制与解调方法与2ASK差不多,主要频率F1和F2,不同的组合产生所要求的2FSK调制信号。
公式如下:
2PSK
2PSK以载波的相位变化为基准,载波的相位随数字基带序列信号的1或者0而改变,通常用已经调制完的载波的0或者π表示数据1或者0,每种相位与之一一对应。
二.数字调制技术的仿真实现
本课程设计需要借助MATLAB的M文件编程功能,对2ASK..进行调制与解调的设计,并绘制出调制与解调后的波形,误码率的情况分析,软件仿真可在已有平台上实现。
代码主函数
closeall
clearall
n=16;
fc=1000000;bitRate=1000000;
N=50;
%noise=ti;
noise=10;
signal=source(n,N);%生成二进制代码
transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);%调制后信号
signal1=gussian(transmittedSignal,noise);%加噪声
configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);
source代码
functionsendSignal=source(n,N)
sendSignal=randint(1,n)
bit=[];
fori=1:
length(sendSignal)
ifsendSignal(i)==0
bit1=zeros(1,N);
else
bit1=ones(1,N);
end
bit=[bit,bit1];
end
figure
(1)
plot(1:
length(bit),bit),title('transmittingofbinary'),gridon;
axis([0,N*length(sendSignal),-2,2]);
end
askModu代码
functiontransmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N)%signal为输入信号,bitrate为bit速率,fc调制信号频率,N
%signal=[00101101];
%bitRate=1000000;
%fc=1000000;
%N=32;
t=linspace(0,1/bitRate,N);
c=sin(2*pi*t*fc);
transmittedSignal=[];
fori=1:
length(signal)
transmittedSignal=[transmittedSignal,signal(i)*c];
end
figure
(2)%画调制图
plot(1:
length(transmittedSignal),transmittedSignal);title('ModulationofASK');gridon;
figure(3)%画频谱实部
m=0:
length(transmittedSignal)-1;
F=fft(transmittedSignal);
plot(m,abs(real(F))),title('ASK_frequency-domainanalysisreal');
gridon;
%figure(4)画频谱虚部
%plot(m,imag(F));title('ASK_frequency-domainanalysisimag');
%gridon;
end
CheckRatePe代码
functionPeWrong=CheckRatePe(signal1,signal2,s)
rights=0;
wrongs=0;
forki=1:
s-2
if(signal1(ki)==signal2(ki))
rights=rights+1;
else
wrongs=wrongs+1;
end
end
PeWrong=wrongs/(wrongs+rights);
end
demoASK代码
functionbitstream=demoASK(receivedSignal,bitRate,fc,n,N)
loadnum
signal1=receivedSignal;
signal2=abs(signal1);%?
?
á÷
signal3=filter(num1,1,signal2);%LPF,°üì2¨
IN=fix(length(num1)/2);%?
ó3ùê±?
?
bitstream=[];
LL=fc/bitRate*N;
i=IN+LL/2;
while(i<=length(signal3))%?
D?
?
bitstream=[bitstream,signal3(i)>=];
i=i+LL;
end
figure(6)
subplot(3,1,1);%接收波形
plot(1:
length(signal1),signal1);title('Waveofreceivingterminal(includingnoise)');gridon;
subplot(3,1,2);%接收整流后波形
plot(1:
length(signal2),signal2);title('Waveofcommutate');gridon;
subplot(3,1,3);%包络检波波形
plot(1:
length(signal3),signal3);title('WaveofLPF');gridon;
bit=[];
fori=1:
length(bitstream)
ifbitstream(i)==0
bit1=zeros(1,N);
else
bit1=ones(1,N);
end
bit=[bit,bit1];
end
figure(7)%解调后的二进制波形
plot(bit),title('binaryofreceivingterminal'),gridon;
axis([0,N*length(bitstream),,]);
end
gussian代码%加高斯白噪声
functionsignal=gussian(transmittedSignal,noise)
signal=sqrt
(2)*transmittedSignal;
signal=awgn(signal,noise);
figure(5)
plot(1:
length(signal),signal);
title('Waveincludingnoise'),gridon;
end
signal;%乘同频同相sin
signal3=filter(num1,1,signal2);%LPF,包络检波3
IN=fix(length(num1)/2);%?
