通信系統(tǒng)仿真上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、通信系統(tǒng)仿真上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書指導(dǎo)教師：劉健2013年10月最終報(bào)告內(nèi)容： 根據(jù)提供的例子，學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)仿真基本知識(shí)，搭建包含：隨機(jī)數(shù)生成、調(diào)制、編碼、AWGN信道、解碼、解調(diào)、差錯(cuò)統(tǒng)計(jì)等模塊的通信系統(tǒng)仿真M文件或是Simulink仿真模型，最終得出評(píng)估通信系統(tǒng)性能的SNR/BER曲線、頻譜利用率等曲線。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc318054092 目錄 PAGEREF _Toc318054092 h 1 HYPERLINK l _Toc318054093 設(shè)計(jì)一 隨機(jī)信號(hào)分析 PAGEREF _Toc318054093 h 3 HYPERLINK l

2、_Toc318054094 設(shè)計(jì)二 模擬信號(hào)的數(shù)字化 PAGEREF _Toc318054094 h 7 HYPERLINK l _Toc318054095 設(shè)計(jì)三 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) PAGEREF _Toc318054095 h 13 HYPERLINK l _Toc318054096 設(shè)計(jì)四 模擬線性調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) PAGEREF _Toc318054096 h 17 HYPERLINK l _Toc318054097 設(shè)計(jì)五 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) PAGEREF _Toc318054097 h 25 HYPERLINK l _Toc318054098 設(shè)計(jì)六 2PSK和2DPSK調(diào)制解調(diào)系

3、統(tǒng) PAGEREF _Toc318054098 h 31 HYPERLINK l _Toc318054099 設(shè)計(jì)七 數(shù)字通信系統(tǒng)的抗噪性能分析 PAGEREF _Toc318054099 h 36 HYPERLINK l _Toc318054100 設(shè)計(jì)八 載波同步 PAGEREF _Toc318054100 h 42 HYPERLINK l _Toc318054101 設(shè)計(jì)九 信道編碼和譯碼 PAGEREF _Toc318054101 h 45 HYPERLINK l _Toc318054102 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc318054102 h 49設(shè)計(jì)一 隨機(jī)信號(hào)分析一、設(shè)計(jì)目的

4、利用MATLAB產(chǎn)生各種隨機(jī)信號(hào)。利用MATLAB計(jì)算隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度。掌握隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度的關(guān)系及其推導(dǎo)。二、設(shè)計(jì)原理1隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生在MATLAB中，提供了大量的隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)，其中rand和randn是兩類核心函數(shù)，rand函數(shù)產(chǎn)生在0，1區(qū)間服從均勻分布的隨機(jī)信號(hào)；randn函數(shù)產(chǎn)生服從均值為0，方差為1的高斯分布的隨機(jī)信號(hào)。其它類型的隨機(jī)信號(hào)可以通過(guò)這兩類隨機(jī)信號(hào)變換而得到。(1) rand函數(shù)格式：X=rand(N) X=rand(M,N)(2) randn函數(shù)格式：X=randn(N)X=randn(M,N)隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)在MATLAB中，x

5、corr函數(shù)用于估計(jì)隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)，其調(diào)用格式如下：(1) c=xcorr(x)可計(jì)算出矢量的自相關(guān)函數(shù)，矢量表示序列。(2) c=xcorr(x,option)中的option可用來(lái)指定相關(guān)選項(xiàng)：當(dāng)option=biased時(shí)，xcorr函數(shù)可計(jì)算自相關(guān)函數(shù)的有偏估計(jì)，即當(dāng)option=unbiased時(shí)，xcorr函數(shù)可計(jì)算自相關(guān)函數(shù)的無(wú)偏估計(jì)，即當(dāng)option=coeff時(shí)，xcorr函數(shù)對(duì)序列進(jìn)行歸一化處理，使零滯后的自相關(guān)函數(shù)為1.0，即的自相關(guān)函數(shù)值歸一化為1。當(dāng)option=none時(shí)，即為缺省情況，不做歸一化處理。隨機(jī)信號(hào)的功率譜密度隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)與其功率譜密度之間

