数字调制信号调制解调与时频域分析

1、简明通信原理实验报告六 实验6 Matlab 实验三数字调制信号调制解调与时频域分析一、MATLAB仿真内容：（1） 运行样例程序，观察 OOK、BPSK、BFSK 信号的时域波形和功率谱谱，求已调信号的带宽。（2） 采用相干解调法对 BPSK 信号解调，绘制解调后的信号波形，并与原始信号进行比较，对仿真结果进行分析说明。（3） 编写 DBPSK 信号产生和解调程序，绘制 DBPSK 信号的时域波形和功率谱，绘制解调后的信号波形并与原始信号波形进行比较。（4） 编写四进制相移键控信号 QPSK 的产生程序，绘制信号波形与功率谱。 二、MATLAB仿真结果：（1） 运行样例程序，观察OOK、BP

2、SK、BFSK 信号的时域波形和功率谱谱，求已调信号的带宽。文本：clear all;close all;A = 1; % 载波幅度fc = 2; % 载波频率N_sample = 8; % 每个码元采样点数N = 500; % 码元数Ts = 1; % 码元长度dt = Ts/(fc*N_sample); % 波形采样间隔fs = 1/dt; % 采样频率t = 0:dt:N*Ts-dt;T = length(t);d = (sign(randn(1,N)+1)/2;dd = upsample(d,fc*N_sample);gt = ones(1,fc*N_sample);d_NRZ = c

3、onv(dd,gt);ht = A*cos(2*pi*fc*t);%* OOK信号 *s_BASK = d_NRZ(1:T).*ht;f1,s_BASKf = myt2f(s_BASK,fs);figuresubplot(211)plot(t,s_BASK);gridaxis(0 10 -1.2 1.2);ylabel('OOK');subplot(212)plot(f1,10*log10(abs(s_BASKf).2/T);gridaxis(-fc-4 fc+4 -50 10);ylabel('OOK功率谱密度(dB/Hz)');%* BPSK信号 *d_BP

4、SK = 2*d_NRZ-1;s_BPSK = d_BPSK(1:T).*ht;f2,s_BPSKf = myt2f(s_BPSK,fs);figuresubplot(211)plot(t,s_BPSK);gridaxis(0 10 -1.2 1.2);ylabel('BPSK');subplot(212)plot(f2,10*log10(abs(s_BPSKf).2/T);A = 1;grid % 载波幅度fc = 2; % 载波频率N_sample = 8; % 每个码元采样点数N = 500; % 码元数ylabel('BPSK功率谱密度(dB/Hz)')

5、;%* BFSK信号 *d_BFSK = 2*d_NRZ-1;s_BFSK = A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*d_BFSK(1:T).*t);f3,s_BFSKf = myt2f(s_BFSK,fs);figuresubplot(211)plot(t,s_BFSK);gridaxis(0 10 -1.2 1.2);ylabel('BFSK');subplot(212)plot(f3,10*log10(abs(s_BFSKf).2/T);gridaxis(-fc-4 fc+4 -50 10);ylabel('BFSK功率谱密度(dB/Hz)');xla

6、bel('f');波形：1.OOK:Book=2Rb=2 Hz2.BPSK:Bbpsk=2fs=2 Hz3.BFSK:Bbfsk=|f2-f1|+2fs=2 Hz（2） 采用相干解调法对 BPSK 信号解调，绘制解调后的信号波形，并与原始信号进行比较，对仿真结果进行分析说明。文本：clear all;close all;A = 1; % 载波幅度B=1;fc = 2; % 载波频率N_sample = 8; % 每个码元采样点数N = 500; % 码元数 Ts = 1; % 码元长度dt = Ts/(fc*N_sample); % 波形采样间隔fs = 1/dt; % 采样频

7、率t = 0:dt:N*Ts-dt;T = length(t);% 产生二进制信源d = (sign(randn(1,N)+1)/2;dd = upsample(d,fc*N_sample);gt = ones(1,fc*N_sample);d_NRZ = conv(dd,gt);% 载波信号ht = A*cos(2*pi*fc*t); %* BPSK信号 *d_BPSK = 2*d_NRZ-1;s_BPSK = d_BPSK(1:T).*ht;f2,s_BPSKf = myt2f(s_BPSK,fs);subplot(211)plot(t,s_BPSK);axis(0 10 -1.2 1.2

8、);ylabel('BPSK');rt = s_BPSK.*cos(2*pi*fc*t); % 相干解调 rt = rt-mean(rt); f1,sf1 = myt2f(rt,fs); t0,rt0 = lpf(f1,sf1,B); rt0=sign(rt0/2);subplot(212)plot(t0,rt0);hold on axis(0 20 -2 3);plot(t,s_BPSK/2,'r-'); title('相干解调后的信号波形与输入信号的比较');xlabel('t');波形：分析：BPSK可以表述为一个双极性基带

