基于MATLAB的模拟信号数字化系统的研究与仿真
基于MATLAB的模拟调制系统仿真及测试(AM调制)
闽江学院《通信原理设计报告》题目：基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试学院：计算机科学系专业：12通信工程组长：曾锴（3121102220）组员：薛兰兰（3121102236）项施旭（3121102222）施敏（3121102121）杨帆（3121102106）冯铭坚（3121102230）叶少群（3121102203）张浩（3121102226）指导教师：余根坚日期：2014年12月29日——2015年1月4日摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个重点技术，通过调制能够将信号转化成适用于无线信道传输的信号。
在模拟调制系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。
在幅度调制中，文中以调幅、双边带和单边带调制为研究对象，从原理等方面阐述并进行仿真分析；在角度调制中，以常用的调频和调相为研究对象，说明其调制原理，并进行仿真分析。
利用MATLAB下的Simulink工具箱对模拟调制系统进行仿真，并对仿真结果进行时域及频域分析，比较各个调制方式的优缺点，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识，通过研究发现调制方式的选取通常决定了一个通信系统的性能。
关键词模拟调制；仿真；Simulink目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 关键技术 (1)1.3 研究目的及意义 (2)1.4 本文工作及内容安排 (2)第二章模拟调制原理 (3)2.1 幅度调制原理 (3)2.1.1 AM调制 (4)第三章基于Simulink的模拟调制系统仿真与分析 (6)3.1 Simulink工具箱简介 (6)3.2 幅度调制解调仿真与分析 (8)3.2.1 AM调制解调仿真及分析 (8)第四章总结 (12)4.1 代码 (13)4.2 总结 (14)第一章绪论1.1引言在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个技术重点。
通常情况下，调制可以分为模拟调制和数字调制。
在模拟调制中，调制信号为连续的信号，而在数字调制中调制信号为离散信号。
基于Matlab的数字调制系统仿真
《通信技术综合实验》题目基于Matlab的数字调制系统仿真系（院）计算机信息科学与技术系专业通信工程班级2009级一班学生姓名栾亚婷学号20090109242013年 1月 8日基于Matlab的数字调制系统仿真一、实验项目名称：2FSK的调制与解调系统的设计及simulink仿真二、有关数字调制系统的背景介绍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2-1 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)。
本章重点论述二进制数字调制系统的原理及其抗噪声性能，简要介绍多进制数字调制原理。
三、实验目的：本实验的目的是通过搭建2FSK调制与解调系统的模型，了解数字调制系统的原理，并掌握simulink的操作使用方法。
四、实验内容1．调制仿真2FSK信号是由频率分别为f1和f2的两个载波对信号源进行频率上的控制而形成的，其中f1和f2是两个频率有明显差别的且都远大于信号源频率的载波信号，2FSK信号产生的simulink仿真模型图如下所示：图1 2FSK信号的simulink模型方框图其中sin wave和sin wave1是两个频率分别为f1和f2的载波，Pulse Generator 模块是信号源，NOT实现方波的反相，最后经过相乘器和相加器生成2FSK信号，各参数设置如下：载波f1的参设图2 载波sin wave的参数设置其中幅度为2，f1=1Hz,采样时间为0.002s在此选择载波为单精度信号f2的参数设置图3 载波sin wave1的参数设置载波是幅度为2，f2=2,采样时间.为0.002的单精度信号。
基于MATLAB的simulink对信号调制与解调的仿真
基于MATLAB的对信号调制与解调的仿真摘要Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulin作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。
本文主要是以simulink为基础平台，对2ASK、2FSK、2PSK信号的仿真。
文章第一章内容是对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望；第二章是对2ASK、2FSK和2PSK信号调制及解调原理的详细说明；第三章是本文的主体也是这个课题所要表现的主要内容，第三章是2ASK、2FSK和2PSK信号的仿真部分，调制和解调都是simulink建模的的方法，在解调部分各信号都是采用相干解调的方法，而且在解调的过程中都对整个系统的误码率在display模块中有所显示本文的主要目的是对simulink的熟悉和对数字通信理论的更加深化和理解。
关键词：2ASK、2FSK、2PSK，simulink,调制，相干解调目录摘要 (32)第一章绪论 (34)1.1 MATLAB/Smulink的简介 (34)1.2 通信发展简史....................................... 错误！未定义书签。
4 1.3 通信技术的现状和发展趋势........................... 错误！未定义书签。
7 第二章 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的基本原理和实现...... 错误！未定义书签。
7 2.1 2ASK的基本原理和调制解调实现..................... 错误！未定义书签。
8 2.2 2FSK的基本原理和调制解调实现.................... 错误！未定义书签。
