[其它]基于matlab的数字调制技术仿真1

1、题 目：基于matlab的数字调制技术仿真学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 学 生:职称:指导教师:时间:题 目：基于matlab的数字调制技术仿真专题题目（若无专题则不填）：原始依据（包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）： 工作基础：本科阶段开设了通信原理课程，为课题的开展奠定了良好的理论 基础。在matlab语言课程屮，学生掌握了 matlab语言编程方面的知识，同时， 配套课程实验培养了学生的设计动手能力，为课题的研究提供了保障。研究条件：硬件条件一计算机、软件条件一winxp操作系统、matlab； 应用环境：科学研究、通信芯片设计。工作目的：1、使学生提

2、高综合运用所学专业知识的能力；2、使学生掌握从事学术研究的基本方法；3、使学生掌握撰写学术论文的基本格式；4、研究通信技术和通信芯片设计技术。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题 性质对学生提岀具体要求人1. 主要内容数字调制技术是通信原理中的重要内容，也是数字通信系统中必不可少的一 个环节。目前，数字系统中用到的调制技术有很多，如dpsk, fsk, qam, msk, ofdm,扩频通信等。本课题研究的主要内容是在matlab平台上建立各种调制技术的仿真模型， 研究数字通信系统在不同的信道条件下以及不同的调制方式下的抗干扰能力。2. 主要指标与技术参数（1

3、）在matlab平台上构建完整的数字调制技术仿真系统。（2）完成模块设置，确定搭建系统的主要参数，并对主要模块的构建方式 进行说明（3）对不同数字调制方式进行全面的仿真分析和比较。（4）代码结构清晰，注释完整清楚。3. 要求：要求学生独立完成所定专题，在课题研究和论文中应对所使用方法的可行性 及主要技术指标进行分析。日程安排：第12周：毕业实习（2周）第34周： 收集课题资料，建立开发环境并学习开发工具的使用（2周）第58周： 系统分析和设计（3周）第912周：模型构建与系统性能分析（5周）第13周：小组讨论、进一步完善课题（1周）第1415周：撰写毕业设计论文（2周）第16周：做好答辩前的各

4、项准备工作并参加答辩（1周）主要参考文献和书目：1 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）北京：国防工业出版社，20062 theodores. rappaport.无线通信原理与应用（第二版）.北京：电子工业 出版社，20063 汪裕民.ofdrn关键技术与应用.北京：机械工业出版社，20074 薛定宇，陈阳泉.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用北京:清华 大学出版社，20065 赵鸿图，茅艳.通信原理matlab仿真教程北京:人民邮电出版社,20106 赵静，张瑾，高新科.基于matlab的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学 出版社,2007指导教师签字： 教研室主任签字

5、: 教学院长签字：注：1、木表可自主延伸，各专业根据需调整2、本表一式两份，一份下达给学生，一份装订在指导教师日志中。本科毕 业设计(论文)开 题报告题目：基于matlab的数字调制技术仿真专题题目(若无专题则不填)：本课题来源及研究现状：随着通信技术领域的不断进步，数字信号已经成为了未來发展的趋势，在数 字传输过程屮，信号可以是利用数字基带传输方式，但是很多情况下，就是说实 际生活中的很多信道是不能直接传输基带信号，为了使信号能在带通信道中传 输，这就出现了另一种调制方式，就是用数字基带信号对载波进行调制，这样就 使信号与信道的特性相兀配。matlab提供了丰富的编程语句结构和实用函数,ma

6、tlab产品组是支持你从概 念设计、算法开发、建模仿真到实时实现的理想的集成环境。无论是进行科学研 究还是产品开发,matlab产品族都是必不可少的工具，在这次课题研究中matlab 用于数字调制信号仿真。调制技术是把基带信号变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后， 以二进制数字信号“1”或“(t对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码(pcm)o数字调制一般指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。它有四种 基本调制电路形式：振幅键控、移频键控、移相键控和差分移相键控。振幅键 控(ask):用数字调制信号控制载波的通断。如在二进制屮，发0时不发送载波, 发1时发送载波。有时也把代表多个

7、符号的多电平振幅调制称为振幅键控，振幅 键控实现简单。移频键控(fsk):用数字调制信号的正负控制载波的频率。当 数字信号的振幅为正时载波频率为/!,当数字信号的振幅为负时载波频率为 /2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控，移频键控能区 分通路。移相键控(psk):用数字调制信号的正负控制载波的相位。当数字信 号的振幅为正时，载波起始相位取0；当数字信号的振幅为负时,载波起始相位 取180°。有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为移相键控，移相键 控抗干扰能力强。差分移相键控(dpsk)：利用调制信号前后码元z间载波相对 相位的变化来传递信息。数字调制抗干扰

