信号调制与解调(基于matlab仿真设计)
基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计
基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计调制是无线通信系统中的重要环节,主要用于在传输信号过程中对信号进行编码和解码,以实现信号的传输和接收。
MATLAB作为一种强大的数学仿真工具,可以方便地进行调制系统的仿真设计。
调制系统一般包括三个主要部分:调制器、信道和解调器。
调制器负责将发送信号进行编码,以适应信道传输的需求;信道主要是指无线信号在传输过程中的传播环境,会受到各种影响,如多径效应、噪声等;解调器对接收到的信号进行解码,恢复出原始信号。
在MATLAB中,可以利用其信号处理、通信和仿真工具箱来进行调制系统的仿真设计。
以下是一个基于MATLAB的调制系统的仿真设计流程:1.确定调制方式:首先确定要使用的调制方式,比如常见的调制方式有调幅(AM)、调频(FM)、相位调制(PM)等。
根据需求选择合适的调制方式。
2.信号生成:使用MATLAB的信号处理工具箱生成原始信号。
可以选择不同的函数生成不同的信号,如正弦信号、方波信号、高斯脉冲等。
3.调制器设计:根据选择的调制方式,设计相应的调制器。
比如对于AM调制,可以通过将原始信号与载波进行乘法运算来实现;对于FM调制,可以通过改变载波频率的方式来实现。
在MATLAB中,可以使用相关函数来实现这些调制方式。
4.信号传输:将调制后的信号传输到信道中。
可以在仿真中模拟不同的信道情况,如加入噪声、多径效应等。
MATLAB提供了相关函数来模拟这些信道效应。
5.解调器设计:设计相应的解调器以恢复原始信号。
解调器的设计与调制器的设计相对应。
在MATLAB中,可以使用相关函数来实现解调器。
6.信号分析:对仿真结果进行分析。
可以通过绘制波形图、功率谱密度图等来观察信号在传输过程中的变化。
除了上述基本的仿真设计流程外,还可以在仿真过程中加入其他功能,如信号压缩、信号变换等。
MATLAB提供了大量的工具箱,可以方便地实现这些功能。
总之,基于MATLAB的调制系统仿真设计可以方便地模拟调制系统的工作过程,以及对不同信道效应的影响。
AM基于matlab信号调制解调课程设计
专业课程设计报告题目:调幅(AM)信号的调制传输解调系别信息工程系专业班级通信082班学生姓名李慧明指导教师罗浩提交日期 2011年11月 25日 ____目录一、设计目的 (1)二、设计要求和设计指标 (1)三、设计内容 (1)3.1 设计步骤 (1)3.2仿真结果与分析 (3)3.3工作原理 (3)四、本设计改进建议 (3)五、总结(感想和心得等) (4)六、主要参考文献 (4)一、设计目的1.本课程设计课题主要研究模拟系统AM调制与解调的设计和实现方法。
2.通过完成本课题的设计,拟主要达到以下几个目的:掌握模拟系统AM调制与解调的原理及实现方法。
3.掌握模拟系统AM调制与解调的设计方法;4.掌握熟悉MATLAB应用,进一步锻炼应用Matlab进行编程仿真的能力;5.熟悉基于Simulink的动态建模和仿真的步骤和过程;二、设计要求和设计指标(1)根据设计指导书给定的系统性能指标参数及具体要求,初步确定实现AM调制及解调,设计并画出电路原理图。
(2)根据设计的系统框图,给出具体的参数,进行基于Simulink的动态仿真设计。
实现AM调制及解调的系统动态仿真设计,要求包括调制和解调的部分,并给出系统的基于Simulink的动态建模和仿真的系统方框图,同时记录系统的各个输出点的波形和频谱图。
具体参数自定。
三、设计内容3.1 设计步骤首先打开simulink模块库窗口,在simulink模块库窗口中单击菜单项“File/New/Model”,即可以建立一个新的simulink模型文件。
如图2-1所示。
利用鼠标单击Simulink模块库窗口中的子库,选取函数模块中所需要的模型模块,将它拖动到新建模型文件窗口的合适的位置。
然后对“sine wave”模型模块进行参数设置和修改,双击修改传递函数参数,在弹出对话框中对“DSB AMDemodulatorPassband”模型模块中参数sample time系数改为“0.005”,“ AWGNChannel”中参数mode改为variance from mask。
基于matlab的调制解调与信道编译码仿真
基于MATLAB 的调制解调与信道编译码仿真摘要:随着信息时代的步伐,通信技术得到了全面的发展,信息技术已成为了21世纪最强大的国际化动力。
在通信技术中,信息的调制、解调和误码纠错都占有重要的地位。
MATLAB 作为一款功能强大的数学工具软件,在通信领域中得到了很广泛的应用。
本文基于MATLAB 对信号进行模拟仿真设计,实现对二进制相移键控、循环码的纠错仿真、BPSK 的调制解调等进行仿真设计。
关键字:MATLAB 、调制解调、2PSK 、BPSK 、重复码。
一 、二进制和四进制相移键控调制仿真设计1.1 二进制相移键控(2PSK )原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息的,而振幅和频率保持不变。
在2PSK 中常用0和π分别表示二进制“0”和“1”,2PSK 的信号时域表达式为:2t )e c pskn w t ϕ+()=Acos( n ϕ表示为第n 个符号的绝对相位,因此上式可改写为:2Acosw t -Acosw t 1-P Pe {psk c c t ()=概为概率为率 由于表示信号的两种码形完全相同,极性相反,故2PSK 信号一般表示一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘。
2p ()sk e t =s(t)cosw c t其中:s(t)=∑n a g(t-nTs);这里,g(t)为脉宽Ts 的单个矩形脉冲;n a 的统计特征为 n a =概率为 概率为即发送二进制“0”时(a 1n =+),2p ()sk t e 取0相位;发送二进制符号“1”时(a 1n =+),2p()sk t e 取π相位。