11 2.3 2PSK的基本原理和调制解调实现................... 错误！未定义书签。
基于matlab仿真的数字调制与解调设计本科毕业设计(论文)
摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。
本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法，然后，运用Matlab设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序，主要包括PSK，DPSK和16QAM。
通过仿真，分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并考虑了信道噪声的影响。
通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。
最后，对三种调制解调系统的性能进行了比较。
关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab。
AbstractDigital modulation is one of the most important part in communication system, and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability. In this paper, some usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation programs are built by using MATLAB, they mainly include PSK,DPSK,16QAM. Through simulation, we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations, and also consider the effect of the channel noise. Through the simulation, we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly. At last, the capability of these digital modulations have been compared.Keywords: Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.目录第一章引言 (1)1.1研究背景 (1)1.2通信的发展现状和趋势 (1)1.3研究目的与意义 (2)1.4本文内容安排 (2)第二章数字调制解调相关原理 (3)2.1二进制相移键控(2P S K) (3)2.2二进制差分相移键控(2D P S K) (5)2.3正交振幅调制(Q A M) (8)第三章数字调制解调仿真 (10)3.12PSK调制和解调仿真 (10)3.22DPSK调制和解调仿真 (14)3.316QAM调制和解调仿真 (18)3.4各种调制比较 (24)第四章结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第一章引言1.1 研究背景随着通信系统复杂性的增加，传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要，通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性。
基于MATLAB的模拟信号数字化系统的研究与仿真
脉冲编码调制（PCM）原理：
图 1-9 脉冲编码调制示意图
PCM 系统的原理方框图如下图所示，同种，输入的模拟信号 m（t）经抽样、量化、
编码后变换成数字信号，经心道传送到接收端的译码器，由译码器还原出抽样值，再经过
定理内容：抽样定理在时域上可以表述为：对于一个频带限制在（0，fH）Hz 内的时间 连续信号 f(t),如果以 Ts≤1/(2fH)秒间隔对其进行等间隔抽样，则 f（t）将被所得到的 抽样值完全确定。模拟信号的抽样过程如下图。
图 1-2 模拟信号抽样的过程示意图
下图分析可知模拟信号抽样过程中各个信号的波形与频谱。
模拟信号数字化系统的研究与仿真
5
通信原理课程设计
图 1-4 两种情况下的抽样信号频谱分析
应该注意的一点是：抽样频率并不是越高越好。只要能满足抽样频率大于奈奎斯特频 率，并留有一定的防卫带即可。
1.1.2 带通信号的抽样定理
实际中遇到的许多信号时带通型信号，模拟信号的频道限制在 fL～fH 之间，fL 为信号 最低频率，fH 为最高频率。而且当 fH>B，其中 B=fH-fL 时，该信号通常被成为带通型信号， 其中 B 为带通信号的频带。
对于带通信号，如果采用低通抽样定理的抽样速率 fs≥2fh，对频率限制在 fL 与 fH 之间 的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求，如图所示。
模拟信号数字化系统的研究与仿真
6
通信原理课程设计
图 1-5 带通信号的抽样频谱
定理内容：一个带通信号 f（t），其频率限制在 fL 与 fH 之间，带宽为 B=fh-fl，如果 最小抽样速率 fs=2fh/n，n 是一个不超过 fh/B 的最大整数，那么 f（t）就可以完全由抽 样值确定。 下面两种情况说明：
Matlab中的模拟与仿真技术详解
Matlab中的模拟与仿真技术详解引言Matlab是一种被广泛应用于科学研究和工程领域的高级计算环境和编程语言。
它提供了丰富的函数库和工具箱，使得模拟和仿真技术得以在各种科学和工程应用中发挥出色的作用。
本文将详细介绍Matlab中的模拟与仿真技术，并深入探讨其在不同领域的应用。
一、Matlab中的模拟技术1.1 数学模型的建立在Matlab中进行模拟，首先需要建立相应的数学模型，以描述系统的行为。
数学模型可以是一组方程、差分方程、微分方程等，用于描述系统的输入、输出和中间变量之间的关系。
Matlab提供了强大的数学工具，如符号计算工具箱，可以帮助用户更方便地建立和求解各种数学模型。
