调制解调的Matlab仿真实现

调制解调的Matlab仿真实现

摘要

在通信过程中，调制与解调占有十分重要的地位。假如没有调制与解调技术，就没有通信，没有广播和电视，也没有今天的BP 寻呼、手持电话、传真、电脑通信及Internet 国际互联网。

本设计是基于MATLAB来实现调制与解调的仿真。主要设计思想是利用MATLAB 这个强大的数学软件工具方便快捷灵活的功能实现模拟调制解调中的幅度调制和角度调制及数字调制解调中的FSK和DPSK的调制解调设计。首先，先介绍这几种模拟和数字调制解调的产生、频谱、解调等过程及原理，接着就编写相应的m文件先后对模拟调制中的幅度调制和角度调制里面的频率调制的进行仿真，并对仿真得出调试及仿真结果并进行分析。

FM调制的时候是让基带信号去控制振荡电路的频率，AM是用基带信号去控制载波的幅度。无论哪一种调制方式，采用相干解调的性能优于非相干解调的性能。而且D PSK可以消除PSK的“倒 ”现象。DPSK的系统性能要优于FSK系统。相干系统要求本地载波与发送信号之间保持同步，否则误码率增加。因此，在高质量的数字通信系统中多采用相干解调，而对抗噪声性能要求不高的就采用较为简单的非相干解调。

关键词：MATLAB；调制解调；AM；FM；FSK；DPSK

SIMULATION OF MODEM IN MATlAB

ABSTRACT

In the communication process, modulation and demodulation is very important position. If there is no modulation and demodulation technology, there is no communication, no radio and television, nor did the BP pager, handheld phone, fax, computer communications and Internet Internet.

The design is based on MATLAB to achieve modulation and demodulation of the simulation. The main design idea is the use of MATLAB software, this powerful mathematical tool for convenient and flexible function for analog modulation and demodulation of amplitude modulation and angle modulation and digital modulation and demodulation of FSK and DPSK modem design. First of all, to introduce these types of analog and digital modulation and demodulation of the resulting spectrum, demodulator,etc. Then the preparation of the corresponding document has m analog modulation of the amplitude modulation and angle modulation frequency modulation inside the simulation, and simulation debugging and simulation results obtained and analyzed.

FM modulation is the time base-band signal to control the frequency of oscillator circuit, AM base-band signals used to control the range of carrier. No matter what kind of modulation, the use of the performance of coherent demodulation is superior to the performance of non-coherent demodulation. DPSK can remove the "anti-π" phenomenon of PSK. DPSK system performance is superior to FSK system. The local carrier coherent system requirements and to maintain synchronization between the transmitted signal, Otherwise, increase the bit error rate. So, In high-quality digital communication systems use coherent demodulation, and noise performance of low-resistance on the use of relatively simple non-coherent demodulation.

Key words: matlab; modem; am; fm; fsk; dpsk

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题发展的现状 (1)

1.2 课题研究的内容和目的 (2)

1.3 课题研究的步骤 (2)

2 调制解调原理 (3)

2.1 实现AM的调制解调的原理 (3)

2.2 实现FM的调制解调的原理 (4)

2.3 实现FSK的调制解调的原理 (6)

2.4 实现DPSK的调制解调的原理 (8)

3 调制与解调的MATLAB仿真实现 (10)

3.1 仿真工具MATLAB的介绍 (10)

3.1.1 MATLAB软件 (10)

3.1.2 M文件 (11)

3.2 AM的仿真实现 (11)

3.2.1 未加噪声时的AM调制解调 (11)

3.2.2 叠加噪声时的AM调制解调 (13)

3.2.3 AM系统的抗噪声性能 (16)

3.3 FM的仿真实现 (17)

3.3.1 未加噪声的FM解调实现 (17)

3.3.2 叠加噪声时的FM解调 (20)

3.4 FSK的调制解调的实现 (23)

3.4.1 FSK调制实现 (23)

3.4.2 FSK相干解调实现 (25)

3.5 DPSK的调制解调的实现 (26)

4 总结 (28)

参考文献 (31)

附录 (33)

附录A (33)

附录B (36)

附录C (38)

附录D (40)

附件1 开题报告 (42)

附件2 译文和原文影印件 (49)

1 绪论

1.1课题发展的现状

调制在通信系统中具有重要的作用。通过调制，不仅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。由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜直接传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接受端则需要有反调制过程——解调过程。

根据被调制的是模拟还是数字信号,调制技术分为模拟调制和数字调制两类。模拟调制应用比较早,也比较广泛,主要应用于广播、电视和卫星通信。而随着数字通信和数字技术的发展,数字调制所占的比例越来越高,而且不断有新的数字调制方式出现。

传统的模拟通信系统，包括模拟信号的调制与解调，以及加性噪声对幅度调制和角度调制模拟信号解调的影响。数字通信的基本原理，包括模数转换、基本AWGN信道中的数字调制方法、数字通信系统的信号同步方法、带限AWGN信道中的数字通信问题、数字信号的载波传输、数字信源编码以及信道编码与解码等，同时对多径信道中的数字通信、多载波调制、扩频、GSM与IS95数字蜂窝通信。随着数字技术的发展原来许多不得不采用的模拟技术部分已经可以由数字化来实现，但是模拟通信还是比较重要的。

现在的数字比例式无线电遥控设备。现在的AM设备在编码电路上采用的是与FM设备（PCM/FM设备除外）同样的时分制脉冲宽度（脉宽）或脉冲位置（脉位）编码方式，两者的区别只在于对载频的调制方法。AM设备采用的是频率幅度键控方式：即用一开关管通过对高频发射电路的开关（导通与截止）即有无高频发射信号来表达编码信号的高低电平（即数字信号1的0，这就象一个电键在不断开关高频电路所以称为频率幅度键控，实际上就是一种对频率的100%的调制）。在接收电路因为发射机发出的只是单一频率的高频信号，所以可以将接收机的接收频率范围作的很窄，使得其他相邻的频率很难通过，这即日本人的窄频带接收技术。而FM设备是利用编码脉冲的高低电平对高频电路实行频差调制：即用两种频率来表达电码的1、0电位。这两种频率的频率之差即频

差。在接收电路上用鉴频电路来鉴别两种频率。

按照基带数字信号对载波的振幅、频率和相位等不同参数所进行的调制，可把数字调制方式分为3 种基本类型：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。其他任何调制方式都是在这3种方式上的发展和组合。

GSM使用的是GMSK，它是MSK的一种特殊实现方式，而MSK也是一种特殊的FSK，可以说是它的一个变种。FSK还有许多其它变种，例如AFSK等。FSK在业余无线电、北美的Call ID中也有应用[10]。

1.2 课题研究的内容和目的

调制解调是通信原理中十分重要的理论，对其进行仿真能够加深学生对该部分内容的理解，同时也提高动手能力。本课题要求分别从模拟调制解调和数字调制解调的原理进行展开，着重介绍模拟调制解调中的幅度调制和角度调制及数字调制解调中的FSK

