基于MATLAB的BPSK调制仿真及性能分析

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实践教学

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兰州理工大学

计算机与通信学院

2015年春季学期

通信系统仿真训练课程设计

题目：基于MATLAB的BPSK调制仿真及性能分析

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摘要

BPSK是在21世纪的现阶段，数字通信系统是现代通信系统的主流，在社会生活各个方面占据重要地位，调制与解调是一个不可或缺的环节，它大大提高了信号的传输性能和安全性。BPSK作为数字通信系统中的一种简单、基础的调制解调方法，抗干扰能力强，容易仿真实现。在了解并掌握了BPSK调制与解调原理后，学习MATLAB仿真软件的使用方法。

本次课程设计为基于MATLAB的BPSK调制仿真。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、调制解调、MATLAB仿真、数字通信系统

前言 (3)

一、BPSK原理 (4)

1.1 MPSK的介绍 (4)

1.1.1 MPSK的介绍 (4)

1.2 BPSK简介 (5)

1.2.1 BPSK的概念及分类 (5)

1.3 BPSK信号的产生 (5)

1.4 BPSK调制 (5)

1.4.1 调制的概念 (5)

1.4.2 调制的种类 (6)

1.4.3 调制的作用 (6)

1.4.4 调制方式 (6)

1.4.5 BPSK的调制原理 (7)

1.5 BPSK的解调 (8)

1.6 高斯噪声 (8)

1.6.1 高斯白噪声 (8)

二、设计思路 (9)

三、设计仿真及分析 (10)

3.1 设计仿真 (10)

3.2 结果总体分析 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

数字通信系统使用的最基本的就是PSK，实际上由于交调的存在，大都使用PSK，由于电波主要在自由空间传播，信道参数比较稳定，信道的主要干扰是高斯白噪声，因而可视为恒参信道。理论分析指出，在恒参信道中，采用PSK的误码率最低，更有效地利用卫星频带，在接收机噪声的作用下，PSK的误码率最低。因而在实际中得到广泛的应用。特别是高数数据传输中FSK是一种很重演的调制方式。

因此本课程设计尝试对PSK中常用的BPSK的调制技术进行通信系统仿真训练的设计实践。本次课程设计为基于MATLAB的B P SK调制仿真及性能分析。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。

本设计要求采用Matlab实现对BPSK通信系统的蒙特卡罗仿真并且绘制相关的图形，此题比较难做涉及到的方面很多，对BPSK及蒙特卡罗仿算法很不了解查阅了很多资料然而涉及的有较少，但查资料当中学到了很多不知道的东西，加深了对PSK的了解。

以二进制调相为例，取码元为"1"时，调制后载波与未调载波同相；取码元为"0"时，调制后载波与未调载波反相；"1"和"0"时调制后载波相位差180°。就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此BPSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。

本设计分析BPSK调制和解调系统，并用BPSK软件仿真调制系统，最后建立蒙特卡洛仿真模型，统计系统误码率。该题目概括了《MATLAB技术》、《通信系统原理》等课程的主要知识点，通过该设计能够培养和提高学生综合设计能力，为今后的学习和工作积累经验。

一、BPSK原理

1.1 MPSK的介绍

1.1.1 MPSK的介绍

MPSK即多进制相移键控，又称为多相制。这种键控方式是多进制键控的主要方式。在M进制的相移键控信号，用M个相位不同的载波分别代表M个不同的符号。如果载波有2n个相位，它可以代表n 位二进制码元的的不同组合的码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移键控和多进制相对相移键控。

在MPSK信号中，载波相位有M种可能取值，θn=2πn/M(n=1,2,…,M-1)。因此MPSK 信号可表示为

S(t) = cos(ω0t+θn) = cos (ω0t+2πn/M) ⑴若载波频率是基带信号速率的整数倍，则上式可改写为

S(t)=∑g(t-nT s)cos(ω0t+θn)=cosω0tΣcosθn g(t-nT s) -sinω0tΣsinθn g(t-nT)

⑵式中g(t)是高度为1、宽度为T s的门函数；T s为M进制码元的持续时间。亦即k(k=log2M)比特二进制码元的持续时间；θn为第N个码元对应的相位，共有M个不同的取值。

上

式表明，MPSK信号可等效为两个正交载波的MASK信号之和。所以，MPSK信号的带宽和MASK信号的带宽相同。因此，MPSK系统是一种高效率的信息传输方式。但是，当M的取值增加时，载波间的相位差也随之减少，这就使它的抗噪声性能变差。

数字通信系统模型如图2.1所示。

图1.1.1 数字通信系统模型

1.2 BPSK简介

1.2.1 BPSK的概念及分类

BPSK (Binary Phase Shift Keying)，把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。

以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180°。

1.3 BPSK信号的产生

就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此BPSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。

BPSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。

BPSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。

由于BPSK信号实际上是以一个固定初相的未调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。如果同步载波的相位发生变化，如0相位变为π相位或π相位变为0相位，则恢复的数字信息就会发生“0”变“1”或“1”变“0”，从而造成错误的恢复。这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“倒π”现象或“反向工作”现象。绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作。这也是它实际应用较少的主要原因。

1.4 BPSK调制

1.4.1 调制的概念

调制（modulation)就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息

的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。

1.4.2 调制的种类

调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式，后两者合称为角度调制。此外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能。

1.4.3 调制的作用

调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响，调制方式往往决定了一个通信系统的性能。

1.4.4 调制方式

在通信中，我们常常采用的调制方式有以下几种：

1、模拟调制：用连续变化的信号去调制一个高频正弦波，主要有：

1) 幅度调制（调幅AM、双边带DSB、单边带SSB、残留边带VSB以及独立边带ISB）；

2) 角度调制（调频FM，调相PM）两种。因为相位的变化率就是频率，所以调相波和调频波是密切相关的；

2、数字调制：用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过称成为数字调制，主要有：

1) 振幅键控ASK；

2) 频率键控FSK；

3) 相位键控PSK；

3、脉冲调制：用脉冲序列作为载波，主要有：

1) 脉冲幅度调制（PAM：Pulse Amplitude Modulation）。

2) 脉宽调制（PDM：Pulse Duration Modulation）。

3) 脉位调制（PPM：Pulse Position Modulation）。

1.4.5 BPSK 的调制原理

二进制移相键控是用二进制数字信号0和1去控制载波的两个相位0和π的方法。在2PSK 中，通常用初始相位0和π分别表示二进制1和0。因此，2PSK 信号的时域表达式为：

)cos(A )(2PSK n c t t e ?ω+= ⑶

式中，?n 表示第n 个符号的绝对相位：

??