8、能力强，屮继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距 离传输。实际生活中的很多信道是不能直接传输基带信号，为了使信号能在带通 信道屮传输，数字调制技术的出现就成了当前一个非常活跃的研究课题，这就需 要我们做进一步的深入研究。课题研究目标、内容、方法和手段：研究目标：在matlab平台上建立各种调制技术的仿真模型，研究数字通信系 统在不同的信道条件下以及不同的调制方式下的抗干扰能力课题研究内容：在matlab平台上构建完整的数字调制技术仿真系统。完成模块设置，确定搭建系统主要参数，并对主耍模块的构建方式进行说明对不同数字调制方式进行全面的仿真分析和比较。课题研究的手段：在计算机上，运用matla

9、b软件来实现对数字信号调制技术的仿真设计（论文）提纲及进度安排：第12周：毕业实习（2周）第34周： 收集课题资料，建立开发环境并学习开发工具的使用（2周）第58周：系统分析和设计（3周）第912周：模型构建与系统性能分析（5周）第13周： 小组讨论、进一步完善课题（1周）第1415周：撰写毕业设计论文（2周）第16周：做好答辩前的各项准备工作并参加答辩（1周）主要参考文献和书目：1 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）北京：国防工业出版社，20062 theodoresrappaport无线通信原理与应用（第二版）北京：电子工业 出版社，20063 汪裕民.ofchn关键技术与应用.北京：机械

10、工业出版社，20074 薛定宇，陈阳泉.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用北京：清华 大学出版社，20065 赵鸿图，茅艳.通信原理matlab仿真教程北京：人民邮电出版社，20106 赵静，张瑾，高新科.基于matlab的通信系统仿真.北京：北京航空航天大学 出版社,2007指导教师审核意见：指导教师（签字）:现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术 z的调制技术一直是人们研究的一个重要方向，所以对于数字信号调制方式的 研究就成为了至关重要的一个主题。matlab是一款强大的高级计算机语言，是 一个对动态系统进行建模、仿真和分析的软件。本设计主要

11、叙述了数字信号的调制方式，介绍了 2ask、2fsk、2psk这三种 数字调制方式的基本原理，功率谱密度，并运用matlab软件对数字调制方式 2ask. 2fsk、2psk进行了编程仿真实现，然后对比了这三种调制方式下误码率、 频带宽度和对信道特性变化的敏感性，进而比较他们的性能。进一步学习了 matlab编程软件，将matlab与通信系统中数字调制知识联系起来，为以后在通 信领域学习和研究打下了基础。关键词:通信系统；matlab；数字调制;2ask； 2fsk； 2psk；abstractmodem communication system requirements communicat

12、ion distance, communication capacity, transmission quality good, as one of the key technologies modulation technique is one of the important research direction, so for the digital signal modulation mode study became one of the most important topic. matlab is a powerful computer language, is a dynami

13、c system modeling, simulation and analysis software.this design mainly describes the digital signal modulation method, the paper introduced 2 ask, 2 fsk, 2 psk this three kinds of digital modulation mode, the basic principles of power spectral density, and use of matlab software of digital modulatio

14、n mode 2 ask，2 fsk, 2 psk the programming simulation, and then compared the three modulation mode frequency band, the width and the bit error rate of channel characteristics to the sensitivity of the change, and compare their performance. further study of matlab software, will matlab and communicati

15、on system digital modulation knowledge is connected, in communication field for the future study and research laid a foundation.key words:communication system; matlab; digital modulation; 2 ask; 2 fsk;2 psk;第一章绪论11.1数字通信11.2数字带通传输系统31. 3本章力、纟吉4第二章matlab基础知识52. 1matlab发展历程 52.2 matlab工作环境 62.3 matlab

16、编程实现82. 4本章小结10第三章二进制数字调制原理113. 12ask 调制113.2 2fsk 调制143. 32psk 和 2dpsk 调制 173.4本章小结21第四章数字调制仿真224. 1流程步骤分析224.2 matlab编程仿真 234.3二进制数值调制系统性能比较 324. 4本章小结34第五章总结36参考文献37致谢38附录一：外文资料39附录二：中文翻译45第一章绪论1.1数字通信1.1.1数字通信的发展背景数字通信己广泛应用于各个频段和各种通信方式中，成为当今通信发展的 一种必然趋势。所谓数字通信即用数字信号传送信息进行通信，也可以说通信的 数字化。数字通信的主要优点