这种以载波的不同相位直接法去表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对相移方式。
2PSK信号时间波形2PSK信号的调制原理如下图所示,与2ASK的产生方法相比,只是对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。
(a)模拟调制方法(b)键控法2PSK信号的解调通常采用相干解调法,解调原理如下原理框图所示,在相干解调中,如何得到与接受的2PSK信号同频同相的相干载是关键问题,后续进一步介绍。
基于Matlab的模拟调制与解调实验报告
基于Matlab的模拟调制与解调(开放实验)一、实验目的(一)了解AM、DSB和SSB 三种模拟调制与解调的基本原理(二)掌握使用Matlab进行AM调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行AM调制2、学会运用MATLAB对AM调制信号进行相干解调3、学会运用MATLAB对AM调制信号进行非相干解调(包络检波)(三)掌握使用Matlab进行DSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行DSB调制2、学会运用MATLAB对DSB调制信号进行相干解调(四)掌握使用Matlab进行SSB调制解调的方法1、学会运用MATLAB对基带信号进行上边带和下边带调制2、学会运用MATLAB对SSB调制信号进行相干解调二、实验环境MatlabR2020a三、实验原理(一)滤波法幅度调制(线性调制)(二)常规调幅(AM)1、AM表达式2、AM波形和频谱3、调幅系数m(三)抑制载波双边带调制(DSB-SC)1、DSB表达式2、DSB波形和频谱(四)单边带调制(SSB)(五)相关解调与包络检波四、实验过程(一)熟悉相关内容原理 (二)完成作业已知基带信号()()()sin 10sin 30m t t t ππ=+,载波为()()cos 2000c t t π= 1、对该基带信号进行AM 调制解调(1)写出AM 信号表达式,编写Matlab 代码实现对基带进行进行AM 调制,并分别作出3种调幅系数(1,1,1m m m >=<)下的AM 信号的时域波形和幅度频谱图。
代码 基带信号fs = 10000; % 采样频率 Ts = 1/fs; % 采样时间间隔t = 0:Ts:1-Ts; % 时间向量m = sin(10*pi*t) + sin(30*pi*t); % 基带信号载波信号fc = 1000; % 载波频率c = cos(2*pi*fc*t); % 载波信号AM调制Ka = [1, 0.5, 2]; % 调制系数m_AM = zeros(length(Ka), length(t)); % 存储AM调制信号相干解调信号r = zeros(length(Ka), length(t));绘制AM调制信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)m_AM(i, :) = (1 + Ka(i)*m).*c; % AM调制信号subplot(3, 2, i);plot(t, m_AM(i, :));title(['AM调制信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');ylim([-2, 2]);subplot(3, 2, i+3);f = (-fs/2):fs/length(m_AM(i, :)):(fs/2)-fs/length(m_AM(i, :));M_AM = fftshift(abs(fft(m_AM(i, :))));plot(f, M_AM);title(['AM调制信号的幅度频谱图(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('频率');ylabel('幅度');r(i, :) = m_AM(i, :) .* c; % 相干解调信号end绘制相干解调信号的时域波形和幅度频谱图figure;for i = 1:length(Ka)subplot(length(Ka), 1, i);plot(t, r(i, :));title(['相干解调信号(Ka = ' num2str(Ka(i)) ')']);xlabel('时间');ylabel('幅度');end图像(2)编写Matlab代码实现对AM调制信号的相干解调,并作出图形。
课设 基于MATLAB的信号调制与解调
课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位:题 目: 基于MATLAB 的信号调制与解调 初始条件:1.MATLAB 软件2.信号处理的相关知识3.希尔伯特变换4.信号的常规幅度调制、单边带幅度调制以及双边带调制要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)(1)已知某消息信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=elset t t t t t m 03/23/23/01)(000以双边幅度调制(DSB-AM )方式调制载波)2cos()(t f t c c π=,所得到的已调制信号记为)(t u ,设s t 15.00=,Hz f c 250=。
试比较消息信号与已调信号,并绘制它们的频谱。
(2)对(1)的DSB-AM 调制信号进行相干解调,并绘出信号的时频域曲线。
(3)对(1)中的信号进行单边带幅度调制(SSB-AM )绘制信号的时频域曲线。
(4)对(1)中的信号进行常规幅度调制(AM ),给定调制指数8.0=a 绘制信号的时频域曲线。
