PI4-QPSK信号的调制与解调

大学生本科毕业设计

（论文）

题目：PI/4-QPSK信号的调制与解调

专业电子与通信工程

类别计算机模拟

日期05年5月

摘要

在以前的数字蜂窝系统中，往往采用FSK、ASK、PSK等调制方式。随着数字蜂窝系统的发展，对调制和数字蜂窝系统的技术要求越来越高, 许多优秀的调制技术应运而生，其中PI/4-QPSK技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法。

本文首先介绍了数字相位调制的一般原理；然后对PI/4-QPSK的调制原理进行了阐述，并对影响调制性能的滤波器进行了分析与研究；最后重点研究了PI/4-QPSK的三种解调方法并通过用Matlab对这一过程进行编程，得出信号在不同信噪比下模拟传输的时域图、频域图及功率谱密度曲线等，并在相同信道条件下通过眼图和误码率曲线图对PI/4-QPSK的三种解调方法进行了性能比较，得出了基带差分解调性能最差、中频差分解调性能次之、鉴频器解调性能最优的结论。

关键词PI/4-QPSK；同相信道；正交信道；调制；差分解调

Abstract

Previous digital honeycomb system often adopt modulation way of FSK, ASK, PSK etc. Along with development of digital honeycomb system the tec- hnical criterion of modulation and demodulation will be adjusted to meet hig- her requirement. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, the PI/4-QPSK is one of the most outstanding technology in radio communication.

This paper introduces the modem theory and process of the digital phase modulation first.Then studied the detection method of PI/4-QPSK and analyzed the filter which can influence the system’s performance. Finally, the process of three demodulate methods of the PI/4-QPSK was emulated .It also addresses a method for programming with Matlab to analyze the PI/4-QPSK system and descry bees how to emulate the system separately via ideal signal channel and interfered channels with different signal to noise ratio. The article analyses the dynamic and static behaviors of the PI/4-QPSK system as well as the performance against noise under the condition of Gauss noise channe1.The comparison is made on the eye pattern and curve of bit error rate between PI/4-DQPSK’s three demodulate methods under the same channel. The result of simulation shows that the performance of the baseband differential detector is less than the IF-ba nd differential detector’s, the performance of the FM-discriminator detector is the best.

Keywords PI/4-QPSK, In-phase channel, Quadrature channel, Modulation, Differential demodulation

目录

摘要............................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................II 第1章绪论.. (1)

1.1课题背景 (1)

1.2PI/4-QPSK研究现状 (1)

1.3PI/4-QPSK信号的产生和定义 (2)

1.4PI/4-QPSK的优点 (3)

1.5本文主要研究内容和具体工作 (3)

第2章数字相位调制概述及性能比较 (5)

2.1数字相位调制概述 (5)

2.1.1 四相QPSK的一般原理 (5)

2.1.2 偏移QPSK的一般原理 (6)

2.1.3 PI/4-QPSK的一般原理 (8)

2.2PI/4-QPSK与QPSK、OQPSK的性能比较 (8)

2.3PI/4-QPSK与GMSK的性能比较 (9)

2.4本章小结 (10)

第3章PI/4-QPSK的调制 (11)

3.1PI/4-QPSK调制原理 (11)

3.1.1 PI/4-QPSK信号的产生 (11)

3.1.2 PI/4-QPSK的调制原理 (11)

3.2PI/4-QPSK调制过程中滤波器的选取与研究 (15)

3.2.1 PI/4-QPSK调制方式下噪声与干扰的分析 (15)

3.2.2 滤波器的设计与选择 (16)

3.3本章小结 (17)

第四章PI/4-QPSK的解调 (18)

4.1PI/4-QPSK解调原理 (18)

4.1.1 基带差分解调 (18)

4.1.2 中频差分解调 (20)

4.1.3 鉴频器解调 (21)

4.2非相干解调与相干解调性能比较 (21)

4.3信道非线性对线性调制的影响 (23)

4.4PI/4-QPSK的误码性能分析 (24)

4.5本章小结 (25)

第五章试验仿真结果与分析 (26)

5.1PI/4-QPSK的调制仿真结果与分析 (26)

5.2PI/4-QPSK的解调仿真结果与分析 (29)

5.2.1 基带差分解调 (30)

5.2.2 中频差分解调 (31)

5.2.3 鉴频器解调 (33)

5.3不同解调方式下性能分析 (35)

5.3.1 从眼图方面分析 (35)

5.3.2 从误码率曲线对比分析 (37)

5.4本章小结 (38)

结论 (39)

参考文献 (40)

附录1 (42)

致谢.............................................................................错误！未定义书签。

第1章绪论

1.1 课题背景

无线通信在现代社会中起着举足轻重的作用。从日常生活到航空航天，从工商业运作到军事领域，无线通信得到了越来越广泛的应用。自十九世纪末马可尼发明无线电报以来，无线通信己经历了一百多年的发展，形成了各种各样的通信模式与体制]1[，如卫星通信系统，微波中继通信系统，蜂窝移动通信系统，无线寻呼系统，集群通信系统等等。调制方式更是种类繁多，如模拟调制的AM、DSB、SSB、FM等；数字调制的ASK、PSK、FSK等。数字调制的三大类还包含许多适用于不同场合的具体调制技术。

现代数字调制技术的发展，使得传输速率和频谱的利用率进一步得到提高，功率更加节省。在相同的码元速率下，多进制系统的信息传输速率显然比二进制系统高，但信息速率的提高是以牺牲功率为代价的。显然增大码元宽度，就会增加码元的能量，同时也减少了由于信道特性引起的码间串扰等。恒包络调制适用于限带非线性信道中，能有效地防止非线性引起的幅频效应，节省功率，提高频谱的利用率。多进制调制和恒包络调制这两种技术结合在一起能取得更好的调制效果]2[。

对于数字蜂窝系统，调制技术决定了每km用户数、发送率和频带利用率(指信道带宽上每秒每赫兹可发送的bits数目)。当选择相配的蜂窝调制技术时，一定要考虑高功率效率、高带宽利用率、低输出边带辐射、对多径衰落低灵敏度、常数包络、低成本、实现容易等因素]3[。当然不可能选择一种具有所有优点的调制方法，实际上每种方法都有一定的局限性，并且相互制约。比如说高的带宽利用率需要很大的信号装置，并且在信号发送时需要加大发射功率。而PI/4-QPSK调制解调在性能上要优于FSK、ASK、PSK等调制方式。

