基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计
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目录摘要: (I)ABSTRACT: ...................................................................................................................... I I 第一章绪论 . (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 matlab简介 (2)1.3选题目的及研究范围 (3)第二章信号模型 (4)2.1调制信号的通用模型 (4)2.2 PSK信号的调制原理 (4)2.2.1二进制相移键控信号调制模型 (4)2.2.2 多进制相移键控信号的调制模型 (6)2.3 PSK信号的频谱 (7)2.4 PSK信号的瞬时特征 (8)第三章PSK信号的相干解调原理 (10)3.1 2PSK信号的相干解调原理 (10)3.2 4PSK的相干解调原理 (10)第四章仿真结果及结论 (12)4.1 仿真结果 (12)4.2 结论 (12)参考文献 (13)致谢 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录 . (14)基于MATLAB的PSK信号的调制与解调摘要:在数字传输系统中,数字信号对高频载波进行调制,变为频带信号,通过信道传输,在接收端解调后恢复成数字信号。
由于大多数实际信号都是带通型的,所以必须先用数字基带信号对载波进行调制,形成数字调制信号再进行传输,因而,调制解调技术是实现现代通信的重要手段。
数字调制的实现,促进了通信的飞速发展。
研究数字通信调制理论,提供有效调制方式,有着重要意义。
本文首先介绍了PSK信号的调制原理并用matlab进行了仿真。
随后介绍了PSK信号的解调原理,并采用相干解调的方法对其进行了仿真。
通信专业课程设计一(论文)太原科技大学课程设计(论文)设计(论文)题目:基于MATLAB的AM信号的调制与解调姓名张壮阔学号 200822080132班级通信082201H学院华科学院指导教师郑秀萍2011年12 月23 日太原科技大学课程设计(论文)任务书学院(直属系):华科学院电子信息工程系时间:2011年12月9日目录第1章绪论............................................................. - 2 -1.1 AM信号调制解调的背景、意义和发展前景........................... - 2 -1.2 本文研究的主要内容............................................. - 3 - 第2章AM信号调制解调的原理以及特点..................................... - 4 -2.1 噪声模型....................................................... - 4 -2.1.1 噪声的分类................................................. - 4 -2.1.2 本文噪声模型............................................... - 4 -2.2 通用调制模型................................................... - 5 -2.3 AM信号的调制原理............................................... - 6 -2.4 AM信号的解调原理及方式......................................... - 6 -2.5 抗噪声性能的分析模型........................................... - 6 -2.6 相干解调的抗噪声性能.......................................... - 7 - 第3章基于双音信号的AM调制与解调的仿真及结论.......................... - 9 -3.1 设定的双音信号................................................. - 9 -3.2 基于双音信号的AM调解与解调的仿真结果.......................... - 9 - 参考文献............................................................... - 14 - 附录.................................................................. - 17 -基于MATLAB的AM信号的调制与解调第1章绪论1.1 AM信号调制解调的背景、意义和发展前景现在的社会越来越发达,科学技术不断的在更新,在信号和模拟通信的中心问题是要把载有消息的信号经系统加工处理后,送入信道进行传送,从而实现消息的相互传递。