时间安排:第12周:安排任务,分组第13-14周:设计仿真,撰写报告 第15周:完成设计,提交报告,答辩指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1常规双边带调制与解调 (1)1.1常规双边带调制 (1)1.2 常规双边带的解调 (2)2 抑制载波的双边带调幅与解调 (4)2.1 双边带幅度调制的基本原理 (4)2.2 DSB信号的解调 (5)2.2.1 相干解调的原理 (5)2.2.2 DSB信号解调 (5)3 单边带调制与解调................................................................................. 错误!未定义书签。
基于MATLAB的PSK调制与解调的仿真
基于MATLAB的PSK调制与解调的仿真一、课题说明现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。
这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。
通信系统仿真贯穿通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。
本报告针对通信系统仿真的探讨主要做了以下的工作:(1)介绍了通信系统仿真的相关内容,包括通信系统仿真的一般步骤。
(2)对通信系统中的主要环节,如模拟信号的数字传输系统进行了详细的阐述。
(3)在理解通信系统理论的基础上,利用Simulink强大的仿真功能,对PSK通信系统进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示,并且给出了具体的分析。
二、原理介绍1、通信系统仿真的一般步骤通信系统仿真一般分成3个步骤,即仿真建模、仿真实验和仿真分析。
应该注意的是,通信系统仿真是一个螺旋式发展的过程,因此,这3个步骤可能需要循环执行多次之后才能够获得令人满意的仿真结果。
图1 数字调制系统的基本结构2、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2 数字调制系统的基本结构3、PSK调制系统3.1 2PSK数字调制原理在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号. 通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和0.3.2 2PSK原理图图32PSK信号的调制原理图图42PSK信号的解调原理图三、数字通信2PSK系统建模1、建模基本步骤通信系统仿真的基本步骤如下:(1)建立数学模型:根据通信系统的基本原理,确定总的系统功能,并将各部分功能模块化,找出各部分之间的关系。
基于Matlab的调制解调技术仿真
实验报告书------基于Matlab的调制解调技术仿真基于Matlab的调制解调技术仿真班级:姓名:学号:一、设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。
这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。
二、实验仪器1、电脑-MATLAB 一台三、实验目的1、掌握数字带通BPSK调制解调相关知识2、运用MATLAB进行编程实现BPSK的调制解调过程3、仿真输出调制前的基信号、调制后的BPSK信号,解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形4、对仿真结果进行分析四、实验报告(填写相应原理,用MATLAB 实现仿真,列出仿真源程序,分析仿真输出结果,总结相关内容)1、BPSK 的调制原理如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。
如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。
一般把信号振荡一次(一周)作为360度。
如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的相位差180度,也就是反相。
当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。
载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。
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。
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计
基于matlab的fm系统调制与解调的仿真课程设计课程设计题目:基于MATLAB的FM系统调制与解调的仿真一、设计任务与要求1.设计并实现一个简单的FM(调频)调制和解调系统。
2.使用MATLAB进行仿真,分析系统的性能。
3.对比和分析FM调制和解调前后的信号特性。
二、系统总体方案1.系统组成:本设计包括调制器和解调器两部分。
调制器将低频信号调制到高频载波上,解调器则将已调制的信号还原为原始的低频信号。
2.调制方式:采用线性FM调制方式,即将低频信号直接控制高频载波的频率变化。
3.解调方式:采用相干解调,通过与本地载波信号相乘后进行低通滤波,以恢复原始信号。
三、调制器设计1.实现方式:使用MATLAB中的modulate函数进行FM调制。
2.参数设置:选择合适的载波频率、调制信号频率以及调制指数。
3.仿真分析:观察调制后的频谱变化,并分析其特性。
四、解调器设计1.实现方式:使用MATLAB中的demodulate函数进行FM解调。
2.参数设置:选择与调制器相同的载波频率、低通滤波器参数等。
3.仿真分析:观察解调后的频谱变化,并与原始信号进行对比。
五、系统性能分析1.信噪比(SNR)分析:通过改变输入信号的信噪比,观察解调后的输出性能,绘制信噪比与误码率(BER)的关系曲线。
2.调制指数对性能的影响:通过改变调制指数,观察输出信号的性能变化,并分析其影响。