?=”时发送“

”时发送“

，1,00π?n ⑷ 因此，上式可以改写为

??

?--=P

t P

t t e c c 1,cos A ,cos A )(2PSK 概率为概率为ωω ⑸ 由于两种码元的波形相同，极性相反，故BPSK 信号可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：

()t t s t e c ωcos )(2PSK = ⑹

式中

∑-=n

s n nT t g a t s )()( ⑺

这里s(t)为双极性全占空(非归零)矩形脉冲序列，g(t)是脉宽为T s 的单个矩形脉冲，而a n 的统计特性：

???--=P

P a n 1,1,

1概率为概率为 ⑻

图1.4.5 BPSK信号的波形示例

1.5 BPSK的解调

BPSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息采用相干解调法来解调信号。

给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，再进行抽样判决，判决器是按极性进行判决，得到最终的二进制信息。具体波形如下图：

图1.5 BPSK各点时间波形

1.6 高斯噪声

1.6.1 高斯白噪声

高斯白噪声：如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声。热噪声和散粒噪声是高斯白噪声。所谓高斯白噪声中的高斯是指概率分布是正态函数，而白噪声是指它的二阶矩不相关，一阶矩为常数，是指先后信号在时间上的相关性。这是考查一个信号的两个不同方面的问题。

二、设计思路

2.1系统总体设计

2.1.1总体的系统设计方案如图2.1.1所示：

图2.1.1系统方案图

BPSK(Binary Phase Shift Keying)是二进制相移键控，它是一种相位调制算法。相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。

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分别可以获得振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

就总体而言，信道应看作一个线性系统，满足线性叠加原理。信号在信道中传输，存在衰耗和时延，信道中总是存在噪声，信号在实际信道中传输，将会产生失真，任何信道都有一定的频率带宽，信道不可能传送功率无限大的信号。

三、设计仿真及分析

3.1 设计仿真

3.1.1 仿真框图

在发送端，通过随机函数随即产生十比特二进制比特序列。然后把这十比特序列在频率fc=4000HZ 的载波上进行传输，并且采样频率fs=8000HZ 。经过调制后，调制信号就可以在信道上传输。但是在实际的信道中传输时，会叠加很多噪声，因此，程序模拟在实际信道上传输，产生噪声，叠加到已调信号上。

在接收端，通过相干解调的方法，把接收到的叠加有噪声的信号进行解调，但是解调后的信号还不是最先发送的二进制比特流，需要对解调得到的信号进行抽样判决，才能得到发送的二进制比特流，即发送信号。软件的仿真流程图如图3.1.1所示。

图3.1.1基于MATLAB 的BPSK 调制解调仿真框图

3.1.2 仿真结果及分析

基带信号、BPSK 调制信号以及载波信号幅值:

图3.1.2基带、载波、调制信号幅值图

加入加性高斯白噪声后的BPSK信号如下图所示：

图3.1.3 加入加性高斯白噪声后的BPSK信号

由上图可知信号在加入高斯白噪声时，信号质量明显变差，会造成信号判决时误码率急剧增加，而信道的噪声功率固定不变，因此在传输信号时，应增加信号功率，来提高信息的传输效率。

解调以后出来的波形如图3..1.4所示：

图3.1.4 加躁后解调信号

经过低通滤波器信号波形：

图3.1.5 与恢复载波相乘后的信号

蒙特卡洛分析实际误码率及理论误码率仿真图如下图所示：

图3.1.6 蒙特卡洛分析误码率图

码元为10000个的时候，蒙特卡洛仿真统计图如图5.6，从上图可以看出实际误码率要比理论误码率大得多，是由于理论误码率考虑到的影响因素仅仅是主要因素，而各种外界

干扰及温度等都没有考虑。当信噪比为6db的时候仿真结果和实际结果有较大误差。

3.2 结果总体分析

BPSK调制解调系统的抗噪声能力较强。但是，在操作中发现Matlab仿真系统运行时响应时间很长，需要计算机运行很长时间才能完成仿真运算过程。经过小组成员的分析，我们认为，除了算法导致了系统运算量大以外，BPSK系统本身的信号传输效率也不高，这也印证了通信原理教材中提到的BPSK系统的特点，即抗噪声干扰能力强，但数据传输效率低下。信道噪声对系统性能的主要影响是在接收信号中引入了比特差错。在二进制系统中,比特差错率表现为将符号1误认为0,或将符号0误认为符号1。很明显比特差错的频率越高,接收机的输出信号与原始信息之间的差异就越大。在存在信道噪声的情况下,可以用平均符号差错概率来衡量二进制信息传输的逼真度。平均符号差错概率的定义为,接收机输出的重构符号与所传输的二进制不相同的平均概率。在原始二进制波形中的所有比特均具有相同重要性的条件下,平均符号差错概率又称为误比特率(BER)。但是,在重构原始消息信号的模拟波形时,不同的符号差错可能需要区别对待。例如码字(表示消息信号的量化抽样值) 中重要的比特发生的错误要比不重要的比特发生的错误有害得多。

总结

通过本次设计，让我能够将课本的知识与实践相结合起来，更全面的了解书本的知识，此外，课程设计仅靠课本知识是远远不够的，通过仿真实践补充了大量的课外知识。同时对BPSK调制解调的工作原理有了更加深刻的理解，在设计之前，通过图书馆、上网浏览并收集了很多的相关材料，但当进行设计时，却也遇到了很多的问题，让我体会到了设计的要求在于系统性、可行性、准确性，很多问题的出现给我们的设计带来了难度，也同时是一次巨大的挑战，最终，在老师和同学的帮助下，克服了种种困难，顺利的完成了本次通信系统仿真训练的课程设计，在此，首先要感谢学校安排此次课程设计，让我有机会对本次课程设计能够深入了解和设计，再次感谢老师细心地指导，还有同组同学的相互沟通和帮助，使我完成了本次通信系统仿真课程设计，让我学到了许多课本里学不到的知识。在课程设计过程中查阅了大量的有关BPSK调制解调设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本里没学过的知识。通信原理是通信专业的一门主干技术基础课，通过该门课程的学习，使我们掌握确定信号调制解调原理的特性，信号的传输的特性，确定信号的发送与接收的基本方法以及某些典型系统引出的一些重要的基本概念。

