1、南 昌 大 學通信原理課程設計報告 題 目: 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK調制解調matlab仿真 姓 名： 學 院： 信 工 學 院 專 業： 指導教師： 完成日期： 2013 年 5 月 5日一、設計要求課程設計需要運用MATLAB編程實現2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK調制解調過程，并且輸出其源碼，調制后碼元以及解調后碼元的波形。二、基本原理二進制數字調制技術原理數字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應用中，大多數信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號。為了使數字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數字基帶信號對載波進行調制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數字

2、基帶信號控制載波，把數字基帶信號變換為數字帶通信號的過程稱為數字調制。通常使用鍵控法來實現數字調制，比如對載波的振幅、頻率和相位進行鍵控。(1) 振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數字信息,而其頻率和相位保持不變，在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態，分別對應二進制信息0和1。OOK（通斷鍵控）是一種常用的二進制振幅鍵控式模擬調制器法 鍵控法包絡檢波法 同步檢測法(2) 一個2FSK信號可以看成是兩個不同載波的2ASK信號的疊加。其解調和解調方法和ASK差不多。2FSK信號的頻譜可以看成是f1和f2的兩個2ASK頻譜的組合。2FSK信號的產生方法 采用模擬調頻電路來實現：信號在相鄰碼元之間

3、的相位是連續變化的。采用鍵控法來實現：相鄰碼元之間的相位不一定連續。2FSK信號的解調方法相干解調非相干解調(3) 2PSK以載波的相位變化作為參考基準的，當基帶信號為0時相位相對于初始相位為0， 當基帶信號為1時相對于初始相位為180°。調制器原理方框圖如下：模擬調制法 檢控法2PSK信號的解調器原理方框圖(4) 2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對相位變化傳遞數字信息，所以又稱相對相移鍵控。2DPSK調制原理方框圖如下圖。            相干解調法。差分相干解調

4、(相位比較）法 三、源代碼s=menu('通信原理','2ASK','2PSK','2FSK','2DPSK')switch s case 1,scolor='2ASK'n=8;N=100;K=4;a=randint(1,n);bita=;sl=;bitRate=1e3;fc=1e3;%載頻1KHZt=linspace(0,1/bitRate,N);for i=1:length(a) if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bita=b

5、ita,bit1; c=sin(2*pi*t*fc); sl=sl c;endfigure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,'LineWidth',1.5),title('基帶信號'),grid on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);tz=bita*6.*sl;subplot(K,1,2);plot(tz,'LineWidth',1.5);title('ASK調制后信號');grid on;signal=awgn(tz,80,'measured');subplot(

6、K,1,3);plot(signal,'LineWidth',1.5),grid on;title('信號+噪聲')Fs=3e3;b,a=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%設計IIR帶通濾波器，階數為4，通帶紋波0.1，阻帶衰減40DBsf=filter(b,a,signal);%信號通過該濾波器figure(2);K1=4;subplot(K1,1,1);plot(sf,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')signal2=abs(sf); %乘同頻同相si

7、nsubplot(K1,1,2);plot(signal2,'LineWidth',1.5),grid on;title('全波整流器'); Fs=3e3;%抽樣頻率400HZb,a=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設計IIR低通濾波器sf1=filter(b,a,signal2);%信號通過該濾波器，輸出信號sfsubplot(K1,1,3);plot(sf1,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF'); sf2=;LL=fc/bitRate*N;i=LL/2;bitb=;whi

8、le (i<=length(sf1) %判決 sf2=sf2,sf1(i)>=0.001; i=i+LL; end for i=1:length(sf2) if sf2(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bitb=bitb,bit1;endfigure(1);subplot(K,1,4); plot(bitb,'LineWidth',1.5),grid on;title('解調后信號'); axis(0,N*length(sf2),-2.5,2.5); case 2,scolor='