3.动态范围分析:分析系统在不同输入信号幅度下的输出性能,绘制动态范围曲线。
六、实验数据与结果分析1.实验数据收集:根据设计的系统方案进行仿真实验,记录实验数据。
2.结果分析:根据实验数据,分析系统的性能指标,并与理论值进行对比。
总结实验结果,提出改进意见和建议。
七、结论与展望1.结论:通过仿真实验,验证了基于MATLAB的FM系统调制与解调的可行性。
实验结果表明,设计的系统具有良好的性能,能够实现低频信号的FM调制和解调。
通过对比和分析,得出了一些有益的结论,为进一步研究提供了基础。
基于matlab的SSB信号调制与解调仿真实现
数字通信原理课程设计报告书课题名称基于matlab 的SSB 信号调制与解调仿真实现姓 名 学 号 院、系、部 物理与电信工程系专 业 通信工程指导教师2010年01月15日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※2007级学生数字通信原理课程设计基于matlab的SSB信号调制与解调仿真实现设计0712401-03 曾凯(湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413000)一、设计目的加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识,进一步熟悉M 语言编程中各个指令语句的运用;进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧;掌握宏汇编语言的设计方法;掌握MATLAB软件的使用方法,加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。
加强对于电路图的描绘技能,巩固独立设计实验的实验技能。
提高实践动手能力。
二、设计要求采用matlab或者其它软件工具实现对信号进行抑制载波双边带调幅(DSB-SC)和解调,并且绘制相关的图形;通过编程设置对参数进行调整,可以调节输出信号的显示效果。
所有设计要求,均必须在实验室调试,保证功能能够实现。
三、设计原理3.1调制与解调的MATLAB实现:调制在通信过程中起着极其重要的作用:无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的,调制过程可以将信号的频谱搬移到容易一电磁波形式辐射的较高频范围;此外,调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上,实现多路复用,不至于互相干扰。
振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。
调幅信号X(t)主要有调制信号和载波信号组成。
调幅器原理如图1所示:图3.1 调幅器原理框图其中载波信号C(t)用于搭载有用信号,其频率较高。
幅度调制信号g(t)含有有用信息,频率较低。
运用MATLAB 信号g(t)处理工具箱的有关函数可以对信号进行调制。
对于信号x(t),通信系统就可以有效而可靠的传输了。
在接收端,分析已调信号的频谱,进而对它进行解调,以恢复原调制信号。
基于Matlab调制与解调的实现(DOC)
基于Matlab 调制与解调的实现一.实验目的1.熟悉Matlab 的使用2.掌握幅度调制、角度调制及FSK 调制的基本原理3.掌握解调的基本原理,并实现解调二.实验原理,仿真及结果分析 AM 调制与解调1.标准AM 波调制与解调的原理调制信号是只来来自信源的调制信号(基带信号),这些信号可以是模拟的,亦可以是数字的。
为首调制的高频振荡信号可称为载波,它可以是正弦波,亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。
载波由高频信号源直接产生即可,然后经过高频功率放大器进行放大,作为调幅波的载波,调制信号由低频信号源直接产生,二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。
设载波信号的表达式为t c ωcos ,调制信号的表达式为t A t m m m ωcos )(= ,则调幅信号的表达式为t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+=标准调幅波示意图从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调,又称为检波。
对于振幅调制信号,解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。
解调是调制的逆过程。
)(t m )(t可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调,让已调信号与本地恢复载波信号相乘并通过低通滤波可获得解调信号。
2.matlab仿真% ======================载波信号===========================t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅f=6000; %载波信号频率w0=f*pi;Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号figure(1);subplot(2,1,1);plot(t,Uc);title('载频信号波形');axis([0,0.01,-15,15]);subplot(2,1,2);Y1=fft(Uc); %对载波信号进行傅里叶变换plot(abs(Y1));title('载波信号频谱');axis([5800,6200,0,1000000]);% ======================调制信号============================== t=-1:0.00001:1;A1=5; %调制信号振幅f=6000; %载波信号频率w0=f*pi;mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号subplot(2,1,1);plot(t,mes);xlabel('t'),title('调制信号');subplot(2,1,2);Y2=fft(mes); % 