本设计要求采用Matlab实现对BPSK通信系统的蒙特卡罗仿真并且绘制相关的图形，此题比较难做涉及到的方面很多，对BPSK及蒙特卡罗仿算法很不了解查阅了很多资料然而涉及的有较少，但查资料当中学到了很多不知道的东西，加深了对PSK的了解。

完成这次课程设计让我收获颇多，不但进一步掌握了通信原理这一核心课程的知识及一门专业仿真软件的基本操作，而且还提高了自己的设计能力及分析问题能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正做到学以致用。

参考文献

[1] 曹志刚等编，现代通信原理[M]，清华大学出版社，2008

[2] 程佩青. 数字信号处理教程[M].清华大学出版社

[3] 刘卫国. MATLAB程序设计教程[M].中国水利水电出版社

[4] 桑林，郝建军，刘丹，数字通信[M].北京邮电大学出版社，2002

[5] 苗云长等主编，现代通信原理及应用[M]。电子工业出版社，2005

[6] 吴伟铃，庞沁华，通信原理[M]，北京邮电大学出版社，2005

[7] 张圣勤，MATLAB7.0实用教程[M]，机器工业出版社，2006

[8] 邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析[M]，清华大学出版社，2008

[9]樊昌信，通信原理(第6版) [M].北京:国防工业出版社.2001．

致谢

通过本次计算机通信课程设计，让我在除了课本的知识之外的知识有了更好的理解，对8PSK调制解调的工作原理有了更好的理解，在设计之前，收集了很多的材料，但当真正深入设计时，却也遇到了诸多的问题，让我体会到了设计的要求在于系统性，可行性，准确性，诸多问题的出现给我们的设计带来了难度，也同时是更大的一次挑战，最终，在老师以及同学的帮助下，克服了种种困难，顺利的完成了本次通信仿真训练的课程设计，在此，首先要感谢学校安排此次课程设计，让我有机会对本次课程设计能够深入理解和设计，再次感谢老师的细心指导和改正，还有同组同学的相互团结和帮助，使我完成了本次计算机通信课程设计，使我在求学的道路上有了更多方面知识的获得。设计过程中查阅了大量的有关PSK调制解调设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。再次感谢学校，感谢老师，感谢同学。

附录

clear all

close all

clc

num=10; %码元个数

tnum=200;%码元长度

N=num*tnum;%10个码元整体长度

a=randint(1,num,2); %产生1行num列的矩阵，矩阵内0和1随机出现

fc=0.25; %载波频率为0.5

t=0:0.05:9.99;%t从0到9.99，间隔为0.05

s=[];c=[];

for i=1:num %i从1到10循环

if(a(i)==0)

A=zeros(1,tnum); %i=0时，产生一个码元长度为tnum（200）的0码元else

A=ones(1,tnum); %i=1时，产生一个码元长度为tnum（200）的1码元end

s=[s A]; %s为随机基带信号

cs=sin(2*pi*fc*t);

c=[c cs]; %c为载波信号

end

%采用模拟调制方法得到调制信号

s_NRZ=[];

for i=1:num %i从1到num（10）循环

if(a(i)==0)

A=ones(1,tnum); %i=0时，产生一个码元长度为tnum（200）的1码元else

A=-1*ones(1,tnum); %i非0时，产生一个码元长度为tnum（200）的-1码元end

s_NRZ=[s_NRZ,A]; %s_NRZ为双极性非归零码

end

e=s_NRZ.*c; %e为BPSK调制信号

figure(1); %图1

subplot(3,2,1); %图1分为3×2部分的第一部分

plot(s); %作s（基带信号）的波形图

grid on;

axis([0 N -2 2]); %横轴长度为0到N，纵轴范围为-2到+2

xlabel('基带信号s(t)'); %x轴的注释

ylabel('基带信号幅值'); %y轴的注释

subplot(323);plot(c);grid on;

axis([0 N -2 2]);

xlabel('BPSK载波信号');

ylabel('BPSK载波信号幅值'); %作c（BPSK载波信号）的波形图subplot(325);plot(e);grid on;

axis([0 N -2 2]);

xlabel('BPSK调制信号');

ylabel('BPSK调制信号幅值'); %作e（BPSK调制信号）的波形图%信号的频谱

Fs=200; %采样频率

n=length(s); %基带信号长度

f=[0:Fs/n:Fs-Fs/n]-Fs/2; %修正频率f的范围

S=fft(s); %基带信号s的快速傅里叶变换

E=fft(e); %基带信号e的快速傅里叶变换

C=fft(c); %基带信号c的快速傅里叶变换

subplot(322);

plot(f,abs(fftshift(S))); %基带信号的频谱

title('基带信号频谱');

xlabel('f/hz');ylabel('S(w)'); grid on;

subplot(324);

plot(f,abs(fftshift(C))); %载波信号的频谱

title('载波信号频谱');

xlabel('f/hz');ylabel('C(w)'); grid on;

subplot(326);

plot(f,abs(fftshift(E))); %调制信号的频谱

title('调制信号频谱');

xlabel('f/hz');ylabel('E(w)'); grid on;

%加高斯噪声

am=0.7; %输入信号经信道后振幅由1衰减为0.7

SNR=5; %输入信噪比

snr=10^(SNR/10);

N0=(am*am)/2/snr; %计算噪声功率

N0_db=10*log10(N0); %将噪声功率转换为dBW

ni=wgn(1,N,N0_db); %产生1行N列的高斯噪声

yi=e+ni; %BSK已调信号中加入白噪声，输入信噪比为SNR

figure(2);subplot(2,1,1);plot(yi);grid on;

xlabel('加入高斯白噪声的已调信号yi(t)');

