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文档简介
1、吉首大学信息科学与工程学院课程设计报告书课 程 通信系统设计与仿真 课 题: 数字信号载波调制系统设计 姓 名: 学 号: 专 业: 年 级: 2012级 指导教师: 基地指导教师: 2015年 11月 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课程设计的背景及目的11.2 通信系统概述11.3 MATLAB简介10第2章 2ASK的基本原理 32.1 幅度键控分析32.2 相移键控分析52.3 频移键控分析6第3章 2ASK的MATLAB程序实现103.1 幅度键控调制解调103.2 相移键控调制解调113.3 频移键控调制解调14结 语47参考文献48数字信号载波调制系统设
2、计摘 要随着通信系统的不断发展,通信技术越来越受到重视,其中二进制数字调制系统也得到了全面的发展。Matlab是一款功能强大的应用工具软件,Matlab 提供了可视化的系统仿真环境,可以方便、灵活的建立各种形象的仿真模型,让抽象的理论通过图形形象的呈现在我们眼前。本文对通信系统中的二进制数字调制系统进行编程和仿真,并分析。关键词:2ASK,Matlab仿真,通信Design of digital signal carrier modulation systemAbstractWith the continuous development of communication system, com
3、munication technology is becoming more and more attention, in which the binary digital modulation system has been fully developed. Matlab is a powerful application software, Matlab provides a visualization of the system simulation environment, can be convenient and flexible to build a variety of ima
4、ge of the simulation model, so that the image of the abstract theory through the presentation in front of us. In this paper, the binary digital modulation system in the communication system for programming and simulation, andanalysis. Keywords: 2ASK, Matlab simulation, communication第1章 绪论1.1 课程设计的背景
5、及目的数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统频带传输系统也叫数字调制系统。 数字调制信号又称为键控信号,数字调制过程中处理的是数字信号,而载波有振幅、频率和相位 3 个变量,且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量 1 和 0,所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制,最基本的方法有 3 种:幅度调制(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。此次课程设及的目的是学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能,学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行验证,且用Matlab进行数字信号的载波系统设计。1.2 通信系统概述 通
6、信系统(Communication System)是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在引导媒介中的传输机理来实现,前者称为无线通信系统,后者称为有线通信系统。由于人们对通信的容量要求越来越高,对通信的业务要求越来越多样化,所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展,而光线通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。1.3 MATLAB简介 MATLAB 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是矩阵实验室(M
7、atrix Laboratory)的简称,和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 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等语言完相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。第2章 2A
8、SK的基本原理2.1 原理介绍2ASK二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度,使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化,而其频率和初始相位保持不变。信息比特是通过载波的幅度来传递的。其信号表达式为:e0(t)=S(t)×coswct,S(t)为单极性数字基带信号。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。2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号2.2 幅度键控 在振幅键控中载波幅度是随着基带信
9、号的变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断,即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”,这样就可以得到2ASK信号,这种二进制振幅键控方式称为通一断键控(OOK)。其时域表达式为:Sook(t)=anAcoswct式中,A为未调载波幅度,wc为载波角频率,an为二进制数字。 2.3 相移键控在载波相位调制中,在信道发送的信息调制在载波的相位上,相位通常范围是(0,2),所以通过数字相位调制数字信号的载波相位是:m=2m/M, m=0,1,.,M-1.对二进制调制,两个载波的相位分别是0,。对于M进制的相位调制,一般M个载波调相信号的波形一般表达式为:um(t)=AgT(t)c
10、os(2fct+2m/M),m=0,1,.,M-1式中,gT(t)为发射端的滤波脉冲,决定了信号的频谱特征;A是信号振幅。2.4频移键控 将数字信号调制在载波的频率上的调制方法称为频移键控(FSK),它包括二电平频移键控(BFSK)和多电平频移键控(MFSK)。一个FSK信号可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加。其解调和解调方法和ASK差不多。2FSK信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ASK频谱的组合。第3章 2ASK的MATLAB程序实现3.1 幅度键控调制解调 对二元序列10110010,画出2ASK的波形,其中载频为码元速率的2倍。载频为码元速率的2倍,即表明在一个符号的时间里
11、载波刚好一周期。其实现的MATLAB程序代码如下:close allclear alln=16;fc=1000000; %fc>=bitRate fc/bitRate为每个二进制包含sin周期个数bitRate=1000000;N=50;%noise=ti;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=askModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoASK(signal1,bitRate,fc,n,N);1.随机信
12、号的产生2.ASK信号调制 3. 傅里叶频域分析4. 信道加噪声后5.接收信号的解调6. 解调除的二进制信号3.2 相移键控调制解调实现程序如下:close allclear alln=16;fc=1000000;bitRate=1000000;N=50;noise=10;signal=source(n,N);transmittedSignal=bpskModu(signal,bitRate,fc,N);signal1=gussian(transmittedSignal,noise);configueSignal=demoBPSK(signal1,bitRate,fc,n,N);1. 随机信号
13、的产生2. PSK信号调制3. 傅里叶频域分析4. 信道加噪声后5. 接收信号的解调6. 解调除的二进制信号3.3 频移键控调制解调实现程序如下:close allclear allti=0;fpefsk=;startn=-6;endn=18;for ti=startn:endnn=1000;f1=18000000;f2=6000000;bitRate=1000000;N=50;noise=ti;signal=source(n,N);transmittedSignal=fskModu(signal,bitRate,f1,f2,N);signal1=gussian(transmittedSign
14、al,noise);configueSignal=demoFSK(signal1,bitRate,f1,f2,N);configueSignal;P=CheckRatePe(signal,configueSignal,n)fpefsk=fpefsk,P;endfigure(8);semilogy(startn:length(fpefsk)+startn-1,fpefsk);grid on;title('Bit Error Rate Of FSK');xlabel('r/dB');ylabel('PeFSK');load PeRatesave Pe
15、Rate.mat fpefsk fpeask1. 随机信号的产生2. FSK信号调制3. 傅里叶频域分析4. 信道加噪声后5. 接收信号的解调6. 解调除的二进制信号3.4 误码率分析1. ASK误码率分析2. PSK误码率分析3.FSK误码率分析4. 综合误码率分析结 语 在此次的课程设计中,最大的收获是初步的掌握的Matlab软件的使用,然后,对信号的ASK,FSK,PSK的调制解调过程有了很深刻的理解。在实践过程中,基本上是在已有的基础上自学而完成的,所以对自己的自学能力的提高也起到了一定的作用。并且在此次实习过程中,充分利用了图书馆,及其网络资源,才能够成功完成任务,让我意识到充分利用
16、身边资源的重要性。在课程设计中,老师也提供了一些帮助,但大部分还是需要自己完成,但是老师的帮组也起到了引导的作用,有助于快速找到解决问题的方向。本次实习过程中,设计的范围也不仅仅是书本上的知识,包括了多个方面,如计算机语言,软件使用,以及基本的操作常识等等,所以要学好一门学科,对多个方面的了解是很有必要的。本次通信原理课程设计不仅加强了对课本知识的了解,而且大大增强了我们课外自学和动手能力,让我受益良多。参考文献1 雷欣.基于 MATLAB 的 2ASK 数字调制与解调的系统仿真.中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)24-6823-032 张德丰.等编著MTLAB通信工程仿真.机械工业出版社.2010.132007年葛哲学. 精通MATLAB. 电子工
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