数字通信课程设计

目录

一、课程设计目的 (1)

二、设计任务书 (1)

三、进度安排 (1)

四、具体要求 (2)

五、课程设计内容 (2)

5.1数字频带传输系统 (2)

5.2二进制振幅键控(2ASK) (3)

5.2.1调制实验原理框图： (3)

5.2.2 调制实验步骤 (4)

5.2.3 解调的原理框图 (7)

5.3二进制频移键控(2FSK) (8)

5.3.1 2FSK调制原理 (8)

5.3.2 调制实验步骤 (8)

5.3.3 2FSK解调的原理框图： (12)

5.4二进制移相键控(2PSK) (12)

5.4.1 2PSK调制原理 (12)

5.4.2 2PSK调制的实验步骤 (13)

5.4.3 2PSK解调的原理框图 (16)

5.5二进制差分相位键控(2DPSK) (17)

5.5.1 2DPSK调制原理 (17)

5.5.2 2DPSK调制的实验步骤 (17)

5.5.3 2DPSK的解调原理框图 (21)

5.6 二进制数字信号的功率谱密度 (21)

5.6.1．2ASK 信号的功率谱密度 (21)

5.6.2 2FSK 信号的功率谱密度 (22)

5.6.3 2PSK 及 2DPSK信号的功率谱密度 (22)

六、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (23)

七、总结和展望 (23)

八、参考文献 (24)

一、课程设计目的

本课程是为通信工程专业本科生开设的专业必修课，结合学生的专业方向的理论课程，充分发挥学生的主动性，使学生掌握应用MATLAB或者SYSTEMVIEW 等仿真软件建立通信系统，巩固理论课程内容，规范文档的建立，培养学生的创新能力，并能够运用其所学知识进行综合的设计。

通信系统原理的课程设计是对通信系统仿真软件、课程学习的综合检验，配合理论课的教学，让学生亲自参加设计、仿真、验证通信系统的一般原理、调制解调原理、信号传输及受噪声影响等方面的知识点。

二、设计任务书

设计选题：数字频带传输系统的设计

a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识，分别设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK数字调制器。完成对各种二进制数字已调信号的的调制器与解调器的电路设计与程序仿真，并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信号的产生，掌握2ASK 信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。

b．利用MATLAB、SystemView、C等语言进行，软件不限。要求给出2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 各种已调信号的调制、解调的原理框图、仿真电路图，给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形比较覆盖图，加噪前后相关波形。

三、进度安排

四、具体要求

1.设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK数字调制器。完成对各种二进制数字已调信号的调制器与解调器的电路设计与程序仿真，给出系统框图，并对各个模块的波形进行仿真和结果分析。其中数字基带信号为0110110，载波信号为2cos8000πt，传码率为2000B。在2FSK中载频2为2cos4000πt。

2.2DPSK数字调制器设计中，参考相位为0相位。并求出相对码序列。

3.要求给出2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 各种已调信号的调制、解调的原理框图、仿真电路图，给出信号的频谱图、基带信号与解调后还原的信号进行，如出现误码分析原因。

4.加噪前后相关波形对比。如何去除噪？

五、课程设计内容

5.1数字频带传输系统

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。

图 5-1 数字调制系统的基本结构

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。基本的三种数字调制方式是：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK 或DPSK)。

5.2二进制振幅键控(2ASK)

5.2.1调制实验原理框图：

图 5 – 2 二进制振幅键控信号时间波型

图5-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图5.2.2 调制实验步骤

模拟相乘法matlab中框图

相关参数设置：

图2.1是对载波信号的设置，幅度为2，频率为4000Hz，取样时间为1/500。

图2.2

图2.2是对数字基带信号的设置，基带信号为0110110，采样时间为0.5。

2ASK调制实验仿真结果：

仿真波形中，第一个是载波波形，第二个是2ASK波形，第三个是基带信号波形。可以观察到，当码元为1时，对应的是两个周期的正弦波形图，这是因为给出的传码率是2000B，而载波的频率为8000*pi/2*pi=4000,刚好是两个周期。2ASK相当于通断键控，码元相当于开关，当码元为1时，允许载波通过。

加入噪声：

加噪声后的仿真结果：

图中，第一个是载波波形，第二个是基带信号的波形，第三个是加入噪声后2ASK的波形。

去除噪声：接收的信号线前接入一个带通滤波器，此带通滤波器的带宽恰好使信号的有用频谱通过并阻止带外的噪声通过。

5.2.3 解调的原理框图

5.3二进制频移键控(2FSK)

5.3.1 2FSK调制原理

在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号).二进制移频键控信号的时间波形如图5- 4 所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加. 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为

图 5- 4 2FSK信号的时间波形图 5-5数字键控法2FSK信号的原理图

5.3.2 调制实验步骤

键控法实现2FSK 的matlab框图