对调制信号进行傅里叶变换plot(abs(Y2));title('调制信号频谱');axis([198000,202000,0,1000000]);% =======================AM已调信号=========================t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15; %调制度mes=A1*cos(0.001*w0*t); %消调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号subplot(2,1,1);plot(t,Uam);grid on;title('AM调制信号波形');subplot(2,1,2);Y3=fft(Uam); % 对AM已调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y3)),grid;title('AM调制信号频谱');axis([5950,6050,0,500000]);%=========================FIR低通滤波器=======================Ft=2000; %采样频率fpts=[100 120]; %通带边界频率fp=100Hz,阻带截止频率fs=120Hzmag=[1 0];dev=[0.01 0.05]; %通带波动1%,阻带波动5%[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord(fpts,mag,dev,Ft);%kaiserord估计采用凯塞窗设计的FIR滤波器的参数b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta)); %由fir1设计滤波器[h,w]=freqz(b21,1); %得到频率响应plot(w/pi,abs(h));grid ontitle('FIR低通滤波器');%=========================AM信号解调=======================t=-1:0.00001:1;A0=10; %载波信号振幅A1=5; %调制信号振幅A2=3; %已调信号振幅f=3000; %载波信号频率w0=2*f*pi;m=0.15; %调制度k=0.5 ; %DSB 前面的系数mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号Uam=A2*(1+m*mes).*cos((w0).*t); %AM 已调信号Dam=Uam.*cos(w0*t); %对AM调制信号进行解调subplot(4,2,1);plot(t,Dam);title('滤波前AM解调信号波形');subplot(4,2,2);axis([187960,188040,0,200000]);Y5=fft(Dam); % 对AM解调信号进行傅里叶变换plot(abs(Y5)),grid;title('滤波前AM解调信号频谱');subplot(4,2,3);plot(t,z21);title('滤波后的AM解调信号波形');T5=fft(z21); %求AM信号的频谱subplot(4,2,4);plot(abs(T5));title('滤波后的AM解调信号频谱');axis([198000,202000,0,100000]);角度调制与解调角度调制是频率调制和相位调制的总称。
毕业设计(论文)-基于MATLAB仿真QAM调制与解调的设计
摘要正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)是一种功率加宽带相对高效的信道调制技术,广泛应用于数字电视,无线宽带等传输领域。
本文针对16QAM系统调制解调系统,利用MATLAB工具对整个系统进行完整仿真,并通过星座图仿真对误码率进行分析。
仿真结果表明该系统简单可行,对QAM相关产品研发和理论研究具有一定的理论和实践意义。
关键词:16QAM;正交振幅调制;MATLAB;误码率AbstractQuadrature amplitude modulation (QAM) is a channel modulation techniques with relatively high efficiency of usage power and bandwidth, It is widely used in digital television,broadband and wireless transmission fields,This article in view of the 16 QAM system demodulation system,Then,Use of MATLAB tools to complete the whole system simulation,And through the constellation chart sinmlation analysis of the ber(bit error rate).Simulation results indicate that this system is both simple and feasible,It has a certain theoretical and practical significance that does the research about products related to QAM.Keywords:16QAM;Quadrature Amplitude Modulation;MATLAB;Bit Error Rate第1章前言1.1 QAM的引入QAM(Quadrature Amplitude Modulation):正交振幅调制。
