通信原理二进制调制技术原理报告.docx

实验二 二进制调制技术原理一:实验目的（1）根据题目，查阅有关资料，掌握数字带通调制技术以及扩频通信原理。（2）学习matlab软件，掌握matlab各种函数的使用。（3）根据数字带通调制原理，运用matlab进行编程，仿真调制过程，记录并分析仿真结果。（4）熟悉二进制调制的技术原理，能够利用二进制调制原理进行2ask,2psk,2fsk调制并分析在不同信噪比下它们的误码率。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。通常使用键控法来实现数字调制，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控。（1）2ask：2ask信号的产生方法通常有两种：模拟调制和键控法。解调有相干解调和非相干解调。p=1时f(t)=acoswt;p=0时f(t)=0;其功率谱密度是基带信号功率谱的线性搬移（2）2fsk：一个信号可以看成是两个不同载波的2ask信号的叠加。其解调和解调方法和ask差不多。2fsk信号的频谱可以看成是f1和f2的两个2ask频谱的组合。（3）2psk：2psk以载波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时相对于初始相位为180。三：实验内容：(1) 2ask调制信噪比：snr=5db信噪比：snr=15db时信噪比：snr=25db时1. 单极性nrz基带信号的时域波形和频谱2. 经过2ask调制后的波形3. 经过信道后的波形图4. 设计带通滤波器5经过理想低通6.抽样判决(2) 2psk调制信噪比：snr=5db信噪比： snr=15db时信噪比：snr=25db时经过2ask调制后的波形经过信道后的波形图设计带通滤波器经过理想低通后的波形图抽样判决四：实验结果2ask程序代码：%clc;clear all;close all;echo off%echo on%-系统仿真参数a=1; %载波振幅fc=3; %载波频率（hz）snr=5; %信噪比db。【练习：snr分别取5,15,25db，观察误码率的变化】。n_sample=8; %基带信号中每个码元的的采样点数n=10000; %码元数ts=1; %码元宽度（秒）df=0.01; %频率分辨率(hz)b=1/ts; %通带带宽的一半(hz) f_start=fc-b; %通带低频端 f_cutoff=fc+b; %通带高频端 fs=fc*n_sample; %系统采样频率，即考虑载波后，一个码元内的采样点数。（hz)ts=ts/fs; %系统采样间隔（秒）t=0:ts:n*ts-ts;lt=length(t);%-画出调制信号波形及功率谱% 产生二进制信源d=sign(randn(1,n); %+1/-1序列 dd=sigexpand(d+1)/2,fc*n_sample); %转成0/1序列，并扩展gt=ones(1,fc*n_sample); %nrz的单个符号的波形d_nrz=conv(dd,gt); %得到过采样后的单极性nrz调制信号的波形序列d_nrz1=d_nrz(1:lt);pause %画出单极性nrz波形及其功率谱figure(1)subplot(331); plot(t,d_nrz1); %画出单极性nrz信号波形axis(0 10 0 1.2);xlabel(t);ylabel(单极性信号);subplot(332); d_nrz1f,d_nrz1,df1,f=t2f(d_nrz1,ts,df,fs); %求出单极性nrz信号功率谱plot(f,10*log10(abs(fftshift(d_nrz1f).2/length(f); %画出单极性nrz信号功率谱axis(-3*b 3*b -50 0);xlabel(f);ylabel(单极性信号pdf);d_sjx=2*d_nrz-1; %生成双极性nrz信号d_sjx1=d_sjx(1:lt);ht=a*cos(2*pi*fc*t);s_mod=d_nrz(1:lt).*ht;subplot(333); plot(t,s_mod); %画出单极性nrz信号波形axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);ylabel(2ask调制后的信号);snr_lin=10(snr/10);signal_energy=0.5*a2*ts;noise_power=(signal_energy*fs)/(snr_lin*4);noise_std=sqrt(noise_power);noise=noise_std.*randn(1,lt);r=s_mod(1:lt)+noise(1:lt);subplot(334)plot(t,r);xlabel(t);ylabel(经过信道后的波形图);axis(0 10 -3 3);rf,r,df1,f=t2f(r,ts,df,fs);h,f=bp_f(length(rf),f_start,f_cutoff,df1,fs,1);dem=h.*rf;dem=f2t(dem,fs);dem1=dem(1:lt);subplot(335)plot(t,dem1)xlabel(t);ylabel(经过带通滤波器的波形图);axis(0 10 -1.2 1.2);der=dem1(1:lt).*ht(1:lt);derf,der,df1,f=t2f(der,ts,df,fs);subplot(336)plot(f,10*log10(abs(fftshift(derf).2/length(f);axis(-10*b 10*b -70 0);xlabel(t);ylabel(经过hun pin的波形图);lpf,f=lp_f(length(derf),b,df1,fs,1);dm=lpf.