基于MATLAB的2ASK、2FSK和2PSK的调制仿真

实验报告（一）

一、实验名称：基于MATLAB 的2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制仿真 二、实验目的：

（1）熟悉2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制原理。

（2）学会运用Matlab 编写2ASK 、2FSK 和2PSK 调制程序。 （3）会画出原信号和调制信号的波形图。

（4）掌握数字通信的2ASK 、2FSK 和2PSK 的调制方式。 三、实验原理分析

3.1二进制振幅键控（2ASK ）

振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。二进制振幅键控的表达式为：

s(t) = A(t)cos(w 0+θ) 0＜t ≤T

式中，w 0=2πf 0为载波的角频率；A(t)是随基带调制信号变化的时变振幅，即

A(t) = ⎩⎨

⎧

0A 典型波形如图所示：

2ASK 信号的产生方法通常有两种：相乘法和开关法，相应的调制器如图2。图2（a ）

就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图2（b ）是一种数字键控法，其中的开关电路受s(t)控制。

在接收端，2ASK 有两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接收系统方框图如图：

3.2、二进制频移键控（2FSK ）

二进制频移键控信号码元的“1”和“0”分别用两个不同频率的正弦波形来传送，而其振幅和初始相位不变。故其表达式为：

=)(s t ⎪⎩⎪⎨

⎧++时

"0发送“),cos(”时1发送“),cos

21(ϕωϕωn n t A t A

图4 2FSK 信号时间波形

由图可见，2FSK 信号的波形（a ）可以分解为波形（b ）和波形（c ）,也就是说，一个2FSK 信号可以看成是两个不同载频的2ASK 信号的叠加。

2FSK 信号的调制方法主要有两种。第一种是用二进制基带矩形脉冲信号去调制一个调频器，使其能够输出两个不同频率的码元。

第二种方法是用一个受基带脉冲控制的开关电路

去选择两个独立频率源的振荡作为输出。

2FSK 信号的接收也分为相关和非相关接收两类。

相关接收根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，则先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可。原理图如下：

非相关接收经过调制后的2FSK 数字信号通过两个频率不同的带通滤波器f1、f2滤出不需要的信号，然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波，最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如下图所示：

3．3、二进制相移键控（2PSK ）

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中

通常用初始相位0和 分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK 信号的时域表达式

其中， 表示第n 个符号的绝对相位：

πn

ϕ

0 发送“0”时

发送“1”时 因此，式子可以改写为

概率为P

概率为1-P 典型波形如图所示。

由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK 信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘，即

其中

这里，g(t)是脉宽为Ts 的单个矩形脉冲，而 的统计特性为 1 概率为P

-1 概率为1-P

2PSK 信号的调制原理框图如图所示。2ASK 信号的产生方法比较知识对s(t)的要求不同，在2ASK 中s(t)是单极性的，而在2PSK 中s(t)是双极性的基带信号。 =

n ϕπ

=

)(2t e

FSK

t

A c ωcos t

A c ωcos -=)(2t e

FSK

t

t s c ωcos )(∑-n

n n

T t g a

)

(n

a

=

n a 双极性不归=

)(t s

四．仿真源程序和代码

2ASK调制解调程序及注释

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i=10;%10个码元

j=5000;

t=linspace(0,5,j);%0-5之间产生5000个点行矢量，即分成5000 fc=10;%载波频率

fm=i/5;%码元速率

%产生基带信号

x=(rand(1,i))%rand函数产生在0-1之间随机数，共1-10个figure(2)

plot(x)

a=round(x);%随机序列，round取最接近小数的整数

figure(3)

stem(a)%火柴梗状图

st=t;

for n=1:10

if a(n)<1;

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st(m)=0;

end

else

for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n

st(m)=1;

end

end

end

figure(1);

subplot(421);

plot(t,st);

axis([0,5,-1,2]);

title('基带信号st');

%载波

s1=cos(2*pi*fc*t);

subplot(422);

plot(s1);

title('载波信号s1');

%调制

e_2ask=st.*s1;

subplot(423);

plot(t,e_2ask);

title('已调信号'); noise =rand(1,j);

e_2ask=e_2ask+noise;%加入噪声

subplot(424);

plot(t,e_2ask);

title('加入噪声的信号');

%相干解调

at=e_2ask.*cos(2*pi*fc*t);

at=at-mean(at);%因为是单极性波形，还有直流分量，应去掉subplot(425);

plot(t,at);

title('与载波相乘后信号');

[f,af] = T2F(t,at);%通过低通滤波器

[t,at] = lpf(f,af,2*fm);

subplot(426);

plot(t,at);

title('相干解调后波形');

%抽样判决

for m=0:i-1;

if at(1,m*500+250)+0.5<0.5;

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=0;

end

else

for j=m*500+1:(m+1)*500;

at(1,j)=1;

end

end

end

subplot(427);

plot(t,at);

axis([0,5,-1,2]);

title('抽样判决后波形')

2FSK调制解调程序及注释

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i=10;%基带信号码元数

j=5000;

a=round(rand(1,i));%产生随机序列

t=linspace(0,5,j);

f1=10;%载波1频率

f2=5;%载波2频率

fm=i/5;%基带信号频率