课程设计任务书学生姓名: 殷 翔 专业班级: 通信0806 指导教师: 郭志强 工作单位: 信息工程学院 题 目:基于MATLAB 的信号调制与解调 初始条件:(1)MATLAB 软件(2)数字信号处理与图像处理基础知识要求完成的主要任务:(1)已知某消息信号⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-≤≤=elset t t t t t m 03/23/23/01)(000以双边幅度调制(DSB-AM )方式调制载波)2cos()(t f t c c π=,所得到的已调制信号记为)(t u ,设s t 15.00=,Hz f c 250=。
试比较消息信号与已调信号,并绘制它们的频谱。
(2)对(1)的DSB-AM 调制信号进行相干解调,并绘出信号的时频域曲线。
(3)对(1)中的信号进行单边带幅度调制(SSB-AM )绘制信号的时频域曲线。
(4)对(1)中的信号进行常规幅度调制(AM ),给定调制指数8.0=a 绘制信号的时频域曲线。
时间安排:第12周:安排任务,分组 第13-14周:设计仿真,撰写报告 第15周:完成设计,提交报告,答辩指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1.常规双边带幅度调制(DSB-AM)与解调 (1)1.1DSB-AM调制原理与分析 (1)1.2 常规双边带解调原理 (3)2单边带幅度调制(SSB-AM)原理 (5)3常规幅度调制(AM)原理 (6)3.1幅度调制的一般模型 (6)3.2 常规双边带调幅(AM) (7)3.2.1 AM信号的表达式、频谱及带宽 (7)3.2.2 AM信号的功率分配及调制效率 (9)4. 双边幅度调制(DSB-AM)与解调的MATLAB实现 (10)4.1 DSB-AM调制的MATLAB实现 (10)4.2 相干解调 (12)5单边带幅度调制(SSB-AM)的MATLAB实现 (14)6 常规幅度调制(AM)的MATLAB实现 (16)7 小结与收获 (17)8 参考文献 (18)摘要MATLAB是集数值计算,符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。
基于MATLAB的ASK调制解调实验基于MATLAB 的ASK 调制解调实验1.实验⽬的(1) 熟悉MATLAB 中M ⽂件的使⽤⽅法,并在掌握ASK 调制解调原理的基础上,编写出ASK 调制解调程序。
(2) 绘制出ASK 信号解调前后在时域和频域中的波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对ASK 信号解调原理的理解。
(3) 对信号叠加噪声,并进⾏解调,绘制出解调前后信号的时频波形,改变噪声功率进⾏解调,分析噪声对信号传输造成的影响。
2.实验原理(1)ASK 调制原理ASK 指的是振幅键控⽅式。
这种调制⽅式是根据信号的不同,调节正弦波的幅度。
幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。
载波在数字信号1或0的控制下通或断,在信号为1的状态载波接通,此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下,载波被关断,此时传输信道上⽆载波传送。
那么在接收端我们就可以根据载波的有⽆还原出数字信号的1和0。
对于⼆进制幅度键控信号的频带宽度为⼆进制基带信号宽度的两倍。
幅移键控法(ASK )的载波幅度是随着调制信号⽽变化的,其最简单的形式是,载波在⼆进制调制信号控制下通断,此时⼜可称作开关键控法(OOK )。
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tw t s t e c cos )()(0=式中,cw 为载波⾓频率,s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列)()(b nn nT t g a t s -=∑其中,g(t)是持续时间b T 、⾼度为1的矩形脉冲,常称为门函数;n a 为⼆进制数字-=P P a n 101,出现概率为,出现概率为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。
本模拟幅度调制的⽅法⽤乘法器实现。
相应的调制如图5-1和图5-2:图5-1模拟相乘法图5-2键控/开关法(2)ASK 解调原理2ASK/OOK 信号有两种基本的解调⽅法:⾮相⼲解调(包络检波法)和相⼲解调(同步检测法)。
基于MATLAB的FSK调制解调学生姓名:段斐指导老师:吴志敏摘要本课程设计利用MATLAB集成环境下的M文件,编写程序来实现FSK 的调制解调,并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形,并观察解调前后频谱有何变化以加深对F SK信号解调原理的理解。
对信号叠加噪声,并进行解调,绘制出解调前后信号的时频波形,改变噪声功率进行解调,根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。
完成整个FSK的调制解调过程。
程序开发平台为MATLAB7.1,使用其自带的M文件实现。
运行平台为Windows 2000。
关键词:程序设计;FSK ;调制解调;MATLAB7.1;M文件1引言本课程设计是利用MATLAB集成环境下的M文件,编写程序来实现FSK 的调制解调,并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形,根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。