1.2 信号与系统模拟信号与系统模拟是Matlab中常见的一种模拟技术。
通过模拟信号的输入、处理和输出过程，可以对系统进行分析和验证。
在Matlab中，可以使用信号处理工具箱中的函数来生成、操作和分析各种类型的信号。
例如，可以生成正弦波、方波、脉冲信号等，并对它们进行滤波、频谱分析、时频分析等操作。
1.3 电路模拟电路模拟是Matlab中另一个常用的模拟技术。
通过建立电路模型，可以对电路的行为进行仿真和分析。
Matlab提供了电路仿真工具箱，用户可以通过搭建电路拓扑结构和设置元器件参数，实现对电路的模拟和分析。
这种电路模拟技术在电子电路设计、性能评估和故障诊断等领域有广泛的应用。
1.4 机械系统模拟除了信号与系统和电路模拟外，Matlab还可以进行机械系统的模拟。
通过建立机械系统的动力学模型，可以预测物体的运动规律、受力情况等。
Matlab提供了机械系统建模和仿真工具箱，用户可以建立刚体系统、弹簧阻尼系统等，并进行仿真和动态分析。
这种机械系统模拟技术在机械工程、工业设计等领域具有重要的应用价值。
二、Matlab中的仿真技术2.1 数值仿真数值仿真是Matlab中最常见的仿真技术之一。
它通过数值计算方法对系统进行仿真，并得到系统的数值解。
基于matlab的数字通信系统仿真
基于matlab的数字通信系统仿真【摘要】用matlab随机产生单极性和双极性数字基带信号，对单极性信号进行PSK载波相位调制，仿真信号在信道中传输，加入信噪比可变的高斯白噪声，然后在接收端对传输信号进行解调，设定判决电平恢复原始信号，计算误码率。
做出BER-SNR曲线，并且实现单极性和双极性误码率的比较。
1引言1.1数字通信系统传输模型通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和，包括信息源、发送设各、传输介质、信息接收者和接收设备。
“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
下图给出一个典型的数字通信系统传输模型。
发送设备噪声接收设备信息源中，离散信息源输出的是离散的符号序列或文字。
或者通过采样和量化把模拟信息转换成为的离散信息。
发送设备的基本功能是使不同种类和速率的信息源与传输媒介相匹配，通常是将信息源产生的信息经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输介质。
编码包括信源编码与信道编码两部分。
信源编码把连续消息变换为数字信号，信道编码则使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性和有效性。
调制是多种变换方式中最常见的一种。
信道是发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。
传输过程中必然会引入热噪声、衰减、脉冲等干扰。
介质的固有特性和干扰特性直接关系到编码方式的选取。
接收设备的基本功能是完成对发送的反变换（解调、译码、解密等），从带有干扰的信号中恢复出正确的原始信息。
1.2数字通信系统的优点数字通信系统的优点有[1]：第一，由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超过给定值的条件下，不影响接收端的正确判决。
第二，抗干扰能力强。
模拟信号在传输过程中和叠加的噪声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通信质量。
数字通信中的信息是包含在脉冲的，只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性。
第三，数字通信系统中，可以采用保密性极高的数字加密技术，从而大大提高系统的保密度。
模拟信号的数字化
模拟信号的数字化一、 实验原理与目的模拟信号的数字化包括:抽样，量化和编码。
本文主要是对模拟信号从采样到量化再到编码的整个过程做一个比较全面的matlab仿真，同时也对不同的采样频率所采取的信号进行了比较。
模拟信号首先被抽样，通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号抽样后，成为了抽样信号，它在时间上离散的，但是其取值仍是连续的，所以是离散的模拟信号。
第二步是量化，量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。
故量化信号已经是数字信号了，它可以看成多进制的数字脉冲信号。
第三步是编码，最基本的和最常用的编码方法是脉冲编码调制（PCM ），它将量化后的信号变成二进制码。
由于编码方法直接和系统的传输效率有关，为了提高传输效率，常常将这种PCM 信号进一步作压缩编码，再在通信系统中传输。
二、 抽样抽样：在等时间间隔T 上，对它抽取样值，在理论上抽样可以看作是用周期单位冲激脉冲和模拟信号相乘，在实际上是用周期性窄脉冲代替冲激脉冲与模拟信号相乘。
对一个带宽有限的连续模拟信号进行抽样时，若抽样速率足够大，则这些抽样值就能够完全代替原模拟线号，并且能够由这些抽样值准确地恢复出原模拟信号。
因此，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输这些离散的抽样值，接受端就能恢复原模拟信号。
描述这一抽样速率条件的定律就是著名的抽样定律，抽样定律为模拟信号的数字化奠定了理论基础。
抽样定律指出采样频率是：2sH ff对于本文中的信号定义为()(sin)s t A t 其中2ft 。
三、 量化模拟信号抽样后变成在时间上离散的信号，但是仍然是模拟信号，这个抽样信号必须经过量化后成为数字信号。
本文主要采用的是均匀量化，设模拟信号的取值范围是在a 和b 之间，量化电平时M，则在均匀量化时的量化间隔为b a M且量化区间的端点为i a i m若量化输出电平是i q取为量化间隔的中点，则：12i i im m q显然，量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。
在Matlab中实现模拟和数字信号的系统建模
在Matlab中实现模拟和数字信号的系统建模背景介绍：模拟信号是连续的，可以采用各种函数来表示；而数字信号是离散的，由一系列采样值组成。
