通信系统综合设计与实践 题目ASK、FSK、PSK调制解调的对比仿真 院（系）名称信息工程学院通信系 专业名称 学生姓名 学生学号 11031 1103 110 指导教师2012 年 5 月 17 日摘要数字调制解调技术的发展不断更新，如今在现实中应用的数字调制系统大部分都是经过改进的，性能较好的系统，但是，作为理论发展最成熟的调制解调方式，对ASK，FSK，PSK的研究仍然具有非常大的意义，而且这样可以更容易将其仿真结果与成熟的理论进行比较，从而验证仿真的合理性因此，我们选择了这几种调制解调方式进行对比仿真研究本次课程实训设计运用了MATLAB实现了2ASK,2FSK,2PSK调制解调过程的仿真，在调制解调过程中观察了各个环节时域和频域的波形，还对比了这三种调制方式的频谱特点与误码率情况，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了频谱与误码率对调制性能的影响，以及仿真结果与预测结果的对比，从而得出此次仿真的可靠性，最终可以对比以上因素，在不同的场合中选择出信号传输的最佳调制解调方式目录1.序言 31.1工具介绍 41.2程序设计目的与意义 41.3数字带通传输系统 52.数字调制技术原理 52.1二进制振幅键控（2ASK）原理 62.2二进制频移键控（2FSK）原理 82.3二进制相移键控（2PSK）原理 113.数字调制系统的模拟 133.1预测结果 143.2仿真预测结果的意义 144.数字调制系统的仿真 154.1二进制振幅（2ASK）调制解调 154.1.1设计流程 154.1.2设计思路 154.1.3代码清单 154.1.4运行结果 184.2二进制频移（2FSK）调制解调 194.2.1设计流程 194.2.2设计思路 194.2.3代码清单 194.2.4运行结果 224.3二进制相移（2PSK）调制解调 284.3.1设计流程 284.3.2设计思路 284.3.3代码清单 284.3.4运行结果 304.4误码率 324.4.1设计思路 324.4.2代码清单 324.4.3运行结果 335.总结 356.心得体会 367.参考文献 361.序言数字调制技术的发展日新月异现如今信息技术不断的推陈出新，信息的传输及通信起着支撑作用。
而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段因此，数字信号的调制就显得非常重要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，而实现数字调制需要的方法就需要用键控法来实现，比如可以对载波的振幅、频率和相位进行键控1.1工具介绍仿真工具：Matlab7.1软件介绍：matlab语言是一种官方应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自1984年美国MathWords公司推向市场以来，经历二十多年的发展和竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发软件Matlab功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎Matlab软件系列产品是一套功能强大的数值运算和系统仿真软件，被誉为“巨人肩膀上的工具”借助matlab，能够迅速提测试设计构想，综合评测系统的性能1.2程序设计目的与意义选择该程序设计的目的是为了通过对幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)调制解调进行仿真，加大对他们的认识并对其特点（误码率、抗噪声性能等）进行分析，熟练了解他们各自具备的特点，在信号传输中选择最佳的调制解调方法因为通信的最终目的是在一定的距离内传递信息虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况可见幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)调制解调的重要性，我们只有充分了解其特点，才能在现实生活中选择最佳的调制解调方法1.3数字带通传输系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输然而，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，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量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在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统由于是借助于正线载波的幅度、频率和相位来传递数字基带信号的，所以带通传输也叫载波传输2.数字调制技术原理2.1二进制振幅键控（2ASK）原理2ASK二进制振幅键控。
振幅键控是利用载波变化来传递数字信息的，而其频率和初始相位保持不变在2ASK中，载波的幅度有两种变化态度，分别对应二进制信息“0”和“1”一种常用的就是通----断键控（OOK），其表达式为：以概率P发送“1”时 0 以概率1-P发送“0”时典型波形如图2-1所示可见，载波在二进制基带信号s（t）控制下通-断变化，所以这种键控又称为通-断键控在OOK中，某一种符号（“0” 或“1” ）用没有电压来表示2ASK信号的一般表达式为：其中式中： 为马原持续时间；g(t)为持续时间为 的基带脉冲波形为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于 的矩形脉冲； 是第n个符号的点评取值若去1 概率为P0 概率为1-P则相应的2ASK信号就是OOK信号图2-1 2ASK信号时间波型2ASK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图2-2所示图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）是一种数字键控法，其中开关电路受s（t）控制图2-2 2ASK信号调制器原理框图与AM信号的解调方法一样。
2ASK信号也有两种基本的解调方法：非相干解调（报络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接收系统组成方框图如图2-3所示与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接收性能是必要的图2-3 2ASK信号的接收系统组成方框图 图2-4给出了2ASK信号非相干解调过程的时间波形图2-4 2ASK信号非相干解调过程的时间波形2ASK是20世纪初最早运用于无线电报中的数字调制方式之一但是，ASK传输技术噪声影响很大噪声电压和信号一起改变了振幅在这种情况下，“0”可能变为“1”，“1”可能变为“0”可以想象，对于主要依赖振幅来识别比特的ASK调制方法，噪声是一个很大的问题由于ASK是受噪声影响最大的调制技术，现已较少应用，不过，2ASK常常作为研究其他数字调制基础，还是有必要了解它2.2二进制频移键控（2FSK）原理频移键控是利用载波的频率变化传递数字信息在2FSK中，载波的频率岁二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化故其表达式为发送“1”时发送“0”时典型波形如图2-5所示由图可见，2FSK信号的波形（a）可以分解为波形（b）和波形（c），也就是说，一个2FSK信号可以看成两个不同载频的2ASK信号的叠加。
因此，2FSK信号的时域表达式游客写成 [ ] + [ ] 式中：g（t）为单个矩形脉冲，脉宽为Ts ； 1 概率为P0 概率为1-P 与 的反码，若 =1，则 =0；若 =0，则 =1，于是1 概率为1-P0 概率为P与 分别是第n个信号码元（1或0）的初始相位在移频键控中， 和 不携带信息，通常可令 和 为零因此，2FSK信号的表达式可简化为 其中 图2-5 信号的时间波形图2-6 2FSK信号解调原理图2FSK信号的常用解调方法是采用如图2-6所示的非相干解调（包络检波）和相干解调解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别解调，然后进行判决这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”。
2.3二进制相移键控（2PSK）原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变在2PSK中通常用初始相位0和 分别表示二进制“1”和“0”因此，2PSK信号的时域表达式为 （2.3-1）其中， 表示第n个符号的绝对相位： 0 发送“0”时发送“1”时因此，式子（2.3-1）可以改写为概率为P概率为1-P典型波形如图2-6所示由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘，即其中这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而 的统计特性为1 概率为P-1 概率为1-P即发送二进制符号“0”时（ 取+1）， 取0相位；发送二进制符号“1”时（ 取-1）， 取 相位这种以载波的不同相位直接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图2-6 2PSK信号的时间波形2PSK信号的调制原理框图如图2-7所示。
2ASK信号的产生方法比较知识对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图2-7 2PSK信号的调制原理图2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理框图如图所示图2-8 2PSK信号的解调原理图2PSK信号相干解调各点波形如图2-9所示图中假设想干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致但是，由于在2PSK信号的载波。