1.1课程设计目的此次课程设计的目的是熟悉MATLAB中M文件的使用方法,编写M文件实现FSK的调制和解调,绘制出FSK信号解调前后在时域和频域中的波形,观察调解前后频谱的变化,再对信号进行噪声叠加后解调同样绘制解调前后的信号时频波形,最后改变噪声功率进行调解,分析噪声对信号传输造成的影响,加深对FSK 信号解调原理的理解。
1.2课程设计要求熟悉MATLAB中M文件的使用方法,并在掌握FSK调制解调原理的基础上,编写出F SK调制解调程序。
在M文件环境下运行程序绘制出F SK信号解调前后在时域和频域中的波形,观察波形在解调前后的变化,对其作出解释,同时对信号加入噪声后解调,得到解调后的时频波形,分析噪声对信号传输造成的影响。
解释所得到的结果。
1.3课程设计步骤本课程设计采用M文件编写的方法实现二进制的FSK的调制与解调,然后在信号中叠加高斯白噪声。
一,调用dmode函数实现FSK的解调,并绘制出F SK 信号调制前后在时域和频域中的波形,两者比较。
基于MATLAB的QAM调制解调实现学生姓名:张平凡指导老师:吴志敏摘要: 此次课程设计的主要内容为利用MATLAB集成环境下的M文件,编写程序来实现QAM的调制解调,,并绘制出解调前后的时域和频域波形及叠加噪声时解调前后的时频波形,根据运行结果和波形来分析该解调过程的正确性及信道对信号传输的影响。
通过此次课设,我加深了关于正交调幅方面的理论知识,加强了MATLAB软件的操作能力,对以后的实验操作打下了基础。
此次课程设计,旨在提高自己的MATLAB软件编程能力,自学能力,对资料的收集.理解以及总结的能力。
在此次课程设计中,我依托MATLAB为平台,编程实现QAM 调制解调的实现,并将相关图形绘制出来,进一步巩固了对课本知识的理解。
关键词: MATLAB; 正交振幅调制; 频谱利用率; 调制与解调;1. 引言在现代通信中,提高频谱利用率一直是人们关注的焦点之一。
近年来,随着通信业务需求的迅速增长,寻找频谱利用率高的数字调制方式已成为数字通信系统设计、研究的主要目标之一。
为了提高其性能,人们对这些数字调制体制不断加以改进提出了多种新的调制解调机体。
这些新的调制解调体制,各有所长分别在不同的方面有其优势。
正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)就是一种频谱利用率很高的调制方式,正交振幅调制是二进制的PSK、四进制的QPSK调制的进一步推广,通过相位和振幅的联合控制,可以得到更高频谱效率的调制方式,从而可在限定的频带内传输更高速率的数据【1】。
通信原理通信工程的一门重要的专业课,调制与解调又是通信的精髓,调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化,将信息荷载在其上形成已调信号传输,而解调是调制的反过程,通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号,QAM(正交振幅调制)是一种振幅和相位联合键控,在MPSK体制中,随着M 的增大,相位相邻相位的距离逐渐缩小,使噪声容限随之减小,使误码率难于保证,为了改善在M大的噪声容限,发展出了QAM体制【2】。
摘要本次课程设计为基于MATLAB的BPSK原理电路仿真。
本次课设着重介绍了算法的实现,并采用MATLAB程序仿真测试了BPSK过程中单极性不归零编码、脉冲成形、PSK调制、信号通过AWGN信道、载波恢复、解调、解码等过程。
关键词:BPSK;2PSK;MATLAB;数字频带通信;目录绪论 (1)1 BPSK数字调制原理 (2)1。
1数字带通传输分类 (2)1。
2 BPSK调制原理分析 (2)1.2.1调制原理分析 (2)1。
2.2解调原理分析 (4)2 MATLAB软件 (6)2。
1 MATLAB软件介绍 (6)3基于的MATLAB的BPSK调制分析和仿真 (7)3。
1基于MATLAB的BPSK调制系统总述 (7)3.2编码过程的MATLAB实现 (8)3.3 BPSK调制的MATLAB的实现 (11)3.4 AWGN信道MATLAB的实现 (14)3.5载波恢复的MATLAB实现 (17)3。
5.1接收端带通滤波器 (17)3。
5.2通过FFT实现载波的直接频率估计 (21)3。
5。
3自适应(迭代)算法验证恢复频率 (23)3。
6 BPSK解调 (26)4总结 (31)附录 (32)致谢 (33)参考文献 (34)绪论数字信号传输方式分为数字带通传输和数字基带传输。
对于本次课程设计二进制相移键控BPSK(Binary Phase Shift Key)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的一种数字带通调制方式。
在实际应用中,PSK具有恒包络特性,频带利用率比FSK高,在相同信噪比的条件下误码率也较低,同时PSK调制实现相对简单,故卫星通信,遥测遥控中用得最多的是BPSK方式调制。
1 BPSK 数字调制原理1.1数字带通传输分类数字带通传输中一般利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行键控可获得振幅键控(ASK)、频移键控(FSK )和相移键控(PSK ).1。
通信原理课程设计报告题目:基于MATLAB 的M-QAM调制及相干解调的设计与仿真班级:通信工程1411姓名:杨仕浩(2014111347)解博文(2014111321)介子豪(2014111322)指导老师:罗倩倩成绩:日期:2016 年12 月21 日基于MATLAB的M-QAM调制及相干解调的设计与仿真摘要:正交幅度调制技术(QAM)是一种功率和带宽相对高效的信道调制技术,因此在自适应信道调制技术中得到了较多应用。