1.2 PI/4-QPSK研究现状

PI/4-QPSK是一种线性窄带数字调制技术。由于它具有频谱利用率高、频谱特性好等突出特点，在移动通信、卫星通信中得到了广泛应用。PI/4- QPSK已被确定为北美第二代数字蜂窝移动通信系统D-AMPS和日本的JDC

蜂窝系统中的调制方式(欧洲的GSM系统为GMSK)。PI/4-QPSK与GMSK等恒包络调制技术相比有更高的频谱利用率和抗衰落性能]4[。最近,美国Qualcomm 公司推出的全球第一个实用的CDMA商用数字移动通信系统(简称Q-CDMA系统)也将PI/4-QPSK作为它的调制方式。

利用PI/4-QPSK调制技术和先进的数字信号处理技术来实现系统的数字化。这样的系统具有稳定性高、抗干扰能力强、系统升级方便、更加适合我国半导体芯片落后的国情而且便于大规模生产]5[。相信PI/4-QPSK调制技术一定会在带限信道中显示出它的巨大潜力。

在数字信号处理飞速发展的今天，采用DSP技术实现的PI/4-QPSK基带调制解调器在技术要求等发面能满足数字蜂窝系统发展的需求，其性能更优于FSK、ASK、PSK 等调制方式。PI/4-QPSK调制解调的实现过程中，利用查表技术，避免了大量的计算工作，节省了时间，提高了调制与解调的速度，为数字蜂窝系统的发展提供了更大的发展空间。

针对TETRA系统的空中接口的标准，英国的CML公司专门设计了无线数字基带处理器CMX980芯片，用于PI/4-QPSK调制解调的基带处理]6[。信号星座的转换不经过原点，这样就不会产生π

±的瞬间变化，因而降低了PI/4-QPSK的包络波动并改善了频谱特性。同样其解调方式也得到了改进，不仅可以使用相干解调，也可以使用非相干解调(差分解调和鉴频器解调)。差分解调非常适合于需要快速同步的窄带TDMA信道和突发工作模式的TDMA系统。由于鉴频器解调既可用于模拟FM也可用于数字PI/4-QPSK的解调，因而可以较容易的实现双模接收机，有利于模拟系统向数字系统的平滑过度。

1.3 PI/4-QPSK信号的产生和定义

具有窄的功率谱带宽是对数字调制技术的基本要求，线性调制方式如QPSK、OQPSK等都具有相当高的频谱效率，这对于追求频谱效率的现代数字通信系统是很有吸引力的。然而实际信道都是带限的，经过带通滤波后，QPSK信号已不能保持恒定的包络。这是由于其相邻符号间可能发生180度相移，限带后会出现包络为零的现象。这种现象在非线性信道中特别不希望出现。例如，功率放大器的非线性将会使输出信号的频谱扩展，被带通滤波器滤掉的带外分量又被恢复出来，称为频谱再生]7[。PI/4-QPSK是在QPSK与OQPSK上发展起来的一种调制技术，它主要是将QPSK中±π的跳

变降为π3

±/4，信号星座的转换不经过±/4，载波的相移限制为±π/4和π3

原点，这样就不会产生±π的瞬间变化，因而降低了QPSK的包络波动并改善了频谱特性]8[。同样其解调方式也得到了改进，不仅可以使用相干解调，也可以使用非相干解调(差分解调和限幅鉴频)。差分解调非常适合于需要快速同步的窄带TDMA信道和突发工作模式的TDMA系统。由于鉴频器解调既可用于模拟FM也可用于数字π/4-QPSK的解调，因而可以容易的实现双膜接收机，有利于模拟系统向数字系统的平滑过度]9[。

1.4 PI/4-QPSK的优点

PI/4-QPSK具有如下优点：(1) PI/4-QPSK中载波相移限制为±π/4或π3

±/4，信号星座的转换不经过原点，相位没有瞬间的±π变化（如在QPSK 中），因此其包络波动大大的降低了，具有更好的输出频谱特性；(2)在快衰落信道中，差分解调或鉴频器解调误比特率比相干解调的要低。相干系统在静态加性高斯白噪声(AWGN)环境下的性能较好。理论上的功率效率在瑞利衰落移动系统中较高。但其性能在受到多径衰落、多普勒频移和其他形式的相位噪声干扰时会急剧下降。这些效应在设计相对窄带的数字蜂窝和数字无线系统时受到越来越多的重视；(3) PI/4-QPSK差分解调避免了载波恢复的要求，获得了快速同步。对需要快速同步的窄带TDMA信道和突发工作模式的TDMA系统差分检测都非常合适；(4)用鉴频器检测可以很容易的实现双模接收机。由于鉴频器既可以用于模拟FM也可用于数字PI/4-QPSK的解调，可以从模拟系统平滑地过渡到数字系统]1[。正是由于PI/4-QPSK信号具有这些突出的优点，在移动通信、卫星通信中都得到了广泛应用。

1.5 本文主要研究内容和具体工作

PI/4-QPSK调制技术在现代无线通信使用中日趋广泛，本文主要研究了PI/4-QPSK的调制与解调技术，对不同的解调方式进行研究分析，并应用Matlab对其进行试验仿真。具体工作如下：

首先鉴于PI/4-QPSK调制技术是QPSK和OQPSK调制技术的折衷]1[，为了更好的了解PI/4-QPSK调制技术，本文介绍了QPSK、OQPSK及PI/4-QPSK 调制的一般原理，并对其进行性能比较。

然后进入本文的重点理论研究部分：PI/4-QPSK的调制与解调技术。在

调制部分详细介绍了PI/4-QPSK的调制原理，并对其在调制中遇到的技术方面的问题：滤波器的设计与选择问题进行了分析与研究，以使PI/4-QPSK 信号更适合于在无线信道中传输；在解调部分详细介绍了三种不同的非相干解调技术：基带差分解调、中频差分解调和鉴频器解调，从公式推导、理论分析等方面对这些解调方法进行了详细的分析。

最后本文用Matlab语言依据PI/4-QPSK非相干解调设计原理编程，介绍了编程过程中遇到的问题及最终解决方法；得到三种不同非相干解调方案的时域图、频域图、功率谱密度曲线、眼图及系统误码率曲线等，以进行三种解调方案之间的比较，详细介绍了PI/4-QPSK解调的误码性能和不同解调方案由于自身固有的缺陷而导致的误码问题，并对PI/4-QPSK调制解调技术进行了一些优化。

第2章数字相位调制概述及性能比较

由于PI/4-QPSK是QPSK及OQPSK的一种折衷调制方式]1[，为更好的理解PI/4-QPSK的调制解调原理及其性能，本章首先介绍一下QPSK，OQPSK 及PI/4-QPSK的一般原理并对三者进行性能比较；然后将PI/4-QPSK与GMSK进行性能比较，分析PI/4-QPSK在无线通信方面的优势。

