matlab二进制数字调制与解调系统的设计课程设计报告样本

一．设计题目:

二进制数字调制与解调系统的设计

二．主要内容:

二进制数字调制与解调系统的设计

MATLAB及SIMULINK建模环境简介

MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件, 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境, 主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。

Simulink是MATLAB最重要的组件之一, 它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中, 无需大量书写程序, 而只需要经过简单直观的鼠标操作, 就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点, 并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具, 是一种基于MATLAB的框图设计环境, 是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包, 被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink能够用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模, 它也支持多速率系统, 也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创立动态

系统模型, Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) , 这个创立过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 它提供了一种更快捷、直接明了的方式, 而且用户能够立即看到系统的仿真结果。

三．具体要求

a．利用所学的《通信原理及应用》的基础知识, 设计一个2ASK 数字调制器。完成对2ASK的调制与解调仿真电路设计, 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．设计一个2FSK数字调制器。要求给出2FSK的产生原理框图( 调频法、键控法) 、Matlab仿真调制解调的原理框图,

给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形图c．设计一个2PSK数字调制器。给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形图.

d. 尽可能做出加噪前后相关波形。(加分项)

数字通信系统的基本模型

从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.一般前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成.

数字通信系统模型

一、 2ASK 调制解调

基本原理

2ASK 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。

其信号表示式为: , S (t)为单极性数字基带信号。

2ASK 幅移键控

幅移键控( ASK) 相当于模拟信号中的调幅, 只不过与载频信号相乘的是二进数码而已。幅移就是把频率、 相位作为常量, 而把振幅作为变量, 信息比特是经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。

t

t S t e c ωcos )()(0⋅=

由图能够看出2ASK信号的时间波形e2ASK( t) 随二进制基带信号s( t) 通断变化。因此又被称为通断键控信号

2ASK信号的产生方法一般有两种: 模拟调制法和键控法。

模拟调制法使用乘法器实现

键控法使用开关电路实现

2ASK的调制方法

2ASK有两种基本解调方法: 相干解调法( 同步检测法) 和非相干解调法( 包络检波法) 。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置, 因此用相乘器与载波相乘来实现。为确保无失真还原信号, 必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波, 这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。

相干解调

非相干解调

2ASK信号非相干解调过程的时间波形

振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息, 而频率和初始相位保持不变。

在2ASK中:

S2ask=m(t)*cos(2*pi*f*t),

其中m(t)为数字信号, 后者为载波。

载波在二进制基带信号控制下通断变化, 因此又叫通-断键控( OOK) 。

2ASK的产生方法有两种: 模拟调制和键控法

而解调也有两中基本方式: 非相干解调( 包络检波) 和相干解调( 同步检测法)

DS2ask=s(t)*cos(2*pi*f*t)

=0.5*m(t)+0.5*m(t)*cos(2*wc*t)

乘以相干载波后, 只要滤去高频部分就能够了

本次仿真使用相干解调方式:

2ask信号带通滤波器与与载波相乘低通滤波器抽样判决输出

以下就是matlab的仿真结果极其频谱图( 省去了带通filter) 能够看到解调后的信号与信源有一定的延时。

经过观察频谱图, 用放大镜能够清楚的看到, 2ask实现了频谱的搬移, 将基带信号

搬移到了fc=150hz的频率上, 而且若只计频谱的主瓣则有:

B2ask=2fs, fs=1/Ts

其中Ts为一个码元宽度

即: 2ask信号的传输带宽是码元传输速率的2倍Matlab程序实现

clc;

clear all;

close all;

%信源

a=randint(1,15,2);

t=0:0.001:0.999;

m=a(ceil(15*t+0.01));

subplot(511)

plot(t,m);

axis([0 1.2 -0.2 1.2]);

title('信源');

%载波

f=150;

carry=cos(2*pi*f*t);

%2ASK调制

st=m.*carry;

subplot(512);

plot(t,st)