(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析

2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析比较
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：
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。

⎩⎨⎧===0
cos 1,cos )(212k k FSK a t A a t A t s 当，当ωω
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
figure（6)
subplot(3,1,1）；%接收波形
plot(1：length（signal1)，signal1)；title（'Wave of receiving terminal(including noise)'）;grid on；
subplot(3，1,2);%接收整流后波形
plot(1：length(signal2）,signal2）；title（'Wave of commutate'）;grid on；
subplot（3，1,3)；％包络检波波形
plot(1:length（signal3)，signal3);title('Wave of LPF');grid on;
bit=［］;
for i=1:length（bitstream)
if bitstream（i）==0
bit1=zeros（1，N);
else
bit1=ones(1,N）；
end
bit=[bit,bit1]；
end
figure(7)%解调后的二进制波形
plot(bit),title(’binary of receiving terminal’)，grid on;
axis([0，N*length（bitstream)，-2.5,2。

5]）；
end
gussian代码%加高斯白噪声
function signal=gussian(transmittedSignal，noise)
signal=sqrt（2）*transmittedSignal；
signal=awgn(signal，noise);
figure（5)
plot（1:length(signal）,signal);
title('Wave including noise’）,grid on；
end
fsk主函数代码
close all
clear all
n=16;%二进制代码长度
f1=18000000；%频率1
f2=6000000；％频率2
bitRate=1000000；%bit速率
N=50；%码元宽度
%noise=ti;
noise=10;％家性噪声大小
signal=source(n,N）;％产生二进制代码
transmittedSignal=fskModu(signal，bitRate,f1，f2,N）;%调制signal1=gussian(transmittedSignal,noise）;%加噪声configueSignal=demoFSK(signal1，bitRate，f1，f2，N）；%解调
source代码％二进制信号产生函数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(bit）,title（'transmitting of binary’），grid on;
axis（［0,N*length（sendSignal），-2。

5，2。

5])；
end
fskModu代码％频率调制函数
function transmittedSignal=fskModu（signal,bitRate,f1,f2,N）t=linspace(0，1/bitRate，N)；
c1=sin(2*pi*t＊f1);％调制信号1
c2=sin（2*pi＊t*f2);％调制信号2
transmittedSignal=［］;
for i=1：length（signal)％调制
if signal(i)==1
transmittedSignal=[transmittedSignal,c1];
else
transmittedSignal=［transmittedSignal，c2］;
end
end
figure(2) ％画调制后波形图
plot(1:length（transmittedSignal),transmittedSignal）；title（’Modulation of FSK’)；grid on；figure（3）%画调制后频谱图
m=0：length(transmittedSignal）-1;
F=fft(transmittedSignal）;
plot（m,abs(real（F)))，title（’ASK_frequency-domain analysis real’）;
grid on;
end
demoFSK代码
function bitstream=demoFSK(receivedSignal,bitRate，f1,f2,N）
load num
signal1=receivedSignal;
signal2=filter（gaotong，1,signal1); ％通过HPF,得到高通分量
signal3=abs（signal2）；%整流
signal3=filter（lowpass,1，signal3）；%通过低通，形成包络
bitstream=［］；
IN1=fix(length（lowpass）/2)+fix（length（gaotong)/2）; ％延迟时间
bitstream1=[];
LL=N；%每个bit的抽样点数
i=IN1 +LL/2；
while （i<=length（signal3））％判决
bitstream1=［bitstream1,signal3（i)〉=0.5];
i=i+LL；
end
bitstream1
figure（5)
subplot（3，1,1）;
plot（1：length(signal1)，signal1）；title('Wave of receiving terminal（including noise)’);grid on; subplot(3，1，2);
plot(1:length（signal2)，signal2）;title('After Passing HPF’)；grid on;
subplot(3，1，3)；
plot（1：length(signal3)，signal3）；title（'After Passing LPF'）;grid on;
signal4=filter（daitong，1，signal1); ％通过BPF得到低频分量
signal5=abs(signal4)；％整流
signal5=filter（lowpass，1,signal5)；％通过LPF，形成包络
IN2=fix（length（lowpass）/2）+fix（length(daitong)/2）；％延迟时间
bitstream2=[]；
LL=N；%每个bit的的抽样点数
i=IN2 +LL/2;
while (i〈=length(signal5)）%判决
bitstream2=［bitstream2,signal5（i）>=0.5］；
i=i+LL;
end
bitstream2
figure（6)
subplot(3，1,1);
plot(1:length(signal1）,signal1）；title('Wave of receiving terminal(including noise）’）;grid on；subplot（3,1,2)；
plot（1：length(signal4）,signal4);title（'After Passing BPF’）;grid on;
subplot（3,1,3）；
plot（1:length(signal5）,signal5);title（’After Passing LPF’）；grid on；
for i=1:min（length(bitstream1），length（bitstream2）) ％判决
if（bitstream1（i)>bitstream2(i））
bitstream(i)=1;
else
bitstream(i）=0;
end
end
bitstream
bit=［]；%接收端波形
for i=1:length（bitstream）
if bitstream（i)==0
bit1=zeros（1,N)；
else
bit1=ones（1,N)；
end
bit=[bit，bit1］;
end
figure（7）
plot（bit),title('binary of receiving terminal’),grid on;
axis（[0，N*length（bitstream)，-2。