2.1 数字相位调制概述

数字相位调制又称相移键控(PSK)，它是利用载波相位的变化来传递数字信息的，通常可以分成“绝对移相”和“相对移相”两种方式。所谓“绝对移相”是利用载波的不同相位直接去表示数字信息，而“相对移相”则利用载波的相对相位值去表示数字信息。即利用前后码元载波相位的相对变化来表示数字信息]10[。

理论和实践都已经证明，在恒参信道条件下。相移键控与振幅键控、频移键控相比，不仅具有较高的抗噪声性能，而且还能有效地利用频带，即使是在有衰落和多径现象的信道中也有较好的效果，可见，它是一种比较优越的调制方式。

相位调制和频率调制一样，本质上都是非线性调制，也就是说，已调信号波形是基带调制波形经过非线性变换的结果，但在数字调相中，由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值，因此可以把相位的变化归结为幅度的变化。这样，数字调相就同某种线性调制联系起来了，于是可以把数字调相信号当作线性凋制信号处理，从而给分析和实现带来了很大的方便]10[。下面将介绍几种数字调相的原理。

2.1.1 四相QPSK的一般原理

在QPSK调制中，在要发送的比特序列中，每两个相连的比特分为一组

图2-1 双比特码元]4[

双比特码元的四种状态用载波的四个不同相位K ?(k=1,2,3,4)表示，双

比特码元和相位的对应关系可以有许多种。图2-2是其中一种，这种对应关系叫做相位逻辑。

QPSK 信号可以表示为：

)cos()(K C QPSK t A t S ?ω+= K=1,2,3,4 K S T S T K t )1(+≤≤ (2-1)

其中A 为信号的幅度；C ω为载波频率。

QPSK 信号可以用正交调制方式产生，把式(2-1)展开得：

=)(t S QPSK k A t A C K C K ω?ω?sin sin cos cos -

t Q t I C K C K ωωsin cos -= (2-2)

式中 ?

??==K K K K A Q A I ??s i n c o s (2-3) K K K I Q arctan =?

(2-4)

图2-2 QPSK 的一种相位逻辑

令双比特码元()()K K K K Q I b a ,,=，则式(2-2)就是实现图2-2相位逻辑的

QPSK 信号，所以把串行输入的()K K b a ,分开进入两个并联的支路—同相支

路和正交支路，分别对一对正交载波进行调制，然后相加便得到QPSK 信号，调制器的原理图如图2-3所示。当K I ，K Q 信号为方波时，QPSK 是一个恒包

络信号。

2.1.2 偏移QPSK 的一般原理

偏移QPSK 即OQPSK ，把QPSK 两支路的码元时间上错开2/S T =b T ，这

(K a

图2-3 QPSK 正交调制原理图]3[

样两支路的符号不会同时发生变化，每经过b T 时间，只有一个支路的符号

发生变化，因此相位的跳变就被限制在?±90，因而减小信号包络的波动幅度，OQPSK 两支路符号错开和相位变化的例子如图2-4，图2-5是OQPSK 相位跳变的路径。

K

C T

图2-4 OQPSK 支路符号的偏移 图2-5 OQPSK 信号相位跳变路径

图2-6是OQPSK 调制器的原理框图。他的包络变化的幅度要比QPSK 的小许多，且没有包络过零点。由于两支路符号的错开并不影响它们的功率谱，OQPSK 信号的功率谱和QPSK 相同，因此有相同的带宽效率。

图2-6 OQPSK 调制器原理框图]4[

与QPSK 信号相比，OQPSK 信号对放大器的非线性不那么敏感，信号的动态范围比较小，因此可以有较高的功率效率，同时不会引起副瓣功率显著的增加。

2.1.3 PI/4-QPSK 的一般原理

在移动环境下，多径衰落使得相干解调十分困难，而且往往导致工作性能比相干解调更差，所以常常希望采用差分解调。在差分解调中，为兼顾频带效率、包络波动幅度小何能采用差分解调，PI/4-QPSK 是一种很好的折衷。PI/4-QPSK 可采用正交调制方式产生，其原理图如下图所示。

图2-7 PI/4-QPSK 调制器原理框图]3[

输入的数据经过串/并变换后分成两路数据I 和Q ，它们的符号速率等于输入串行比特速率的一半。这两路数据经过差分相位编码器在S KT ≤t ≤

()S T k 1+期间内输出信号K U 和K V ，为了抑制已调信号的副瓣，在与载波相

乘之前，通常还经过具有升余弦特性的滤波器，然后分别和一对正交载波相乘后合并，即得到PI/4-QPSK 信号。

2.2 PI/4-QPSK 与QPSK 、OQPSK 的性能比较

正交调制产生QPSK 信号的方法实际上是把两个BPSK 信号相加，它是一种误码性能好和信号频谱主瓣窄的调制方式，如果在线性信道(主要是发射机功率放大器无非线性失真)中工作，则可用滤波器把频谱中的旁瓣滤除，从而获得很高的频带利用率；实际上，要求射频功率放大器工作在线性状态，有许多场合(如卫星上或移动环境中)是受限制的。但是，如果一方面设法减小相移键控信号在码元转换时刻的相位跳变量，即减小这种信号受带限后所产生的包络起伏，另一方而设法增大射频功率放大器的动态范围。那么这种信号经过它产生的频谱扩散就可以限制到允许的程度]11[。

减小相位突变量的QPSK有偏置键控的QPSK(OK-QPSK) 和PI/4偏置的QPSK（PI/4-QPSK）。与QPSK信号相比，OQPSK信号可以限制信号相位突变量不会超过2/

π

±，从而使其对放大器的非线性不那么敏感，信号的动态范围比较小，因此可以有较高的功率效率，同时不会引起副瓣功率显著的增加。虽然当PI/4-QPSK的相移量为4/

±时其相位突变量超过了OQPSK，

3π

但由于PI/4-QPSK可以用差分相位编码产生，能有效地进行差分解调和鉴频器解调，在一些不易提取相干载波的场合很有用。

QPSK信号比BPSK信号的频带效率高出一倍，但当基带信号波形是方波序列时，它含有较丰富的高频分量。所以已调信号功率谱的副瓣仍然很大，计算机分析表明信号主瓣的功率占90%，而99%的功率带宽约为10Rs。