本次课程设计主要运用MATLAB软件对M =16 进制正交幅度调制系统进行了仿真,从理论上验证16进制正交幅度调制系统工作原理,为实际应用和科学合理地设计正交幅度调制系统,提供了便捷、高效、直观的重要方法。
实验及仿真的结果证明,多进制正交幅度调制解调易于实现,且性能良好,是未来通信技术的主要研究方向之一,并有广阔的应用前景。
关键词:正交幅度调制系统;MATLAB;仿真目录1引言 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2课程设计的基本任务和要求 (1)1.3仿真平台Matlab (1)2 QAM系统的介绍 (2)2.1正交幅度调制技术 (2)2.2QAM调制解调原理 (5)2.3QAM的误码率性能 (7)3 多进制正交幅度(M-QAM)调制及相干解调原理框图 (9)4 基于MATLAB的多进制正交幅度(M-QAM)调制及相干解调设计与仿真 (10)4.1系统设计 (10)4.2随机信号的生成 (10)4.3星座图映射 (11)4.4波形成形(平方根升余弦滤波器) (13)4.5调制 (14)4.6加入高斯白噪声之后解调 (15)5 仿真结果及分析 (20)6 总结与体会 (23)6.1总结 (23)6.2心得体会 (24)【参考文献】 (25)附录 (26)1引言本次课程设计主要运用MATLAB软件进行程序编写。
实现模拟基带信号经QAM调制与相干解调的传输过程,通过分析比较调制解调输出波形以及功率谱特征,理解QAM调制解调原理。
一、HDB3码的编码和译码1、实验要求:掌握HDB3码的编码规则,利用MATLAB设计并实现HDB3码的编码和译码。
2、原理简述:编码规则:1)先将消息代码变换成AMI码,若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;2)若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);3)为了不破坏极性交替反转,当相邻符号之间有偶数个非0符号时,再将该小段的第1个0变换成+B或-B,符号的极性与前一非零符号的相反,并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。
例如:消息代码: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1AMI码: +1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 0 +1 -1HDB3码:+1 0 0 0 +V -1 0 0 0 -V +1 -1 +B 0 0 +V -1 +1简易编码方法:原理:HDB3码既要包含AMI的交替特性使输出无直流特性,又要不出现四个以上的连0,因此可以先满足后者。
1)把"0000"换为取代节。
规则:先将"0000"分离开来,第一个"0000"直接变为"000V",然后数相邻两个"0000"之间"1"的个数,奇数则变为"000V",偶数则变为" B00V"。
2)更新符号。
根据教材有:B总是与其前面的1或V符号相反,V总是与前面的1或B相符号相同,1总是与前面的V或B符号相反,就可以编符号了。
例如:消息代码:1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1中间码:1 0 0 0 V 1 0 0 0 V 1 1 B 0 0 V 1 1 B 0 0 V B 0 0 V 1 1 1 0 0 0 V 1HDB3码:+1 0 0 0 +V -1 0 0 0 -V +1 -1 +B 0 0 + V -1 +1 -B 0 0 -V +B 0 0 +V -1 +1 -1 0 0 0 -V +1解码规则:1)虽然编码很复杂,但解码规则很简单,若3连“0”前后非零脉冲同极性,则将最后一个非零元素译为零,如+1000+1 就应该译成“10000”;若2连“0”前后非零脉冲极性相同,则两零前后都译为零,如-100-1,就应该译为0000.2)再将所有的-1变换成+1后,就可以得到原消息代码。
基于matlab的oqpsk调制解调在MATLAB 中进行OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying)调制和解调可以使用Communications Toolbox 提供的功能。
下面分别给出 OQPSK 调制和解调的示例代码:OQPSK 调制:% 参数设置Fs = 1000; % 采样率Ts = 1/Fs; % 采样间隔fc = 100; % 载波频率data = randi([0, 1], 1, 100); % 随机生成二进制数据% OQPSK 调制modulatedSignal = oqpskmod(data, fc, Fs, 'InputType', 'bit', 'PhaseOffset', pi/4);% 显示调制后的信号t = (0:length(modulatedSignal)-1) * Ts;figure;plot(t, real(modulatedSignal), t, imag(modulatedSignal));title('OQPSK Modulated Signal');xlabel('Time (s)');legend('I Channel', 'Q Channel');OQPSK 解调:% OQPSK 解调demodulatedData = oqpskdemod(modulatedSignal, fc, Fs, 'OutputType', 'bit', 'PhaseOffset', pi/4);% 显示解调后的数据figure;stem(data, 'r', 'DisplayName', 'Original Data');hold on;stem(demodulatedData, 'b', 'DisplayName', 'Demodulated Data');title('OQPSK Demodulation Result');xlabel('Bit Index');ylabel('Bit Value');legend('Original Data', 'Demodulated Data');这里使用了Communications Toolbox 中的oqpskmod 和oqpskdemod 函数,其中oqpskmod 用于OQPSK 调制,oqpskdemod 用于OQPSK 解调。
ASK调制解调系统设计与仿真MATLAB课程设计XX学院《电子信息系统仿真》课程设计级电子通信工程专业班级题目2ASK调制解调系统设计与仿真姓名学号指导教师二О年月日内容摘要数字信号有两种传输方式,分别是基带传输方式和调制传输方式,即带通,在实际应用中,因基带信号含有大量低频分量不利于传送,所以必须经过载波和调制形成带通信号,通过数字基带信号对载波某些参量进行控制,使之随机带信号的变化而变化,这这一过程即为数字调制。
数字调制为信号长距离高效传输提供保障,现已广泛应用于生活和生产中。
另外根据控制载波参量方式的不同,数字调制主要有调幅(ASK),调频(FSK),调相(PSK)三种基本形式。
本次课题针对于二进制的2ASK进行讨论,应用MATLAB矩阵实验室进行仿真,分析和修改,通过仿真系统生成一个人机交互界面,以利于仿真系统的操作。
通过对系统的仿真,更加直观的了解数字调制系统的性能及影响其性能的各种因素,以便于比较,评论和改进。
关键词调制;2ASK;Matlab;仿真;分析一、MATLAB软件简介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。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是一种基于MATLAB的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
基于MATLAB的AM信号的调制与解调(陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业1203班,陕西汉中 723003)指导教师:井敏英[摘要]:本文主要的研究内容是了解AM信号的数学模型及调制方式以及其解调的方法。
不同的解调方法在不同的信噪比情况下的解调结果,那种方法更好,作出比较。
进行AM信号的调制与解调。
先从AM的调制研究,研究它的功能及在现实生活中的运用.其次研究AM的解调,以及一些有关的知识点,以及通过它在通信方面的运用更加深入的了解它。
从AM信号的数学模型及调制解调方式出发,得出AM调制与解调的框图和调制解调波形。
利用MATLAB编程语言实现对AM信号的调制与解调,给出不同信噪比情况下的解调结果对比。
[关键词]:AM信号;调制;解调;信噪比MATLAB。
Modulation and demodulation of AM signalbased on MATLAB(Grade 2012,Class 3,Major of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: Jing Mingying[Abstract]: The main content of this paper is to understand the mathematical model of the AM signal and the modulation and the demodulation method. Demodulation different methods in different circumstances of the demodulation signal to noise ratio the results of methods that better, to make the comparison。
信号与系统课程设计题目:信号的调制与解调学生姓名:院(系、部):机电工程学院指导教师:2013年12月9日至2013年12月13日摘要信号的调制解调技术直接决定着通信系统质量的好坏, 是通信系统中的一个重要研究方向。
从语音,图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低,不适宜在信道中长距离传输。
因此,在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号,在接收端则需要有调节过程,将信号还原成原来的信息,以便更准确的利用信息。
Matlab是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体,是当今国际上公认的最优秀的科技应用软件之一。
它编写简单,具有强大的科学计算能力、可视化功能和开放式可扩展环境,因此在图像处理领域得到了广泛的应用。
关键词:matlab,调制,解调,信号1设计原理与分析1.1 matlab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。
