基于MATLAB的二进制数字系统的调制(包括2ask,2fsk,2psk,2dpsk)

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课程设计(论文)说明书

题 目： 二进制数字调制系统

的实现 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 通信工程

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摘 要

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。

论文中介绍了《通信原理》课程中数字频带传输系统的工作原理，并用MATLAB软件编写M文件实现产生数字基带信号及对其进行四种方式的调制、解调的系统仿真。 关键词：数字频带传输系统；MATLAB软件；数字调制

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目 录

引言 …………………………………………………………………………………………1 1 MATLAB简介……………………………………………………………………………1 2 二进制数字调制系统的原理及实现………………………………………………2

2.1 二进制振幅键控…………………………………………………………………………2 2.1.1ASK调制原理……………………………………………………………………………2 2.1.2ASK解调原理……………………………………………………………………………3 2.1.3仿真结果及分析………………………………………………………………………4 2.2 二进制移频键控…………………………………………………………………………4 2.2.1FSK调制原理……………………………………………………………………………5 2.2.2FSK解调原理……………………………………………………………………………6 2.2.3仿真结果及分析………………………………………………………………………6 2.3 二进制相移键控…………………………………………………………………………8 2.3.1PSK调制原理……………………………………………………………………………8 2.3.2PSK解调原理……………………………………………………………………………9 2.3.3仿真结果及分析………………………………………………………………………9 2.4 二进制差分相移键控…………………………………………………………………10 2.4.1DPSK调制原理…………………………………………………………………………11 2.4.2DPSK解调原理…………………………………………………………………………11 2.4.3仿真结果及分析………………………………………………………………………12

3 心得体会………………………………………………………………………………13 谢辞 ………………………………………………………………………………………15 参考文献 …………………………………………………………………………………16 附录 ………………………………………………………………………………………17

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引言

通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。

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。数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。

本文利用MATLAB软件来仿真二进制数字调制系统，包括2ASK，2FSK，2PSK，2DPSK调制、解调过程。

1 MATLAB简介

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一 。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。

Matlab将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用Matlab产品的开放式结构，可以非常容易地对Matlab的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善Matlab产品以提高产品自身的竞争能力。

利用M语言还开发了相应的Matlab专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前Matlab产品的工具箱有四十多个，分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。

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2 二进制数字调制系统的原理及实现

数字通信系统, 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

数字基带通信系统中四种基本的调制方式分别称为振幅键控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移频键控（ FSK，Frequency-Shift keying）、移相键控(PSK，Phase-Shift keying )和差分移相键（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次课程设计对这四种调制方式进行了仿真。 2.1 二进制振幅键控

本次设计采用的流程图如图2-1所示。

s(t)乘法器++乘法器低通滤波器抽样判决器 cos?ctn(t) cos?ct

图 2-1 2ASK调制解调框图

2.1.1 ASK调制原理

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)?cos?ct，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。典型波形如图2-2所示。

图 2-2 典型2ASK波形

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