和DPSK的产生、频谱、解调等过程。同时熟悉MATLAB软件的特点功能及编程操作，对各种通带调制解调方式进行MATLAB仿真。通过仿真过程加深各种调制解调方式的原理及特点，同时加强学生的动手能力和综合分析问题能力。

本文先是介绍MATLAB软件的使用，然后再讨论模拟调制中的AM、FM调制解调原理和抗噪声性能。接着继续研究FSK、DPSK调制和解调过程。下一步就是用MATLAB 的M文件编写程序来实现这些调制解调过程，并对结果进行分析。

1.3 课题研究的步骤

（1）熟练掌握各种常见模拟调制和数字调制方法的原理和特点；

（2）熟悉matlab软件的使用;

（3）掌握m文件的编程方法；

（4）对几种重要的调制方法（AM、FM、FSK、DPSK）进行编程仿真；

（5）将仿真结果同理论进行比较；

2 调制解调原理

2.1 实现AM 的调制解调的原理

（1）AM 调制信号的产生

标准调幅（AM ）是指用信号m(t)去控制载波c(t)的振幅，是已调信号的包络按照

m(t)的规律线性变化的过程，u(t)=(A0+a*m(t))*c(t)。调制过程如图2.1所示。

图2.1 AM 调制模型

（2）AM 的解调

调制的逆过程叫解调，调制是一个频谱搬移过程，它是将低频信号的频谱搬移到载

频位置。解调就是从已调信号的频谱中，将位于载频的信号频谱搬移回来。调制和解调都完成频谱搬移，各种调幅都是利用乘法器实现的，因此可以设想，在收端也可以利用乘法器进行解调[1]。已调信号u(t)乘以本地载波c(t),再通过低通滤波器得到解调信号

dem(t)=u(t)*c(t) 如图2.2所示，解调后dem(t)=A0/2+m(t)/2，所以在解调后要重新缩放。另一种解调方法，包络解调由于包络检波器电路简单，检波效率高，几乎所有调幅（AM ）式接收机都采用这种电路，如图2.3所示为包络检波模型。在MATLAB 中我们使用

hilbert()函数找出已调信号包络dem(t) A0+m(t)。找出包络后也要重新缩放，最终解调出基带信号m(t)。

图2.2 相干解调模型

c(t) A0

c(t)

图2.3 包络解调模型 2.2 实现FM 的调制解调的原理

角度调制是频率调制和相位调制的总称。角度调制是使正弦载波信号的角度随着基

带调制信号的幅度变化而改变。

也就是说，比如在调频信号中，载波信号的频率随着基带调制信号的幅度变化而改

变。调制信号幅度变大时，载波信号的频率也变大（或变小），调制信号幅度变小时，载波信号的频率也变小（或变大）；而在调相信号中；载波信号的相位随着基带调制信号的幅度变化而改变。调制信号幅度变大时，载波信号的相位也变大（或变小），调制信号幅度变小时，载波信号的相位也变小（或变大）；实际上，在某种意义上，调频和调相是等同的，所以我们都称之为角度调制；而在这种调制方式中，载波的幅度保持不变（这就是FM 叫做恒包络的原因）。

调频信号可以被看作调制信号在调制前先积分的调相信号。这意味着先对m(t)积

分，再将结果作为调相器的输入即可得到调频信号。相反，先微分m(t)，再将结果作为调频器的输入也可得到调相信号。在模拟蜂窝移动通信中，调频是更为普遍应用的角度调制，这是因为FM 不管信号的幅度如何，抗干扰能力都很强，而在调幅中，正如前面所说的那样，抗干扰能力要弱得多[10]。

有两种基本的方法来产生调频信号：直接法和间接法。在直接法中，载波的频率直

接随着输入的调制信号的变化而改变。在间接法中，先用平衡调制器产生一个窄带调频信号，然后通过倍频的方式把载波频率提高到需要的水平。

非线形调制要完成频谱的搬移但是他所形成的信号频谱不再保持原来基带频谱的

结构，也就是说已调信号频谱与基带信号频谱存在着非线形关系，而解调正是从已调波中不失真地检出调制信号的过程。频率调频制：是瞬时频率偏移随基带信号成比例变化的调制[5]。

c (t)

=dt

t d )(?)(t m K F (2-1) ?∞-=t F d m K t ττ?)()( (2-2)

FM 公式：

[]?∞-+=t F c m d m K t w A t S ττ)(cos )( t A t m m m ωcos )(=

??

????+=t A K t A m m m F c ωωωsin cos (2-3) 也可以表示成：[]t m t w A t s m f c m ωsin cos )(+= (2-4)

调频指数： m

m m m F f f f A k m m a x m a x

?=?==ωωω (2-5) 最大相偏max ω? ，最大频偏max f ?。

为调制信号角频率m ω，的截止频率为解调器中低通滤波器m f

FM 解调框图2.4如下：

图2.4 调频信号的解调方框图 为使实验更明确，将白噪声与调频波一起输入，在观看其对解调实验的影响，其框

图2.5如下：

n(t) 鉴频器

图2.5 调频系统抗噪声性能分析

n(t)：均值为0，单边功率谱密度为n 0的高斯白噪声。

n i (t)：经带通后，变成带限高斯白噪声。

限幅器输入为调频与噪声的合成波，其幅度和相位均受到噪声的影响，通过限幅器

后，可消除幅度影响，因此只考虑噪声对相位的影响。鉴频器微分器输出为调频调幅波，包络检出后，通过低通滤波器取出调制信号[6]。

2.3 实现FSK 的调制解调的原理

FSK 又称作二进制移频键控。2FSK 信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状

态，被调载波的频率随二进制序列1、0状态而变化，当传送“0”码时对应于载波频率0f ，传送“1”码时对应于载波频率1f [7]。显然，2FSK 信号完全可以看作分别以0f 和1f 为载频，以n D 和D n 为被传二进制序列的两种2ASK 信号合成。

D n =1，出现概率为P ，对应于()()

n t w θ+1cos

D n =0，出现概率为1-P ，对应于()()n t w ?+0cos

其中112f w π=，002f w π=，n θ为频率为1f 的载波初始相位，n ?为频率为0f 的载波的初始相位。n D 为D n 的反码,即: n n D D -=1 (2-6)

则有:当D n =1时，n D =0;当D n =0时，n D =1。

所以FSK 信号可以表示为：

)cos()]([)cos()]([)(0∞-1∞2∑∑

n N s n n N s n FSK t w nT t g D t w nT t g D t S ?θ+++++=∞=-∞= (2-7)

其中，我们在分析中假设g(t)为单个矩形脉冲序列，其表达式为：

{0,1,0)(T t t g ≤≤=其他 (2-8)

2FSK 信号波形可看作两个2ASK 信号波形的合成。图2.6是相位连续的2FSK 信号波形。

图2.6 FSK 波形图

采用模拟调制框图如图2.7所示：

图2.7 模拟调制框图

当传送“1”码时对应于载波频率2w ，传送“0”码时,将它求反,再对应于载波频率1w ，

分别相干调制后,在叠加得到已调信号。FSK 相干解调原理：假设通过加性高斯白噪声信道传输FSK 信号。传输过程中存在延迟。因此输入到解调器的接收信号为图2.8，相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图所示。图中两个带通滤波器的作用同于包络检波法，起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决，即可还原出基带数字信号。