17、在于用数字信号传送信息易于再生，可减小传输中 的失真易于用脉冲数字电路来实现，设备可做到体积小、重量轻可以引入计算技 术，应用微处理器及单片微机，发挥各种数字信号处理及智能化控制功能数字 信号易于加密便于采用纠错编码和扩频技术，提高抗干扰能力。数字通信之所以 取得迅速的发展不是偶然的现象，有其理论上、技术上和客观需求上的基础从理 论分析开始，人们早就认识到数字通信在理论上比模拟通信具有一系列优点。除 上述各点外，在频带和功率的有效利用方面也更为有利计算技术和微电子学的 进展为通信的数字化提供了坚实的技术基础人们在社会生活中对多种功能综合 服务的需要是数字通信发展的强大动力。1.1.2数字通信的

18、发展概况目前数字通信在短波通信、移动通信、微波通信、卫星通信以及光纤通信中 都得到了广泛的应用。现简要分述其发展近况。1. 数字短波通信由于人们认识到未来战争中的星球大战使通信卫星易于被击毁，短波通信 经过被冷落一段吋间后又出现了“复苏”现象，重新引起各方面的重视。近年 来除了对衰落多径信道的研究外，短波通信数据传输的研究更是注意的焦点。为 了克服严重的码间干扰，采用了一系列自适应技术，包括自适应实吋选频自适 应信道均衡、自适应干扰对消，以及由它们组合而成的自适应通信系统。此外尚 有功率自适应、速率自适应、天线调谐自适应和自组织自适应通信网等。目前多 音并行体制的调制解调器已广为应用，正大力进

19、行单音串行体制调制解调器的 研制。此外，在短波数字通信中采用扩频跳频技术，自适应接收和瞬时快速通信 技术等的研究都在进行中。2. 数字移动通信当前各国都在大力开展新一代数字式移动通信系统的研制。欧洲各国已研制 出8种新的系统，采用宽带或窄带tdma制式。在此基础上已共同制定了泛欧gsm 系统标准。各大公司都在大力进行设备研制，1991年已投放市场，付诸应用。北 美也制定了数字蜂房公用陆地移动通信系统(nacs)标准，可与0前大量应用的 模拟移动通信系统兼容，称为双模体制，也计划于近期完成研制工作。日本也正 大力制定自己的体制标准。不难看出，数字化是目前国际上移电信科学年动通信 的主要发展方向。

20、实现移动通信数字化带来的好处是能适应齐种数字业务传输的 需要，提高频带利用率，提高系统的抗干扰能力，有利于实现isdn,便于设备 小型化和降低造价。数字移动通信的新技术特点是采用了智能网络的原理，与 isdn相结合，以及部件的高度集成化。这些特点使数字移动通信系统成为高技术 密集的产品。更引人注目的是在数字化和微型化的基础上，ccir提岀了 “未来 公众陆地移动电信系统(fplmts)”，欧洲提岀了“个人通信”，美国提岀了 利用低轨道卫星实现个人卫星移动通信的“钺”系统。这些均展于第三代移动 通信系统，它有希望实现人类在任何时间地点与世界上任何人都可自由通信的 美好理想。3. 数字微波通信随着

21、数字技术的发展，数字微波已成为发展的主流，各国已有20多年的历 史。大容量数字微波的发展遭遇到数字短波通信同样的技术难题，即微波在地而 传播也存在多径效应和衰落现象。数字微波也需要采用一整套自适应技术来抗多 径衰落引起的码间干扰。目前各国都致力于第三代设备的研制，其技术特点为采 用256qam或1024qam调制、自适应均衡、有效的分集接收合成技术等先进的自适 应抗多径衰落技术措施，采用双重极化等频率重用技术，并开辟10ghz以上新的 频段，以及新的电路和工艺。4. 数字卫星通信早期的时分多址卫星系统就是数字式的。从体制上看，目前已有单路单载波 (scpc)的spade系统，时分多路频分多址系