9、2PSK' l=linspace(0,pi,50);% 數據初始化t=linspace(0,9*pi,450);b=1:1:9;out=1:1:450;f=1:1:450;g=1:1:450;w1=2 %正弦波f1的頻率,可以根據自己想要的頻率在此改寫 %正弦波f2的頻率,可以根據自己想要的頻率在此改寫f1=sin(w1*l);figure(1);f2=sin(w1*l+pi);figure(1);subplot(2,1,1),plot(l,f1),axis(0 pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('f1');%畫出f1信號波

10、形subplot(2,1,2),plot(l,f2),axis(0 pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('f2');%畫出f2信號波形a=0 1 0 0 0 1 1 0 1for i=1:9 %2pSK編碼 if a(i)=0 for k=1:50 %如果二進制原碼為0則輸出f1波形 out(k+50*(i-1)=f1(k); end else for j=1:50 out(j+50*(i-1)=f2(j); %r如果二進制原碼為1則輸出f2波形 end endendfor i=1:9 %2PSK解碼 n=0;m=0; for j=1

11、:50 if out(j+50*(i-1)-f1(j)=0 n=n+1; else if out(j+50*(i-1)-f2(j)=0 m=m+1; end end end if n>m b(i)=0; else b(i)=1; endend bfor i=1:9 %畫出解碼后的波形 ,包括原碼和解碼出的碼,進行對比 for j=1+50*(i-1):50*i f(j)=a(i); g(j)=b(i); endendfigure(2);subplot(3,1,1),plot(t,f),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel('t'),ylabel(

12、9;數字基帶調制原碼');subplot(3,1,2),plot(t,out),axis(0 9*pi -1.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('調制好的波形');subplot(3,1,3),plot(t,g),axis(0 9*pi -0.2 1.2),xlabel('t'),ylabel('解碼得到的碼');Num,Rat=biterr(f,g) case 3,scolor='2FSK'%=生成隨機碼元、基帶信號、調制=%n=8;%隨機碼元個數N=100;%模擬一個碼元的點數K=4;

13、%figure1畫四個小圖a=randint(1,n)%碼元生成bita=;%定義空數組，存放基帶信號for i=1:length(a) if a(i)=0 bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bita=bita,bit1;%基帶信號endfigure(1);subplot(K,1,1);plot(bita,'LineWidth',1.5),title('基帶信號'),grid on;axis(0,N*length(a),-2.5,2.5);bitRate=1e3;%每一個碼元中采樣點的間隔寬度0.001sfc=1

14、e3;%載頻1KHZt=linspace(0,1/bitRate,N);tz=; c1=sin(2*pi*t*fc);%載波 c2=sin(2*pi*t*fc*2);%載波 for i=1:length(a) if a(i)=1 tz=tz,c1; else tz=tz,c2; end endsubplot(K,1,2);plot(tz,'LineWidth',1.5);title('2FSK已調信號');grid on;signal=awgn(tz,20,'measured');%加噪subplot(K,1,3);plot(signal,

15、9;LineWidth',1.5),grid on;title('信號+噪聲')%=解調=%Fs=5e3;%采樣頻率b1,a1=ellip(4,0.1,40,999.9,1000.1*2/Fs);%設計IIR帶通濾波器，階數為4，通帶紋波0.1，阻帶衰減40DBb2,a2=ellip(4,0.1,40,1999.9,2000.1*2/Fs);sa=filter(b1,a1,signal);%信號通過該濾波器sb=filter(b2,a2,signal);figure(2);K1=3;%figure2畫（3*2)幅圖表示解調過程subplot(K1,2,1);plot(s

16、a,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')subplot(K1,2,2);plot(sb,'LineWidth',1.5),grid on;title('BPF')%=相乘器=%t=linspace(0,1/bitRate,N);c1=sin(2*pi*t*fc);c2=sin(2*pi*t*fc*2);sia=;sib=; for i=1:n sia=sia,c1; sib=sib,c2; end siga=sa.*sia;%乘同頻同相sia sigb=sb.*sib;%乘同頻同相sibsub