图2.8 相干解调原理图

FSK 信号的功率谱密度的特点：2FSK 信号的功率谱密度由连续谱和离散谱组成。

其中，连续谱由两个双边带谱叠加而成，而离散谱出现在1f 和0f 的两个载频位置上。 若两个载频之差较小，如小于s f ，则连续谱呈现单峰；如载频之差增大，则连续谱将出现

双峰。

2.4 实现DPSK的调制解调的原理

基于数字信号的传输优于模拟信号, 所以数字信号的传输越来越重要。虽然近距离时可以由数字基带信号直接传输, 但是进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处。二进制移相键控是二进制数字信号调制的基本方式之一, 其包括两种方式: 绝对移相方式(2PSK) 和相对(差分) 移相方式(2DPSK)。绝对移相方式存在一个缺点, 即倒“π”现象。因此, 在实际中一般不采用2PSK方式, 而采用2DPSK方式。讨论2DPSK的调制和解调模型。

移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变, 通常用相位0°来表示“1”, 而用180°来表示“0”。二相相对移相键控2DPSK信号的参考相位不是未调波的相位, 而是相邻的前一位码元的载波相位。2DPSK信号的产生只需要在二相调制前加一套相对码变换电

为已调信号。

路就可以实现, 2DPSK的调制方框图见图2.9,其中()t S为载波,()t

E

开关

图2.9 2DPSK 的调制方框图

DPSK的解调方法：

（1）极性比较法

信号可以采用相干解调方式(极性比较法) , 其原理框图见图2.10。其解调原理是: 对2DPSK 信号进行相干解调, 恢复出相对码, 再通过码反变换器变换为绝对码, 从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中, 若相干载波产生180°相位模糊, 解调出的相对码将产生倒置现象, 但是经过码反变换器后, 输出的绝对码不会发生任何倒置现象, 从而解决了载波相位模糊度的问题。

调制信号解调信号

图2.10 极性比较法解调原理框图

（2）相位比较法

2DPSK 信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法) , 其原理框图见图2.11。其解调原理是: 直接比较前、后码元的相位差, 从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用, 故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波

, 因此是一种非相干解调方法。

3 调制与解调的MATLAB仿真实现

3.1 仿真工具MATLAB的介绍

3.1.1 MATLAB软件

MATLAB是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速完成数值分析、矩阵运算、数字信号处理、仿真建模、系统控制和优化等功能。MATLAB语言采用与数学表达相同的形式，不需要传统的程序设计语言，因而不像其他高级语言那样难于掌握。一般说来，用户可以在极短的时间内掌握MATLAB 的基础知识，并且能够初步应用MATLAB解决简单的问题。由于MATLAB的这些特性，它已经成为科研工作和工程仿真中的高效助手。

MATLAB是一种科学的计算软件, 它简单易学,书写简洁, 编程和调试效率高, 人机交互性能好, 用解释方式工作, 键入程序后可立即得出结果, 特别是具有很强的绘图功能, 可以使比较抽象的概念得以直观地展示, 繁琐的计算得到大大简化。

目前的MATLAB版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像vb等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱）所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了MATLAB的应用潜力。可以说，MATLAB已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用[8]。

我们在对原有的通信系统做出改进或建立一个新系统时，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后应用于实际系统中，这个过程就是通信仿真。简而言之，通信仿真就是衡量通信系统性能的工具。通信仿真一般分为仿真建模、仿真实验和仿真分析三个步骤。通过对仿真数据的分析可以得到相应的结论，然后把这个结论应用到当前通信系统的改造。

MATLAB是一种目前通用的通信仿真软件，它将高性能的数值计算和可视化集成在一起，除自身带有丰富的库函数外还可以根据用户的需要方便地建立和扩充新的库函数。人们常用它来帮助进行数值运算、信号处理及图像处理等等。为研究所述本文所提

到的各种解调方案的抗干扰性能并说明该解调方案的一些细节，下面用MATLAB 语言进行仿真[2]。

3.1.2 M 文件

MATLAB 的程序设计就是进行M 文件的设计，MATLAB 提供了M 文件的设计工

具编辑器和编译器。M 文件的编写规则：

（1）在编写函数式M 文件时，M 文件保存的文件名必须与函数名相同。

（2）脚本式M 文件没有输入和输出参数，而函数式M 文件有输入和输出参数，它

根据输入输出参数提供的信息，对数据进行加工处理，然后通过输出函数返回处理结果。

（3）函数可以没有或有多个输入变量，而且可以没有或有多个输出变量。函数nargin

和nargout 分别包含输入和输出变量的个数。

（4）函数M 文件中的所有变量除了特别声明的以外，都是局部变量。局部变量在

自己专有的空间中工作，全局变量则在MATLAB 内共享。编写完M 文件后，保存文件就可以进行M 文件的调试，调试过程中设置断点即可查看各变量的值。

3.2 AM 的仿真实现

3.2.1 未加噪声时的AM 调制解调

为了对信号进行解调，我们设置如下参数：

t0 = 0.12; % 信号持续时间

ts = 0.001; % 抽样间隔

fc = 125; % 载波频率

fs = 1/ts; % 抽样频率 1000Hz

m = [ones(1,t0/(3*ts)),-2*ones(1,t0/(3*ts)),zeros(1,t0/(3*ts)+1)]; % 基带信号

c = cos(2*pi*fc.*t+0?); % 载波信号

通过上面的参数设置，我们可以推测出其中一些图形方面的关系。假设基带信号频

率为f 0=1/t0，因为有fs=8fc=120f 0，所以整个已调信号持续时间内应该有15个载波信号周期。为了讨论方便，我们将载波信号的初始相位设置为00=?。这样已调信号就为：u = m_n(t).*c(t)，其中m_n(t)为加入直流分量并引入调制系数的基带信号，c(t)为载波。将调制信号使用ademod()函数进行相干解调得到解调信号dem(t)，并对解调信号进行低

通滤波，实现形式为dem(t) = ademod(u,fc,fs,'am',num,den)。或者使用hilbert()函数找出已调信号的包络，在对包络进行重新缩放得到解调信号dem(t)。其中设计内容还要求观察已调信号和解调信号的频谱，所以就要求对信号进行傅立叶变换。这时我们使用的是MATLAB库函数fft()对信号进行的变换。

下面就对如何运用上面的函数实现课程设计内容，是否达到所需要的要求。通过图形辅助分析：首先，我们来看按照上面提到的思想，是否能够实现对信号的解调，并将解调后的信号与基带信号进行比对。通过观察图3.1发现调用ademod()函数实现了对已调信号的解调。但由于低通滤波器不是理想低通滤波，所以在0-0.005s处的波形出现失真。其他时间段的波形与基带波形基本相同。另外由于有fs=8fc=120f0，所以整个信号持续时间内应该有15个载波信号周期，从图形中可以观察到载波信号刚好有15个载波周期。已调信号即为加入直流分量并引入调制系数后信号与载波信号相乘的结果，解调信号通过MATLAB中函数ademod()实现了解调并通过函数本身内设的低通滤波器，解调出了基带信号m(t)。