22、统，时分多址数字卫星通信系统。近年来甚小口径终端(vsat)数据卫星通信系统取得了很大的进展和广泛的应用o 大量的个人计算机通过卫星通信连接成卫星数据网，其造价低廉、安装容易、使 用灵活，受到广大用户的欢迎。目前已有美国vsi公司的tdm/scpc系统,美国赤 道公司的tdm/cdma系统，美国hyghcs公司的pes系统和日本nec公司的nextar系 统，它们均属于tdm/tdma系统。近来，根据用户要求，各大公司又推出了以传话 音为主的系统，如hyghcs公司的tes系统，spar公司的tsat系统等。我国已引 vsat进技术，并在一些部门建立了 vsat通信网。我国卫星通信的发展也将以

23、数字 卫星通信为主。5. 数字光纤通信光纤通信具有频带极宽、通信容量极大、传输损耗小、保密性好不易被窃听, 以及能抗电磁干扰、且体积小重量轻等一系列优点，已在国内外得到极大发展和 应用。光纤通信的宽频带特性，为实现宽带创造了十分有利的条件。当前的主要 孑盾是应大力研制和开发数字通信终端及交换设备，以便与光纤传输系统相连 接，否则将阻碍光纤通信的应用和发展。此外，人们还正在开发路和路的高速系统。1.1.3数字通信系统通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信 号来传递消息的通信系统，其模型如图1-1所示。受信者噪声源a图1-1数字通信系统模型1.2数字带通传输系统1.2.

24、1数字调制系统的基本结构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，因此，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。与模拟调制相同，可以用数字基带信号改变正弦载波的幅度、频率或相位中 的某个参数，产生相应的数字振幅调制、数字频率调制和数字相位调制，也可以 用数字基带信号同时改变正弦载波的幅度、频率或相位中的某几个参数，产生新型的数字调制。数字调制系统的基本结构如图1-2所示。解调器图12数字调制系统的基木结构基活信号输出1.2.

25、2数字调制基本概念调制是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合传输的形式的过程。即 是把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。带 通信号叫做己调信号，而基带信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波随信 号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或者频率来实现。数字调制就是把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程 数字调制技术有两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制； 通过开关键控载波，通常称为键控法。基本键控方式：振幅键控（ask）、频移键控（fsk）、相移键控（psk）（如卜图1-3所示）数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进

26、制调制，在本次设计中主要针对二进制调制（利用键控方式）进行介绍仿真，并 分析它们的抗噪声性能。13本章小结本章主要讲述了数字通信的发展历程，说明了数字信号传送信息易于再生, 可减小传输中的失真易于用脉冲数字电路来实现，设备可做到体积小、重量轻可 以引入计算技术，应用微处理器及单片微机，发挥各种数字信号处理及智能化 控制功能数字信号易于加密便于采用纠错编码和扩频技术，提高抗干扰能力。也 介绍了数字通信现如今的发展现状，即数字通信在短波通信、移动通信、微波通 信、卫星通信以及光纤通信中都得到了广泛的应用，进而诠释了数字信号是当今 社会研究的重要领域，更是未来发展的趋势。还讲述了数字通信系统模型，其

27、中 有一个重要部分是数字调制模块。除此之外还讲述了数字调制系统的基本结构， 解释了数字调制的基本概念，阐述了数字调制的几种分类方式，并介绍了数字信 号的几种调制方式：振幅键控（ask）、频移键控（fsk）、相移键控（psk）o第二章matlab基础知识2. 1matlab发展历程在70年代中期，cleve moler博士和其同事在美国国家科学基金的资助卜开 发了调用eispack和linpack的fortran子程序库。eispack是特征值求解的 f0etran程序库，linpack是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表 矩阵运算的最高水平。到70年代后期，身为美国new mexic

28、o大学计算机系系主任的cleve moler, 在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用eispack和linpack程序库，但他 发现学生用fortran编写接口程序很费时间，为了让学生方便的调用eispack和 linpack,利用业余时间为学生编写eispack和linpack的接口程序ocleve moler 给这个接口程序取名为 matlab,取名 matlab （matrix laboratory）,即 matrix 和laboratory的组合。在以后的数年里，matlab在多所大学里作为教学辅助软 件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。1983年春天，cleve moler

29、到standford大学讲学,matlab深深地吸引了 工程师john littleo john little敏锐地觉察到matlab在工程领域的广阔前景。 于是，他和 cleve moler、steve bangert 一起，由 steve bangert 主持开发编 译解释程序,steve kleimein完成图形功能的设计，john little和cleve moler 主持开发了各类数学分分析的子模块，撰写用户指南和大部分的m文件。这样用 c语言开发了第二代matlab专业版，也是matlab第一个商用版，同时赋予了它 数值计算和数据图示化的功能。自从第一版发行以来，已有众多的科技工作