%带通滤波器

[b1,a1] = BUTTER(3,[2*pi*0.0001,2*pi*0.01]); %计算带通滤波器的H(z)系数y=filter(b1,a1,yi); %对信号yi进行滤波，得到信号y

figure(2);subplot(2,1,2);plot(y);grid on;

xlabel('经带通滤波器后信号');

%与恢复载波相乘

x1=2*c.*y;

figure(3);subplot(2,1,1);plot(x1);grid on

xlabel('与恢复载波相乘后的信号x1(t)');

%低通滤波器

[b2,a2]=butter(2,0.005); %计算H(z)系数，频率为(1/200)

x=filter(b2,a2,x1); %对信号x1滤波，得到信号x

figure(3);subplot(2,1,2);plot(x);grid on

基于Matlab的FM仿真实现

摘要 本次设计主要是以Matlab为基础平台，对FM信号进行仿真。介绍了FM信号，及其调制和解调的基本原理，并设计M文件，分析在混入噪声环境下的波形失真，以及分析FM的抗噪声性能。本设计的主要目的是对Matlab的熟悉和对模拟通信理论的更深化理解。 关键词：Matlab；FM；噪声

前言 (2) 1 设计基础 (3) 1.1 Matlab及M文件的简介 (3) 1.2模拟调制概述 (4) 1.2.1模拟调制系统各个环节分析 (5) 1.2.2 模拟调制的意义 (6) 2 FM基本原理与实现 (7) 2.1 FM的基本原理 (7) 2.1.1调制 (7) 2.1.2解调 (8) 2.2 FM的实现 (8) 2.2.1 FM调制的实现 (8) 2.2.2 FM解调的实现 (9) 2.3 调频系统的抗噪声性能 (10) 2.3.1 高斯白噪声信道特性 (10) 3 FM的仿真实现与分析 (14) 3.1 未加噪声的FM解调实现 (14) 3.2 叠加噪声时的 FM解调 (16) 总结 (20) 致谢 (21) 参考文献 (22) 附录 (23)

通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术、计算机技术相融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大动力。可以预见，未来的通信对人们的生活方式和社会的发展将会产生更加重大和意义深远的影响。 在通信系统中，从消息变换过来的原始信号所占的有效频带往往具有频率较低的频谱分量(例如语音信号)，如果将这种信号直接在信道中进行传输，则会严重影响信息传送的有效性和可靠性，因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。在通信系统的发射端通常需要有调制过程，将调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，使之转换成适于信道传输或便于信道多路复用的已调信号；而在接收端则需要有解调过程，以恢复原来有用的信号。调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能。随着数字化波形测量技术和计算机技术的发展，可以使用数字化方法实现调制与解调过程。 调制在通信系统中具有重要的作用。通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。调制技术是指把基带信号变换成传输信号的技术。基带信号是原始的电信号，一般是指基本的信号波形，在数字通信中则指相应的电脉冲。在无线遥测遥控系统和无线电技术中调制就是用基带信号控制高频载波的参数（振幅、频率和相位），使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号。未调制的高频电振荡称为载波（可以是正弦波，也可以是非正弦波，如方波、脉冲序列等）。被调制信号调制过的高频电振荡称为已调波或已调信号。已调信号通过信道传送到接收端，在接收端经解调后恢复成原始基带信号。

基于 MATLAB 的QPSK系统仿真设计与实现

通信系统仿真设计实训报告1.课题名称：基于MATLAB 的QPSK系统仿真设计与实现 学生学号： 学生姓名： 所在班级： 任课教师： 2016年10月25日

目录 1.1QPSK系统的应用背景简介 (3) 1.2 QPSK实验仿真的意义 (3) 1.3 实验平台和实验内容 (3) 1.3.1实验平台 (3) 1.3.2实验内容 (3) 二、系统实现框图和分析 (4) 2.1、QPSK调制部分， (4) 2.2、QPSK解调部分 (5) 三、实验结果及分析 (6) 3.1、理想信道下的仿真 (6) 3.2、高斯信道下的仿真 (7) 3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真 (8) 总结： (10) 参考文献： (11) 附录 (12)

1.1QPSK系统的应用背景简介 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 QPSK实验仿真的意义 通过完成设计内容，复习QPSK调制解调的基本原理，同时也要复习通信系统的主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解QPSK的实现方法及数学原理。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试的标准及计算方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数，频域用功率谱密度来描述平稳随机过程的特性等基础知识，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在编程中使用。 理解QPSK调制解调的基本原理，并使用MATLAB编程实现QPSK信号在高斯信道和瑞利衰落信道下传输，以及该方式的误码率测试。复习MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项，并锻炼自己的编程能力，通过编程完成QPSK调制解调系统的仿真，以及误码率测试，并得出响应波形。在完成要求任务的条件下，尝试优化程序。 通过本次实验，除了和队友培养了默契学到了知识之外，还可以将次实验作为一种推广，让更多的学生来深入一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实现方法。可以方便学生进行测试和对比。足不出户便可以做实验。 1.3 实验平台和实验内容 1.3.1实验平台 本实验是基于Matlab的软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上版本即可。 （本实验附带基于Matlab Simulink （模块化）仿真，如需使用必须安装simulink 模块） 1.3.2实验内容 1.构建一个理想信道基本QPSK仿真系统,要求仿真结果有 a.基带输入波形及其功率谱 b.QPSK信号及其功率谱

基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试(AM调制)

闽江学院 《通信原理设计报告》 题目：基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试学院：计算机科学系 专业：12通信工程 组长：曾锴（3121102220） 组员：薛兰兰（3121102236） 项施旭（3121102222） 施敏（3121102121） 杨帆（3121102106） 冯铭坚（3121102230） 叶少群（3121102203） 张浩（3121102226） 指导教师：余根坚 日期：2014年12月29日——2015年1月4日

摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个重点技术，通过调制能够将信号转化成适用于无线信道传输的信号。 在模拟调制系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。在幅度调制中，文中以调幅、双边带和单边带调制为研究对象，从原理等方面阐述并进行仿真分析；在角度调制中，以常用的调频和调相为研究对象，说明其调制原理，并进行仿真分析。利用MATLAB下的Simulink工具箱对模拟调制系统进行仿真，并对仿真结果进行时域及频域分析，比较各个调制方式的优缺点，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识，通过研究发现调制方式的选取通常决定了一个通信系统的性能。 关键词模拟调制；仿真；Simulink 目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 关键技术 (1) 1.3 研究目的及意义 (2) 1.4 本文工作及内容安排 (2) 第二章模拟调制原理 (3) 2.1 幅度调制原理 (3) 2.1.1 AM调制 (4) 第三章基于Simulink的模拟调制系统仿真与分析 (6) 3.1 Simulink工具箱简介 (6) 3.2 幅度调制解调仿真与分析 (8) 3.2.1 AM调制解调仿真及分析 (8) 第四章总结 (12) 4.1 代码 (13) 4.2 总结 (14)

基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调分析

课程设计任务书 学生姓名：杨刚专业班级：电信1302 指导教师：工作单位：武汉理工大学 题目：信号分析处理课程设计 －基于MATLAB的模拟信号频率调制（FM）与解调分析 初始条件： 1.Matlab6.5以上版本软件； 2.先修课程：通信原理等； 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、利用MATLAB中的simulink工具箱中的模块进行模拟频率（FM）调制与解调，观 察波形变化 2、画出程序设计框图，编写程序代码，上机运行调试程序，记录实验结果（含计算结 果和图表等），并对实验结果进行分析和总结； 3、课程设计说明书按学校统一规范来撰写，具体包括： ⑴目录；⑵理论分析； ⑶程序设计；⑷程序运行结果及图表分析和总结； ⑸课程设计的心得体会（至少800字，必须手写。）； ⑹参考文献（不少于5篇）。 时间安排： 周一、周二查阅资料，了解设计内容； 周三、周四程序设计，上机调试程序； 周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。 指导教师签名： 2013 年 7月 2 日 系主任（或责任教师）签名： 2013年 7月 2日

目录 1 Simulink简介 (1) 1.1 Matlab简介······················································错误！未定义书签。 1.2 Simulink介绍 ···················································错误！未定义书签。 2 原理分析 ·····························································错误！未定义书签。 2.1通信系统 ·························································错误！未定义书签。 2.1.1通信系统的一般模型 ···································错误！未定义书签。 2.1.2 模拟通信系统 (3) 2.2 FM调制与解调原理···········································错误！未定义书签。 3 基于Matlab方案设计 (6) 3.1 Matlab代码 (6) 3.2 Matlab仿真 (8) 4 基于Simulink方案设计 (12) 4.1 使用Simulink建模和仿真的过程 (12) 4.1.1 Simulink模块库简介 (12) 4.1.2 调制解调模块库简介 (13) 4.2 FM调制与解调电路及仿真 (14) 4.3 仿真结果分析 (17) 5 心得体会 ·····························································错误！未定义书签。 6 参考文献 (20) 本科生课程设计评定表

基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计毕业设计论文

基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计 摘要 随着移动通信技术的发展，以前在数字通信系统中采用FSK、ASK、PSK 等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代。本文主要介绍了QPSK调制与解调的实现原理框图，用MATLAB软件中的SIMULINK仿真功能对QPSK调制与解调这一过程如何建立仿真模型，通过对仿真模型的运行，得到信号在QPSK 调制与解调过程中的信号时域变化图。通过该软件实现方式，可以大大提高设计的灵活性，节约设计时间，提高设计效率，从而缩小硬件电路设计的工作量，缩短开发周期。 关键词 QPSK，数字通信，调制，解调，SIMULINK -I-

Abstract As mobile communications technology, and previously in the adoption of digital cellular system, ASK, FSK PSK modulation, etc. Gradually been many excellent mod ulation technology substitution, where four phase-shift keying QPSK technology is a wireless communications technology in a binary modulation method. This article prim arily describes QPSK modulation and demodulation of the implementation of the prin ciple of block diagrams, focuses on the MATLAB SIMULINK software emulation in on QPSK modulation and demodulation the process how to build a simulation model, through the operation of simulation model, I get signal in QPSK modulation and dem odulation adjustment process domain change figure. The software implementation, ca n dramatically improve the design flexibility, saving design time, increase efficiency, design to reduce the workload of hardware circuit design, and shorten the developmen t cycle. Keywords QPSK, Digital Communication,modulation,demodulation,SIMULINK -II-

基于MATLAB模拟调制系统的仿真设计

1 线性模拟调制 1.1模拟调制原理 模拟调制是指用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波，而载波是一个确知的周期性波形。模拟调制可分为线性调制和非线性调制，本文主要研究线性调制。 线性调制的原理模型如图1.1所示。设c(t)=Acos2t f o π,调制信号为m(t),已调信号为s(t)。 图1.1 线性调制的远离模型 调制信号m(t)和载波在乘法器中相乘的结果为：t A t m t s w o cos )()('=，然后通过一个传输函数为H(f)的带通滤波器，得出已调信号为。 从图1.1中可得已调信号的时域和频域表达式为： （1-1） 式（1-1）中，M(f)为调制信号m(t)的频谱。 由于调制信号m(t)和乘法器输出信号之间是线性关系，所以成为线性调制。带通滤波器H(f)可以有不同的设计，从而得到不同的调制种类。 1.2双边带调制DSB 的基本原理 在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号m(t)中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB ）调制信号，简称双边带（DSB ）信号。 设正弦型载波c(t)=Acos( t) ，式中：A 为载波幅度， 为载波角频率。 根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为： (t)=Am(t)cos(t) （1-2） ?? ???-++==) ()]()([21)()(*]cos )([)(f H f f M f f M f s t h t t m t s o o o w m(t) H(t) A os t w o c s(t) )(' t s