1.1.1 matlab基本功能MATLAB是由美国mathworks公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。
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Abstract............................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.设计目的与要求 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
2.方案的选择 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1调制部分............................................................................................. 错误!未定义书签。
2.2解调部分............................................................................................. 错误!未定义书签。
3.单元电路原理和设计 .................................................................................... 错误!未定义书签。
基于MATLAB通信系统的设计仿真概述:通信系统是实现信息传输的关键技术,其中设计和仿真是通信系统的重要环节。
本文将介绍如何基于MATLAB进行通信系统的设计和仿真,并以调制和解调为例进行说明。
通信系统的设计和仿真步骤:1.确定系统需求:首先确定通信系统的需求,包括传输速率、距离、信噪比等参数。
2.选择调制方式:根据系统需求和传输介质的特性,选择合适的调制方式,如BPSK、QPSK、16-QAM等。
3.生成基带信号:根据调制方式和传输要求,使用MATLAB生成相应的基带信号。
4.添加调制信号:将基带信号进行调制,生成调制信号,如使用频率调制、相位调制等技术。
5.添加噪声:为了模拟真实通信环境,需要在调制信号中加入噪声信号,可以使用MATLAB提供的噪声函数。
6.解调信号:使用相应的解调技术对接收到的信号进行解调,恢复原始基带信号。
7.评估系统性能:比较解调后的基带信号与原始信号,评估系统的性能,如误码率、误符号率等。
调制与解调的MATLAB实例:以BPSK调制为例,假设系统需求为传输速率2Mbps,信噪比为20dB。
1.生成基带信号:```matlabfs = 10e6; % 采样率N=1000;%生成1000个符号bits = randi([0 1],1,N); % 生成随机的二进制信号Ts = 1/fs; % 采样周期t=0:Ts:(N-1)*Ts;%时间序列baseband_signal = bits.*2-1; % 将0或1转换为-1或1```2.添加调制信号:```matlabfc = 1e6; % 载波频率modulated_signal = baseband_signal .* cos(2*pi*fc*t); % 调制信号```3.添加噪声:```matlabEbNo=10^(20/10);%信噪比,20dB转为线性值N0=1/(2*EbNo);%噪声功率,信噪比为能量比noise = sqrt(N0/2) * randn(size(t)); % 产生高斯白噪声received_signal = modulated_signal + noise; % 加噪声```4.解调信号:```matlabdemodulated_signal = received_signal .* cos(2*pi*fc*t); % 解调信号```5.评估系统性能:```matlabest_baseband_signal = sum(demodulated_signal) > 0; % 判断信号正负,得到解调后的二进制信号error_bits = sum(bits ~= est_baseband_signal); % 计算误码个数BER = error_bits / N; % 误码率```通过调整系统参数,可以进行更详细的仿真和性能评估。
基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计毕业设计(论文)任务书基于MATLAB的基本数字调制解调系统的设计摘要现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好,作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。
本文以MATLAB为软件平台,充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块,对数字调制解调系统进行Simulink设计仿真,并且进行误差分析。
调制与解调是通信系统中十分重要的一个环节,针对不同的信道环境选择不同的调制与解调方式可以有效地提高通信系统中的频带利用率,改善接收信号的误码率。
本设计运用Simulink仿真软件对二进制调制解调系统进行模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示、误差分析以及综合性能分析,重点对BASK,BFSK,BPSK进行性能比较和误差分析。