30、者加 入到matlab的开发队伍中，并为形成今天约matlab系统做出了巨大的贡献。1984 年,cleve moler 和 john little 成立了 math works 公司,发行了 matlab 第1版（dos版本1. 0）。正式把matlab推向市场。matlab的第一个商业化的版 本是同年推出的是3.0的dos版本。并继续进行matlab的研究和开发，逐步将 其发展成为一个集数值处理、图形处理、图像处理、符号计算、文字处理、数 学建模、实时控制、动态仿真、信号处理为一体的数学应用软件。matlab以商 品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制 领域

31、里的封闭式软件包（如英国的umist,瑞典的lund和simn0n,德国的keddc） 纷纷淘汰，而改以matlab为平台加以重建。九十年代初期，在国际上30几个数学类科技应用软件中，matlab在数值计 算方面独占鳌头,而mathematica和maple则分居符号计算软件的前两名。 mathcad因其提供计算、图形、文字处理的统一环境而深受中学生欢迎。matlab 已经成为国际控制界公认的标准计算软件。1992年,mathworks公司于推出了 4.0版本。1993年，mathworks公司推岀了 matlab 4. 1版。也是在这年(1993年) mathworks公司从加拿大滑铁卢大学

32、购得maple的使用权,以maple为“引擎” 开发了 symbolic math toolbox l.oo mathworks公司此举加快结束了国际上数 值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展新时代。1994年，4. 2版本扩充了 4.0版本的功能，在图形界面设计方面更提供了新 的方法。1995 年，推出 4.2c 版(for win3.x)o1997年，推出5.0版，允许了更多的数据结构，如单元数据、多维矩阵、对 象与类等，使其成为一种更方便编程的语言。1999年，推岀5. 3版，在很多方面又进一步改进了 matlab语言的功能。matlab 5.x较matlab 4

33、. x无论是界而还是内容都有长足的进展，其帮助信 息采用超文本格式和pdf格式，在netscape 3. 0或ie 4. 0及以上版本,acrobat reader中可以方便地浏览。2000年10月底推岀了其全新的matlab 6.0正式版(release 12),在核心 数值算法、界而设计、外部接口、应用桌而等诸多方而有了极大的改进。现在的 matlab支持各种操作系统，它可以运行在十几个操作平台上，其中比较常见的 有基于 windows 9x/nt、os/2、macintosh、sun、unix、linux 等平台的系统。 现在的matlab再也不是一个简单的矩阵实验室了，它已经演变成为一

34、种具有广 泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了。2001年，mathworks公司推岀matlab6. 0版本，6. x版在继承和发展其原有 的数值计算和图形可视能力的同时，推出了 simulink,打通了 matlab进行实时 数据分析、处理和硬件开发的道路。2006年9月,matlab r2006b正式发布了！从现在开始，mathworks公司将 每年进行两次产品发布，时间分别在每年的3月和9月，而且，每一次发布都会 包含所有的产品模块，如产品的new feature> bug fixes和新产品模块的推岀。 在r2006a中(matlab 7.2, simulink 6.4),主

35、要更新了 10个产品模块、增加 了多 达350个新特性、增加了对64位windows的支持，并新推岀了. net 具 箱。2. 2 matlab工作环境2. 2. 1 matlab启动界面matlab7. 0提供了丰富的编程语句结构和实用函数,matlab产品组是支持你 从概念设计、算法开发、建模仿真到实时实现的理想的集成环境。无论是进行科 学研究还是产品开发，matlab产品族都是必不可少的工具。这里介绍一些常用 的编程技巧和方法，以便同学们能尽快地启动起来，更好地应用matlabo如图2-1是matlab打开后的工作界面图2t mat lab工作界而2. 2. 2 matlab文件的编写与

36、调试环境m文件的编写与调试在matlab editor/debugger下进行（图2-2）,这个集 成环境可以方便地进行新建、修改、存储，选择debug菜单中的run命令就可以 运行程序，运行结果显示在matlab command window中。程序的调试应用debug 菜单就可以进行调试，其他高级语言中的set/clear breakpoint> single step> stop if error等选项都有，可以方便的调试程序。图2-2 m文件工作界面在matlab eclitror/dcbuggcr下按照matlab编程的规则键入相关的语句并 存盘，就可以得到一个后缀为m的