其中，m(t)为基带调制信号。 设调制信号m(t)的频谱为M()，则由公式2-2不难得到已调信号 (t)的频谱： )]()([2 )(c c m M M A s ωωωωω-++= （1-3） 由以上表示式可见，在波形上，幅度已调信号随基带信号的规律呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域的简单搬移。 标准振幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM ）。假设调制信号m(t)的平均值为0，将其叠加一个直流偏量 后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表达式为: )cos())(()(0t t m t c AM A s ω+= （1-4） 式中： 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，也可以是随机信号。 若为确知信号，则AM 信号的频谱为: （1-5） AM 信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。AM 信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，也就是说，载波分量并不携带信息。因此，AM 信号的功率利用率比较低。 AM 调制器模型如下图所示。 图1.2 AM 调制器模型 AM 信号的时域和频域表达式分别为 （1-6） （1-7） 式中，A o 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即0)(=t m — 。 由频谱可以看出，AM 信号的频谱由载波分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM 信号是带有载波 分量的双边带信号，他的带宽是基带信号带宽 的2倍，即 ) (cos )()(cos ) (cos )]([)(t w c t m t w c A t w c t m A o t s o AM +=+=)]()([2 1)]()([)(w c w M w c w M w c w w c w A o t s AM -+++-++=δδπ)] ()([2 1)]()([)(0 ω ω ω ω ωωωδωδπωc c c c m M M A s -+++-++=f H

QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真报告

淮海工学院课程设计报告书 课程名称：通信系统的计算机仿真设计 题目：QPSK通信系统性能分析 与MATLAB仿真 学院：电子工程学院 学期：2013-2014-2 专业班级： 姓名： 学号： 评语： 成绩： 签名： 日期：

QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真 1 绪论 1.1 研究背景与研究意义 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,该系统对基带信号进行调制,使其频谱搬移到适合在信道(一般为带通信道)上传输的频带上。数字调制和模拟调制一样都是正弦波调制,即被调制信号都为高频正弦波。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即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:正交幅度调制(QAM) 、频移键控( FSK) 、相移键控( PSK) 。根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M进制) 。 本实验采用QPSK。QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 课程设计的目的和任务 目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务是： (1)掌握一般通信系统设计的过程，步骤，要求，工作内容及设计方法，掌握用计算机仿真通信系统的方法。 (2)训练学生网络设计能力。 (3)训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。1.3 可行性分析 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,

实验一 模拟通信的MATLAB仿真

实验一 模拟通信的MATLAB 仿真 姓名：左立刚 学号：031040522 简要说明： 实验报告注意包括AM ，DSB ，SSB ，VSB ，FM 五种调制与解调方式的实验原理，程序流程图，程序运行波形图，simulink 仿真模型及波形，心得体会，最后在附录中给出了m 语言的源程序代码。 一．实验原理 1．幅度调制（AM ） 幅度调制（AM ）是指用调制信号去控制高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。AM 信号的数学模型如图3-1所示。 图2-1 AM 信号的数学模型 为了分析问题的方便，令 δ =0， 1.1 AM 信号的时域和频域表达式 ()t S AM =[A 0 +m ()t ]cos t c ω （2-1） ()t S AM =A 0 π[()()ωωωωδC C ++-]+()()[]ωωωωc c M M ++-2 1 （2-2）

AM 信号的带宽 2 =B AM f H （2-3） 式中， f H 为调制信号的最高频率。 2.1.3 AM 信号的功率P AM 与调制效率 η AM P AM =()222 2 t m A +=P P m c + （2-4） 式中，P C =2 A 为不携带信息的载波功率；()2 2 t m P m =为携带信息的边带 功率。 ()() t t m A m P P AM C AM 2 2 2+= = η （2-5） AM 调制的优点是可用包络检波法解调，不需要本地同步载波信号，设备简单。AM 调制的最大缺点是调制效率低。 2.2、双边带调制（DSB ） 如果将在AM 信号中载波抑制，只需在图3-1中将直流 A 0 去掉，即可输出 抑制载波双边带信号。 2.2.1 DSB 信号的时域和频域表达式 ()()t t m t c DSB S ωcos = （2-6） ()()()[]ωωωωωC C DSB M M S ++-=2 1 （2-7） DSB 信号的带宽 f B B H AM DSB 2 == （2-8）

基于MATLAB的QPSK系统仿真设计与实现

通信系统仿真设计实训报告1.课题名称：基于 MATLAB 的QPSK系统仿真设计与实现 学生学号： 学生： 所在班级： 任课教师： 2016年 10月25日

目录 1.1QPSK系统的应用背景简介 (3) 1.2 QPSK实验仿真的意义 (3) 1.3 实验平台和实验容 (3) 1.3.1实验平台 (3) 1.3.2实验容 (3) 二、系统实现框图和分析 (4) 2.1、QPSK调制部分， (4) 2.2、QPSK解调部分 (5) 三、实验结果及分析 (6) 3.1、理想信道下的仿真 (6) 3.2、高斯信道下的仿真 (7) 3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真 (8) 总结： (10) 参考文献： (11) 附录 (12)

1.1QPSK系统的应用背景简介 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 QPSK实验仿真的意义 通过完成设计容，复习QPSK调制解调的基本原理，同时也要复习通信系统的主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解QPSK的实现方法及数学原理。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试的标准及计算方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数，频域用功率谱密度来描述平稳随机过程的特性等基础知识，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在编程中使用。 理解QPSK调制解调的基本原理，并使用MATLAB编程实现QPSK信号在高斯信道和瑞利衰落信道下传输，以及该方式的误码率测试。复习MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项，并锻炼自己的编程能力，通过编程完成QPSK调制解调系统的仿真，以及误码率测试，并得出响应波形。在完成要求任务的条件下，尝试优化程序。 通过本次实验，除了和队友培养了默契学到了知识之外，还可以将次实验作为一种推广，让更多的学生来深入一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实现方法。可以方便学生进行测试和对比。足不出户便可以做实验。 1.3 实验平台和实验容 1.3.1实验平台 本实验是基于Matlab的软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上版本即可。 （本实验附带基于Matlab Simulink （模块化）仿真，如需使用必须安装simulink 模块） 1.3.2实验容 1.构建一个理想信道基本QPSK仿真系统,要求仿真结果有 a.基带输入波形及其功率谱 b.QPSK信号及其功率谱