系统建模是指对信号传输系统进行数学描述，以便分析和设计该系统。
在Matlab中，我们可以利用其丰富的工具箱和函数来实现对模拟和数字信号的系统建模。
一、模拟信号的系统建模1. 信号的采样与量化在模拟信号的系统建模中，我们首先需要对信号进行采样与量化。
采样是指在一定时间间隔内对信号进行抽样，形成离散的序列。
而量化则是将每个采样值映射到一个离散的量化水平。
在Matlab中，我们可以使用“sample”函数来进行信号的采样，使用“quantize”函数来进行信号的量化。
2. 信号处理一旦信号被采样和量化，我们可以对其进行各种信号处理操作，如滤波、卷积、相关等。
这些操作可以帮助我们提取信号中的特征并进行进一步的分析。
在Matlab中，我们可以使用信号处理工具箱中的函数来实现各种信号处理操作，如“filter”函数用于滤波，以及“conv”函数用于卷积操作。
3. 系统建模在模拟信号的系统建模中，我们通常会用线性差分方程（LDE）来描述信号和系统之间的关系。
LDE由差分方程和初始条件组成，其中差分方程描述了信号与系统之间的动态行为，初始条件则表示在系统稳定之前的初始状态。
在Matlab中，我们可以使用差分方程来表示系统，使用“lsim”函数来模拟系统的响应。
二、数字信号的系统建模1. 采样和重构在数字信号的系统建模中，我们同样需要进行信号的采样操作。
但不同于模拟信号的采样，数字信号的采样是在一定时间间隔内将模拟信号的采样值量化为数字序列。
重构则是将数字序列还原为模拟信号。
在Matlab中，我们可以使用“sample”函数来进行信号的采样，使用“interp”函数来进行信号的重构。
2. 信号处理与模拟信号一样，数字信号也可以进行各种信号处理操作，如滤波、卷积、相关等。
这些操作可以帮助我们提取信号中的特征并进行进一步的分析。
MATLAB仿真实例
MATLAB仿真实例通信原理是研究信息在传输中的传递、编码、解码、调制、解调、信道等各个方面的原理和技术。
MATLAB是一种基于数值计算和可视化的高级计算语言和交互式环境，常用于科学计算、算法开发、数据分析和可视化等领域。
下面将介绍一个基于MATLAB的通信原理仿真实例。
实例描述：假设有一个发送端和一个接收端，通过一个信道进行通信。
发送端生成了一个数字信号序列，将其通过一种调制技术转换为模拟信号，经过信道传输到接收端后，接收端需要对接收到的模拟信号进行解调，得到原始的数字信号序列，并与发送端生成的数字信号序列进行比较，评估通信系统的性能。
实例步骤：1.生成数字信号序列：使用MATLAB生成一个随机的二进制数字信号序列。
例如，一个200个比特的数字信号序列可以使用以下代码生成：```MATLABbits = randi([0 1], 1, 200);```2. 调制：在本例中，我们使用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制方式将数字信号序列转换为模拟信号。
将1映射为1，将0映射为-1、以下是BPSK调制的MATLAB代码实现：```MATLABmodulated_signal = 2*bits - 1;```3. 添加通道噪声：在信道传输过程中，由于各种原因（如传输损耗、多径效应等），信号可能会受到一定的噪声干扰。
在本例中，我们假设信道噪声为高斯白噪声。
可以使用MATLAB的awgn函数在模拟信号中添加高斯白噪声。
以下是添加高斯白噪声的MATLAB代码实现：```MATLABSNR_dB=10;%信噪比（信号功率与噪声功率之比）received_signal = awgn(modulated_signal, SNR_dB, 'measured');```4.解调：接收端需要对接收到的带有噪声的模拟信号进行解调，以恢复原始的数字信号序列。
对于BPSK调制，可以通过判断接收信号的正负性来解调。
基于Matlab的数字通信系统调制解调研究毕业论文设计
基于Matlab的数字通信系统调制解调研究毕业论文设计成一些子系统，再利用这些子系统来构造整个系统。
Simulink模块库包含有Sources（输入源）、Sinks（输出方式）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）等具有不同功能的SIMULINK库模块，而且每个子模型库中包含相应的功能模块，用户可以根据特定的需要创建自己的模块。
我们可以通过Matlab命令来打开Simulink模型并进行仿真。
在Matlab命令窗口中，使用open lizila.mdl，然后使用sim(lizila.mdl)就可以启动对模型lizila.mdl的仿真，实现Simulink仿真的自动化[5]。
Matlab提供了许多途径用于与Simulink的数据交互，从而实现Matlab编程与Simulink模型相结合的综合仿真，使仿真更为人性化，满足使用者的不同需求[6]。
第三章数字通信系统3.1数字通信系统的概念数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，相比模拟通信系统，具有频谱利用率高，能够提供多种业务服务，抗噪声、抗干扰、抗多径衰落能力强，能实现更加有效、灵活的网络管理和控制，便于实现通信的安全保密，可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量等优点[7]。
因此，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代通信技术的主流。
数字通信设计主要有信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等许多技术问题。
3.2数字通信系统的组成1．信源的作用是把各种消息转换成原始的电信号，模拟信源输出的是连续的模拟信号，数字信源输出的是离散的数字信号，模拟信源送出的信号经数字化处理后可变为数字信号。
2．信源编码有提高信息传输的有效性和完成模/数（A/D）转换两个基本功能。
提高信息传输有效性即通过其中一种数据压缩技术减少码元数目和降低码元速度，完成模/数转换即信源编码器将信源给出的模拟信号转换成数字信号。
基于MATLAB的数字模拟仿真..