图3.1 相干解调时域波形

我们再来观看一下频域内的图形3.2。图3.2中的频谱即为图3.1时域信号经过fft()函数变换后得到的频域信号波形。我们可以观察到基带信号的频谱，由于基带信号m(t)为时域内的连续分段信号，在同一时域内幅值恒定，所以经过傅立叶变换后是几个冲击信号的叠加，如图3.2为基带信号频谱。余弦信号的频谱就是两个冲击信号如图3.2所

示载波信号频谱。调制就是利用载波信号将基带信号频谱搬移到载频位置。从图3.2中已调信号频谱可以观察到载波实现了它的功能。经过解调又再一次发生搬移，这样就得到了解调信号的频谱。从图3.2可以比较观察解调信号频谱与基带信号频谱基本相同。从图形观察运用ademod()函数完成了预期目标，达到了课程设计要求，并从已调信号中正确地恢复出了基带信号。这说明采用相干解调能够实现AM信号的解调。

图3.2 相干解调频域波形

3.2.2 叠加噪声时的AM调制解调

在实际信号传输过程中，通信系统不可避免的会遇到噪声，例如自然界中的各种电磁波噪声和设备本身产生的热噪声、散粒噪声等，它们也不能预测。而且大部分噪声为随机的高斯白噪声，所以我们在设计时也要引入噪声，这样才能够真正模拟出实际中信号传输所遇到的问题。能够发现怎样才能在接受端更好地恢复基带信号。信道加性噪声主要取决于起伏噪声，而起伏噪声又可视为高斯白噪声[10]。因此通过MATLAB中的函数awgn()，给已调信号加入加性高斯白噪声，s = awgn(u,snr)，信噪比snr = 4dB，即大噪声的情况。

下面我们来观察信号中加入噪声（snr=4dB）与未加入噪声的时域内波形，如图3.3所示，通过图3.3我们发现已调信号和解调信号都出现了失真，这时不能正确地恢复基带信号。那么这就告诉我们在信号传输过程中避免大噪声。否则在接收端将无法恢复基带信号。另外在信噪比不变的情况下，通过改变信号的幅度可以减弱噪声的影响，这说明

为了减小信道噪声的影响可以在发送端加大信号的发送功率。但是提高信号功率也是有限的，因为提高信号发送功率对发送设备又提出新的要求。所以要综合考虑各方面因素，找出最佳传输方案[9]。

图3.3 AM调制解调过程

图3.4 AM调制解调频谱图

图3.5 相干解调时域加入噪声与未加噪声比较

我们在观察图3.6，它是图3.5所示时域信号的傅立叶变换。可以发现加入噪声使得已调信号频谱和解调信号频谱都增加了许多毛刺。这些就使得已调信号在解调时不能正确地恢复基带信号。因为在相干解调通过低通滤波器时或者包络检波通过包络检波器时毛刺会引起误判，所以使得解调信号失真。

图3.6 相干解调频域加入噪声与未加噪声比较

3.2.3 AM 系统的抗噪声性能

由于加性噪声被认为只对信号接收产生影响，故调制系统的抗噪声性能是利用解调

器的抗噪声能力来衡量。而抗噪声能力通常用“信噪比”来度量。所谓信噪比，这里是指信号与噪声的平均功率之比。

图3.7示出了分析解调器性能的模型。模型输入端的已调信号用s m (t)表示，信道用

相加器表示，而加性高斯白噪声用n(t)表示。s m (t)及n(t)在到达解调器之前，通常都要经过一带通滤波器，将混合在噪声中的有用信号滤出来，同时，滤除滤波器通带外的噪声。因此，在解调器输入端的信号仍可认为是s m (t)，而噪声n(t)则由白噪声变成为带通型噪声n i (t)。可见，解调器输入端的噪声带宽与已调信号的带宽是相同的。

图3.7 解调器性能模型 由于解调器输入信噪比及输出信噪比的比值可以对解调器的抗噪声性能做出评估。

所以，通常可以观察解调器的输出信噪比与输入信噪比的比值G ，即G = 输出信噪比/输入信噪比。在大信噪比情况下，AM 信号检波器的G 随A0的减小而增加，同时为了不发生过调制现象，A0不能小于max )t (m 。所以对100%的调制，G=2/3是包络检波器

能够得到的最大信噪比改善值。在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限效应”。所谓门限效应，就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的一种现象该特定的输入信噪比被称为“门限”。这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。

有必要指出，用同步检测的方法解调各种线性调制信号时，由于解调过程可视为信

号与噪声分别解调，故解调器输出端总是单独存在有用信号项的，因而，同步解调器不存在门限效应。

由以上分析可得如下结论：在大信噪比情况下，AM 信号包络检波器的性能几乎与

同步检测器相同。但随信噪比的减小，包络检波器将在一个特定输入信噪比值上出现门限效应。一旦出现门限效应，解调器的输出信噪比将急剧变坏[11]。

cos(c

t)

n(t)

基于MATLAB的FSK调制解调实现完整版

目录 一. FSK理论知识………………………………………………… 1.1FSK概念………………………………………………………………… 1.22FSK信号的波形及时间表示式………………………………………… 1.32FSK信号的产生方法…………………………………………………… 1.42FSK信号的功率谱密度………………………………………………… 1.52FSK信号的解调………………………………………………………… 1.6FSK的误码性能…………………………………………………………… 二.用MATLAB进行FSK原理及误码性能仿真……… 三、结论…………………………………………… 四、参考文献…………………………………………、 五、源程序……………………………………………

1、FSK理论知识 频率调制的最简单形式是二进制频率键控(FSK，frequency-shift keying)。FSK是调制解调器通过电话线路发送比特的方法。每个比特被转换为一个频率，0由较低的频率表示，1由较高的频率表示。 1.1、FSK概念 传“0”信号时，发送频率为f1的载波; 传“1”信号时，发送频率为f2的载波。可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。 实现模型如下图： 1.2、2FSK信号的波形及时间表示式 根据上图模型的实现可以得到2FSK的信号波形如图：

2FSK信号的时间表达式为： 由以上表达式可见，2FSK信号由两个2ASK信号相加构成。 注意：2FSK有两种形式: （1）相位连续的2FSK； （2）相位不连续的2FSK。 在这里，我们只讨论相位不连续的频移键控信号，这样更具有普遍性。 1.3、2FSK信号的产生方法 2FSK信号的产生方法：2FSK信号可以两类方法来产生。 一是采用模拟调频的方法来产生（图1）；另一种方法是采用键控法（图2）； 图1.3-1 图1.3-2 1.4、2FSK信号的功率谱密度

基于MATLAB SIMULINK的FM调制解调

摘要 在模拟通信系统中，由模拟信源产生的携带有信息的消息经过传感器转换成电信号。模拟基带信号在经过调制将低通频谱搬移到载波频率上适应信道，最终解调还原成电信号。本文应用了频率调制法产生调制解调信号。本论文中主要通过对SIMULINK工具箱的学习和使用，利用其丰富的模板以及本科对通信原理知识的掌握，完成了FM信号的调制与解调，以及用SIMULINK进行设计和仿真。首先利用简单的正玄波信号发生器作为信源，对模拟信号进行FM调制解调原理的仿真。 关键词：调制解调；FM ；MATLAB；SIMULINK仿真