MATLAB仿真 BPSK调制

matlab BPSK 调制与解调 1、调制 clear all; g=[1 0 1 0 1 0 0 1];%基带信号 f=100; %载波频率 t=0:2*pi/99:2*pi; cp=[];sp=[]; mod=[];mod1=[];bit=[]; for n=1:length(g); if g(n)==0; die=-ones(1,100); %Modulante se=zeros(1,100); % else g(n)==1; die=ones(1,100); %Modulante se=ones(1,100); % end c=sin(f*t); cp=[cp die]; mod=[mod c]; bit=[bit se]; end bpsk=cp.*mod; subplot(2,1,1);plot(bit,'LineWidth',1.5);grid on; title('Binary Signal'); axis([0 100*length(g) -2.5 2.5]); subplot(2,1,2);plot(bpsk,'LineWidth',1.5);grid on; title('ASK modulation'); axis([0 100*length(g) -2.5 2.5]); 2、调制解调加噪声 clc; close all; clear; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % % 假定：

% 2倍载波频率采样的bpsk信号 % 调制速率为在波频率的 N/2m % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% m=128; N=512; n=1:1:N; N0=0.5*randn(1,N) %噪声 h0=zeros(1,N); % 30阶低通滤波器 h0 f = [0 0.3 0.3 1]; w0 = [1 1 0 0]; b = fir2(30,f,w0); [h,w] = freqz(b,1,N/2); h0(1,1:N/2)=abs(h'); for i=1:N/2 h0(1,N-i+1)=h0(1,i); end; %%%%%%%%% 随机序列 a=rand(1,m); for i=1:m if(a(1,i)>0.5) a(1,i)=1; else a(1,i)=-1; end; end; %%% 生成BPSK信号 bpsk_m=zeros(1,N); j=1;k=1; for i=1:N if(j==(N/m+1)) j=1; k=k+1; end; % 0.05*pi 为初始相位，可以任意改变 bpsk_m(1,i)=a(1,k)*sin(2*pi*0.5*i+0.05*pi)+a(1,k)*cos(2*pi*0.5*i+ 0.05*pi); j=j+1; end; bpsk_m=bpsk_m+N0;% 信号加噪声，模拟过信道 % 接收处理用正交本振与信号相乘，变频 bpsk_m1=bpsk_m.*sin(2*pi*0.5*n); bpsk_m2=bpsk_m.*cos(2*pi*0.5*n); %滤波 tempx=fft(bpsk_m1);

matlabFM调制仿真

Matlab FM调制仿真

目录 引言.................................................................................. 一．课程设计的目的与要求 .............................................. 1.1课程设计的目的.................................................... 1.2课程设计的要求.................................................... 二．FM调制解调系统设计............................................... 2.1FM调制模型的建立............................................. 2.2调制过程分析........................................................ 2.3FM解调模型的建立............................................. 2.4解调过程分析........................................................ 2.5高斯白噪声信道特性 ............................................ 2.6调频系统的抗噪声性能分析 ................................ 三．仿真实现...................................................................... 3.1MATLAB源代码.................................................. 3.2仿真结果................................................................ 四．心得体会...................................................................... 五．参考文献...................................................................... 引言 本课程设计用于实现DSB信号的调制解调过程。信号的调制与解调在通信系统中具有重要的作用。调制过程是一个频谱搬移的过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位

我的基于MATLAB仿真的数字调制与解调设计

摘要：设计了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控(2FSK) 、二进制移相键控(2PSK)调制解调系统的工作流程图,并得用了MATLAB软件对该系统的动态进行了模拟仿真,得用仿真的结果,从而衡量数字信号的传输质量。（仿宋、小五号） 关键词：调制解调、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB（宋体、小五号） ABSTRACT(四号加粗居中放置)： The work stream diagrams of 2ASK、2FSK、2PSK are designed .MA TLAB softwave is used to simulate the modem system by the scatter diagrams and wave diagrams, then the transmit quality of digital signal can be measured.（小五号） Key word：Amodulate and ademodulate 、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB（小五号） （正文：宋体、五号 一级标题：黑体、四号，小标题上下空一行。） 一、数字调制解调相关原理 在通信系统中,信道的频段往往是很有限的,而原始的通信信号的频段与信道要求的频段是不匹配的,这就要求将原始信号进行调制再进行发送.相应的在接收端对调制的信号进行解调,恢复原始的信号,而且调制解调还可以在一定程度上抑制噪声对通信信号的干扰。 调制解调技术按照通信信号是模拟的还是数字的可分为模拟调制解调和数字调制解调。数字调制的基本方式可以归结为3类：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。此外还有这3类的混合方式。 对于数字调制信号，为了提高系统的抗噪声性能，衡量系统性能的指标是误码率。1.1二进制振幅键控(2ASK) 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： 其中： 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， 为单极性不归零脉冲序列，则根据幅度调制的原理，一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦型载波的相乘，即 2ASK信号的时间波形如果是通断方式，就称为通断键控信号(OOK信号)。 二进制振幅键控信号的产生可以采用数字键控的方法实现也可以采用模拟相乘的方法实现。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1.1所示。

毕业设计基于matlab的QPSK系统仿真

基于MATLAB的QPSK仿真设计与实现 一.前言 1.1QPSK系统的应用背景简介 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 1.2 QPSK实验仿真的意义 通过完成设计内容，复习QPSK调制解调的基本原理，同时也要复习通信系统的主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解QPSK的实现方法及数学原理。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试的标准及计算方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数，频域用功率谱密度来描述平稳随机过程的特性等基础知识，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在编程中使用。 理解QPSK调制解调的基本原理，并使用MATLAB编程实现QPSK信号在高斯信道和瑞利衰落信道下传输，以及该方式的误码率测试。复习MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项，并锻炼自己的编程能力，通过编程完成QPSK调制解调系统的仿真，以及误码率测试，并得出响应波形。在完成要求任务的条件下，尝试优化程序。 通过本次实验，除了和队友培养了默契学到了知识之外，还可以将次实验作为一种推广，让更多的学生来深入一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实现方法。可以方便学生进行测试和对比。足不出户便可以做实验。 1.3 实验平台和实验内容 1.3.1实验平台 本实验是基于Matlab的软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上版本即可。 （本实验附带基于Matlab Simulink （模块化）仿真，如需使用必须安装simulink 模块） 1.3.2实验内容 1.构建一个理想信道基本QPSK仿真系统,要求仿真结果有 a.基带输入波形及其功率谱 b.QPSK信号及其功率谱 c.QPSK信号星座图 2.构建一个在AWGN（高斯白噪声）信道条件下的QPSK仿真系统，要求仿真结果有