实验四--基于matlab的FM调制与解调.wps
FM 解调模型
4.3.2 解调过程分析 输入调频信号为
解调模型
设相干载波为
uFM t Uc cos
0t k f
t 0
u
t
dt
ct cos2 pi fct
乘法器的作用是把调频信号变成有多种频率的波的混合,乘法器输出为
sp
t
1 2
sin
2ct
1 2
K
f
m
t
dt
1
cos
2ct
经低通滤波器后取出器低频分量为
diff_nsfm1(i)=(nsfm1(i+1)-nsfm1(i))./dt;
end
diff_nsfmn=abs(hilbert(diff_nsfm1)); %hilbert 变换,求绝对值得到瞬
时幅度(包络检波)
zero=(max(diff_nsfmn)-min(diff_nsfmn))/2;
subplot(2,1,2);
plot((1:length(diff_nsfmn3))./1000,diff_nsfmn3./400,'r'); xlabel('时间 t'); title('含高斯噪声条件下解调信号的时域图');
五.实验结果:
调制结果:
高斯白噪声:
解调图形
实验总结:
通过这次的通信原理实验,我对系统的调制与解调有个详细而且深刻的认识,这使得我对通 信原理这门课程有了全新的理解。在实验中遇到了许多问题,通过网上查阅资料,在老师同 学的帮助下,完成了这次的实验。通过个 bask,pcm 等调制方式,我加深了对调制的认识。 并在 fm 解调方式中明白了解调的方式与方法。谢谢老师的悉心指导与同学的帮助。
信号调制与解调(基于matlab仿真设计)
信号与系统课程设计题目:信号的调制与解调学生姓名:院(系、部):机电工程学院指导教师:2013年12月9日至2013年12月13日摘要信号的调制解调技术直接决定着通信系统质量的好坏, 是通信系统中的一个重要研究方向。
从语音,图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低,不适宜在信道中长距离传输。
因此,在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号,在接收端则需要有调节过程,将信号还原成原来的信息,以便更准确的利用信息。
Matlab是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体,是当今国际上公认的最优秀的科技应用软件之一。
它编写简单,具有强大的科学计算能力、可视化功能和开放式可扩展环境,因此在图像处理领域得到了广泛的应用。
关键词:matlab,调制,解调,信号1设计原理与分析1.1 matlab简介MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,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。
1.1.1 matlab基本功能MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
基于 MATLAB的 QPSK 调制解调仿真
基于MATLAB的QPSK 调制解调仿真( 1 ) 熟悉2QPSK 调制解调原理。
(2)掌握编写2QPSK 调制解调程序的要点。
(3)掌握使用MATLAB 调制解调仿真的要点。
( 1 ) 根据2QPSK 调制解调原理,设计源程序代码。
( 2 ) 通过MATLAB软件仿真给定信号的调制波形。
(3)对比给定信号的理论调制波形和仿真解调波形。
QPSK即四进制移向键控(quaternary phase shift keying),它利用载波的4种不同相位来表示数字信息,由于每一种载波相位代表两个比特信息,因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。
两个二进制码元中的前一个码元用a 表示,后一个码元用b 表示。
由QPSK 信号的调制原理可知,对它的解调可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调。
解调原理图如图2-18-2 所示,同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调,得到I ( t )和Q(t),经过抽样判决和并/串交换器,将上下支路得到的并行数据恢复成串行数据。
(1 )利用QPSK 正交调制器,用调相法产生QPSK信号。
( 2 ) 画出QPSK 信号的波形。
( 3 ) 利用相干解调法,画出QPSK解调后的信号。
( 1 ) 首先,用调相法产生QPSK 信号。
( 2 ) 使用MATLAB 画出QPSK 信号的波形。
(3)根据相干解调法,画出解调后的波形,与原始信号波形进行比较。
N=20;%比特数T=1;%比特周期fc=2;%载波频率Fs=100;%抽样频率bitstream=randi([0,1],1,N);%随机产生的比特数0、1bitstream=2*bitstream-1;%单极性变为双极性(0到-1;1到1)I=[];Q=[];%奇数进I路,偶数进Q路for i=1:Nif mod(i,2)~=0I=[I,bitstream(i)];elseQ=[Q,bitstream(i)];endend%采用绘图比较I、Q比特流bit_data=[];for i=1:Nbit_data=[bit_data,bitstream(i)*ones(1,T*Fs)];%在一个比特周期里面有T*Fs个1和采样点一模一样endI_data=[];Q_data=[];for i=1:N/2%I路和Q路是原来比特周期的两倍,2Tb=Ts(码元周期),因此采样点个数为T*Fs*2I_data=[I_data,I(i)*ones(1,T*Fs*2)];Q_data=[Q_data,Q(i)*ones(1,T*Fs*2)];end%绘图figure();%时间轴t=0:1/Fs:N*T-1/Fs;subplot(3,1,1)plot(t,bit_data);legend('Bitstream')%比特信息subplot(3,1,2)plot(t,I_data);legend('I