在实际应用中,视情况选择最佳的调制方式。
本文首先介绍了课题研究的背景,然后介绍系统设计所用的Simulink仿真软件,随后介绍了载波数字调制系统的原理,并根据原理构建仿真模型,进行数字调制系统仿真,最后对设计进行总结,并归纳了Simulink软件使用中需要注意的事项。
本文的主要目的是对Simulink的学习和对数字调制解调理论的掌握和深化,为今后在通信领域继续学习和研究打下坚实的基础。
关键词:通信系统;Simulink仿真;数字化调制解调;BASK;BFSK;BPSK目录毕业设计(论文)任务书 (II)摘要............................................................................................................................. I II Abstract ......................................................................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论 . (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 通信系统的组成 (1)第2章仿真软件简介 (7)2.1仿真软件MATLAB简介 (7)2.2 Simulink简介 (8)2.3 本章小结 (9)第3章数字频带传输系统 (11)3.1 数字调制系统 (11)3.2 二进制振幅键控 (11)3.3 二进制移频键控 (13)3.4 二进制移相键控 (16)3.5 二进制差分相位键控 (18)3.6 二进制数字信号的功率谱密度 (20)3.6.1 2ASK信号的功率谱密度 (20)3.6.2 2FSK信号的功率谱密度 (21)3.6.3 2PSK及2DPSK 信号的功率谱密度 (22)3.7 本章小结 (23)第4章系统设计与仿真 (25)4.1 2ASK信号的调制与解调 (25)4.1.1 2ASK信号调制仿真 (25)4.1.2 2ASK信号解调仿真 (27)4.2 2FSK信号的调制与解调 (29)4.2.1 2FSK信号调制仿真 (29)4.2.2 2FSK信号解调仿真 (32)4.3 2PSK信号的调制与解调 (34)4.3.1 2PSK信号调制仿真 (34)4.3.2 2PSK信号解调仿真 (36)4.4 本章小结 (38)第5章结论 (39)参考文献 (43)致谢 (45)第1章绪论1.1课题研究背景进入20世纪以来,随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。
特别是在20世纪后半叶,随着人造地球卫星的发射,大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世,通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功:(1)微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实;(2)移动通信和卫星通信的出现,使人们随时随地可通信的愿望可以实现;(3)光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步;(4)电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次,借助现代电信网和计算机的融合,人们将世界变成了地球村;(5)微电子技术的发展,使通信终端的体积越来越小,成本越来越低,范围越来越广。
例如,2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。
根据国家信息产业部的统计数据,到目前为止移动电话用户超过6亿。
随着现代电子技术的发展,通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。
随着科学技术的进步,人们对通信的要求越来越高,各种技术会不断地应用于通信领域,各种新的通信业务将不断地被开发出来。
到那时人们的生活将越来越离不开通信[1,2,10]。
而作为现代通信系统关键技术之一的调制解调技术将是人们研究的重要方向。
1.2通信系统的组成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。
消息是信息源所产生的,是信息的物理表现,例如,语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。
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。
所以,信号(Signal)是传输消息的手段,信号是消息的物质载体。
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。
通信的目的是传递消息,但对受信者有用的是消息中包含的有效内容,也即信息(Information)。
消息是具体的、表面的,而信息是抽象的、本质的,且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。
通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ,它的一般模型如图1.1所示。
图1.1通信系统一般模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统,其模型如图1.2所示。