前面已经得知，当基带信号为方波脉冲(NRZ)时，QPSK信号具有恒包络特性，由升余弦滤波器形成的基带信号是连续的波形，它以有限的斜率通过零点，因此各支路的BPSK信号的包络有起伏且最小值为零，QPSK信号的包络不再恒定。包络起伏的幅度和QPSK信号相位跳变幅度有关。

信号的恒包络特性可以使用非线性(C类)功率放大器，这种高功率效率放大器对电池容量有限的移动用户设备有重要意义；而非恒包络信号对非线性放大很敏感，它会通过非线性放大而使功率谱的副瓣再生，因此应设法减小信号包络的波动幅度，所采用的措施就是减小信号相位的跳变幅度。

OQPSK采用交错编码，无法应用差分解调。PI/4-QPSK则可以采用差分检测，更加适用于移动信道。因为移动信道常常由于时延扩展、多普勒频移等造成相干载波提取困难；差分解调对于信道衰落不太敏感，可以在实际信道下得到更好的误码率性能]1[。

综上所述，PI/4-QPSK信号是在QPSK和OQPSK基础上发展起来的一种调制方式。它综合了这两种调制方式的优点，降低了QPSK信号的包络波动，并可以进行有效的非相干解调（差分检测和限幅鉴频）。在美国和日本的数字蜂窝系统中，已把PI/4-QPSK定为标准调制制式。

2.3 PI/4-QPSK与GMSK的性能比较

GMSK (Gaussian filtered MSK)信号是在MSK调制信号基础上发展起来的。MSK (最小移频键控)信号可以看成是调制系数为0.5的连续相位FSK信号，尽管它具有包络恒定、相位连续、相对较窄的带宽和能相干解调的优点，但它不能满足某些通信系统对带外辐射的严格要求。为了压缩MSK信

号的功率谱，在MSK调制前增加一级预调制滤波器，从而有效地抑制了信号的带外辐射。GMSK信号就是预调制滤波器为高斯低通滤波器的MSK信号。它具有恒包络、带外辐射小和抗干扰性强等特点，在世界范围内得到了广泛的应用，特别适用与无线信道和卫星信道。PI/4-QPSK与GMSK的性能比较如下图所示。

通过上述分析可以看出PI/4-QPSK调制方式在许多方面优于GMSK调制方式。PI/4-QPSK具有较高的频谱效率和功率利用性能，非常适合移动通信应用。

2.4 本章小结

本章简单介绍了QPSK、OQPSK及PI/4-QPSK的基本原理，为更好的理解PI/4-QPSK奠定了一定的基础，然后对三者及PI/4-QPSK与GMSK的性能作了对比和分析，得出了PI/4-QPSK在无线通信方面存在的优势。在下两章中，本文将对PI/4-QPSK的调制解调原理进行详细的介绍。

第3章 PI/4-QPSK 的调制

3.1 PI/4-QPSK 调制原理

PI/4-QPSK 绝对移相的原理很早就有人提出了，但因技术实现上的困难，使它在实际中未能普遍应用。直到有人提出相对移相，克服了因绝对调相解调而引起的“相位模糊”，才使相位调制方式在实际中得到广泛应用。本文中PI/4-QPSK 均采用相对移相方式。

3.1.1 PI/4-QPSK 信号的产生

采用PI/4-QPSK 作为系统的调制方法时，信息被差分编码，即符号以相位的变化来传送而不是绝对相位。其实现方法是：首先对数字基带信号进行差分编码，既由绝对码变为相对码(差分码)，然后再根据相位选择法进行绝对相移。差分编码的方框图如图3-1所示，进入调制器的二进制数据流m b ，经串/并变换器转换为两个分离的二进制数据流K X 和K Y 从数据流m b 的比特1开始，所有的奇数比特形成K X 数据流和所有的偶数比特形成数据流

K Y 。然后对数据流K X 和K Y 进行差分编码。

K K

图3-1 差分编码框图

3.1.2 PI/4-QPSK 的调制原理

PI/4-QPSK 调制解调器的原理框图如图3-2所示。输入数据经过串/并变换、差分相位编码和低通滤波后，进行正交调制即可合成PI/4-QPSK 信号]3[。这里的主要问题是怎样才能使已调信号具有每隔S T 必须从一个组跳

转到另一个组，即实现相位跳变量为4/π±或4/3π±的相位变化规律。本小结将主要分析该问题的具体解决方法。

图3-2 PI/4-QPSK 调制原理框图

PI/4-QPSK 信号的表示式可写成

)cos()(K C K t t S ?ω+=t

t C K C K ω?ω?sin sin cos cos -= (3-1) 式中： K K K ????+=-1

(3-2) 它是信号在前一码元的相位1-K ?与当前码元的相位增量K ??之和，或

者说当前码元的相位增量是当前码元信号相位K ?与前一码元信号相位

1-K ?之差。 所谓差分相位编码就是利用信号这种相位差K ??来携带所需传输的信

息，也就是根据PI/4-QPSK 的要求，对应于当前码元的数据取值，在4/π±和4/3π±中选取K ??的数值。编码规则如下表所示。

其次，相位差K ??是以前一码元的相位1-K ?为基准计算的，因此，在

信号的表达式中也必然要反映这种内在联系。式(3-1)中的K ?cos 与K ?sin 是在K ?给定后，单位矢量分别在横轴和纵轴上的投影。它们也是要与正交载

波进行调制的基带信号幅度。令K X =K ?cos ，K Y =K ?sin ，1-K X =1cos -K ?，1-K Y =1sin -K ?，得

K X =K ?c o s =)c o s (1K K ???+-

=1c o s -K ?K ??c o s -1sin -K ?K ??sin

=1-K X K ??c o s -1-K Y K ??sin (3-3)

K Y =K ?s i n =)s i n (1K K ???+-

=1s i n -K ?K ??c o s +1cos -K ?K ??sin

=1-K Y K ??c o s +1-K X K ??sin (3-4)

K K Y ?s i n =

K K X ?c o s =

图3-3 与正交载波进行调制的基带信号幅度图

这两个公式说明：K X 和K Y 完全取决于K ??与1-K ?(或1-K X 与1-K Y )。由

于PI/4-QPSK 的星座图共有8个固定的相位点(PI/4-QPSK 的星座图见图5-4)，因此K X 或K Y 的取值都有0、1±和2/1±五种。

〈例〉 设在0~S T 期间内，信号的起始相位为00=?，即10=X ，00=Y ； 在S T ~S T 2期间内，输入数据为11=I ，11=Q ，根据表3-1，4/1π?=?，

代入式(3-3)及式(3-4)，得

2/1)4/sin(0)4/cos(11=?-?=ππX (3-5)