Abstract In the simulation of communication systems, generated by the analog source carrying a message through the sensor into electrical signals. Analog baseband signal after the modul- -ation of the low pass spectrum to carrier frequency to adapt to the channel, the final reducti- -on into electrical signal demodulation. This paper applied the frequency modulation method to generate the signal modulation and demodulation. Mainly through the study and use of SIMULINK toolbox in this thesis, with its rich template and undergraduate course on comm--unication theory knowledge,the modulation and demodulation of FM signal, as well as the design and simulation with SIMULINK. Firstly, sine wave signal generator is simple as the source, simulation FM modulation anddemodulation principle of analogue signals. Then, using the song as the source. Keywords: modulation and demodulation；FM; MATLAB; SIMULINK simulation

基于MATLAB的FSK调制解调1

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，并迚行解调，绘制出解调前后信号的时频波形，改变噪声功率迚行解调，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，再对信号迚行噪声叠加后解调同样绘制解调前后的

信号时频波形，最后改变噪声功率迚行调解，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迚制的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。二，调用ddemod函数解调，绘制出F SK信号解调前后在时域和频域中的波形，两者比较。三，调用awgn函数在新海中叠加不同信噪比的噪声，绘制在各种噪声下的时域频域图。最后分析结果。 1.4设计平台简介 Matlab是美国MathWorks公司开发的用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境。是目前最好的科学计算类软件。 作为和Mathematica、Maple并列的三大数学软件。其强项就是其强大的矩阵计算以及仿真能力。Matlab的由来就是Matrix + Laboratory = Matlab，这个软件在国内也被称作《矩阵实验室》。Matlab提供了自己的编译器：全面兼容C++以及Fortran两大语言。Matlab 7.1于2005.9最新发布-完整版,提供了

基于MATLAB的FSK调制解调 (1)

基于MATLAB的FSK的实验报告 姓 1.1

实现对FSK的MATLAB仿真. 重点研究问题: (1) 对FSK的概念、组成以及性能分析方法有深入的研究； (2) FSK调制与解调的原理及应用MATLAB软件实现仿真的方案. 1.2 FSK信号的调制方法 移频键控(FSK)：用数字调制信号的正负控制载波的频率。当数字信号的振幅为正时载波频率为f1，当数字信号的振幅为负时载波频率为 f2。有时也把代表两个以上符号的多进制频率调制称为移频键控。移频键控能区分通路，但抗干扰能力不如移相键控和差分移相键控。他的主要调制方法有以下两种: 方法一： 用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频。 图2-3 2FSK信号的产生(一) 方法二:键控法 图2-4 2FSK信号的产生(二) 键控法是利用矩形脉冲()t b来控制开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。

1.3 FSK解调的方法 常见的FSK解调方法有两种:相干解调法与非相干解调法.现在我将对这两种解法。 1.4 设计总思路 如下图所示,我将FSK的调制与FSK的解调独立开作为两个子函数,其中FSK调制的输出即可作为FSK解调的输入信号.最后设计一主函数main将两个子函数同时调用完成整个仿真过程。 图3-1 设计总思路图 2.1 FSK调制的仿真设计 本文主要是对2FSK进行调制,而2FSK可看做是基带信号与载波频率的结合就可.FSK的产生思路参考的是键控法,如图4

图3-2 2FSK信号的产生(二) 2.2 FSK解调的仿真设计 如上图所示的FSK信号的相干检测原理图,FSK信号可以采用两个乘法检测器进行相干检测. 上图中输入信号为2FSK信号加上噪声组成 带通滤波器2的设计类似滤波器1,只是更改频率为fc2就可.

基于MATLAB的ASK调制解调实现

基于MATLAB的ＡSK调制解调实现

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长沙理工大学 《通信原理》课程设计报告 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日

课程设计成绩评定 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期20１6年1月8日 指导教师对学生在课程设计中的评价 评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果 学生掌握课程内容的程度 课程设计完成情况 课程设计动手能力 文字表达 学习态度 规范要求 课程设计论文的质量 指导教师对课程设计的评定意见 综合成绩指导教师签字２01６年1月8日

课程设计任务书 城南学院通信工程专业 课程名称通信原理课程设计时间２０15/2016学年第一学期１7~19 周 学生姓名指导老师 题目基于MＡTLAＢ的ＡＳK调制解调实现 主要内容: 利用MATＬAＢ集成环境下的M文件，编写程序来实现AＳＫ的调制解调， 要求采样频率为３６0ＨZ,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。 要求： 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。 4)在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课 程设计学年论文,能正确阐述和分析设计和实验结果。 应当提交的文件: （１）课程设计学年论文。 (2)课程设计附件。

AM调制解调及matlab仿真程序和图

（1）所用滤波器函数：巴特沃斯滤波器 % 注: wp（或Wp）为通带截止频率 ws(或Ws)为阻带截止频率 Rp为通带衰减 As为阻带衰减 %butterworth低通滤波器原型设计函数要求Ws>Wp>0 As>Rp>0 function [b,a]=afd_butt(Wp,Ws,Rp,As) N=ceil((log10((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(Wp/Ws))); %上条语句为求滤波器阶数 N为整数 %ceil 朝正无穷大方向取整 fprintf('\n Butterworth Filter Order=%2.0f\n',N) OmegaC=Wp/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N))) %求对应于N的3db截止频率 [b,a]=u_buttap(N,OmegaC); （2）傅里叶变换函数 function [Xk]=dft(xn,N) n=[0:1:N-1]; k=[0:1:N-1]; WN=exp(-j*2*pi/N); nk=n'*k; WNnk=WN.^(nk); Xk=xn*WNnk; 设计部分： 1.普通AM调制与解调 %单音普通调幅波调制y=amod(x,t,fs,t0,fc,Vm0,ma)要求fs>2fc %x调制信号，t调制信号自变量,t0采样区间，fs采样频率， %fc载波频率，Vm0输出载波电压振幅，ma调幅度 t0=0.1;fs=12000; fc=1000;Vm0=2.5;ma=0.25; n=-t0/2:1/fs:t0/2; x=4*cos(150*pi*n); %调制信号 y2=Vm0*cos(2*pi*fc*n); %载波信号figure(1) subplot(2,1,1);plot(n,y2); axis([-0.01,0.01,-5,5]); title('载波信号'); N=length(x); Y2=fft(y2); subplot(2,1,2); plot(n,Y2); title('载波信号频谱'); %画出频谱波形y=Vm0*(1+ma*x/Vm0).*cos(2*pi*fc*n); figure(2) subplot(2,1,1);plot(n,x) title('调制信号'); subplot(2,1,2) plot(n,y) title('已调波信号'); X=fft(x);Y=fft(y);