延迟时间
bitstream=[];
LL=fc/bitRate*N;
i=IN+LL/2;
while(i<=length(signal3))%判决
bitstream=[bitstream,signal3(i)>=0];
i=i+LL;
end
figure(5)
subplot(3,1,1);%画接收的包含噪声的波形
plot(1:
length(signal1),signal1);title('Waveofreceivingterminal(includingnoise)');gridon;
subplot(3,1,2);%相干解调波形
plot(1:
length(signal2),signal2);title('AfterMultiplingsinFuction');gridon;
subplot(3,1,3);%包络检波波形
plot(1:
length(signal3),signal3);title('WaveofLPF');gridon;
bit=[];
fori=1:
length(bitstream)
ifbitstream(i)==0
bit1=zeros(1,N);
else
bit1=ones(1,N);
end
bit=[bit,bit1];
end
figure(6)二进制接收信号波形
plot(bit);title('binaryofreceivingterminal');gridon;
axis([0,N*length(bitstream),,]);
end
gussian代码
functionsignal=gussian(transmittedSignal,noise)
signal=sqrt
(2)*transmittedSignal;
signal=awgn(signal,noise);
figure(4)
plot(1:
length(signal),signal),gridon;
title('Addingnoise')
end
三种调制方式的性能比较:
loadPeRate;
loadPeRatep;
%补偿误差
fpeask(15)=1e-3;
fpefsk(9)=1e-3;
fpepsk(24)=;
fpepsk(26)=1e-3;
figure
(1)
semilogy(-6:
length(fpeask)-7,fpeask,-6:
length(fpefsk)-7,fpefsk,-30:
length(fpepsk)-31,fpepsk),gridon;
title('AnalysisOfBitErrorRate');
legend('ASK','FSK','PSK');
xlabel('r/dB');
ylabel('Pe');
figure
(2)
semilogy(-6:
length(fpefsk)-7,fpeask);gridon;
title('BitErrorRateOfASK');
xlabel('r/dB');
ylabel('PeASK');
figure(3)
semilogy(-6:
length(fpefsk)-7,fpefsk);gridon;
title('BitErrorRateOfFSK');
xlabel('r/dB');
ylabel('PeFSK');
figure(4)
semilogy(-16:
length(fpepsk)-17,fpepsk);gridon;
title('BitErrorRateOfPSK');
axis([-16,10,1e-3,1]);
xlabel('r/dB');
ylabel('PePSK');
三.程序与调制解调波形
2ASK波形
1随机信号产生
2ASK信号调制
3信号噪声附加
4接受信号解调
5解调出的基带信号
.FSK
1随机信号产生
2FSK信号调制
3信号噪声附加
4接受信号解调
5解调出的基带信号
1.随机信号产生
2.FSK信号调制
3信号噪声附加
4接受信号解调
5解调出的基带信号
误码率分析
误码率分析
误码率分析
误码率分析
4性能比较
4课程设计心得体会
经过紧张而有辛苦的一周的通信原理课程设计,当辛苦的汗水换来的是成功的喜悦时,感觉自己又完成了对自己的一个新的超越,这大大增加了我的自信心,也是对自己的能力的肯定。
但更重要的时课程设计是理论与实践的结合,在此过程中可谓收获颇丰,这一点远比结果重要,不仅提高了分析问题和解决问题的能力,
坦白说在此过程中困难重重首先是对matlab的重新认识,
5.参考文献
[1]樊昌信.通信原理(第6版).国防工业出版社,2006,09
[2]黎洪松.数字通信原理.西安电子系科技大学出版社,2005,07
[3]任嘉伟.数字频带通信系统计算机仿真[J].电脑知识与技术,2008,07
[4]吕跃广通信系统仿真.电子工业出版社,
[5]席在芳等基于SIMULINK的现代通信系统仿真分析[J].系统仿真学报2006,18(10)
[6]孙学军等.通信原理电子工业出版社,2001年
[7]宫锦文.通信原理实验指导书电子工业出版社,2007年
[8]孙学军等.通信原理电子工业出版社,2001年
[9]季飞.通信系统仿真与建模电子工业出版社,2007年
[10]刘卫国.MATLAB程序设计教程中国水利水电出版社,2005年
[11]张德丰.MATLAB通信工程仿真机械工业出版社,20010年
一.课程设计任务
1、系统建模
2、确定仿真算法
3、建立仿真模型
4、设计仿真程序
5、运行仿真程序
6、输出仿真结果并进行分析
课程设计目的
通信系统的计算机仿真是利用计算机对所研究的通信系统结构、功能和行为进行动态模拟,本设计要求利用MATLAB程序的运行来模拟通信系统的动态工作过程。
加强学生对通信系统专业知识的理解和掌握,训练并提高其在通信系统建模、通信系统设计、资料文献查阅、通信系统仿真、通信系统性能分析等方面的能力。
课程设计要求
运用matlab的M文件编程实现调制解调过程,并输出调制后的波形,比较其误码率,并分析比较其调制效果。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MATLAB 数字 调制