2/1)4/cos(1)4/cos(01=?+?=ππY (3-6)

4/)(1111π?==-X Y tg (3-7)

在2S T -3S T 期间内，输入数据为12-=I ，12=Q ，此时4/32π?=?，

得：

=2X )4/3cos(2

1π?-)4/3sin(21π?1-= (3-8) =2Y )4/3cos(21

π?+

)4/3sin(21π?0= (3-9) π?=-=-)10

(12tg (3-10)

按照上面的步骤进行计算，当输入数据序列给定后，可得相应的相位变化值如下表所示。

根据表3-1给出的数值，画出PI/4-QPSK 信号在特定输入数据的条件下发生的相位变化，如图3-2所示。可以看出，图中的相位完全符合PI/4-QPSK 的要求。

在以上的讨论中，为了简便并未考虑低通滤波器的作用和影响。实际上，为了抑制已调信号在带外的功率辐射，这种滤波器必须精心设计，滤波器的详细介绍见第五章。美国为其双模式数字蜂窝系统制订的暂行标准IS-54中规定：在图3-1的两支路中分别插入的是具有线性相位和平方根升余弦频率响应的基带滤器]13[。

设该滤波器对输入脉冲的响应为)(t g ，可得PI/4-QPSK 的信号表达式： S t kT t g t kT t g t C K K S C K K S ω?ω?sin sin )(cos cos )()(∑∑---=

2PSK数字信号的调制与解调

中南民族大学 软件课程设计报告 电信学院级通信工程专业 题目2PSK数字信号的调制与解调学生学号 42 指导教师 2012年4月21日

基于MATLAB数字信号2PSK的调制与解调 摘要：为了使数字信号在信道中有效地传播，必须使用数字基带信号的调制与解调，以使得信号与信道的特性相匹配。基于matlab实验平台实现对数字信号的2psk的调制与解调的模拟。本文详细的介绍了PSK波形的产生和仿真过程加深了我们对数字信号调制与解调的认知程度。 关键字：2PSK;调制与解调；MATLAB 引言 当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。因此，数字信号的调制就显得非常重要。 调制分为基带调制和带通调制。不过一般狭义的理解调制为带通调制。带通调制通常需要一个正弦波作为载波，把基带信号调制到这个载波上，使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息，并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。特别是在无线电通信中，调制是必不可少的，因为要使信号能以电磁波的方式发送出去，信号所占用的频带位置必须足够高，并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带，所以基带信号的频谱必须用一个频率很高的载波调制，使期带信号搬移到足够高的频率上，才能够通过天线发送出去。 主要通过对它们的三个参数进行调制，振幅，角频率，和相位。使这三个参量都按时间变化。所以基带的数字信号调制主要有三种方式：FSK，PSK，ASK。在这三种调制的基础上为了得到更高的效果也出现了很多其它的调制方式，如：DPSK，MASK，MFSK，MPSK，APK。它们其中有的一些是将基本的调制方式用在多进制上或者引入了一些新的方式来解决基本调制的一些问题如相位模糊和无法提取位定时信号，另外一些由是组合多种基本的调制方式来达到更好的效果。 基带信号的调制主要分为线性调制和非线性调制，线性调制是指已调信号的频谱结构与原基带信号的频谱结构基本相同，只是占用的频率位置搬移了。而非线性调制则是指它们的结构完全不同不仅仅是频谱搬移，在接收方会出现很多新的频谱分量。在三种基本的调制中，ASK 属于线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。已调信号会在接收方通过各种方式通过解调得到，但是由于噪声和码间串扰，总会有一定的失真。所以人们总是在寻找不同的接收方式来降低误码率，其中的接收方式主要有相干接收和非相干接收。在接收方通过载波的相位信号去检测信号的方法称为相干检测，反之若不利用就称为非相干检测，而对于一些特别的调制有特别的解调方式，如过零检测法。 系统的性能好坏取决于传输信号的误码率，而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采用的调制方式有很大的关系。我们研究的ASK，FSK，PSK等就主要是发送方的调制方式。

模拟调制仿真

课程设计报告题目模拟调制仿真

目录 一．原理 (1) 二．编程思想 (2) 三．结果 (3) 四．分析 (5) 五．程序代码 (8)

一．原理 1.1模拟调制原理 模拟调制包括幅度调制（DSB，SSB，AM）和相角调制（频率和相位调制）。在本次设计中主要讨论模拟调制中的幅度调制，幅度调制即用基带调制信号去控制高频载波的幅度，使其按基带信号的规律变化的过程。幅度调制主要有AM调制，DSB调制，SSB调制。他们的调制原理如下，AM调制：AM 是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程；DSB调制：在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边调制信号，或称抑制载波双边带调制信号；SSB调制：由于 DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带。 1.2 AM调制 AM信号的时域表示式： 频谱： 调制器模型如图所示： 1.3 DSB调制 DSB信号的时域表示式 频谱： 1.4 相干解调 相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低 00 ()[()]cos cos()cos AM c c c s t A m t t A t m t t ωωω =+=+ 1 ()[()()][()()] 2 AM c c c c S A M M ωπδωωδωωωωωω=++-+++- ? () m t() m s t c t ⊕

2PSK数字信号的调制与解调-分享版

信息对抗大作业

一、实验目的。 使用 MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk 调制解系统，仿真分析使用信道编 码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。 二、实验原理。 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性 而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波 进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变 换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成 是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②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。这种方法通常称为键控法，比如对载波的 相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图 1相应的信号波形的示例 101 数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达 到零值，同时达到负最大值，它们应处于" 同相 " 状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不 相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为" 反相 " 。一般把信号振荡一次（一周）作为360 度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180 度，也就是反相。当传输数字信号时， "1" 码控制发 0 度相位， "0" 码控制发 180 度相位。载波的初始相位就 有了移动，也就带上了信息。 相移键控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。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 (t)=Acos t+) 其中，表示第 n 个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为

FM模拟调制与解调

电子信息与通信学院 实验报告 实验名称FM信号的调制与解调课程名称通信原理 姓名顾康学号U201413323 日期2017/3/14 地点 成绩教师徐争光

1 实验目标 本实验完成了对音乐信号的FM 调制与解调。要达到的效果是让音乐信号经历了调制、信道传送、解调的过程后仍能不失真地播放。 2 调制与解调原理 2.1 调制 角度调制信号的一般表达式为： ()cos[()]m c s t A t t ω?=+ 式中：A 为载波的恒定振幅；[()]c t t ω?+为信号的瞬时相位，记为()t θ；()t ?为相对于载波相位c t ω的瞬时相位偏移；d[()]/dt c t t ω?+是信号的瞬时角频率，记为(t)ω；而d ()/dt t ?称为相对于载频c ω的瞬时频偏。 所谓频率调制（FM ），是指瞬时频率偏移随调制信号()m t 成比例变化，即 d () ()dt f t K m t ?= 式中：f K 为调频灵敏度。 这时相位偏移为：()() f t K m d ?ττ=?，代入角度调制信号的一般表达式，可得调频信号为： ()cos[()]FM c f s t A t K m d ωττ=+? 以下为FM 调制的代码：