17、plot(K1,2,3);plot(siga,'LineWidth',1.5),grid on;title('相乘器'); subplot(K1,2,4);plot(sigb,'LineWidth',1.5),grid on;title('相乘器'); %=LPF=%Fs=5e3;%抽樣頻率400HZb1,a1=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設計IIR低通濾波器b2,a2=ellip(4,0.1,40,50*2/Fs);%設計IIR低通濾波器sfa=filter(b1,a1,siga);%信號通過該濾波器，輸出

18、信號sfasfb=filter(b2,a2,sigb);%信號通過該濾波器，輸出信號sfbsubplot(K1,2,5);plot(sfa,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF'); subplot(K1,2,6);plot(sfb,'LineWidth',1.5),grid on;title('LPF');%=抽樣判決=%s2a=;s2b=;LL=fc/bitRate*N;i1=LL/2;i2=LL;bitb=;while (i1<=length(sfa) %判決過程 s2a=s2a,sf

19、a(i1)>=0; i1=i1+LL;endwhile (i2<=length(sfb) s2b=s2b,sfb(i2)<=0; i2=i2+LL;end for i=1:n if s2a(i)>s2b(i) bit1=zeros(1,N); else bit1=ones(1,N); end bitb=bitb,bit1;endfigure(1);subplot(K,1,4); plot(bitb,'LineWidth',1.5),grid on;title('解調后信號'); axis(0,length(bitb),-2.5,2.5);

20、 case 4,scolor='2DPSK' %- 2DPSK 調制與解調%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_Part>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-fs = 30000;Time_Hold_On = 0.1;Num_Unit = fs * Time_Hold_On;High_Level = ones ( 1,

21、Num_Unit );Low_Level = zeros ( 1, Num_Unit );w = 300;A = 1;%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_The_Signal>>>>>>>>>>>>>>>%-Sign_Set = 0,1,1,0,1,0,0,1Lenth_Of_Sign = length ( Sign_Set );st = zeros ( 1, Num_Unit

22、 * Lenth_Of_Sign );sign_orign = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );sign_result = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );t = 0 : 1/fs : Time_Hold_On * Lenth_Of_Sign - 1/fs;%-%>>>>>>>>>>>產生基帶信號>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of_Sig

23、n if Sign_Set(I) = 1 sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level; else sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endend%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>調制部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>

24、%-for I = 1 : Lenth_Of_Sign if Sign_Set(I) = 1 st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) + ( pi / 2 ) ); else st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) ); endendfiguresubplot ( 2,1,1 )pl

25、ot(t, sign_orign);axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - (A / 2), A + (A / 2) );title ( '原始信號' );gridsubplot ( 2, 1, 2 );plot ( t, st );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '調制后的信號' );grid%-%>>>>>>>>>>&g

26、t;>>>>>>>相乘>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-dt = st .* cos ( 2 * pi * w * t );figureplot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '相乘后的波形'

27、 );grid%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>>低通濾波部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-N,Wn = buttord( 2*pi*50, 2*pi*150,3,25,'s'); %臨界頻率采用角頻率表示b,a=butter(N,Wn,'s');bz,az=impinvar(b,a,fs); %映射為數字的d

28、t = filter(bz,az,dt);figureplot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '低通濾波后的波形' );grid%-%>>>>>>>>>>>>>抽樣判決 & 逆碼變換部分>>>>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of

29、_Sign if dt(2*I-1)*Num_Unit/2) < 0.25 sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level; else sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endendfigureplot ( t, sign_result );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '解調后信號' );grid end四、仿真現象運行程序還會出現調制解調得選擇窗口，來進行選擇調制解調方式 如下在選擇窗口中可以看到有四種調制解調方式選擇2ASK進行調制解調可以看到隨機得基帶信號，2ASK調制后的信號以及2ASK解調后的信號進入菜單 從新選擇2PSK可以看到隨機產生得2PSK基帶信號，2PSK調制后的