图1.2 模拟通信系统模型通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术,它要将大量有用的信息无失真,高效率地进行传输,同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。
今的通信不仅要有效地传递信息,而且还有储存、处理、采集及显示等功能,通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。
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1.3所示。
图1.3数字通信系统模型20世纪60年代以来,数字通信日益兴旺起来,甚至出现数字通信替代模拟通信的趋势。
除了计算机的广泛应用需要传输大量数字信息的客观要求外,数字通信迅速发展的基本原因是它与模拟通信相比,更能适应对通信技术越来越高的要求。
第一,数字传输抗干扰能力强,尤其在中继时,数字信号可以再生而消除噪声的积累;第二,数字传输差错可以控制,从而改善传输质量;第三,便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理;第四,数字信息易于做高保密性的加密处理;第五,数字通信可以综合传递各种消息,使通信系统功能增强。
但是,数字通信还有以下突出的问题。
第一,数字信号传输时,信道噪声或干扰造成的差错,原则上都是可以控制的。
这是通过差错控制编码等手段来实现的。
为此,在发送端需要增加一个编码器,而在接收端相应需要一个解码器。
第二,当需要保密时,可以有效的对基带信号进行人为“揽乱”,即加上密码,这叫加密,此时在接收端就需要进行解密。
第三,由于数字通信传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元,即码元,因此接收端要按发送端的相同节拍接收。
不然就会造成收发节拍不一致,造成混乱,使接收性能变坏。
在数字通信中,通常称节拍一致为“位同步”或“码元同步”,而称编组一致为“群同步”或“码组同步”。
可见,数字通信还必须有一个同步问题。
一般来说,数字通信的许多有点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带而换得的。
以电话为例,一路模拟电话通常只占4kHz带宽,而一路传输质量相同的数字电话则可能要占用数十千赫的带宽。
在系统频带紧张的场合,数字通信的这一缺点显得很突出,但是在系统频带富裕的场合,比如毫米波通信、光纤通信场合,数字通信几乎成了唯一的选择。
考虑到现有大量模拟通信系统这一事实,目前还常常需要利用它来传输数字信号。
这就需要对其做改造或者加上数字终端设备。
通信系统有不同的分类方法,这里从通信系统模型的角度讨论分类。
(1) 按消息的物理特征分类。
根据消息的物理特征的不同,通信系统可以分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。
由于电话通信网最为发达普及,因而其他消息常常通过公共的电话通信网传送。
例如,电报常通过电话信道传送。
在综合业务通信网中,各类型的消息都在统一的通信网中传输。
(2) 按调制方式分类。
根据是否采用调制,可将通信系统分为基带传输和频带传输。
基带传输是将未经频带调制的信号直接传送,如音频市内电话;频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
(3) 按信号特征分类。
按信道中传输的是模拟信号还是数字信号,可以相应的把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统两类。
(4) 按传输媒介分类。
按传输媒介,通信系统可分为有线和无线两类。
(5) 按信号复用方式分类。
传送多路信号有三种复用方式,即频分复用、时分复用和码分复用。
频分复用是用频谱搬移的方法使不同的信号占据不同的频率范围;时分复用是用抽样或脉冲调制方法使不同信号占据不同的时间区间;码分复用是应一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。
传统的模拟通信大都采用频分复用。
随着数字通信的发展,时分复用通信系统的应用越来越广泛。
码分复用多用于空间扩频通信系统中,目前又开始用于移动通信中。
对于点与点之间的通信,按消息传送的方向与时间关系,通信方式分为单工通信,半双工通信和全双工通信三种。
所谓单工通信是指消息只能单方向传输的工作方式,例如遥测遥控,就是单工通信方式,如图1.4(a)所示。
所谓半双工通信是指通信双方都能收发消息,但不能同时进行收发的工作方式,例如,使用同一载频工作的无线对讲机,就是按这种通信方式工作的,如图1.4(b)所示。
所谓全双工通信是指通信双方可以同时收发消息的工作方式。
例如,普通电话就是一种常见的全双工通信方式,如图1.4(c)所示。
(a)(b)(c)图1.4 通信方式示意图(a)信方式;(b)半双工通信方式;(c)全双工通信方式。
在数字通信中,按照数字信号的码元排列的方法不同,有串行和并行传输之分。
所谓串行传输就是将数字信号码元序列按时间顺序一个接一个的在信道中传输,如图1.5(a)所示。
如将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输,则称为并行传输,如图1.5(b)所示。
一般远距离数字通信大都采用串行传输方式,因为这种方式只需占用一条通路。