2.2解调 由于非相干解调对NBFM 信号及WBFM 信号均适用，所以采用非相干的解 调方法。调频信号的一般表达式为：()cos[()]c f x t A t K m d ωττ=+? 则解调输出应为： ()()d f y t K K m t = 这就是说，调频信号的解调是要产生一个与输入调频信号的频率呈线性关系 的输出电压。完成这种频率-电压转化关系的器件是频率检波器，简称鉴频器。下图描述了一种振幅鉴频器进行相干解调的特性与原理框图。 限幅器的作用是消除信道中的噪声和其他原因引起的调频波的幅度起伏，带通滤波器（BPF ）是让调频信号顺利通过你，同时滤除带外噪声及高次谐波分量。 微分器和包络检波器构成了具有近似理想鉴频特性的鉴频器。微分器的作用是把幅度恒定的调频波()x t 变成幅度和频率都随原始信号()m t 变化的调幅调频 ()d s t ，即 ()()()sin d c f c f s t A K m t t K m d ωωττ????=-++????? 包络检波器则将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通滤波后即得解调输出 ()()d f y t K K m t = 式中：d K 为鉴频器灵敏度（V/(rad/s)）

数字调制与解调 实验报告材料

计算机与信息工程学院实验报告 一、实验目的 1.掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2.掌握用键控法产生2FSK信号的方法。 3.掌握2FSK过零检测解调原理。 4.了解2FSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、实验仪器或设备 1.通信原理教学实验系统 TX-6（武汉华科胜达电子有限公司 2011.10） 2.LDS20410示波器（江苏绿扬电子仪器集团有限公司 2011.4.1） 三、总体设计 3.1数字调制 3.1.1实验内容： 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2FSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2FSK信号的频谱。 3.1.2基本原理： 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2FSK信号。调制模块内部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图1-1所示。 图1-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点：

? CAR 2DPSK 信号载波测试点 ? BK 相对码测试点 ? 2FSK 2FSK 信号测试点/输出点，V P-P >0.5V 用1-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对 应关系如下： ? ÷2（A ） U8：双D 触发器74LS74 ? ÷2（B ） U9：双D 触发器74LS74 ? 滤波器A V6：三极管9013，调谐回路 ? 滤波器B V1：三极管9013，调谐回路 ? 码变换 U18：双D 触发器74LS74；U19：异或门74LS86 ? 2FSK 调制 U22：三路二选一模拟开关4053 ? 放大器 V5：三极管9013 ? 射随器 V3：三极管9013 2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，通过分频和滤波得到。 2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。时域表达式为 t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+= 式中m(t)为NRZ 码。 2FSK 信号功率谱 设码元宽度为T S ，f S =1／T S 在数值上等于码速率， 2FSK 的功率谱密度如图所示。多进制的MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。 本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2FSK 也具有离散谱。 3.2 数字解调 3.2.1 实验内容 1、 用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。 3.2.2 基本原理 2FSK 信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

二进制数字调制与解调系统的设计.

二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB 及SIMULINK 建模环境简介 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。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，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。 数字通信系统的基本模型 从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字通信系统模型 一、2ASK 调制解调 基本原理 2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。 其信号表达式为： ，S (t)为单极性数字基带信号。 t t S t e c ωcos )()(0 ?=

信号的相位调制与解调概要

MATLAB仿真信号的相位调制与解调 专业：通信与信息系统 姓名：赵* 学号:********* 指导老师：****教授

摘要 Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。 关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；

1.数字调制技术 (2) 2.PSK调制系统 (3) 2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6) 2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8) 3.用Simulink实现PSK调制 (9) 3.1 2PSK仿真 (9) 3.1.1调制 (9) 3.1.2 解调仿真 (12) 3.2 QPSK仿真 (13) 3.2.1 QPSK调制框图 (13) 参考文献 (18)

1.数字调制技术 通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是十分重要的。 通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。 数字通信系统可以用下图表示： →→→→→→→→信数信信数信 信源 道 字受道源字信 息编编调 解译译信 源 码码调码码者 制 道 器 器 器 器 器 器 图一 数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是： （1） 抗干扰能力强 （2） 便于进行各种数字信号处理 （3） 易于实现集成化 （4） 经济效益正赶上或超过模拟通信 （5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个 统一整体，有利于实现综合业务通信网。

基于MATLAB对信号调制与解调的仿真

学 士 学 位 论 文 基于 MATLAB 对信号调制与解调的仿真 姓 名： XXX 学 号： 201205310141 指导教师： XXX 副教授 学 院： 光电工程学院 专 业： 电子信息工程 完成日期： 2014年5月20日

学士学位论文 基于MATLAB对信号调制与解调的仿真 姓名：XXX 学号：201205310141 指导教师：XXX 副教授 学院：光电工程学院 专业：电子信息工程 完成日期：2014年5月20日

摘要 数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法，然后，运用MATLAB设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序，主要包括2ASK，2FSK和2PSK。通过仿真，分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形。通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。最后，对三种调制解调系统的性能进行了比较。 【关键词】：数字调制；分析与仿真；MATLAB。

Abstract Digital modulation is one of the most important part in communication system，and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability.In this paper，some usual methods of digital modulation are introduced firstly．Then their simulation programs are built by using MATLAB，they mainly include 2ASK，2FSK，2PSK．Through simulation，we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations. Through the simulation，we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly．At last，the capability of these digital modulations have been compared． [Key words]：Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.