基于MATLAB的数字模拟仿真摘要：本文阐述了计算机模拟仿真在解决实际问题时的重要性，并较为系统的介绍了使用计算机仿真的原理及方法。
对于计算机模拟仿真的三大类方法：蒙特卡罗法、连续系统模拟和离散事件系统模拟，在本文中均给出了与之对应的实例及基于MATLAB模拟仿真的相关程序，并通过实例深入的分析了计算机模拟解决实际问题的优势及不足。
关键词：计算机模拟；仿真原理；数学模型；蒙特卡罗法；连续系统模拟；离散事件系统模拟在实际问题中，我们通常会面对一些带随机因素的复杂系统，用分析方法建模常常需要作许多简化假设，这样进行处理过后的模型与我们面临的实际问题可能相差很远，以致求解得到答案根本无法应用，这时，计算机模拟几乎成为唯一的选择。
本文通过对计算机模拟仿真进行系统地介绍，寻求利用模拟仿真来解决问题的一般方法，并深入探讨了这些方法的长处和不足。
我们定义一些具有特定的功能、相互之间以一定的规律联系的对象所组成的总体为一个系统，模拟就是利用物理的、数学的模型以系统为问题解决对象，来类比、模仿现实系统及其演变过程，以寻求过程规律的一种方法。
模拟的基本思想是建立一个实验的模型，这个模型包含所研究系统的主要特点，这样做的目的就是通过对这个实验模型的运行，获得所要研究系统的必要信息。
另外，系统的运行离不开算法，仿真算法是将系统模型转换成仿真模型的一类算法，在数字仿真模型中起核心和关键作用。
1、所谓计算机仿真计算机仿真是利用计算机对一个实际系统的结构和行为进行动态演示，以评价或预测该系统的行为效果。
它是解决较复杂的实际问题的一条有效途径。
针对一个确定的系统，根据运行的相似原理，利用计算机来逼真模仿研究对象（研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统），计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现。
对比于物理模拟通常花费较大、周期较长，且在物理模型上改变系统结构和系数都较困难的诸多缺陷，计算机模拟不怕破坏、易修改、可重用，有更强的系统适应能力。
基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真毕业设计_说明
本科毕业设计(论文)题目基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真学院名称理学院专业班级信息11-2学生晓东导师吉红二零一五年六月一日基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真作者姓名晓东专业电子信息科学与技术指导教师吉红专业技术职务副教授齐鲁工业大学本科毕业设计（论文）原创性声明本人重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果。
设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中加以说明，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示了意。
本声明的法律结果由本人承担。
毕业设计（论文）作者签名：年月日齐鲁工业大学关于毕业设计（论文）使用授权的说明本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留、送交设计（论文）的复印件，允许设计（论文）被查阅和借阅，学校可以公布设计（论文）的全部或部分容，可以采用影印、扫描等复制手段保存本设计（论文）。
指导教师签名：毕业设计（论文）作者签名：年月日年月日目录摘要I第一章绪论 (4)1.1课题研究的意义4第二章通信原理理论基础 (5)2.1通信系统的组成与模型62.2系统开发工具MATLAB简介 (8)第三章模拟信号的数字传输 (11)3.1模拟信号的数字传输模型 (11)3.2抽样定理 (11)3.3模拟信号的量化 (12)3.4编码 (13)3.5基于MATLAB的模拟信号数字化的仿真实现 (14)第四章数字信号的频带传输 (20)4.1数字调制与解调原理 (20)4.2二进制振幅键控（2ASK） (21)4.3二进制移频键控（2FSK） (26)4.4二进制移相键控（2PSK）和二进制差分相位键控（2DPSK）27 4.5二进制数字调制系统的性能比较 (28)第五章数字基带传输中码间串扰的消除 (30)5.1数字基带传输模型 (30)5.2码间串扰的产生 (31)5.3码间串扰的解决方法 (31)5.4无码间串扰系统设计 (32)5.5仿真结果与分析 (33)参考文献36致 37摘要IIABSTRACTII第一章绪论41.1课题研究的意义4第二章通信原理理论基础52.1通信系统的组成与模型62.2系统开发工具MATLAB简介8第三章模拟信号的数字传输113.1模拟信号的数字传输模型113.2抽样定理113.3模拟信号的量化123.4编码133.5基于MATLAB的模拟信号数字化的仿真实现144.1数字调制与解调原理204.2二进制振幅键控（2ASK）214.3二进制移频键控（2FSK）264.4二进制移相键控（2PSK）和二进制差分相位键控（2DPSK）27第五章数字基带传输中码间串扰的消除305.1数字基带传输模型305.2码间串扰的产生315.3码间串扰的解决方法315.4无码间串扰系统设计325.5仿真结果与分析33参考文献36致 37摘要社会的发展越来越快，对通信系统的要求也就相应的越来越高。
在MATLAB中进行模拟信号处理
在MATLAB中进行模拟信号处理1. 引言模拟信号处理是一种通过对连续时间信号进行数字化处理的技术，应用广泛，涉及音频、视频、通讯等领域。
MATLAB是一种强大的科学计算软件，提供了丰富的信号处理工具箱，方便工程师和学者进行信号处理研究和实践应用。
本文将介绍在MATLAB中进行模拟信号处理的基本步骤、常用方法和注意事项。
2. 数据录入与预处理在进行信号处理之前，首先需要将信号导入到MATLAB中并进行预处理。
MATLAB提供了多种方式读取各种类型的信号文件，如音频文件、图像文件等。