37、文本文件。2. 3 matlab编程实现2. 3. 1 matlab脚本文件和函数文件在matlab屮，无论是问题的提出还是结果的表达都采用你习惯的数学描述 方法，而不需要用传统的编程语言进行处理。应用matlab编写出來的程序可以 是m脚本文件(script file),也可以是m函数文件(function file),这些文件 都由纯ascii字符构成,其后缀加。matlab下m脚本文件是一串按用户意图排列而成的(包括控制流向指令在 内)matlab指令集合,可以直接执行，用户只需在command window中matlab 提示符 >>后键入文件名即可执行。脚本文件运行后所产

38、生的所有变量都驻留在 matlab的基本工作空间(base workspace)中，只要用户不加以清除且matlab 指令窗不关闭，则这些变量将一直保存在基本工作空间。与脚本文件不同，函数文件犹如一个“黑箱”，从外界只看到传给它的输入 量和送出來的计算结果，内部运作是看不见的，并且函数文件的第一行总是以 "function"引导的“函数申明行”。m函数文件必须由其它的语句来调用，在 一般情况下用户不能单独键入其文件名来运行一个m函数。matlab下的大多数的应用程序由m函数文件形式给出，例如求取系统特征方 程的根的root ()函数和绘制零极点图的pzmap ()函数等。除

39、了 m函数文件z外, matlab还提供了大量的底层函数(内部)，这类文件是不可读的，与m函数一起 统称为函数。2.3.2 m文件的一般结构从结构上看脚本文件只是比函数文件少一个“函数申明行”，所以脚本文件 和函数文件除第一行不同外，其余的结构都是一样的。典型m函数文件的基本结构可由以下儿部分构成：(1) 函数申明行(function declaration line),位于函数文件的首行,以 matlab关键字function开头，函数名以及函数的输入输出宗量都在这一行中定 义；(2) h1行(the first help text line)：紧随函数申明行之后以开头的第一 行注释行。h1

40、行包括大写体的函数名和运用关键词简要描述的函数功能，该行 供lookfor关键词查询和help在线帮助查询使用；(3) 在线帮助文本(help text)区：hl行及其之后的连续以%开头的第一 行的所有注释行构成在线帮助文本；(4) 编写和修改记录：标志编写及修改该m文件的作者、h期，便于档案管 理;(5) 函数体(function body)：该部分由实现m函数功能的matlab指令组 成。它接收输入宗量，进行程序流程控制，得到输出宗量。从运算角度看“函数 申明行”和“函数体”两部分是构成m函数文件所必不可少的。函数文件(function file)由function()语句引导，其基本格式

41、为：function返回变量名二函数名(输入变量列表)注释说明语句段函数体语句在编制程序的过程中输入和返回的变量分别由nargin和nargout两个matlab的 保留参数给出，返回变量要多于1个，应该用方括号括起来，输入变量用逗号隔 开。注释语句段的内容如果用户采用help命令则可以显示岀来，其功能和matlab 提供的函数是一致的。下面以matlab6. 5 control toolbox内的bodc()函数来说明m函数文件结构示例如下：cxmool. mfunction magout, phase, w = bode (a, b, c, d, iu, w)函数申明行%bode bode

42、 frequency response of lt i models.描述该函数命令能够完成的%功能% revised a. c. w. grace 8-15-89, 2-4-91, 6-21-92 注明该函数文件的 修改时% revised clay m. thompson 7-9-90间、版权及其版本等内容% revised a.potvin 10-1-94% copyright 1986-2002 the mathworks, inc.% $rcvision: 1.23 $ $date: 2002/04/04 15:16:04 $ni = nargin;函数体语句no = nargout

43、;% cheek for demo and quick exitif ni=0,eval (' exrcsp ('' bode，')')returnend error(nargchk(2,6,ni);% determine which syntax is being usedswitch nicase 2 end% end bode在函数体内应用的除返回和输入变量这些在function语句中直接应用的变 量以外的所有变量都是全局变量，也就是在函数返回后，这些变量会自动在 matlab的空间中自动清除掉。如果想使得这样的中间变量程为在整个程序中起 作用的变

