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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页 课 程 设 计 说 明 书 设 计 及 说 明主要结果引言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。通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。其次，还有4PSK、16QAM等调制方式。1、任务和要求1.1、课程设计目的通过课程设计加深对通信原理课程基本内容
2、的理解学习与掌握通信系统仿真的基本方法1.2、课程设计要求1）完成2ASK、2FSK、2PSK、4PSK、16QAM五种调制系统的仿真，要求有调制、信道、解调三个部分；2）信道为高斯信道；3）系统参数可自行设置；4）仿真结果要求给出已调信号时域波形和频谱，解调后信号的时域波形与频谱。1.3、MATLAB仿真平台简介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。MATLAB是由美国mathworks公
3、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
4、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。2、2ASK调制解调原理与系统仿真2.1、2ASK调制原理与仿真数字幅度调制又称幅度键控（ASK），二进制幅度键控记作2ASK。2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续地输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。2ASK信号可表示为 （2-1）式中，为载波角频
5、率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列 （2-2）其中，g(t)是持续时间、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；为二进制数字 （2-3）2ASK/OOK信号的产生方法通常有两种：模拟调制（相乘器法）和键控法。本课程设计运用模拟幅度调制的方法，用乘法器实现。相应的调制如图2-3：乘法器图2-3模拟相乘法调制代码：clear; %清除空间变量m=1 0 1 1 0 1 1 0; %数字信号序列Lm=length(m); %序列的长度F=150; %数字信号的带宽f=600; %正弦载波信号的频率A=1; %载波的幅度Q=f/F; %频率比，即一个码元宽度中的正弦周期个数,为适配下面滤波器参数%选%取
6、，推荐将Q 设为Q=1/3M=500; %一个正弦周期内的采样点数t=(0:M-1)/M/f; %一个正弦信号周期内的时间carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q); %一个码元宽度内的正弦载波信号Lcarry1=length(carry1); %一个码元宽度内的信号长度carry2=kron(ones(size(m),carry1); %载波信号ask=kron(m,carry1); %调制后的信号V=0.002;ask1=imnoise(ask,gaussian,0,V); %加高斯白噪声后的已调信号Fask=fft(ask); %对信号进行傅里叶变换Fask=a
7、bs(Fask(1:length(Fask)/2+1); %已调信号频谱f1=(0:length(Fask)-1)*f/length(Fask)/2; %已调信号频谱带宽N=length(ask); %长度tau=(0:N-1)/(M-1)/f; %时间Tmin=min(tau); %最小时刻Tmax=max(tau); %最大时刻T=ones(size(carry1); %一个数字信号1dsig=kron(m,T); %数字信号波形subplot(2,2,1) %子图分割plot(tau,dsig),title(数字信号波形) %画出数字信号的波形图grid on axis(Tmin Tma
8、x -0.2 1.2) %设置坐标范围subplot(2,2,2) %子图分割plot(tau,carry2),title (载波波形) %画出载波波形grid on axis(Tmin Tmax -1.2*A 1.2*A) %设置坐标范围subplot(2,2,3),plot(tau,ask) %画出调制后的波形title(调制信号) %子图分割grid on axis(Tmin Tmax -1.2*A 1.2*A) %设置坐标范围subplot(224);plot(f1,Fask),title(已调信号频谱);figure(2)subplot(111),plot(tau,ask1) %画出
9、调制加噪波形title(调制后加噪声波形);grid on axis(Tmin Tmax -1.2*A 1.2*A) %设置坐标范围运行结果：信号经过信道后，会受到噪声的干扰，假设信道噪声为高斯白噪声。信号加噪后波形：2.2、2ASK解调原理与仿真2ASK有两种基本解调方法：相干解调法（同步检测法）和非相fc干解调法（包络检波法）。相干解调需要将载频位置的已调信号频谱重新搬回原始基带位置，因此用相乘器与载波相乘来实现。为确保无失真还原信号，必须在接收端提供一个与调制载波严格同步的本地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行的关键。解调过程如图5所示。S( t )定时脉冲 带通 相乘 低通 抽样判
10、决eo( t )cosc t2fs图5 相干解调带通 整流 低通 抽样判决判决定时脉冲 S( t ) eo( t ) abcd包络检波器通常由整流器和低通滤波器组成，可以直接从已调波中提取原始基带信号，结构简单，如图6所示。经过各个模块后波形变化如图7所示。图6 非相干解调图7 非相干解调过程的时间波形本实验采用非相干解调方式。解调代码：clear; %清除空间变量m=1 0 1 1 0 1 1 0; %数字信号序列Lm=length(m); %序列的长度F=150; %数字信号的带宽f=600; %正弦载波信号的频率A=1; %载波的幅度Q=f/F; %频率比即一个码元宽度中的正弦周期个数,
11、为适配下面滤波器参数选%取M=500; %一个正弦周期内的采样点数t=(0:M-1)/M/f; %一个正弦信号周期内的时间carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q); %一个码元宽度内的正弦载波信号Lcarry1=length(carry1); %一个码元宽度内的信号长度carry2=kron(ones(size(m),carry1); %载波信号ask=kron(m,carry1); %调制后的信号 V=0.002;ask1=imnoise(ask,gaussian,0,V); %加高斯白噪声后的已调信号sig_mul=ask.*carry2; %已调信号与载波信号相乘N=length(ask); %长度tau=(0:N-1)/(M-1)/f; %时间Tmin=min(tau); %最小时刻Tmax=max(tau);
