二进制调制系统的仿真与分析

内容包括：一 设计内容与技术要求1．设计内容：对二进制数字信源进行数字调制(2ASK ) ，画出信号波形及功率谱。并分析其性能。2．技术要求①. 掌握二进制数字信号调制系统的原理及实现。①. 用 MATLAB 产生独立等概的二进制信源。画出 2ASK 信号波形及其功率谱。二 设计原理及设计思路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。 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。该二进制符号序列可表示为 s(t)= ，其中: an= 0, 发送概率为 P1, 发送概率为 1-P Ts 是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为 Ts 的矩形脉冲:g(t)= 1 0 TS 0 其他则二进制振幅键控信号可表示为 e2ASK(t)=二进制振幅键控信号时间波型如图 1 所示。 由图 1 可以看出，2ASK 信号的时间波形 e2ASK(t)随二进制基带信号 s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号(OOK 信号) 。 二进制振幅键控信号的产生方法如图 2 所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现， 图(b)是采用数字键控的方法实现。由图 1 可以看出，2ASK 信号与模拟调制中的 AM 信号类似。所以，对2ASK 信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)，其相应原理方框图如图 3 所示。2ASK 信号非相干解调过程的时间波形如图 4 所示。)(SnTtgatwnTtgacSnos)(图 1 二进制振幅键控信号时间波型图 2 二进制振幅键控信号调制器原理框图图 3 二进制振幅键控信号解调器原理框图 Ôز¨ÐźÅ2ASKÐźÅs(t)1 0 1 1Tb0 0 1ttt³Ë·¨Æ÷coscte2ASK(t)(a)cosct¿ª¹Øµç·s(t)e2ASK(t)(b)s(t)e2ASK(t) ´øͨÂ˲¨Æ÷ È«²¨ÕûÁ÷Æ÷ µÍͨÂ˲¨Æ÷ ³éÑùÅоöÆ÷Êä³öa b c d¶¨Ê±Âö³å(a)e2ASK(t) ´øͨÂ˲¨Æ÷ Ïà³ËÆ÷ µÍͨÂ˲¨Æ÷ ³éÑùÅоöÆ÷¶¨Ê±Âö³åÊä³öcosct(b)图 42ASK 信号非相干解调过程的时间波形三 程序流程图1 1 10 0 0 0 0 1 0 1abcd设计正弦波形相 乘得到 2ASK 函数得到 2ASK 频谱函数设计二进制信号 显示二进制波形显示二进制频谱显示 2ASK 波形显示 2ASK 频谱变换四 程序源代码clear all;close all;A=1;fc=2;N_sample=8;N=500;Ts=1;dt=Ts/fc/N_sample;t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);d=sign(randn(1,N));dd=sigexpand((d+1)/2,fc*N_sample);gt=ones(1,fc*N_sample);figure(1)subplot(221);d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t)));axis([0 10 0 1.2]);ylabel( 输入信号 );subplot(222);[f,d_NRZf]=T2F(t,d_NRZ(1:length(t)));plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).^2));axis([-2 2 -50 30]);ylabel( 输入信号功率谱密度(dB/Hz) );ht=A*cos(2*pi*fc*t);s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht;subplot(223);plot(t,s_2ask);axis([0 10 -1.2 1.2]);ylabel( OOK );[f,s_2askf]=T2F(t,s_2ask);subplot(224);plot(f,10*log10(abs(s_2askf).^2));axis([-fc-4 fc+4 -50 10]);ylabel( OOK 功率谱密度( dB/Hz) );function[out]= sigexpand(d,M)N = length(d);out = zeros(M,N);out(1,:) = d;out = reshape(out,1,M*N);function [f,sf]=T2F(t,st)dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);五 仿真结果图图 1 输入二进制信号波形图 图 2 输入二进制频谱图图 3 2ASK 波形图图 4 2ASK 频谱图六 结果分析或结论输入二进制信号是一个随机产生的、0 和 1 概率都为 0.5 的信号，其波形如上图 1 所示，其频谱如上图 2 所示。当该二进制信号与正弦波一起调制时，得到 2ASK 信号，其波形如上图 3 所示，由图可看出，当二进制输入为 0 时，2ASK 信号幅度为 0，当二进制信号输入为 1 时，2ASK 信号为输入的正弦波信号。由其频谱图可看出 2ASK 信号的带宽大约为基带信号带宽的 2 倍。七 参考资料1、程佩青著， 《数字信号处理教程》 ，清华大学出版社，20012、Sanjit K. Mitra 著，孙洪，余翔宇译， 《数字信号处理实验指导书(MATLAB 版) 》 ，电子工业出版社，2005 年 1 月3、郭仕剑等， 《MATLAB 7.x 数字信号处理》 ，人民邮电出版社，2006 年八 设计心得通过本次课程设计，我们主解了要了 2ASK 调制与解调原理，特别是2ASK 调制解调电路的 MATLAB 实现与调制性能分析，把所学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB 等课程，以达到融会贯通的目的。通过课程设计，不仅加深了对理论知识的了解,巩固了课堂上所学的理论知识,而且还增加了自己的动手能力，并且理解与掌握数字通信过程中的基本概念、基本原理、基本分析方法。与其他高级语言的程序设计相比，MATLAB 环境下可以更方便、快捷地设计通信系统仿真系统，节省大量的编程时间，提高编程效率，且参数的修改也十分方便，还可以进一步进行优化设计。相信随着版本的不断提高，MATLAB 在数字滤波器技术中必将发挥更大的作用。总之，这次课程设计设计不仅增强了自己的理论知识，加强了自己的动手能力，而且还培养了自己遇到问题之后如何去发现问题、解决问题的能力。此次课程设计对自己在许多方面都有了很大的帮助。最后还要感谢指导老师的辛勤知道和教育！