44、量则将应用matlab提供的global命令将它们设置为全局变量。2. 4本章小结木章主要讲述了 matlab的发展历程，matlab是时代的产物，它在对通信技 术的发展具有很大的贡献。然后介绍了 matlab的启动方式，基本工作界面及其 各部分功能，并简要介绍了 matlab的基木操作方式，介说明了 matlab含有一个 巨大的数据库，具有庞大的功能，从概念设计、算法开发、建模仿真到实时实现 的理想的集成环境。最后介绍了 ni文件，m文件的一般结构，ni文件是matlab编 程仿真的重要工具，它能编写函数文件和脚本文件。matlab的使用对这次设计 起到至关重要的作用，数字调制仿真就要用到m

45、atlabo第三章 二进制数字调制原理3. 1 2ask 调制3.1.1 2ask信号的产生方法二进制振幅键控ask系统中采用的基带信号是表示二进制数据的原始矩形脉 冲信号。设二进制数字信号为单极性菲归零脉冲，用s(t)表示载波为 uc (t)=acoswct2ask信号由s(t)和uo 相乘而得wask (0 = s(0 - uc (0基带信号s(t)犹如开关控制信号,当s(t)=l吋开关闭和,已调波uask(t)为 载波uc(t)原样输出;当s(t)= 0时开关断开,uask (t)输出为零。其产生原理图如图3-1所示是模拟调制法：“24sk cos(oct图3-1 2ask信号模拟调制原

46、理框图 图3-2是键控法开关电路图3-2 2ask信号键控调制原理框图3. 1.2 2ask基本原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带 信号为二进制时,则为二进制振幅键控(2ask)0设发送的二进制符号序列由“0”, “1”序列组成，发送“0”符号的概率为p,发送“1”符号的概率为1-p,且相互 独立。通-断键控(00k)”信号表达式“00kacos69j,0,以概率p发送“1”时 以概率1_p发送“0”时2ask信号的一般表达式02ask(/)= s(/)cosq/s(t) = ang(t-nts)n其中， ts -码元持续时间；g&)持续时间为久的基

47、带脉冲波形，通常假设是高度为1 ,宽 度等于ts的矩形脉冲；务一第n个符号的电平取值，j 1,概率为p若取 a,10,概率为1-p则相应的2ask信号就是00k信号,如图3-3所示:i003. 1.3 2ask信号的功率谱密度2ask信号表达式为：02 ask =工色g(' 一 力人)cos 叫/ = s(r) cos wct这里，s(t)便是代表信息的一个随机单极性矩形脉冲序列，现假设c2ask(t)的功 率谱密度为pe (f), s (t)的功率谱密度为ps(f),则=十$(/ + 几)+ p”f - a)1只要找到ps (f),则pe(f)也就可确定。因为s(t)是单极性的随机矩

48、形脉冲序列，因此8 2人(/) = />(1 )|g(/) + £2(i “)2 工|g°m；)|其中，g(/)og(r)根据矩形波形g(t)的频谱特点，对于所有沪0的整数，有g(mfs)=o,则：ps(f)=力(1 - p)|g(/)|2 + a2(1-p)2|g(o)|2 6(f)假设：p二 1/2,g(f) = ts=tssa(tj则二进制振幅键控信号的功率谱密度p2屛(f)为 p2ask(f )=1/4 ps(f+fc)+ ps(f- fc)二(轧/16) |g(f+ fc) |2+|g(f- fc) |2+ (f2s /16) |g(0) |2 8 (f+

49、fc)+8 (f- fc 整理后可得，sin 龙(/ + £)£2丄sin 7r(f-fe)ts1心+ £)八十心皿p?ask(f) =+$(/ + £) +(/ q16式中用到 p=l/2, fs=l/tso二进制振幅键控信号的功率谱密度示意图如图3-4所示，其由离散谱和连续谱 两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进 制振幅键控信号的带宽比個是基带信号波形带宽的两倍，即b2ask=2fso3. 2 2fsk 调制3. 2.1 2fsk信号的产生方法直接调频法对于相位连续的2fsk信号可以采用直接调频法。用数字基带信号的

50、矩形脉 冲控制振荡回路的某些参数直接改变振荡频率，输出不同频率的信号，其工作原 理就是vco的工作原理，如图3-5所示：图3-5直接调频法键控调频法键控调频法又称为频率转换法。这种方法是用数字矩形脉冲控制电子开关, 在两个振荡器z间进行转换，从而输出不同频率的信号，如图3-6所示：图3-6键控调频法分频法产生fsk信号分频法产生fsk信号是从同一个高稳定度的主频振荡器经分频后获得两个不同 的信号和z，士和载波信号经控制门后相加，得到2fsk信号，其优点是载 波的频率稳定度高。如图3-7所示：图3-7分频法3. 2. 2 2fsk基本原理在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能