5，2。

5］）; 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
gussian代码
function signal=gussian（transmittedSignal，noise) signal=sqrt(2）*transmittedSignal;
signal=awgn(signal,noise）;
figure(4)
plot(1：length(signal）,signal),title（’Adding Noise’)；
grid on;
end
2psk主函数代码
close all
clear all
n=16;％二进制码长
fc=1000000；％载波频率
bitRate=1000000；信息频率
N=50;%码宽
noise=10；%信道加性噪声大小
signal=source(n，N）;生成二进制代码
transmittedSignal=bpskModu（signal,bitRate,fc，N）；对信号进行调制并进行频谱分析signal1=gussian（transmittedSignal，noise)％加信道噪声
configueSignal=demoBPSK（signal1，bitRate，fc，n,N);％信号解调
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(bit），title（’transmitting of binary’),grid on；
axis（［0，N＊length(sendSignal),-2。

5，2。

5]）；
end
bpskModu代码
function transmittedSignal=bpskModu（signal，bitRate，fc,N）t=linspace（0,1/bitRate,N）；
c1=sin（2*pi*t＊fc）;
c2=sin(2＊pi*t＊fc + pi)；
transmittedSignal=[］;
for i=1：length（signal)
if signal（i）==1
transmittedSignal=［transmittedSignal，c1］；
else
transmittedSignal=[transmittedSignal,c2];
end
end
figure（2）% 画调制图
plot(1：length（transmittedSignal)，transmittedSignal）;title（'Modulation of BPSK’)；grid on；figure(3）％画频谱图
m=0：length(transmittedSignal）-1;
F=fft（transmittedSignal);
plot（m，abs(real（F))），title(’BPSK_frequency—domain analysis real')；
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
demoBPSK代码
function bitstream=demoBPSK（receivedSignal，bitRate，fc，n，N)
load num %读取num存储的低通滤波用的数据
signal1=receivedSignal;
t=linspace(0,1/bitRate,N）;
c=sin（2*pi＊t＊fc)；
signal=［]；
for i=1：n
signal=［signal,c］;
end
signal2=signal1。

*signal；％乘同频同相sin
signal3=filter(num1,1，signal2）; %LPF，包络检波3
IN=fix（length(num1）/2)；％Ñ延迟时间
bitstream=[］；
LL=fc/bitRate＊N;
i=IN+LL/2;
while （i<=length(signal3）) ％判决
bitstream=[bitstream，signal3（i）>=0］;
i=i+LL；
end
figure(5)
subplot(3,1,1）;％画接收的包含噪声的波形
plot（1:length(signal1）,signal1)；title('Wave of receiving terminal（including noise）')；grid on；
subplot(3，1,2）;%相干解调波形
plot（1：length(signal2),signal2）；title('After Multipling sin Fuction')；grid on;
subplot（3，1,3);%包络检波波形
plot（1:length（signal3)，signal3）;title(’Wave of LPF’）;grid on;
bit=［］;
for i=1:length(bitstream）
if bitstream（i)==0
bit1=zeros(1,N);
else
bit1=ones(1，N）;
end
bit=［bit,bit1］;
end
figure(6)二进制接收信号波形
plot(bit）；title('binary of receiving terminal’)；grid on;
axis(［0，N*length(bitstream)，—2.5,2.5]);
end
gussian代码
function signal=gussian(transmittedSignal,noise)
signal=sqrt(2)＊transmittedSignal；
signal=awgn（signal，noise);
figure(4）
plot（1：length（signal）,signal）,grid on；
title(’Adding noise’)
end
三种调制方式的性能比较：
load PeRate;
load PeRatep；
％补偿误差
fpeask(15)=1e-3；
fpefsk（9)=1e-3；
fpepsk(24)=0.002；
fpepsk（26)=1e-3;
figure(1)
semilogy(-6：length(fpeask）—7,fpeask，-6:length（fpefsk)-7，fpefsk,—30:length（fpepsk)—31，fpepsk),grid on；
title（'Analysis Of Bit Error Rate');
legend（'ASK'，'FSK’,’PSK’);
xlabel('r/dB’)；
ylabel（'Pe’);
figure（2）
semilogy（-6:length(fpefsk）—7,fpeask);grid on;
title（’Bit Error Rate Of ASK'）；
xlabel('r/dB’）;
ylabel（'PeASK')；
figure（3)
semilogy(—6：length(fpefsk)—7，fpefsk）；grid on; title（’Bit Error Rate Of FSK’）；
xlabel（'r/dB')；
ylabel(’PeFSK’）;
figure(4）
semilogy(—16：length(fpepsk）—17，fpepsk)；grid on; title（’Bit Error Rate Of PSK'）；
axis（［-16，10,1e—3,1]）;
xlabel（'r/dB’）;
ylabel('PePSK');
三．程序与调制解调波形
3。

1 2ASK波形
1随机信号产生
2ASK信号调制3信号噪声附加
4接受信号解调
5解调出的基带信号
3.2．FSK
1随机信号产生2FSK信号调制
3信号噪声附加4接受信号解调5解调出的基带信号
3.3PSK
1．随机信号产生2．FSK信号调制
3信号噪声附加4接受信号解调
5解调出的基带信号
3。

4误码率分析1.2ASK误码率分析
2。

2FSK误码率分析3.2PSK误码率分析
4性能比较
五。

参考文献
(1）通信原理（第6版) 樊昌信。

国防工业出版社
（2)数字通信原理黎洪松西安电子系科技大学出版社（3）MATLAB程序设计教程刘卫国中国水利水电出版社
(完整word版)2ASK、2FSK、2PSK数字调制系统的Matlab实现及性能分析（4）通信原理李晓峰清华大学出版社
（5)数字处理及matlab仿真张雪英电子工业出版社
（6）通信系统仿真冯玉涛国防工业出版社
（7)matlab通信工程仿真张德丰机械工业出版社
(8）通信原理—基于Matlab的计算机仿真郭文彬桑林北京邮电大学出版社
（9)MATLAB通信工程仿真张德丰机械工业出版社。