素材matlab从入门到精通配套第20章

第20章MATLAB在通信原理中的应用幅度调制相位调制频率调制数字信号的解调

幅度调制MATLAB在通信原理中的应用非常广泛，本章主要讨论数字通信的调制与解调技术的MATLAB仿真。通常做为信号发送的载波信号可以表示成：本节主要讨论幅度调制技术，从最简单的二进制幅度调制开始。设发送信号表示成：这里an等于0或1。当输入比特为1，an为1；当输入比特为0，an为0。那么是基带信号波形，例如矩形波信号、或者通过脉冲成型滤波器后的输出信号。

幅度调制输入是M进制比特流的幅度调制。这里M=2N，N是大于或等于2的自然数，N代表同时被发送的比特数。例如N=2表示将输入比特流按2个比特为一组同时发送，同一组比特被称为一个码元。将M进制比特流映射成振幅值应该等于：

幅度调制两个载波分量的情况下的输入M进制比特流，称这种调制为QAM调制方式。因为载波分量cosωt与sinωt是彼此正交的，也就是满足如下条件，在一个周期内有，所以该调制方式被称为正交幅度调制。其输出信号的表达式为：

幅度调制

相位调制载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。调相和调频有密切的关系。调相时，同时有调频伴随发生；调频时，也同时有调相伴随发生，不过两者的变化规律不同。实际使用时很少采用调相制，它主要是用来作为得到调频的一种方法。

本节主要讨论相位调制技术，设发送信号表示成：

这里M是可能的相位个数，M=2N，N是每次被输入到调制器的比特数。当M等于2，这时PSK通常被称为二进制相移键控（BPSK），当M等于4，这时PSK通常被称为四进制相移键控（QPSK）。如果输入的比特流先经过差分编码然后输入到调制器，这时PSK通常被称为差分相移键控（DPSK）。

相位调制

为避免出现180度的相移，可以采用OQPSK（OffsetQPSK）调制方式。该调制方式首先串并变换，将输入比特流分成I、Q两路比特流，原先周期为Ts的一个比特流变成周期为2Ts的两个比特流，然后将Q路比特流偏移一个周期Ts，按QPSK方式调制。这样由于在每个周期Ts只有某一路比特发生变化，而不会出现I、Q两路比特同时变化，所以就可以避免出现180度的相移。当I、Q两路比特同时变化，QPSK调制会出现180度的相移。该调制方式发送信号可以表示成：

相位调制

频率调制频率调制是使高频信号的频率按调制信号的规律变化，而振幅保持不变的调制方式。MATLAB可以仿真数字频率调制信号的波形。

本节主要讨论频率调制技术，从最简单的二进制频率调制开始。设发送信号表示成：这里∆f是相对于f的固定频率偏移。m是输入比特流，通常由0、1组成。

频率调制如果每次输入多个比特到调制器，那么称为M进制频率调制，简称MFSK。这里M=2N，N≥1，N是每次输入到调制器的比特数。

设发送信号为

频率调制

CPFSK调制

以上两种频移键控调制方式，由于相位的非连续性导致谱扩展，有较大的频谱旁瓣产生。为避免产生较大的频谱旁瓣，可以用调制信号调制单一频率载波，并且相位连续变化，称这种频移键控为连续相位频移键控CPFSK。其输出信号表达式为：

频率调制MSK调制MSK是CPFSK的特例，这时调制指数h等于1/2，即h=2*fd*T=1/2。将该关系式代入到，可得调制信号为：

频率调制

数字信号的解调本节主要讨论在高斯白噪声信道下的解调技术，在讨论解调时都假定已经实现同步，在高斯白噪声信道下，接收机接收信号后需要经过解调并进行判决来估计出发送端发送的信号，所以接收机包含解调器、检测器，解调器用来从接收信号中提取有效信息送到检测器，检测器对解调器的输出信息进行