完整word版,msk的调制解调MATLAB源代码

msk的调制解调MATLAB源代码 function out = delay(data,n,sample_number) %data:延迟的数据 %n:延迟码元个数 %sample_number:码元采样个数 out = zeros(1,length(data)); out(n*sample_number+1:length(data)) = data(1:length(data)-n*sample_number); function [data_diff] = difference(data) %差分编码 %************************************************************************* * %data 输入信号 %data_diff 差分编码后信号 %************************************************************************* *

%-------------------------------------------------------------------------- data_diff = zeros(1,length(data)); data_diff(1) = 1 * data(1); %1为差分编码的初始参考值 for i = 2:length(data) data_diff(i) = data_diff(i-1) * data(i); end %************************************************************************* * function [signal_out,I_out,Q_out] = mod_msk(data,data_len,sample_number,Rb) %MSK基带调制 %************************************************************************* * % data 调制信号 % data_len 码元个数 % sample_number 每个码元采样点数

16QAM调制解调(MATLAB)

题目： 基于MATLAB 的16QAM 及32QAM 系统的仿真 原理： QAM 是一种矢量调制，将输入比特映射到一个复平面，形成复数调制信号，然后将I 信号和Q 信号（实部虚部）分量采用幅度调制，分 别对应调制在相互正交的两个载波（cos t ω，sin t ω）上。下图为MQAM 的调制原理图。 MQAM 的信号表达式： ()()( )cos sin 1,2,...,, 0C S C S i i T C i T C S i i s t a g t t a g t t i M t T a a ωω=-=≤≤与 上述表达式可以看出，QAM 为两个正交载波振幅相位调制的结合。波形矢量可以表示为： ()()()11221,2,...,, 0i i i S s t s f t s f t i M t T =+=≤≤

( )()( )()()()()()12110 220 cos ,0sin ,01,2,...,1,2,...,S S T C S T C S T i i T i i f t t t t T f t t t t T s s t f t dt i M s s t f t dt i M ωω=≤≤= ≤≤====?? MQAM 信号最佳接收： 实验仿真条件： 码元数量设定为10000个，基带信号频率1HZ ，抽样频率32HZ ，载波频率4HZ 。 实验结果分析：

对于QAM ，可以看成是由两个相互正交且独立的多电平ASK 信号叠加而成。因此，利用多电平误码率的分析方法，可得到M 进制QAM 的误码率为： ])(1l o g 3[)1 1(0 22n E L L e r f c L P b e -- = 式中，M L =，Eb 为每码元能量，n 0为噪声单边功率谱密度。 通过调整高斯白噪声信道的信噪比SNR （Eb/No ），可以得到如图所示的误码率图： -1-0.50 0.51 1.52 2.5 10 -3 10 -2 10 -1 10 QAM 信号误码率分析 信噪比 误码率

基于MATLAB的ASK调制解调实现

长沙理工大学 《通信原理》课程设计报告 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日

课程设计成绩评定 学院专业 班级学号 学生姓名指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日指导教师对学生在课程设计中的评价 指导教师对课程设计的评定意见

课程设计任务书 城南学院通信工程专业

基于MATLAB的ASK调制解调实现 学生姓名：指导老师： 摘要MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，本课程设计主要内容是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现ASK的调制解调，要求采样频率为360HZ，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。目的是熟悉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2ASK调制解调程序，绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察解调前后频谱有何变化以及对信号叠加噪声后的变化。最终得到随着输入信号噪声的增加增大，误码越严重的结论，加深对ASK信号解调原理的理解。 关键词ASK调制解调；时域谱；频域谱；高斯白噪声；信噪比 1 引言 通信原理是通信工程专业的一门重要的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础，掌握通信原理课程的知识不仅可以打下一个坚实的专业基础，还能提高处理通信系统问题能力和素质。通过本课程设计的ASK振幅键控调制解调，可以进一步理解数字通信的基础理论，有助于加深对通信原理的理解。 1.1课程设计目的 通过设计基于MATLAB的ASK调制解调实现，让我深入理解和掌握二进制ASK 调制解调以及噪声对信号传输的影响[1]。 在通信原理理论知识的基础上加深对ASK调制解调设计原理及实现方法的理解。使我对通信信号波形及频谱有深刻的认识。不仅加强了对课本知识的了解，而且还涉及到了MATLAB编程语言和软件的使用，以及基本的操作常识[2]。 掌握调制解调函数的应用，增强了我动手实践的能力。

MATLAB QPSK调制与解调

实验名称：QPSK调制与解调 一、实验目的： 1、学会QPSK调制与解调系统的构成 2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法 二、实验原理： 1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。 2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成： 3、各模块的实现方法：

（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2) 函数产生一个m 行n 列的随机二进制数列 （2）、QPSK 符号映射 ：将产生的0，1比特流按照QPSK 调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK 的调制方式，图为： （3）、AWGN 信号产生：AWGN 产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m 行n 列的高斯噪声序列。 （4）、信号幅度控制：根据AWGN 信道模型，接收信号可以分别表示为 α就是当噪声功率归一化为1（0均值，方差为1）时，根据信噪比关系而计算出来的信号平均幅度 I I I r s n α=+Q Q Q r s n α=+22210log 10^10s s n n v SNR SNR v sqrt v v ??????=?=* ? ? ???????

（5）、QPSK 反映射及判决 ：对接收到的信号在4种可能的四种信号向量[(1,0), (0,1), (-1,0), (0,-1)]上投影(即进行点积)。投影最大的值所对应的信号向量就是所发送信号的符号值，然后恢复出比特流 （6）、误码率及误符号率统计： 误码率：将检测出来的比特流和发送的原始比特流进行比较，统计出出现错误的比特数 误符号率：将检测出来的比特流变成两组，构成符号，和发送端符号映射后的符号流进行比较，只要符号中任错一bit ，就算该符号出错。统计出现错误的符号数 三、 实验内容： 1、建立QPSK 的Matlab 仿真模型 2、对仿真模型中各个组成部分进行函数设计和功能仿真 randn('seed',10);mark=randn(1,LENGTH); subplot(2,2,1);plot(mark);title('watermarc:Gaussian noise'); 3、成型滤波器的设计 4、带限信道中的QPSK 调制解调 四、实验步骤： 1、开机，设置好本次仿真目录 2、进入matlab 环境，设置工作路径和目录 3、按照实验方法，一步步进行QPSK 各个模块的设计 s v α=

基于MATLAB的ASK调制解调实现

理工大学 《通信原理》课程设计报告 学院专业 班级学号 学生指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日

课程设计成绩评定 学院专业 班级学号 学生指导教师 课程成绩完成日期2016年1月8日指导教师对学生在课程设计中的评价 指导教师对课程设计的评定意见

课程设计任务书 城南学院通信工程专业

基于MATLAB的ASK调制解调实现 学生：指导老师： 摘要MATLAB是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，本课程设计主要容是利用MATLAB集成环境下的M文件，编写程序来实现ASK的调制解调，要求采样频率为360HZ，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。目的是熟悉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2ASK调制解调程序，绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察解调前后频谱有何变化以及对信号叠加噪声后的变化。最终得到随着输入信号噪声的增加增大，误码越严重的结论，加深对ASK信号解调原理的理解。 关键词ASK调制解调；时域谱；频域谱；高斯白噪声；信噪比 1 引言 通信原理是通信工程专业的一门重要的专业课，是通信工程专业后续专业课的基础，掌握通信原理课程的知识不仅可以打下一个坚实的专业基础，还能提高处理通信系统问题能力和素质。通过本课程设计的ASK振幅键控调制解调，可以进一步理解数字通信的基础理论，有助于加深对通信原理的理解。 1.1课程设计目的