*derf;dm=f2t(dm,fs);dm=dm(1:lt);subplot(337)plot(t,dm(1:lt);axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);ylabel(经过理想低通的波形图);2ask信号信噪比：snr=5dbpanjue=zeros(1,n);for i=1:n, if dm(fc*n_sample*(i-1)+fc*n_sample/2+1)=0.25 panjue(i)=1; else panjue(i)=0; endendrr=sigexpand(panjue,fc*n_sample);rrt=ones(1,fc*n_sample);huifu_nrz=conv(rr,rrt);subplot(338);plot(t,huifu_nrz(1:lt);xlabel(t);ylabel(经过抽样判决的波形图);axis(0 10 -1.2 1.2);2ask信号信噪比：snr=15db2ask信号信噪比：snr=25db2psk程序代码：%clc;clear all;close all;echo off%echo on%-系统仿真参数a=1; %载波振幅fc=3; %载波频率（hz）snr=5; %信噪比db。【练习：snr分别取5,15,25db，观察误码率的变化】。n_sample=8; %基带信号中每个码元的的采样点数n=10000; %码元数ts=1; %码元宽度（秒）df=0.01; %频率分辨率(hz)b=1/ts; %通带带宽的一半(hz) f_start=fc-b; %通带低频端 f_cutoff=fc+b; %通带高频端 fs=fc*n_sample; %系统采样频率，即考虑载波后，一个码元内的采样点数。（hz)ts=ts/fs; %系统采样间隔（秒）t=0:ts:n*ts-ts;lt=length(t);%-画出调制信号波形及功率谱% 产生二进制信源d=sign(randn(1,n); %+1/-1序列 dd=sigexpand(d+1)/2,fc*n_sample); %转成0/1序列，并扩展gt=ones(1,fc*n_sample); %nrz的单个符号的波形d_nrz=conv(dd,gt); %得到过采样后的单极性nrz调制信号的波形序列d_nrz1=d_nrz(1:lt);pause %画出单极性nrz波形及其功率谱figure(1)subplot(331); plot(t,d_nrz1); %画出单极性nrz信号波形axis(0 10 0 1.2);xlabel(t);ylabel(单极性信号);subplot(332); d_nrz1f,d_nrz1,df1,f=t2f(d_nrz1,ts,df,fs); %求出单极性nrz信号功率谱plot(f,10*log10(abs(fftshift(d_nrz1f).2/length(f); %画出单极性nrz信号功率谱axis(-3*b 3*b -50 0);xlabel(f);ylabel(单极性信号pdf);d_sjx=2*d_nrz-1; %生成双极性nrz信号d_sjx1=d_sjx(1:lt);ht=a*sin(2*pi*fc*t);s_mod=d_sjx(1:lt).*ht;pausesubplot(333);plot(t,s_mod);axis(0 10 -1.2 1.2);snr_lin=10(snr/10);signal_energy=0.5*a2*ts;noise_power=(signal_energy*fs)/(snr_lin*4);noise_std=sqrt(noise_power);noise=noise_std.*randn(1,lt);r=s_mod(1:lt)+noise(1:lt);pausesubplot(334)plot(t,r);xlabel(t);ylabel(r);axis(0 10 -3 3);rf,r,df1,f=t2f(r,ts,df,fs);h,f=bp_f(length(rf),f_start,f_cutoff,df1,fs,1);dem=h.*rf;dem=f2t(dem,fs);dem1=dem(1:lt);pausesubplot(335)plot(t,dem1)axis(0 10 -1.2 1.2);der=dem(1:lt).*ht(1:lt);derf,der,df1,f=t2f(der,ts,df,fs);lpf,f=lp_f(length(derf),b,df1,fs,1);dm=lpf.*derf;dm=f2t(dm,fs);subplot(336)plot(t,dm(1:lt);axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);dm=dm(1:lt);panjue=zeros(1,n);for i=1:n, if dm(fc*n_sample*(i-1)+fc*n_sample/2+1)=0 panjue(i)=1; else panjue(i)=0; endendrr=sigexpand(panjue,fc*n_sample);rrt=ones(1,fc*n_sample);huifu_nrz=conv(rr,rrt);subplot(337);plot(t,huifu_nrz(1:lt);axis(0 10 -1.2 1.2);五：实验结论误码率ser=（abs(panjue-(d+1)/2)/n通过计算可得2ask在信噪比等于5db的时候，误码率为23%， 在信噪比等于15db的时候，误码率为25%， 在信噪比等于25db的时候，误码率为 26% 。2psk在信噪比等于5db的时候，误码率为 21%。在信噪比等于5db的时候，2ask信号的误码率比2psk信号的误码率大2% 。（1）有上述结果可知2ask信号的功率谱是基带信号功率谱ps(f)的线性搬移。由分析可以知道：第一，2ask信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成；连续谱取决于g(t)经线性调之后的双边带谱，而离散谱由分量确定。第二，2ask信号的带宽b2ask是基带信号带宽的2倍。（2）对相位不连续的2fsk信号，可以看成由两个不同载频的2ask信号的叠加，因此，2fsk信号频谱可以近似表示成中心频率分别为f1和f2的两个2ask频谱组合。（3）我们直接可以用2ask信号功率谱密度的公式来表述2psk信号的功率谱。由上述结果可以知道，二进制相移键