对于模拟信号，可以使用`audioread()`函数读取音频文件，使用`imread()`函数读取图像文件。
读取后的信号需要进行归一化处理，确保信号幅度范围在[-1,1]之间。
归一化处理可通过最大值归一化或均值归一化等方法实现。
3. 信号时域分析信号的时域分析是对信号的振幅和相位信息进行研究。
在MATLAB中，可以使用`plot()`函数绘制信号的时域波形图。
通过观察波形，可以了解信号的幅值变化、周期性等特征。
对于音频信号，可以使用`sound()`函数播放信号，直观感受信号的声音。
此外，还可以使用`fft()`函数对信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱信息。
通过绘制频谱图，可以分析信号的频率成分和能量分布情况。
MATLAB提供了`plot()`、`stem()`等函数用于绘制频谱图。
4. 信号频域分析信号的频域分析是对信号的频率成分进行研究。
在MATLAB中，可以使用`fft()`函数进行信号的傅里叶变换。
傅里叶变换将信号从时域转换到频域，得到信号的频谱。
使用`abs()`函数对傅里叶变换结果取绝对值，得到频谱的幅度谱。
使用`angle()`函数对傅里叶变换结果取相位，得到频谱的相位谱。
频域分析的一个常用方法是滤波器设计。
滤波器可以用于去除信号中的噪声或选择特定的频率成分。
在MATLAB中，可以使用`fir1()`等函数设计FIR滤波器，使用`filter()`函数对信号进行滤波。
毕业设计毕业论文基于matlab的数字调制信号的仿真及识别[管理资料]
![毕业设计毕业论文基于matlab的数字调制信号的仿真及识别[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/ad8cdec35a8102d277a22fdf.png)
本科生毕业设计基于MATLAB的数字调制信号的仿真及识别独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。
与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。
本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日摘要本文对数字调制信号的基础知识进行了详细介绍，并利用M文件编程的方法做出了调制过程的仿真波形，接着又利用Simulink平台建立了功率谱密度的仿真模型，并得到了预期的仿真结果，从而作为信号频域识别的理论依据。
另外，本文实际上还对现实中用FFT 提取功率谱密度的识别方法进行了仿真并且简单介绍了三种数字调制信号时域识别的理论方法。
关键词：数字调制信号的仿真；M文件；Simulink；识别ABSTRACTIn this paper,the basic knowledge of digital modulation signal is introduced in detail,and M-file is used to get the emulated wave of the process of the platform of Simulink is used toform the model of power spectrum density,and the emulated results are expected,thus the results can be the theory basis of frenquency domain identity of digital modulation addition,actually this paper also emulates FFT identity method picking up the power spectrum density which is used in reality,and it introduces the theory method of time domain identity of three digital modulation signal simplely as well.Key words：The emulation of digital modulation signal;M-file;Simulink;Identity目录1 绪论 (1)数字调制信号仿真和识别的背景 (1)数字调制信号仿真和识别的目的及意义 (2)数字调制信号仿真和识别的发展现状 (2)本章小结 (3)2 MATLAB简介 (4)MATLAB/M文件 (4)MATLAB/Smiulink (4)本章小结 (5)3 数字调制信号的理论及仿真 (6)数字调制系统的原理 (6)三种基本的数字调制信号 (6)（2ASK） (6)二进制移频键控（2FSK） (8)二进制移相键控（2PSK） (10)二进制数字调制信号的功率谱密度 (12)本章小结 (15)4 数字调制信号调制样式的识别 (16)调制样式识别模块的建立 (16)特征参数的提取 (17)基于Simulink的功率谱密度的仿真 (18)FFT提取功率谱密度的仿真 (24)本章小结 (26)5 结论 (27)参考文献 (28)附录 (28)致谢 (33)1 绪论数字调制信号仿真和识别的背景通信系统的任务是完成消息的传递、转化，而通信的目的是通过信道快速有效、安全准确的传输信息。
基于MATLAB的数字调制信号仿真系统设计
[收稿日期]2008-12-23 [作者简介]丁新(1983-),男,2007年大学毕业,硕士生,现主要从事信号传输与处理方面的研究工作。
基于MAT LAB 的数字调制信号仿真系统设计 丁 新,高丙坤 (大庆石油学院电气信息工程学院,黑龙江大庆163318)[摘要]在设计通信系统数字信号仿真平台的基础上,应用MA TL AB 软件对二进制数字调制信号进行仿真,具体包括对二进制数字调制信号中的二进制幅度键控信号、二进制频移键控信号和二进制相移键控信号的仿真,并应用GU I 的相应控件搭建通信系统数字信号的仿真平台。
