基于MATLAB仿真的数字信号调制的性能比较和分析

2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的

Matlab实现及性能分析比较

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引言：数字信号有两种传输方式，分别是基带传输方式和调制传输方式，即带通，在实际应用中，因基带信号含有大量低频分量不利于传送，所以必须经过载波和调制形成带通信号，通过数字基带信号对载波某些参量进行控制，使之随机带信号的变化而变化，这这一过程即为数字调制。数字调制为信号长距离高效传输提供保障，现已广泛应用于生活和生产中。另外根据控制载波参量方式的不同，数字调制主要有调幅（ASK ），调频(FSK)，调相(PSK) 三种基本形式。本次课题针对于二进制的2ASK 、2FSK 、2PSK 进行讨论，应用Matlab 矩阵实验室进行仿真，分析和修改，通过仿真系统生成一个人机交互界面，以利于仿真系统的操作。通过对系统的仿真，更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素，以便于比较，评论和改进。

关键词： 数字，载波，调制，2ASK ，2FSK ，2PSK ，Matlab ，仿真，性能，比较，分析

正文：

一 .数字调制与解调原理

1.1 2ASK

（1）2ASK

2ASK 就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通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。

表达式为：

⎩⎨⎧===0

01,cos )(2k k c ASK a a t A t s 当，

当ω

1.2 2FSK

2FSK可以看做是2个不同频率的2ASK的叠加，其调制与解调方法与2ASK差不多，主要频率F1和F2，不同的组合产生所要求的2FSK调制信号。

公式如下：

⎩

⎨

⎧

=

=

=

cos

1

,

cos

)(

2

1

2

k

k FSK a

t

A

a

t

A

t

s

当

，

当

ω

ω

1.3 2PSK

2PSK以载波的相位变化为基准，载波的相位随数字基带序列信号的1或者0而改变，通常用已经调制完的载波的0或者π表示数据1或者0，每种相位与之一一对应。

二．数字调制技术的仿真实现

本课程设计需要借助MATLAB的M文件编程功能，对2ASK.2PSK.2FSK进行调制与解调的设计，并绘制出调制与解调后的波形，误码率的情况分析，软件仿真可在已有平台上实现。

1.2ASK代码主函数

close all

clear all

n=16;

fc=1000000; bitRate=1000000;

N=50;

%noise=ti;

noise=10;

signal=source(n,N); %生成二进制代码

transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);%调制后信号

signal1=gussian(transmittedSignal,noise);%加噪声

configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);

source代码

function sendSignal=source(n,N)

sendSignal=randint(1,n)

bit=[];

for i=1:length(sendSignal)

if sendSignal(i)==0

bit1=zeros(1,N);

else

bit1=ones(1,N);

end

bit=[bit,bit1];

end

figure(1)

plot(1:length(bit),bit),title('transmitting of binary'),grid on;

axis([0,N*length(sendSignal),-2,2]);

end

askModu代码

function transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N)%signal为输入信

号，bitrate为bit速率，fc调制信号频率，N %signal=[0 0 1 0 1 1 0 1];

% bitRate=1000000;

% fc=1000000;

% N=32; t=linspace(0,1/bitRate,N);

c=sin(2*pi*t*fc);

transmittedSignal=[];

for i=1:length(signal)

transmittedSignal=[transmittedSignal,signal(i)*c];

end

figure(2) %画调制图

plot(1:length(transmittedSignal),transmittedSignal);title('Modulation of ASK');grid on;

figure(3)%画频谱实部

m=0:length(transmittedSignal)-1;

F=fft(transmittedSignal);

plot(m,abs(real(F))),title('ASK_frequency-domain analysis real');

grid on;

%figure(4)画频谱虚部

%plot(m,imag(F));title('ASK_frequency-domain analysis imag');

%grid on;

end

CheckRatePe代码

function PeWrong=CheckRatePe(signal1,signal2,s)

rights=0;

wrongs=0;

for ki=1:s-2

if(signal1(ki)==signal2(ki))

rights=rights+1;

else

wrongs=wrongs+1;

end

end

PeWrong=wrongs/(wrongs+rights);

end

demoASK代码

function bitstream=demoASK(receivedSignal,bitRate,fc,n,N)

load num

signal1=receivedSignal;

signal2=abs(signal1); %ÕûÁ÷

signal3=filter(num1,1,signal2); %LPF,°üÂç¼ì²¨

IN=fix(length(num1)/2); %ÑÓ³Ùʱ¼ä

bitstream=[];

LL=fc/bitRate*N;

i=IN+LL/2;

while (i<=length(signal3)) %Åоö

bitstream=[bitstream,signal3(i)>=0.5];

i=i+LL;

end