基于MATLAB的数字信号调制解调

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简介: 基于MATLAB的数字信号调制解调

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⛄ 内容介绍

随着社会的不断发展,通信对我们来说越来越显的重要。对于通信技术来讲通信质量、频谱利用率也就显的非常的关键。在数字载波通信中,最基本的三种解调方式:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。MATLAB 可以用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。阐述了计算机仿真的发展概况,及其重要意义本设计通过利用matlab软件仿真与分析,从而了解各调制解调方式,并与理论相结合巩固通信基础,为将来的学习与应用打下基础。

  如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异,计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位,计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备所使用,而且它与通信向结合,使电信业务更加丰富。随着人类经济和文化的发展,人们对通信技术性能的需求也越来越迫切,从而又推动了通信科学的发展。

  在通信理论上,先后形成了“过滤和预测理论”、“香浓信息论”,“纠错编码理论”,“信源统计特性理论”,“调制理论”等。通信作为社会的基本设施和必要条件,引起的世界各国的广泛关注,通信的目的就是从一方向另一方传送信息,给对方以信息,但是消息的传送一般都不是直接的,它必须借助于一定形式的信号才能便于远距离快速传输和进行各种处理。

  虽然基带信号可以直接传输,但是目前大多数信道不适合传输基带信号。现有通信网的主体为传输模拟信号而设计的,基带数字信号不能直接进入这样的通信网。基带信号一般都包含有较低的频率,甚至是直流的分量,很难通过有限尺寸的天线得到有效辐射,因而无法利用无线信道来直接传播。对于大量有线信道,由于线路中多半串接有电容器或并接有变压器等隔直流元件,低频或直流分量就会受到很大限制。因此,为了使基带信号能利用这些信道进行传输,必须使代表信息的原始信号经过一种变换得到另一种新信号,这种变换就是调制。实际中一般选正弦信号为载波信号。代表所传信息的原始信号,是调制载波的信号。

  数字调制传输在现代通信中发挥着越来越重要的作用,主要是因为数字通信有以下优点:

数字信号便于存储、处理、抗干扰能力强;

数字信号便于交换和传输;

可靠性高,传输过程中的差错可以设法控制;

数字信号易于加密且保密性强;

通用性和灵活性好。经过调制后,各路信号可已搬移到更高不重叠的频段去传输,从而避免多路传输中的相互干扰。基于这种目的,信号经调制后再传输的方式又称为频带传输。

  二进制数字调制所用调制信号由“0”和“1”代表的数字信号脉冲序列组成。因此,数字调制信号也成为键控信号。在二进制振幅调制、频率调制和相位调制分别称为振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。数字调制产生模拟信号,其载波参量的离散状态是与数字数据相对应的,这种信号适宜于在带通型的模拟信道上传输。虽然三种调制解调的原理比较简单,但作为数字通信原理的入门学,理解ASK,PSK,FSK后可以容易理解其他更复杂的调制系统,为以后的进一步发展打下基础。

⛄ 部分代码

clear

close all

clc

n=40;%传递数据总数

N=40;%

fc=1e6;%载波速率

fs=fc/(N);%数据速率


load num_bpsk

noise=15;

sendsignal=randint(1,n)

%%%%%%%%%%%%%%%vvvvvv%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

figure(1)

plot(1:length(sendsignal),sendsignal,'rx-'),title('发送端二进制波形'),grid on;

axis([1,length(sendsignal),-1,2]);

%%%%%%%%%%%%%%^^^^^^^^^^^^^^%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

c1=sin(2*pi*fs/fc*(1:N));

c2=sin(2*pi*fs/fc*(1:N)+pi);

c=[];

for m=1:n

   c=[c,c1];

   for mm=1:N

       if (sendsignal(1,m)==1)

           txsignal(1,(m-1)*N+mm)=c1(1,mm);

       else

           txsignal(1,(m-1)*N+mm)=c2(1,mm);

       end

   end

end

%%%%%%%%%%%%%%%vvvvvv%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

figure(2)

plot(1:length(txsignal),txsignal,'rx-'),title('发送端PSK的波形'),grid on;

axis([1,length(txsignal),-2,2]);

%%%%%%%%%%%%%%%^^^^^^^^^^^%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

txsignal1=awgn(txsignal,noise);

figure(3)

plot(1:length(txsignal1),txsignal1,'rx-'),title('发送端PSK进过空中信道后的波形'),grid on;

axis([1,length(txsignal1),-2,2]);

figure(4)

psd(txsignal1),title('发送端PSK的频谱图'),grid on;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

recsignal=txsignal1;

recsignal1=recsignal.*c;   %乘同频同相sin

recsignal2=filter(num1,1,recsignal1);    %LPF,包络检波

IN=fix(length(num1)/2);            %延迟时间

bitstream=[];

LL=N;

i=IN+LL/2;

while (i<=length(recsignal2))         %判决

   bitstream=[bitstream,recsignal2(i)>=0];

   i=i+LL;

end

bitstream    

figure(5)

   subplot(3,1,1);

   plot(1:length(recsignal),recsignal);title('接收端波形(包含噪声)');grid on;

   subplot(3,1,2);

   plot(1:length(recsignal1),recsignal1);title('乘同频同相sin之后的波形');grid on;

   subplot(3,1,3);

   plot(1:length(recsignal2),recsignal2);title('LPF滤波后的包络波形');grid on;

figure(6)

   plot(bitstream,'rx-');title('接收端二进制波形');grid on;

   axis([1,length(bitstream),-1,2]);

   

⛄ 运行结果

通过matlab软件的应用,对三种基础调制解调有了深刻的了解,ask调制最为简单,然而它是其他两种调制解调的基础,在较为简单的系统中,可以用最少的资源完成数据的传输,fsk虽然复杂了点,但是他的解调方式较多,可以在资源性能一定的基础上合理的选取解调方式,应用较为广泛,psk是三种中最为复杂的一种,由于需要相干解调,复杂在于载波同步与位同步中体现出来,然而实际应用中,可以用差分输入的方式降低解调端的复杂程度,psk在信噪比较低的情况下,误码率较其他两种有良好的表现,所以在现今的通信系统中比较常见的调制方式qpsk

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