[关键词]MA TL AB ;GU I ;二进制数字调制信号[中图分类号]TN91117[文献标识码]B [文章编号]1673-1409(2009)01-N238-03在大多数数字通信系统中,都选择正弦信号作为载波。
这是因为正弦信号形式简单,便于产生和接收。
数字调制都是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息,在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。
笔者设计了数字调制系统的工作流程图,并利用Matlab 软件[1]对该系统的动态进行了模拟仿真。
1 二进制振幅键控信号的仿真设信息源发出的是由二进制符号0、1组成的序列,且假定0符号出现的概率为P ,1符号出现的概率为1-P ,它们彼此独立。
一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘,即: e 0(t )=6n an g (t -nT s)co s ωc t(1)这里,g (t )是持续时间为T s 的矩形脉冲,a n =0,概率为p1,概率为(1-p )。
令s (t )=6n an g (t -nT s ),则e 0(t )=s (t )co s ωc t 。
通常,二进制振幅键控信号的调制方法有2种,如图1所示。
图1(a )就是一般的模拟幅度调制方法;图1(b )就是一种键控方法;图1(c )即为s (t )和e 0(t )的波形示例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于MATLAB的模拟信号数字化系统的研究与仿真摘要本文研究的主要内容是《通信原理》仿真实验平台的设计与实现---模拟信号数字化Matlab软件仿真。
若信源输出的是模拟信号，如电话传送的话音信号，模拟摄像机输出的图像信号等，若使其在数字信道中传输，必须在发送端将模拟信号转换成数字信号，即进行A/D变换，在接收端则要进行D/A变换。
模拟信号数字化由抽样、量化、编码三部分组成。
由于数字信号的传送具有稳定性好，可靠性高，方便传送和传送等诸多优点，使得被广泛应用到各种技术中。
不仅如此，Matlab仿真软件是常用的工具之一，可用于通信系统的设计和仿真。
在科研教学方面发挥着重要的作用。
Matlab有诸多优点，编程简单、操作容易、处理数据迅速等。
本文主要阐述的是模拟信号数字化的理论基础和实现方法。
利用Matlab提供的可视化工具建立了数字化系统的仿真模型，详细讲述了抽样、量化、编码的设计，并指出了在仿真建模中要注意的问题。
在给定的仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。
关键词：Matlab、模拟信号数字化、仿真绪论1837年，莫尔斯完成了电报系统，此系统于1844年在华盛顿和巴尔迪摩尔之间试运营，这可认为是电信或者远程通信，也就是数字通信的开始。
数字化可从脉冲编码调制开始说起。
1937年里夫提出用脉冲编码调制对语声信号编码，这种方法优点很多。
例如易于加密，不像模拟传输那样有噪声积累等。
但在当代代价太大，无法实用化；在第二次世界大战期间，美军曾开发并使用24路PCM系统，取得优良的保密效果。
但在商业上应用还要等到20世纪70年代。
才能取代当时普遍采用的载波系统。
我国70代初期决定采用30路的一次群标准，80年代初步引入商用，并开始了通信数字化的方向。
数字化的另一个动向是计算机通信的发展。
随着计算机能力的强大，并日益被利用，计算机之间的信息共享成为进一步扩大其效能的必需。
60年代对此进行了很多研究，其结果表现在1972年投入使用的阿巴网。
由此可见，通信系统中的信息传输已经基本数字化。
在广播系统中，当前还是以模拟方式为主，但数字化的趋向也已经明显，为了改进质量，数字声频广播和数字电视广播已经提前到日程上来，21世纪已经逐步取代模拟系统。
尤为甚者，设备的数字化，更是日新月异。
近年来提出的软件无线电技术，试图在射频进行模数，把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化，这使设备超小型化并具有多种功能，所以数字化进程还在发展。
第一章基本原理模拟信号的数字传输是指把模拟信号先变换为数字信号后，再进行传输。
由于与模拟传输相比，数字传输有着众多优点，因而此技术越来越受到重视。
此变化成为A/D变换。
A/D变换是把模拟基带信号变换喂数字基带信号，尽管后者的带宽会比前者大得很多，但本质上仍属于基带信号。
这种传输可直接采用基带传输，或经过熟悉调制后再做频带传输。
A/D变化包括抽样、量化、编码三个步骤，如图。
m(t) m(KTs ) mq(KTs) s(t)抽样图1-1模拟信号数字化流程图图中，抽样完成时间离散量化过程，所得m（KTs）为PAM信号；量化完成复制离散化过程，所得mq(kTs)为多电平PAM信号；编码完成多进制到二进制的变化过程，所得s(t)是二进制编码信号。
1.1抽样所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号，该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
抽样的抽样速率下限是由抽样定理确定的。
抽样包括两种情况：低通型连续信号抽样、带通型连续信号抽样。
1.1.1低通型连续信号的抽样定理内容：抽样定理在时域上可以表述为：对于一个频带限制在（0，f）Hz内的时间H)秒间隔对其进行等间隔抽样，则f（t）将被所得到的连续信号f(t),如果以Ts≤1/(2fH抽样值完全确定。
模拟信号的抽样过程如下图。
图1-2模拟信号抽样的过程示意图下图分析可知模拟信号抽样过程中各个信号的波形与频谱。
图1-3抽样过程中的信号波形与频谱以下为两种情况下的频谱分析结果。
但抽样频率小于奈奎斯特频率时，即如果ws <2wH，则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠，如图所示：当抽样频率大于或等于奈奎斯特频率时，接收端回复出来的信号才与原信号基本一致。