Bitstream')%I路信息subplot(3,1,3)plot(t,Q_data);legend('Q Bitstream')%Q路信息%载波信号bit_t=0:1/Fs:2*T-1/Fs;%载波周期为2倍比特周期,定义时间轴%定义I路和Q路的载波I_carrier=[];Q_carrier=[];for i=1:N/2I_carrier=[I_carrier,I(i)*cos(2*pi*fc*bit_t)];%I路载波信号Q_carrier=[Q_carrier,Q(i)*cos(2*pi*fc*bit_t+pi/2)];%Q路载波信号end%传输信号QPSK_signal=I_carrier+Q_carrier;%绘图figure();%产生一个新图subplot(3,1,1)plot(t,I_carrier);legend('I signal')%I路信号subplot(3,1,2)plot(t,Q_carrier);legend('Q signal')%Q路信号subplot(3,1,3)plot(t,QPSK_signal);legend('QPSK signal')%I路、Q路和的信号snr=1;%信躁比%接收信号QPSK_receive=awgn(QPSK_signal,snr);%awgn()添加噪声%解调for i=1:N/2I_output=QPSK_receive(1,(i-1)*length(bit_t)+1:i*length(bit_t)).*cos(2 *pi*fc*bit_t);if sum(I_output)>0 %积分器求和,大于0为1,否则为-1I_recover(i)=1;elseI_recover(i)=-1;endQ_output=QPSK_receive(1,(i-1)*length(bit_t)+1:i*length(bit_t)).*cos(2 *pi*fc*bit_t+ pi/2);if sum(Q_output)>0Q_recover(i)=1;elseQ_recover(i)=-1;endend%并/串变换bit_recover=[];for i=1:Nif mod(i,2)~=0bit_recover=[bit_recover,I_recover((i-1)/2+1)];%奇数取I路信息elsebit_recover=[bit_recover,Q_recover(i/2)];%偶数取Q路信息endend%适用绘图比较I、Q比特流recover_data=[];for i=1:Nrecover_data=[recover_data,bit_recover(i)*ones(1,T*Fs)];endI_recover_data=[];Q_recover_data=[];for i=1:N/2I_recover_data=[I_recover_data,I_recover(i)*ones(1,T*Fs*2)];Q_recover_data=[Q_recover_data,Q_recover(i)*ones(1,T*Fs*2)];end%绘图figure();t=0:1/Fs:N*T-1/Fs;subplot(3,1,1)plot(t,recover_data);legend('Bitstream')%恢复的比特信息subplot(3,1,2)plot(t,I_recover_data);legend('I Bitstream')%恢复的I路信息subplot(3,1,3)plot(t,Q_recover_data);legend('Q Bitstream')%恢复的Q路信息Q路对应的比特数和波形图如下所示路和信号(QPSK)对应波Q路信息波形图如图所示在本次实验中,我根据QPSK 调制解调仿真原理,写出了源程序代码,了解到了很多东西,其中通过Matlab软件根据相干解调法,画出解调后的波形,与原始信号波形进行仿真比较。
基于matlab仿真的数字调制与解调设计毕业设计论文
基于matlab仿真的数字调制与解调设计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。
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专业:
学号:,,
信号与系统
课程设计
题目:信号的调制与解调
学生姓名:
院(系、部):机电工程学院
指导教师:
2013年12月9日至2013年12月13日
摘要
信号的调制解调技术直接决定着通信系统质量的好坏, 是通信系统中的一个重要研究方向。
从语音,图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低,不适宜在信道中长距离传输。
因此,在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号,在接收端则需要有调节过程,将信号还原成原来的信息,以便更准确的利用信息。
Matlab是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体,是当今国际上公认的最优秀的科技应用软件之一。
它编写简单,具有强大的科学计算能力、可视化功能和开放式可扩展环境,因此在图像处理领域得到了广泛的应用。
关键词:matlab,调制,解调,信号
1设计原理与分析
1.1 matlab简介
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,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。
1.1.1 matlab基本功能
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数
据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。