利用MATLAB仿真模拟调制系统

利用MATLAB仿真模拟调制系统 MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，专门以矩阵形式处理数据，是目前国际上流行的进行科学研究、工程计算的软件，广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作中。MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下的系统性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有优势，因而MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。 本文中，我们对模拟调制系统、数字带通传输系统等列举了一些MATLAB仿真的实例，作为大家学习MATLAB的参考资料，让读者学会处理具体问题的建模编程方法，逐渐掌握MATLAB的通信系统仿真。 由本章的学习我们知道，各种信源所产生的基带信号并不能在大多数信道内直接传输，而是需要经调制后再送到信道中去。在接受端就必须通过相反的过程，即解调。本章中，我们以常规双边带调幅AM系统为例仿真模拟通信系统的各个过程。 我们假定信号频率为10Hz，载波频率为50Hz，采样率为1000Hz，信噪比SNR等于3。要求利用MATLAB软件仿真AM调制每一点的波形，包括信息信号、AM信号、载波信号、已调信号、通过带通滤波器后的信号，解调后的信号；并仿真AM信号频谱、已调信号频谱与解调信号频谱。 MATLAB程序如下：

% 标准调幅AM调制 a0=2;f0=10;fc=50;snr=3; fs=1000; % 变量定义 t=[-50:0.001:50]; am1=cos(2*pi*f0*t); % 产生信号频率为f0的基带信号 am=a0+am1; % 产生AM信号 c_am=cos(2*pi*fc*t); % 产生频率为fc的载波 AM_mod=am.*c_am; % 产生调制信号 am_f=fft(am); % AM频域 AM_modf=fft(AM_mod); y=awgn(AM_mod,snr); % 叠加噪声 figure(1); hold on; subplot(2,2,1); plot(t,am1); axis([0 0.4 -2 2]); title('基带信号波形'); % 绘图subplot(2,2,2); plot(t,am); axis([0 0.4 -2 6]); title('AM信号波形'); subplot(2,2,3); plot(t,c_am); axis([0 0.4 -2 2]); title('载波信号波形'); subplot(2,2,4); plot(t,AM_mod); axis([0 0.4 -8 8]); title('已调信号波形'); hold off; figure(2); hold on; subplot(2,2,1); plot(t,AM_mod); axis([0 0.4 -8 8]); title('已调信号波形'); subplot(2,2,2); plot(t,y); axis([0 0.4 -8 8]); title('叠加噪声后的信号波形');; a=[35,65];b=[30,70]; Wp=a/(fs/2);Ws=b/(fs/2);Rp=3; Rs=15; [N,Wn]= Buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) ; % 计算巴特沃斯数字滤波器的阶数和 3db截止频率 [B,A]=Butter(N,Wn,'bandpass'); % 计算巴特沃斯模拟滤波器系统函数的分子、分母多项式系数向量 sig_bandpass=filtfilt(B,A,y); % 带通滤波后信号 subplot(2,2,3); plot(t,sig_bandpass); axis([0 0.4 -8 8]); title('经带通滤波后信号波形'); hold off; AM_dem=sig_bandpass.*c_am; Wp=15/(fs/2);Ws=40/(fs/2);Rp=3; Rs=20; [N,Wn]= Buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) ; % 同上 [B,A]=Butter(N,Wn,'low'); AM_demod=filtfilt(B,A,AM_dem) % 低通滤波后信号 AM_demodf=fft(AM_demod); subplot(2,2,4); plot(t,AM_demod); axis([0 0.4 0 2]); title('解调信号波形'); hold off; f=(0:100000)*fs/100001-fs/2; figure(3); hold on;

MATLAB对QPSK通信系统的仿真

QPSK通信系统的性能分析与matlab仿真 1 绪论 在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能促进社会成员之间的合作，推动生产力的发展，创造出巨大的经济效益。在新技术革命的高速推动和信息高速公路的建设，全球网络化发展浪潮的推动下，通信技术得到迅猛的发展，载波通信、卫星通信和移动通信技术正在向数字化、智能化、宽带化发展。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、效率高、贴近实际、等优点，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应用于Simulink。本文设计出一个QPSK仿真模型，以分析QPSK在高斯信道中的性能，通过此次课程设计，更好地了解QPSK系统的工作原理，传输比特错误率和符号错误率的计算。 1.1 研究背景与研究意义 1.1.1 研究背景 在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能促进社会成员之间的合作，推动生产力的发展，创造出巨大的经济效益。信息的数字转换处理技术走向成熟，为大规模、多领域的信息产品制造和信息服务创造了条件。高新技术层出不穷。随着通信技术的发展，通信系统方面的设计也会越来越复杂，利用计算机软件的仿真，可以大大地降低通信过程中的实验成本。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。在该环境中只

要通过简单的鼠标操作，就可以构造出复杂的系统。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 1.1.2研究意义 通过完成实验的设计内容，加深对通信原理理论的理解，熟悉通信系统的基本概念，复习正交相位偏移键控(QPSK)调制解调的基本原理和误比特率的计算方法，了解调制解调方式中最基础的方法。包括模拟调制中的幅度调制(AM)如双边带幅度调制(DSB)、单边带幅度调制(SSB)、常规幅度调制；角度调制中的相位调制(FM)和频率调制(PM)。以及数字调制中的幅度调制，相位调制，频率调制等方式，了解QPSK的实现方法及数学原理，掌握通信系统Simulink仿真建模方法。数字通信之所以取得迅速的发展不是偶然的现象, 有其理论上、技术上和客观需求上的基础从理论分析开始, 人们早就认识到数字通信在理论上比模拟通信具有一系列优点。除上述各点外, 在频带和功率的有效利用方面也更为有利计算技术和微电子学的进展为通信的数字化提供了坚实的技术基础人们在社会生活中对多种功能综合服务的需要是数字通信发展的强大动力。 1.2 课程设计的目的和任务 1.2.1 课程设计的目的 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。通信系统的计算机仿真设计课程设计是通信工程专业的学生在学完通信工程专业基础课、通信工程专业主干课及科学计算与仿真专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 1.2.2课程设计的任务 （1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；掌握