数字信号载波调制实验报告

实验报告
实验项目名称：数字信号载波调制实验 一、实验目的
1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。

2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。

3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。

4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。

二、实验内容
Basic Source （sim ） 基本信源
m-sequence scramble and Deseramble （sim ） m 序列扰码与解扰 2ASK modulation and demodulation （sim ） 2ASK 调制与解调
2PSK modulation and demodulation （sim ） 2PSK 调制与解调
2FSK modulation and coherent
2FSK 调制与相干解调
demodulation （sim ） 2FSK modulation and no.coherent 2FSK 调制与非相干解调
demodulation （sim ） 2FSK through channel （sim ） 2FSK 通过信道 三、实验设施
本实验是运用MATLAB 软件的集成开发工具SIMULIK 来实现对频移键控FSK 、相移键控PSK 、幅度键控ASK 、m 序列发生器，扰码器与解扰器等各个实验系统的仿真，每个子实验系统都是由各种模块组成的，实验者可以在系统上进行不同参数的设置或更改．可进行FSK 、PSK 、ASK 各种调制波形及频谱研究；了解不同的解调方式；了解高斯白噪声对系统的影响；进行扰码与解扰研究。

四、实验原理
数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。

它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。

在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。

在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。

最简单的形式是载波在
二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通—断键控（00K ）。

二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。

在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。

它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f 之和。

在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。

m序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。

它具有最长周期。

由n级移位寄存器产生的m序列，其周期为21,
n m
序列有很强的规律性及其伪随机性。

因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。

扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。

在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”或连“l”码的长度，以保证位定时信息恢复的质量，这种“随机化”处理称为“扰码”。

在接收端解除这种“扰乱”的过程称为“解扰”。

当输入二进信息码为全0码时，扰码器实际上就是一个m序列伪随机码发生器。

五、实验操作
1、开机进入Windows桌面。

2、双击桌面上的MATLAB快捷图标，进入命令窗。

3、键入：C102，进入仿真实验界面。

4、选择Digital Signal System实验类型，这时在具体实验项目栏中列出该实验所包含的具体七项实验。

5、选择2ASK实验，再按下RUN—按钮，即进入该实验框图界面。

选择Simulation菜单下的Start 即可开始该实验的仿真运行。

a. 从Scope1观察调制信号与已调信号的对比波形。

b. 从Scope2和Scope3分别观察2ASK解词信号通过包络检波和低通滤波器的波形。

c. 从Scope4观察2ASK调制信号与解调信号的对比波形。

d. 从FFT Scope观察2ASK频谱。

e. 改变载波频率参数，使其不为基带信号的整倍数，然后再进行仿真运行，观察Scope1，与未改变参数前有什么不同。

6、选择2PSK实验，—再按下RUN 2PSK—按钮，进入该实验框图界面。

选择Simulation菜单下的Start 即可开始该实验的仿真运行。

a. 从Scopel观察调制信号与己调信号的对比波形。

b. 从Scope2观察调制信号与解调信号的对比波形。

c. 从FFT Scopel、FFTScope2、FFTScope3可分别观察调制信号、PSK已调信号、PSK解调信号的频谱。

d. 将手动开关打向m sequence,Bp改变调制信号，再观察各Scope波形及FFTScope频谱与10序列作为调制号有什么不同。

7、选择2FSK调制与相干解调实验，再按下RUN 2FSK—按钮，进入该实验框图界面，并进行仿真运行。

a. 从Scope1观察调制信号与已调信号的对比波形。

b. 从Scope2观察调制信号与解调信号的对比波形。

c. 从Scope3观察载波波形。

d. 从FFTScopel观察已调信号的频谱图．
e. 双击载波模块，获得参数设置对话框，了解f1和f2的频率参数后，试改变f1和f2的频率参数值，再进行仿真运行。

观察FFTScopel频谱，与原频谱进行比较，有何不同?
*f. 将手动开关打向m sequence，即改变调制信号，再观察各Scope波形及FFTScope频谱。

8、选择2FSK调制与非相干解调实验，再按下RUN按钮，进入该实验框图界面，并进行仿真运行。

a. 从Scopel观察调制信号与已调信号的对比波形。

b. 从Scope2观察调信号与解调信号的对比波形。

c. 从FFTScope观察已调波频谱。

d. 了解实验系统各主要模块的参数设置情况，试改变带通滤波器BPF1和BPF2的高低截止频率参数，再进行仿真运行，看看解调情况有何不同。

9、选择2FSK through channel实验，再按下RUN—按钮，进入该实验界面，并进行仿真运行。

a. 从Scopel观察调制信号与已调信号的对比波形。

b. 从Scope2观察已调信号与已调信号通过信道后的对比波形。

3. 从Scope3观察调制信号与相干解调波。

d. 从Scope4观察调制信号与非相干解调波。

e. 双击高斯信道模块，获得参数设置对话框，试改变信道方差，由来的0.1改变为l或0.01再进行仿真运行，观察各Scope波形情况。

六、思考题
1、从你所观察到的以10序列作为调制信号的ASK、PSK、FSK频谱图，在理论上你能得到什么结论? ASK、PSK的带宽利用率较高，都为单载波，且其中ASK有载波；FSK的带宽利用率则较低，为多载波。

ASK调制是将频谱做一个搬移，解调时做相同的搬移，并滤波。

FSK和ASK很相似，但调制信号为双极性。

FSK调制是将频谱做两次搬移，分别解调。

2、试回答在FSK调制解调实验中，改变信道高斯噪声方差对调制解调的影响。

高斯噪声方差越小，信号误码率越低；高斯噪声方差越大，信号误码率越高。

相干解调的性能要好于
非相干解调。

3、在PSK调制解调实验中。

是否观察到用10序列作为调制信号时，调制信号频谱与解调信号频谱有何不同?为什么?
0频率出，调制信号的频谱有很高的幅值，而解调信号则没有。

这是由于实验中的PSK调制相差为pi，调制时，信号下调0.5，再乘上载波。

也就是0频率处几乎为零，所以解调出来的信号频谱上没有峰值。