通过设计基于MATLAB的ASK调制解调实现，让我深入理解和掌握二进制ASK调制解调以及噪声对信号传输的影响[1]。 在通信原理理论知识的基础上加深对ASK调制解调设计原理及实现方法的理解。使我对通信信号波形及频谱有深刻的认识。不仅加强了对课本知识的了解，而且还涉及到了MATLAB编程语言和软件的使用，以及基本的操作常识[2]。 掌握调制解调函数的应用，增强了我动手实践的能力。 1.2课程设计要求 根据所给的题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及通信原理。 学会MATLAB中M文件的编写方法，能应用MATLAB软件中调制解调函数，掌握ASK调制解调原理，根据原理编写出ASK调制解调程序。 绘制出ASK信号解调前后在时域和频域中的波形，观察解调前后频谱的变化理解ASK信号解调原理。 对二进制基带信号叠加噪声后解调，绘制出解调前后信号的时频波形，然后改变噪声功率进行解调，记录并分析分析噪声对信号传输造成的影响。 根据要求独立完成课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计结果并得出结论。 1.3课程设计步骤 产生数字基带信号并绘制时域谱和频域谱； 设置载波频率并绘制其时域谱和频域谱； 对信号进行数字调制并绘制时域谱和频域谱； 对已调信号进行解调并绘制时域谱和频域谱； 对已调信号加入高斯小噪声并绘制时域谱和频域谱；

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。

基于Matlab调制与解调的实现(DOC)

基于Matlab 调制与解调的实现 一．实验目的 1.熟悉Matlab 的使用 2.掌握幅度调制、角度调制及FSK 调制的基本原理 3.掌握解调的基本原理，并实现解调 二．实验原理，仿真及结果分析 AM 调制与解调 1.标准AM 波调制与解调的原理 调制信号是只来来自信源的调制信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。 设载波信号的表达式为t c ωcos ，调制信号的表达式为 t A t m m m ωcos )(= ，则调幅信号的表达式为 t t m A t s c AM ωcos )]([)(0+= 标准调幅波示意图 从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调，又称为检波。对于振幅调制信号，解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。解调是调制的逆过程。 可利用乘积型同步检波器实现振幅的解调，让已调信号与本地恢复载波信号 相乘并通过低通滤波可获得解调信号。 2．matlab 仿真 t c ωcos ) (t m ) (t s AM 0A

% ======================载波信号=========================== t=-1:0.00001:1; A0=10; %载波信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; Uc=A0*cos(w0*t); %载波信号 figure(1); subplot(2,1,1); plot(t,Uc); title('载频信号波形'); axis([0,0.01,-15,15]); subplot(2,1,2); Y1=fft(Uc); %对载波信号进行傅里叶变换 plot(abs(Y1));title('载波信号频谱'); axis([5800,6200,0,1000000]); % ======================调制信号============================== t=-1:0.00001:1; A1=5; %调制信号振幅 f=6000; %载波信号频率 w0=f*pi; mes=A1*cos(0.001*w0*t); %调制信号 subplot(2,1,1);

用MATLAB建模实现信号的调制解调

用MATLAB 建模实现信号的调制解调 1. 实验要求 用MATLAB 的调制解调建模实现信号的调制解调过程，需要文字报告、波形图。 （本文选用AM 、FM 调制进行仿真分析） 2. 实验原理 2.1 AM 调制解调的原理 2.1.1 AM 调制信号的产生 标准调幅（AM ）是指用信号m(t)去控制载波c(t)的振幅，是已调信号的包络按照m(t)的规律线性变化的过程，u(t)=(A0+a*m(t))*c(t)。调制过程如图2.1所示。 图2.1 AM 调制模型 2.1.2 AM 的解调 调制的逆过程叫解调，调制是一个频谱搬移过程，它是将低频信号的频谱搬移到载频位置。解调就是从已调信号的频谱中，将位于载频的信号频谱搬移回来。调制和解调都完成频谱搬移，各种调幅都是利用乘法器实现的，因此可以设想，在收端也可以利用乘法器进行解调[1]。已调信号u(t)乘以本地载波c(t),再通过低通滤波器得到解调信号dem(t)=u(t)*c(t)。如图所示，解调后dem(t)=A0/2+m(t)/2，所以在解调后要重新缩放。另一种解调方法，包络解调由于包络检波器电路简单，检波效率高，几乎所有调幅（AM ）式接收机都采用这种电路，如图2.3所示为包络检波模型。在MATLAB 中我们使用hilbert()函数找出已调信号包络dem(t) A0+m(t)。找出包络后也要重新缩放，最终解调出基带信号m(t)。 c(t) A0 m(t) u(t)

相干解调模型 2.2 FM 调制解调的原理 2.2.1 FM 调制信号的产生 角度调制是频率调制和相位调制的总称。角度调制是使正弦载波信号的角度随着基带调制信号的幅度变化而改变。 调频信号可以被看作调制信号在调制前先积分的调相信号。这意味着先对m(t)积分，再将结果作为调相器的输入即可得到调频信号。相反，先微分m(t)，再将结果作为调频器的输入也可得到调相信号。在模拟蜂窝移动通信中，调频是更为普遍应用的角度调制，这是因为FM 不管信号的幅度如何，抗干扰能力都很强，而在调幅中，正如前面所说的那样，抗干扰能力要弱得多[10]。 有两种基本的方法来产生调频信号：直接法和间接法。在直接法中，载波的频率直接随着输入的调制信号的变化而改变。在间接法中，先用平衡调制器产生一个窄带调频信号，然后通过倍频的方式把载波频率提高到需要的水平。 非线形调制要完成频谱的搬移但是他所形成的信号频谱不再保持原来基带频谱的结构，也就是说已调信号频谱与基带信号频谱存在着非线形关系，而解调正是从已调波中不失真地检出调制信号的过程。频率调频制：是瞬时频率偏移随基带信号成比例变化的调制[5]。 =dt t d ) (?) (t m K F (2-1) ?∞ -=t F d m K t τ τ?)()( (2-2) FM 公式： []?∞ -+=t F c m d m K t w A t S τ τ)(cos )( t A t m m m ωcos )(= ?? ????+=t A K t A m m m F c ωωωs i n c o s (2-3) dem(t) c(t) LPF u(t)

基于MATLAB调制解调仿真

数字信号处理实验八 调制解调系统的实现 一、实验目的: （1）深刻理解滤波器的设计指标及根据指标进行数字滤波器设计的过程（2）了解滤波器在通信系统中的应用 二、实验步骤: 1.通过SYSTEMVIEW软件设计与仿真工具，设计一个FIR数字带通滤波器，预先给定截止频率和在截止频率上的幅度值，通过软件设计完后，确认滤波器的阶数和系统函数，画出该滤波器的频率响应曲线，进行技术指标的验证。 通过仿真验证，原理图如下： 输入方波与锯齿波，都为10HZ，载波100hz与300hz正弦波，仿真的结果如下：