51、肓接在这 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，完成频谱 搬移，变换成频带信号后，才能在带通传输特性的信道中传输。由于fsk调制解调原理相对比较简单，作为数字通信原理的入门学，理解fsk 后可以容易理解其他更复杂的调制系统，频移键控在数字通信中是使用较早的一 种调制方式，这种方式实现起来比较容易，抗干扰和抗衰落的性能也较强。在二进制数字调制中，若正眩载波的频率随二进制基带信号在/；和f2两个频率点间变化，则产牛二进制移频键控信号（2fsk信号）o二进制移频键控信号的 时间波形如图3-8所示，图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控 信号可以看成是两个不同载波的

52、二进制振幅键控信号的叠加。aiiaosv 遠 m m论遨怙m若二进制基带信号的“1”符号对应于载波频率土，“0”符号对应于载波频率z,则二进制移频键控信号的时域表达式为:e2fsk (')llang(t-nts) cos(卯 + 血)+nlago-ntj cos(则+ 仇)n其中:h _jo,发送概率为1-p s 'l,发送概率为p由上式可知陽与亿是反码，即若色=1，贝!jbn =0,若an二0,则bn=l9于是bn-an ,因此二进制频移键控信号的时域表达式可简化为：e2isk= hang(t-nts) cos69/ + n3. 2. 3 2fsk信号的功率谱密度对相位不连续

53、的二进制移频键控信号，可以看成由两个不同载波的二进制振 幅键控信号的叠加，其中一个频率为fl,另一个频率为f2。因此，相位不连续 的二进制移频键控信号的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的二进制振 幅键控信号功率谱密度的叠加。相位不连续的二进制移频键控信号的时域表达式为e2fsk(t)二 si(t)cos3 就+ si (t) cos根据二进制振幅键控信号的功率谱密度，我们可以得到二进制移频键控信号 的功率谱密度p2ask(f)为p2ask(f) = psl(f+f1)+ps1(f- fl) + ps2(f+f2)+ps2(f-f2)令概率p=l/2,将二进制数字基带信号的功率谱密度公式代入

54、式可得,p2fsksin;r(.f+ .齐)7；2sin 龙(/-£)7；9 一龙(cmiw - e16sinp + q7；24-sin 龙(/-£)£2*十+ 丄0(/ + 齐)+ 汉/一£) + 汉/ + /2)+ 力(/一/2) lb由上式可得，相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱：由离散谱和连续 谱所组成，如图3-9所示图3-9相位不连续2fsk信号的功率谱示意图其中，离散谱位于两个载频fl和f2处；连续谱由两个中心位于fl和f2处 的双边谱叠加形成。若两个载波频差小于fs,则连续谱在fc处出现单峰fc二（fl+f2）/2；若载 频差大于fs,

55、则连续谱岀现双峰。若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移 频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带宽b21,k为 b2fsk=|f2-fl|+2fs= （2+h）rb 式中rb二fs二1/ts为基带信号的带宽 偏移率（调制指数）h=|f2-fl|/ rb3. 3 2psk 和 2dpsk 调制3. 3. 1 2psk和2dpsk的产生方法2psk信号与2dpsk信号的产生方法相同（以下就以2psk信号为例说明）， 主要有两种。第一种叫相乘法（如图3-10）,是用二进制基带不归零矩形脉冲 信号与载波相乘，得到相位反相的两种码元。第二种方法叫选择法（如图3-11）,

56、是用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号，开关电路的输入信号是相 位相差龙的同频载波。这两种方法的复杂程度差不多，并且都可以用数字信号处 理器实现。双极性图3-10相乘法开关电路图3-11选择法3. 3. 2 2psk及2dpsk基本原理> 2psk的基本原理数字调相：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

57、180度，也就是反相。当传 输数字信号时，t'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。二进制移相键控，简记为2psk或bpsko 2psk信号码元的“0”和“”分别 用两个不同的初始相位“0”和“龙”来表示，而其振幅和频率保持不变因此， 2psk信号的时域表达式为（t）二acosoct+屮门）其中，咔门表示第n个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为f aco-s«ct皿 9=鮮为f海为1-p这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进 制移相键控方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图3-12所示