图1-4两种情况下的抽样信号频谱分析应该注意的一点是：抽样频率并不是越高越好。
只要能满足抽样频率大于奈奎斯特频率，并留有一定的防卫带即可。
1.1.2 带通信号的抽样定理实际中遇到的许多信号时带通型信号，模拟信号的频道限制在fL ～fH之间，fL为信号最低频率，fH为最高频率。
而且当fH >B，其中B=fH-fL时，该信号通常被成为带通型信号，其中B为带通信号的频带。
对于带通信号，如果采用低通抽样定理的抽样速率fs ≥2fh，对频率限制在fL与fH之间的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求，如图所示。
图1-5带通信号的抽样频谱定理内容：一个带通信号f（t），其频率限制在fL与fH之间，带宽为B=fh-fl，如果最小抽样速率fs=2fh/n，n是一个不超过fh/B的最大整数，那么f（t）就可以完全由抽样值确定。
下面两种情况说明：（1）若最高频率fh为带宽的整数倍，即fh=nB。
此时fh/B=n是整数，m=n，所以臭氧速率fs=2fh/m=2B.（2）若最高频率fh不为带宽的整数倍，即fh=nB+kB，0<k<1此时，fh/B=n+k,由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数，显然，m=n，所以能恢复出原信号f（t）的最小抽样速率为：fs=2(fL+fH)/(2n+1)式中n是一个不超过fH/B的最大整数，0<k<1通常k取1.1.2 量化所谓量化，就是把经过抽样的得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的点评，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
模拟信号进行平顶抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的。
当这些连续变化的抽样值通过噪声信道传输是，接收端不能准确地估值所发送的抽样。
如果发送端用鱼线规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接受端将有可能准确地估值所发送的抽样。
因此，有可能消除随机噪声的影响。
由于量化在连续抽样值和量化值之间产生误差，称为量化误差。
模拟信号的量化可以采用两种方式：均匀量化和非均匀量化。
1.2.1均匀量化如果用相等的量化间隔对抽样得到的信号做量化，那么这种量化方法称为均匀量化。
工作原理：在均匀量化中，没个量化区间的量化点评取在各区间的中点。
其量化间隔△i取决于输入信号的变化范围和量化电平数。
若设输入信号的最小值和最大值分别为a和b表示，量化电平数为M，则均匀量化时的量化间隔为△i=（b-a）/M量化。
器输出为x=xl图1-6均匀量化特性与量化误差曲线量化器的输入与输出关系可用量化特性来表示，语言编码常采用上图所示输入-输出特性的均匀量化器，当输入m在量化区间mi-1≤m≤mi变化时，量化电平qi是该区间的中点值。
而相应的量化误差eq=m-mq与输入信号幅度m之间的关系曲线如上图所示。
过载区的误差特性实现性增长的，因而过载误差比量化误差大，对重建信号有很坏的影响。
在设计量化器是，应考虑输入信号的幅度范围，是信号幅度不进入过载区，或者只能以极小的概率进去过载区。
上述的量化误差eq=m-mq通常称为绝对量化误差，它在每一个量化间隔内的最大值均为△/2。
均匀量化广泛应用于现行A/D变换接口，例如在计算机中，M为A/D变化的位数，常用的有8位、12位、16位等不同精度。
1.2.2非均匀量化费均匀量化的主要缺点是，无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根都固定不变。
因此，当信号m（t）较小时，则信号量化噪声比也就很小，这样，对于弱信号时的量化噪声比就难以达到给定的要求。
通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围。
可见为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化。
1.2.3A律压缩律A压缩律的压缩特性为Y= Ax/(1+lnA) 0< x≤1/A(1+lnAx)/(1+lnA) 1/A<x≤1其中，A是压缩系数，y是归一化的压缩器输出电压，x为归一化的压缩器输入电压。
图1-7 A律对数压缩特性1.2.413折线实际中，A压缩律通常采用13折线来近似，十三折线如下图，图中先把x轴的【0,1】区间分为8个不均匀段。
图1-8 13折线示意图其具体分法如下：将区间【0,1】一分为二，其中点为1/2，取区间【0,1/2】作为第八段；将剩下的区间【0,1/2】再一分为二，其中点为1/4，取区间【1/4,1/2】作为第七段；将剩下的区间【0，1/4】再一分为二，其中点为1/8,取区间【1/8,1/4】作为第六段；将剩下的区间【0,1/8】再一分为二，其中点为1/16,取区间【1/16,1/8】作为第五段；将剩下的区间【0,1/16】再一分为二，其中点为1/32,取区间【1/32,1/16】作为第四段；将剩下的区间【0,1/32】再一分为二，其中点为1/64,取区间【1/64,1/32】作为第三段；将剩下的区间【0,1/64】再一分为二，其中点为1/128,取区间【1/128,1/64】作为第二段；最后剩下的区间【0,1/128】作为第一段。
然后将y轴的【0,1】区间均匀的分成八段，从第一段到第八段分别为【0,1/8】,【1/8,2/8】、【2/8,3/8】、【3/8,4/8】、【4/8,5/8】、【5/8,6/8】、【6/8,7/8】、【7/8,1】。
分别与x轴的八段一一对应。
1.3脉冲编码调制（PCM）若信源输出的是模拟信号，如电话机传送的事语音信号等，要使其在数字信道中传输，必须在发送端将模拟信号转换成数字信号，即进行A/D变换，在接收端要进行D/A。
对语音信号最典型的数字编码就是脉冲编码调制（PCM）。