还是可以比较好的恢复信号。 建立一个两载波幅度调制与解调的通信系统，将该滤波器作为两个载波分别解调的关键部件，验证其带通的频率特性的有效性。系统框图如下： 规划整个系统，确定系统的采样频率、观测时间、细化并设计整个系统，仿真调整并不断改进达到正确调制、正确滤波、正确解调的目的。（参考文件zhan3.svu ） 设计的思路是：基带信号乘上一个高频信号，称为调制，实现频谱搬移，与另一调制信号叠加，再分别通过以W 为中心频率的带通FIR 数字滤波器，再乘以 sin ω2 sin ω2 基带信号1

原来的高频信号，实现再频谱搬移，最后通过IIR低通滤波器得到解调信号。 本实验是通过编程的方式完成的。 1、首先，产生信号： n=1; f1=100; f2=300; fs=1000;%采样频率 t=0:1/fs:n; fre=10; y1=square(2*fre*pi*t)/2+1.1; y2=sawtooth(fre*2*pi*t)/2+1.1; 观察图形与频谱：

MATLAB的信号调制与解调

电子系统综合设计与仿真题目MATLAB的信号调制与解调 学院信息工程学院 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师刘润杰

摘要 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。双边带幅度调制、单边带幅度调制（DSB-AM）、常规幅度调制（AM）是重要的模拟调制技术, 在实际通信系统中得到了较多的应用。 Matlab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。 本次练习就是Matlab环境下的一些最基本的通信信号调制与解调操作，，为将来迅速进入通信系统领域打下基础。 关键字：调制解调 MATLAB 幅度调制

基于MATLAB的信号调制与解调 1.设计原理与分析 1.1 双边带幅度调制（DSB-AM）与解调 调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形式辐射的较高频范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。 振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。调幅信号u(t)主要有调制信号m(t)和载波信号c(t)组成。调幅器原理如图1所示： 这种调制通过使用乘法器完成，将消息信号m(t)与载波Accos(2πfct)相乘 现取u(t)的傅立叶变换，可以得到DSB-AM 信号的频域表示为： 其中M( f )是m(t)的傅立叶变换。很明显可以看出，这种调制方式将消息信号

MATLAB实现信号的调制与解调

实验8 信号调制与解调 [实验目的] 1． 了解用MATLAB 实现信号调制与解调的方法。 2． 了解几种基本的调制方法。 [实验原理] 由于从消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许 多信道中不适宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，而在接收端则需要有反调制过程——解调过程。 所谓调制，就是按调制信号的变化规律去改变某些参数的过程。调制的载 波可以分为两类：用正弦信号作载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。最常用和最重要的模拟调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。本实验中重点讨论幅度调制。 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。设正弦载波为 )cos()(o c t A t S ??+= 式中 c ?——载波角频率 o ?——载波的初相位 A ——载波的幅度 那么，幅度调制信号（已调信号）一般可表示为 )cos()()(o c m t t Am t S ??+= 式中，m(t)为基带调制信号。 在MATLAB 中，用函数y=modulate(x,fc,fs,’s ’)来实现信号调制。其中fc 为载波频率，fs 为抽样频率，’s ’省略或为’am-dsb-sc ’时为抑制载波的双边带调幅，’am-dsb-tc ’为不抑制载波的双边带调幅，’am-ssb ’为单边带调幅，’pm ’为调相，’fm ’为调频。 [课上练习] 产生AM FM PM signals [实验内容] 0. 已知信号sin(4)()t f t t ππ=，当对该信号取样时，求能恢复原信号的最大取样周期。

设计MATALB 程序进行分析并给出结果。 1． 有一正弦信号)256/2sin()(n n x π=, n=[0:256]，分别以100000Hz 的载波和 1000000Hz 的抽样频率进行调幅、调频、调相，观察图形。 2． 对题1中各调制信号进行解调（采用demod 函数），观察与原图形的区别 3． 已知线性调制信号表示式如下： ⑴ t t c ?cos cos Ω ⑵ t t c ?cos )sin 5.01(Ω+ 式中Ω=6c ?，试分别画出它们的波形图和频谱图 4． 已知调制信号)4000cos()200cos()(t t t m ππ+=，载波为cos104t ，进行单边带 调制，试确定单边带信号的表示式，并画出频谱图。 [实验要求] 1 自行编制完整的实验程序，实现对信号的模拟，并得出实验结果。 2 在实验报告中写出完整的自编程序，并给出实验结果和分析，学习demod 函数对调制信号进行解调的分析。 对1，2题解答，程序如下： clc;close all;clear; % Fm=10;Fs=1000;Fc=100;N=1000;k=0:N-1; % t=k/Fs; n=[0:256];Fc=100000;Fs=1000000;N=1000; xn=abs(sin(2*pi*n/256)); % x=abs(sin(2.0*pi*Fm*t));xf=abs(fft(x,N)); xf=abs(fft(xn,N)); y2=modulate(xn,Fc,Fs,'am'); subplot(211); plot(n(1:200),y2(1:200)); xlabel('时间(s)');ylabel('幅值');title('调幅信号'); yf=abs(fft(y2,N));

2ASK调制与解调的matlab仿真

2ASK 调制与解调的matlab 仿真 实验原理: 振幅键控(2ask)是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而频率和初始相位保持不变。 在2ASK 中： S2ask=m(t)*cos(2*pi*f*t)， 其中m(t)为数字信号，后者为载波。 载波在二进制基带信号控制下通断变化，所以又叫通-断键控（OOK ）。 2ASK 的产生方法有两种：模拟调制和键控法 而解调也有两中基本方式：非相干解调（包络检波）和相干解调（同步检测法） DS2ask=s(t)*cos(2*pi*f*t) =0.5*m(t)+0.5*m(t)*cos(2*wc*t) 乘以相干载波后，只要滤去高频部分就可以了 本次仿真使用相干解调方式： 2ask 信号 →带通滤波器与→与载波相乘→低通滤波器 →抽样判决 →输出 )(a ) 开关电路)(b ) e (a ) e (b )

产生步骤与相应仿真图： 1.产生信源 a=randint(1,10,2);%生成的(1,10) 矩阵的随机二进制数字,标量为正，取值为[0,2-1] 2.产生载波 f=50; carry=cos(2*pi*f*t); 3．进行2ask调制 st=m.*carry;（m=a(ceil(10*t+0.01)); %保证在t=0, 0.999之间的时候，每次t的跳跃都会产生整数倍的“增益”） 可以清楚的看到，2ask实现了频谱的搬移，将基带信号 搬移到了fc=50hz的频率上 而且若只计频谱的主瓣则有： B2ask=2fs=10，fs=1/Ts=5 其中Ts为一个码元宽度 即：2ask信号的传输带宽是码元传输速率的2倍 3. 加高斯噪声 nst=awgn(st,70); 4.相干解调之乘以相干载波（带通滤波器省略） nst=nst.*carry;