FM调制与解调

FM调制与解调系统 一、目的 FM在通信系统中的使用非常广泛。FM广泛应用于高保真音乐广播、电视伴音信号的传输、卫星通信和蜂窝电话系统等。 本设计主要是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现FM调制与解调过程，并分别绘制出基带信号，载波信号，已调信号的时域波形；再进一步分别绘制出相干解调后解调基带信号的时域波形。该设计使用系统开发平台为Windows XP ,程序运行平台使用Windows XP,程序设计语言采用MATLAB，运行程序完成对FM调制和解调结果的观察。通过该本次设计，达到了实现FM信号调制和解调系统的仿真目的。 二、工作原理与计算 通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。对于任何个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成（如图1所示）。 图1 通信系统一般模型 信息源的作用是把各种信息转换成原始信号，发送设备的作用产生适合传输的信号，信息源和发送设备统称为发送端。发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号

不宜直接在信道中传输。因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。这就是调制的过程。信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移（解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。 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置。而解调是将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出原始基带信号。在本仿真的过程中我们选择用非相干解调方法进行解调。 2.1 FM调制原理 调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，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。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。具体地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定一个通信系统的性能 2.2 FM解调原理 调制信号的解调分为相干解调和非相干解调两种。相干解调仅仅适用于窄带调频信号，且需同步信号，故应用范围受限；而非相干解调不需同步信号，且对于NBFM信号和WBFM信号均适用，因此是FM 系统的主要解调方式。。

实验二 数字信号载波调制

数字信号载波调制实验指导书 数字信号载波调制实验 一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。 在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通—断键控（00K ）。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。 在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f -之和。 在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。 扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”

FM信号的调制与解调

探究FM信号的调制与解调 方波的调制： clear all ts=0.001; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft的频率分辨率 msg=square(4*t); msg2=reshape(msg.',1,length(t)); Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(t,fftshift(abs(Pm))) title('消息信号频谱') int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50; fc=250; %载波频率 Sfm=cos(2*pi*fc*t+2*pi*kf*int_msg); %调频信号 Pfm=fft(Sfm)/fs; % FM信号频谱 subplot(2,1,2) plot(f,fftshift(abs(Pfm))) % 画出已调信号频谱 title('FM信号频谱') Pc=sum(abs(Sfm).^2)/length(Sfm) %已调信号功率 Ps=sum(abs(msg2).^2)/length(msg2) %消息信号功率 fm=50; betaf=kf*max(msg)/fm % 调制指数 W=2*(betaf+1)*fm % 调制信号带宽

012345678910 02 4 6 消息信号频谱 -500-400-300-200-1000100200300400500 01 2 3 FM 信号频谱 已调信号的功率：Pc =0.5000 消息信号的功率：Ps =1 调制指数：betaf =1 调制信号的带宽：W =200 正弦信号的FM 调制： clear all ts=0.001; %信号抽样时间间隔 t=0:ts:10-ts; %时间向量 fs=1/ts; %抽样频率 df=fs/length(t); %fft 的频率分辨率 msg=sin(2*pi*t); msg2=reshape(msg.',1,length(t)); Pm=fft(msg2)/fs; %求消息信号的频谱 f=-fs/2:df:fs/2-df; subplot(2,1,1) plot(t,fftshift(abs(Pm))) title('消息信号频谱') int_msg(1)=0; %消息信号积分 for ii=1:length(t)-1 int_msg(ii+1)=int_msg(ii)+msg2(ii)*ts; end kf=50;

基于matlab的数字信号调制与解调

一matlab常用函数 1、特殊变量与常数 ans 计算结果的变量名computer 确定运行的计算机eps 浮点相对精 度Inf 无穷大I 虚数单位inputname 输入参数名NaN 非 数nargin 输入参数个数nargout 输出参数的数目pi 圆周 率nargoutchk 有效的输出参数数目realmax 最大正浮点数realmin 最小正浮点数varargin 实际输入的参量varargout 实际返回的参量操作符与特殊字符+ 加- 减* 矩阵乘法 .* 数组乘（对应元素相乘）^ 矩阵幂 .^ 数组幂（各个元素求幂）\ 左除或反斜杠/ 右除或斜面杠 ./ 数组除（对应元素除）kron Kronecker张量积: 冒号() 圆括[] 方括 . 小数点 .. 父目录 ... 继续, 逗号（分割多条命令）; 分号（禁止结果显示）% 注释! 感叹号' 转置或引用= 赋值== 相等<> 不等 于& 逻辑与| 逻辑或~ 逻辑非xor 逻辑异或 2、基本数学函数 abs 绝对值和复数模长acos,acodh 反余弦，反双曲余弦acot,acoth 反余切，反双曲余切acsc,acsch 反余割，反双曲余割angle 相角asec,asech 反正割，反双曲正割secant 正切asin,asinh 反正弦，反双曲正 弦atan,atanh 反正切，双曲正切tangent 正切atan2 四象限反正 切ceil 向着无穷大舍入complex 建立一个复数conj 复数配 对cos,cosh 余弦，双曲余弦csc,csch 余切，双曲余切cot,coth 余切，双曲余切exp 指数fix 朝0方向取整floor 朝负无穷取整*** 最大公因数imag 复数值的虚部lcm 最小公倍数log 自然对数log2 以2为底的对数log10 常用对数mod 有符号的求余nchoosek 二项式系数和全部组合数real 复数的实部rem 相除后求余round 取整为最近的整数sec,sech 正割，双曲正割sign 符号数sin,sinh 正弦，双曲正弦sqrt 平方根tan,tanh 正切，双曲正切 3、基本矩阵和矩阵操作 blkding 从输入参量建立块对角矩阵eye 单位矩阵linespace 产生线性间隔的向量logspace 产生对数间隔的向量numel 元素个数ones 产生全为1的数组rand 均匀颁随机数和数组randn 正态分布随机数和数组zeros 建立一个全0矩阵colon) 等间隔向量cat 连接数组diag 对角矩阵和矩阵对角线fliplr 从左自右翻转矩阵flipud 从上到下翻转矩阵repmat 复制一个数组reshape 改造矩阵roy90 矩阵翻转90度tril 矩阵的下三角triu 矩阵的上三角dot 向量点集cross 向量叉 集ismember 检测一个集合的元素intersect 向量的交 集setxor 向量异或集setdiff 向是的差集union 向量的并集数值分析和傅立叶变换cumprod 累积cumsum 累 加cumtrapz 累计梯形法计算数值微分factor 质因子inpolygon 删除多边形区域内的点max 最大值mean 数组的均 值mediam 中值min 最小值perms 所有可能的转 换polyarea 多边形区域primes 生成质数列表prod 数组元素的乘积rectint 矩形交集区域sort 按升序排列矩阵元 素sortrows 按升序排列行std 标准偏差sum 求

FM调制解调系统设计与仿真

贵州大学明德学院 《高频电子线路》 课程设计报告 题目：模拟角度调制系统 学院：明德学院 专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名：周科远 指导老师：宁阳 2012年1月 1日