9、信号与一个正弦波的相乘，而它的解调采用想干解调法进行。解调时，接受端必须提供一个和载波同频同相的本地载波。（3） 编写 DBPSK 信号产生和解调程序，绘制 DBPSK 信号的时域波形和功率谱，绘制解调后的信号波形并与原始信号波形进行比较。clear all;close all;fs=4000000; %设定系统的抽样频率k=20000; %设定数字基带信号的频率fc=200000; %设定正弦载波频率t=0:1/fs:4000/fs; %仿真时间范围p=21;s=randint(1,p,2); %设定需要产生的码元个数m=s(ceil(k*t+0.01); %将基带生成时域信号figure(

10、1)subplot(211)plot(t,m);axis(0 0.0002 -0.2 1.2);grid on;title('数字基带信号');b=randint(1,p,2);%将生成的基带转换为差分码for i=1:p if (i=1) if (s(i)=0) b(i)=0; else b(i)=1; end elseif (s(i)=b(i-1) b(i)=0; else b(i)=1; endend n=b(ceil(k*t+0.01); %将差分码生成时域信号subplot(212)plot(t,n);axis(0 0.0002 -0.2 1.2);grid on;t

11、itle('差分码')x=(n-0.5).*2car=sin(2*pi*fc*t); %定义载波dpsk=x.*car; %2dpsk信号的载波调制figure(2)subplot(211);plot(t,dpsk);axis(0 0.0002 -1.2 1.2);title('2DPSK信号');grid on;vn=0.05;noise=vn.*(randn(size(t); %产生噪音f2,s_2BPSKf = myt2f(dpsk,fs);subplot(212);plot(f2,10*log10(abs(s_2BPSKf).2/length(t);gr

12、id on;title('2DPSK功率谱');axis(-700000 700000 -200 -100); dpskn=(dpsk+noise); %调制后加噪%带通滤波器fBW=40e3;f=0:3e3:4e5;w=2*pi*f/fs;z=exp(w*j);BW=2*pi*fBW/fs;a=.8547; p=(j2*a2);gain=.135;Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.2-(p);Hz(Hz=0)=10(8); a=1 0 0.7305; b=0.135 0 -0.135; dait=filter(b,a,dpskn);dait=dait.*10;

13、cm=dpsk.*car; %2dpsk相干解调 %低通滤波器p=0.72;gain1=0.14;Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p);a1=1 -0.72; b1=0.14 0.14; dit=filter(b1,a1,cm);dit=dit-mean(dit); %抽样判决器H=1;L=0;Z=0; len=length(dit);for ii=1:len if dit(ii)>= Z Vs(ii)=H; else Vs(ii)=L; endendfigure(3)subplot(311)plot(t,Vs)title('解调后差分信号')axis(0 10

14、e-4 -0.2 1.2)grid on;c=randint(1,22,2); %产生解调后的差分码元for f=0:19 c(f+1)=fix(Vs(f*200+50)+0.2)end d=randint(1,21,2); %定义差分译码后的码元for l=1:21 %得到差分译码后的码元 if (l=1) if (s(1)=0) d(1)=0; else d(1)=1; end elseif (c(l)=c(l-1) d(l)=0; else d(l)=1; endend y=d(ceil(k*t+0.01); subplot(313);plot(t,y);axis(0 10e-4 -0.

15、2 1.2);title('码反变换输出'); %基带信号与解调后的信号对比subplot(312)plot(t,m);axis(0 10e-4 -0.2 1.2);title('原始基带信号');波形：（4） 编写四进制相移键控信号 QPSK 的产生程序，绘制信号波形与功率谱。文本：A = 1; % 载波幅度fc = 2; % 载波频率N_sample = 8; % 每个码元采样点数N = 500; % 码元数Ts = 1; % 码元长度dt = Ts/(fc*N_sample); % 波形采样间隔fs = 1/dt; % 采样频率t = 0:dt:N*Ts-

16、dt;T = length(t);% 产生二进制信源d1 = (sign(randn(1,N)+1)/2;dd1 = upsample(d1,fc*N_sample);gt1 = ones(1,fc*N_sample);d_NRZ1 = conv(dd1,gt1);d2 = (sign(randn(1,N)+1)/2;dd2 = upsample(d2,fc*N_sample);gt2 = ones(1,fc*N_sample);d_NRZ2 = conv(dd2,gt2);% 载波信号ht1 = A*cos(2*pi*fc*t);ht2 = A*sin(2*pi*fc*t);%* QPSK信号 *d_QPSK1 = 2*d_NRZ1-1;d_QPSK2 = 2*d_NRZ2-1;s_QPSK1 = d_QPSK1(1:T).*ht1;s_QPSK2 = d_QPSK2(1:T).*ht2;s_QPSK = s_QPSK1+s_QPSK2;f2,s_QPSKf = myt2f(s_QPSK,fs);figure(1)subplot(311)plot(t,s_QPSK1);axis(0 10 -1.2 1.2);ylabel(&