二进制数字调制与解调系统的设计

二进制数字调制和解调系统设计 MATLAB及SIMULINK建模环境介绍 MATLAB 是美国MathWorks企业出品商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析和数值计算高级技术计算语言和交互式环境，关键包含MATLAB和SIMULINK两大部分。 Simulink是MATLAB最关键组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要经过简单直观鼠标操作，就可结构出复杂系统。Simulink含有适应面广、结构和步骤清楚及仿真精细、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复杂仿真和设计。同时有大量第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中一个可视化仿真工具， 是一个基于MATLAB框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析一个软件包，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建模和仿真中。Simulink能够用连续采样时间、离散采样时间或两种混合采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中不一样部分含有不一样采样速率。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，它提供了一个愈加快捷、直接明了方法，而且用户能够立即看到系统仿真结果。 数字通信系统基础模型 从消息传输角度看,该系统包含了两个关键交换,即消息和数字基带信号之间交换,数字基带信号和信道信号之间交换.通常前一个交换由发收端设备完成.以后一个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 基础原理 2ASK是利用载波幅度改变来传输数字信息，而其频率和初始相位保持不变。 其信号表示式为 ，S t为单极性数字基带信号。 2ASK幅移键控 幅移键控（ASK）相当于模拟信号中调幅，只不过和载频信号相乘是二进数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是经过载波幅度来传输。因为调制信号只有0或1两个电平，相乘结果相当于将载频或关断，或接通，它实际意义是当调制数字信号1时，传输载波；当调制数字信号为0时，不传输载波。 由图能够看出2ASK信号时间波形e2ASK（t）随二进制基带信号s（t）通断改变。所以又被称为通断键控信号 2ASK信号产生方法通常有两种模拟调制法和键控法。 模拟调制法使用乘法器实现 键控法使用开关电路实现 2ASK调制方法 2ASK有两种基础解调方法相干解调法（同时检测法）和非相干解调法（包络检波法）。相干解调需要将载频位置已调信号频谱重新搬回原始基带位置，所以用相乘器和载波相乘来实现。为确保无失真还原信号，必需在接收端提供一个和调制载波严格同时当地载波，这是整个解调过程能否顺利完好进行关键。 相干解调 非相干解调 2ASK信号非相干解调过程时间波形 振幅键控是利用载波幅度改变来传输数字信息，而频率和初始相位保持不变。 在2ASK中 S2askmt*cos2*pi*f*t， 其中mt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改变，所以又叫通-断键控（OOK）。 2ASK产生方法有两种模拟调制和键控法 而解调也有两中基础方法非相干解调（包络检波）和相干解调（同时检测法） DS2askst*cos2*pi*f*t 0.5*mt0.5*mt*cos2*wc*t 乘以相干载波后，只要滤去高频部分就能够了 此次仿真使用相干解调方法 2ask信号 带通滤波器和和载波相乘低通滤波器 抽样判决 输出 以下就是matlab仿真结果极其频谱图（省去了带通filter） 能够看到解调后信号和信源有一定延时。 经过观察频谱图，用放大镜能够清楚看到，2ask实现了频谱搬移，将基带信号 搬移到了fc150hz频率上，而且若只计频谱主瓣则有 B2ask2fs，fs1/Ts 其中Ts为一个码元宽度 即2ask信号传输带宽是码元传输速率2倍 Matlab程序实现 clc; clear all; close all; 信源 arandint1,15,2; t00.0010.999; maceil15*t0.01; subplot511 plott,m; axis[0 1.2 -0.2 1.2]; title信源; 载波 f150; carrycos2*pi*f*t; 2ASK调制 stm.*carry; subplot512; plott,st axis[0 1.2 -1.2 1.2] title2ASK信号 加高斯噪声 nstawgnst,70; 解调部分 nstnst.*carry; subplot513 plott,nst axis[0 1.2 -0.2 1.2]; title乘以相干载波后信号 低通滤波器设计 wp2*pi*2*f*0.5; ws2*pi*2*f*0.9; Rp2; As45; [N,wc]buttordwp,ws,Rp,As,s; [B,A]butterN,wc,s; 低通滤波 htfB,A; 转换为传输函数 dstlsimh,nst,t; subplot514 plott,dst axis[0 1.2 -0.2 1.2]; title经过低通滤波器后信号; 判决器 k0.25; pdst1*dst0.25; subplot515 plott,pdst axis[0 1.2 -0.2 1.2]; title经过抽样判决后信号 频谱观察 调制信号频谱 Ttend; df1/T; Nlengthst; f-N/2N/2-1*df; sffftshiftabsfftst; figure2 subplot411 plotf,sf title调制信号频谱 信源频谱 mffftshiftabsfftm; subplot412 plotf,mf title信源频谱 乘以相干载波后频谱 mmffftshiftabsfftnst; subplot413 plotf,mmf title乘以相干载波后频谱 经过低通滤波后频谱 dmffftshiftabsfftds