《高频电子线路》课程设计任务书 一、课程设计的目的 高频电子线路课程设计是专业实践环节之一，是学习完《高频电子线路》课程后进行的一次全面的综合练习。其目的让学生掌握高频电子线路的基本原理极其构造和运用，特别是理论联系实践，提高学生的综合应用能力。 二、课程设计任务 课程设计一、高频放大器 课程设计二、高频振荡器 课程设计三、模拟线性调制系统 课程设计四、模拟角度调制系统 课程设计五、数字信号的载波传输 课程设计六、通信系统中的锁相环调制系统 共6个课题选择，学生任选一个课题为自己的课程设计题目，独立完成；具体内容按方向分别进行，不能有雷同；任务包括原理介绍、系统仿真、波形分析等；要求按学校统一的课程设计规范撰写一份设计说明书。 三、课程设计时间 课程设计总时间1周（5个工作日） 四、课程设计说明书撰写规范 1、在完成任务书中所要求的课程设计作品和成果外，要撰写课程设计说明书1份。课程设计说明书须每人一份，独立完成。 2、设计说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及附图或附件等材料。 3、题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用A4纸打印。

目录 摘要...................................................................I ABSTRACT .............................................................II 一．课程设计的目的与要求.. (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 二．FM调制解调系统设计 (2) 2.1FM调制模型的建立 (3) 2.2调制过程分析 (3) 2.3FM解调模型的建立 (4) 2.4解调过程分析 (5) 2.5高斯白噪声信道特性 (6) 2.6调频系统的抗噪声性能分析 (9) 三．仿真实现 (10) 3.1MATLAB源代码 (11) 3.2仿真结果 (15) 四．心得体会 (18) 五．参考文献 (19)

数字调制解调的MATLAB仿真设计

青海师范大学毕业论文 论文题目：数字调制解调的MATLAB仿真 系别：物理系 专业：电子信息工程 班级：05 B 学生姓名：梁俊花 学号：20050811217 指导教师姓名：李文全 职称：教授 最后完成时间：2009-5-10

【内容摘要】 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. 【关键词】 调制解调、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB 【Abstract】 The work stream diagrams of 2ASK、2FSK、2PSK are designed .MATLAB 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. 【Keys】 Amodulate and ademodulate 、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、MATLAB 一、数字调制解调的概述 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）、频率键控（FSK）和移相键控（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

基于MATLAB的模拟信号频率调制(FM)与解调资料

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

利用MATLAB实现信号的AM调制与解调

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目利用MATLAB实现信号的AM调制与解调专业、班级电子信息工程级班学号姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 利用MATLAB对信号 () () ?? ? ? ?≤ = 其他 ,0 t , 100 2t t Sa t m 进行AM调制，载波信号 频率为1000Hz，调制深度为0.5。t0=0.2;首先在MATLAB中显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。然后对已调信号解调，并比较解调后的信号与原信号的区别。 基本要求： 1、掌握利用MATLAB实现信号AM调制与解调的方法。 2、学习MATLAB中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现对常用连续时间信号的可视化表示。 3、加深理解调制信号的变化；验证信号调制的基本概念、基本理论，掌握信号与系统的分析方法。 主要参考资料： 1、王秉钧等. 通信原理[M].北京：清华大学出版社，2006.11 2、陈怀琛.数字信号处理教程----MATLAB释义与实现[M].北京：电子工业出版社,2004. 完成期限：2014.6.9—2014.6.13 指导教师签名： 课程负责人签名： 2014年6月5日

目录 摘要 (1) 1.matlab简介 (2) 1.1matlab基本功能 (2) 1.2matlab应用 (2) 2.系统总体设计方案 (4) 2.1调制信号 (4) 2.1.1 matlab实现调制信号的波形 (4) 2.1.2 matlab实现调制信号的频谱 (4) 2.1.3 matlab实现载波的仿真 (5) 2.2信号的幅度调制 (6) 2.2.1信号的调制 (6) 2.2.2幅度调制原理 (6) 2.2.3 matlab实现双边带幅度调制 (8) 2.2.4 matlab实现已调信号的频谱图 (8) 2.2.5 幅度调制前后的比较 (9) 2.3已调信号的解调 (9) 2.3.1 AM信号的解调原理及方式 (9) 2.3.2 matlab实现已调信号的解调 (11) 2.3.3信号解调前后的比较 (12) 结论与展望 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

PSK数字信号的调制与解调分享

信息对抗大作业 一、实验目的。 使用MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。 二、实验原理。 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种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的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②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。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图1相应的信号波形的示例 101 作为360180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1" 也就带上了信息。 相移键控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。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 (t)=Acost+) 其中，表示第n个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为 图22PSK信号波形 解调原理 2PSK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来解调信号。下图2-3中给出了一种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，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图3所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错. 图32PSK信号相干解调各点时间波形

Matlab实验模拟调制解调

实验四 模拟调制解调 一、实验目的 让学生掌握掌握模拟调制以及对应解调方法的原理。 掌握模拟调制解调方法的计算机编程实现方法，即软件实现。 培养学生综合分析、解决问题的能力，加深对课堂内容的理解。 二、实验要求 掌握模拟AM 、PM 和FM 的方法原理以及对应的解调原理；编制调制解调程序；完成对一个正弦信号的调制、传输、滤波、解调过程的仿真；实验后撰写实验报告。 三、实验环境 PC 机，Windows2000，office2000，Matlab6.5以上版本软件。 四、实验内容、步骤 实验内容 已知消息信号为:频率为10f Hz =的正弦信号；载波频率为8c f KHz =，采样频率为40KHz 。编程实现一种调制、传输、滤波和解调过程。 实验步骤 1． 根据参数产生消息信号s 和载波信号。 2． 编程实现调制过程。调用函数y=ammod(s,Fc,Fs)完成幅度调制，y=fmmod(s,Fc,Fs, FREQDEV) 完成频率调制，y=pmmod(s,Fc,Fs, PHASEDEV) 完成相位调制。 3． 编程实现信号的传输过程。产生白噪声noise ，并将其加到调制信号序列。 4． 编程实现信号的解调。调用函数x=amdemod(y,Fc,Fs)完成幅度调制信号的解调， x=fmdemod(y,Fc,Fs, FREQDEV) 完成频率调制信号的解调，x=pmdemod(y,Fc,Fs, PHASEDEV) 完成相位调制信号的解调。 五、实验报告要求及计录、格式 1．画图给出消息信号和载波信号的波形和频谱。 2．画图给出已调信号的波形和频谱。 3．画图给出解调后信号的波形和频谱。 六、实验注意事项 1．实验前，进一步熟悉掌握模拟调制解调的原理和方法。 2．了解MATLAB 的通信工具箱。