1.1.2 matlab应用
MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作:
(1)数值分析;
(2)数值和符号计算;
(3)工程与科学绘图;
(4)控制系统的设计与仿真;
MATLAB 的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱(单独提供的专用 MATLAB 函数集)扩展了 MATLAB 环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题。
1.2信号的调制与解调
1.2.1信号的调制
所谓调制,就是把信号转化成适合在信道中传输的形式的一种。
广义的调制分为基带调制和带通调制(也称载波调制)
载波调制,就实用调制信号区控制载波参数的过程,即使载波的某一个或几个参数按照调制信号的亏率而变化。
调制信号时指来自信源的消息信号。
未受调制的周期性振荡信号称为载波,载波调制后称为已调信号,它含有调制信号的全部特征。
解调(也称检波)则是调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。
1.2.2幅度调制的原理
幅度调制是由调制信号区控制高频载波的幅度,使之随调制信号作线性的变化的过程。
标准调幅就是常规双边带调制((AM)调幅)的原理下图所示:
载波信号
,其中A0为外加信号
1.3信号的解调与检波
1.3.1相干解调
相干解调也叫同步检波。
解调与调制的实质一样,均是频谱搬移。
调制时把基带信号的谱搬到了频载位置,这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘实现。
解调则是调制的反过程,即把在频载位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置,因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现。
相干解调器的一搬模型如图2.1.4所示
图 2.5 相干解调的原理图
送入解调器的信号一般表达式为
与同频同相得载波相乘后得
经低通滤波器后得
2信号的仿真
2.1 matlab程序设计
Matlab设计程序为:
clear; %清除已存在变量t=0:0.0001:10; %自变量
A1=input('输入调制信号振幅1:');
A2=input('输入调制信号振幅2:');
f1=input('输入调制信号频率1:');
f2=input('输入调制信号频率2:');
A0=input('输入载波信号振幅:');
f0=input('输入载波信号角频率:');
e=A1*sin(f1*pi*t)+A2*cos(f2*pi*t); %调制信号s=A0*cos(f0*t); % 载波信号
a=e.*s; % 调制
b=a.*s; % 解调
[nb,na]=butter(4,400,'s'); % 低通滤波
sys=tf(nb,na); % 构建sys对象
c=lsim(sys,b,t); %低通滤波
subplot(2,2,1) % 图形输出
plot(t,e);
title('调制信号'); %图形标题
xlabel('t'),ylabel('e(t)'); %横纵坐标变量
grid on %坐标网格
subplot(2,2,2) % 图形输出
plot(t,a);
title('调幅信号'); %图形标题
xlabel('t'),ylabel('a(n)'); %横纵坐标变量
grid on %坐标网格
subplot(2,2,3) % 图形输出
plot(t,b);
title('解调波形'); %图形标题
xlabel('t'),ylabel('b(t)'); %横纵坐标变量
grid on %坐标网格
subplot(2,2,4) % 图形输出语句
plot(t,c);
title('滤波后的波形') %图形标题
xlabel('t'),ylabel('e(t)'); %横纵坐标变量
grid on %坐标网格
2.2 仿真结果
调制信号为sinπt,载波为cos1000000t时的波形如下:
调制信号为sinπt +2 cos2πt,载波为cos1000000t时的波形如下:
调制信号为3+sinπt +2 cos2πt,载波为cos1000000t时的波形如下:
2.3使用simulink绘制系统框图如下:
2.4仿真结果如下:
结论
通过学习和设计,我们更加清楚的明白的信号调幅的调制与解调的具体过程及方法,使我对整个过程有了更加深刻的了解,同时也进一步了解了MATLAB的基础
应用知识,使我的知识有了更加深刻的理解。
我对Matlab软件有了更深入的了解。
为了做好这次的课程设计,我查阅了大量资料,并在各个网站上搜索与此有关的知识,这个过程使我受益匪浅,了解到了自主探究学习的很多方法。
我觉得这个是最重要的,对于今后任何一个领域或者某一方面的学习研究中都是大有益处的。
在课程设计的过程中我遇到了很多问题,使我明白了自己的知识到底有多欠缺。
通过查资料及和同学们共同讨论分析最终解决了问题,在面对各种问题的时候,我们不能惊慌,只有通过查资料,来慢慢的查找解决问题的方法才可能真正的解决问题,因此我们学习学的不仅仅是书面上的知识,更是解决问题的方法与思路。
在以后的学习中要注重知识和技能的提高,更应该注重方法和思路的培养。
参考文献
[1] 张德丰,雷晓平,周燕. 《MATLAB基础与工程应用》北京:清华大学出版社,2011.12
[2] 张肃文. 《高频电子线路》北京:高等教育出版社,2008.9
[3] 刘泉,阙大顺《数字信号处理原理与实现》北京:电子工业出版社,2009.6
[4] 吴大正. 《信号与线性系统分析》北京:高等教育出版社,2004.10
[5] 樊昌信.《通信原理》北京:国防工业出版社,2001.5
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