6、互為傅立葉變換關(guān)系。即 【例1-1】在（-1/2，1/2）內(nèi)產(chǎn)生一均勻分布的隨機(jī)數(shù)N=1000的離散時(shí)間序列，計(jì)算該序列的自相關(guān)，定義為 同時(shí)，用計(jì)算的離散傅里葉變換（DFT）求序列的功率譜。DFT定義為解 產(chǎn)生序列，計(jì)算自相關(guān)和功率譜的MATLAB源程序在下面給出。應(yīng)該值得注意的是，自相關(guān)函數(shù)和功率譜都呈現(xiàn)出顯著的波動(dòng)，因此有必要在幾次實(shí)現(xiàn)上對(duì)樣本的自相關(guān)求平均。本程序在隨機(jī)過(guò)程的10次實(shí)現(xiàn)上采用平均自相關(guān)得到自相關(guān)函數(shù)和功率譜。源程序如下：echo onN=1000;M=50;t=0:1:50;s=-0.5:0.02:0.5;Rx_av=zeros(1,M+1);Sx_av=zeros(1

7、,M+1);for j=1:10; % 取10次實(shí)現(xiàn)的整體平均 X=rand(1,N)-1/2; % X在 -1/2 和 1/2之間取值 Rx=Rx_est(X,M); % 本次實(shí)現(xiàn)的自相關(guān)函數(shù)Sx=fftshift(abs(fft(Rx); % 本次實(shí)現(xiàn)的功率譜密度Rx_av=Rx_av+Rx; % 自相關(guān)函數(shù)之和Sx_av=Sx_av+Sx; % 功率譜密度之和end;Rx_av=Rx_av/10; % 自相關(guān)函數(shù)的整體平均Sx_av=Sx_av/10; % 功率譜密度的整體平均subplot(2,1,1);plot(t,Rx_av)xlabel( (a) 自相關(guān)函數(shù) );subplot(

8、2,1,2);plot(s,Sx_av)xlabel( (b) 功率譜密度 );%function Rx=Rx_est(X,M)% 估計(jì)隨機(jī)序列X的自相關(guān)函數(shù)% 計(jì)算出Rx(0),Rx(1),.,Rx(M)% Rx(m)代表實(shí)際中的Rx(m-1).N=length(X);Rx=zeros(1,M+1);for m=1:M+1 for n=1:N-m+1Rx(m)=Rx(m)+X(n)*X(n+m-1);end;Rx(m)=Rx(m)/(N-m+1);end;程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示。圖1.1 例1-1的運(yùn)行結(jié)果三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1已知瑞利分布隨機(jī)信號(hào)的概率密度函數(shù)為用randn函數(shù)產(chǎn)生的瑞利分布隨機(jī)變量

9、。提示：兩個(gè)獨(dú)立分布、均值為0、方差為的高斯隨機(jī)變量的平方和開(kāi)根號(hào)所得的隨機(jī)變量服從功率為的瑞利分布。2產(chǎn)生均值為0，方差為1的高斯隨機(jī)信號(hào)，長(zhǎng)度為0.5s，計(jì)算該信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，并繪制高斯信號(hào)及自相關(guān)函數(shù)的圖形。提示：計(jì)算機(jī)只能產(chǎn)生各種離散信號(hào)序列，對(duì)于模擬連續(xù)信號(hào)，本質(zhì)上都是產(chǎn)生信號(hào)的采樣序列。只要采樣頻率足夠高，模擬就可以非常準(zhǔn)確。在這里，假定信號(hào)的采樣頻率Hz。3在（-1，1）內(nèi)產(chǎn)生一均勻分布的隨機(jī)數(shù)N=500的離散時(shí)間序列，計(jì)算該序列的自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度，并繪制圖形。4一個(gè)帶限隨機(jī)過(guò)程的功率譜為計(jì)算它的自相關(guān)函數(shù)，并繪制自相關(guān)函數(shù)與功率譜密度的圖形。提示：的自相關(guān)函數(shù)。設(shè)計(jì)二

10、模擬信號(hào)的數(shù)字化一、設(shè)計(jì)目的1掌握脈沖編碼調(diào)制的基本原理。2理解均勻PCM與非均勻PCM。3利用MATLAB對(duì)抽樣值進(jìn)行A律13折線編碼。二、設(shè)計(jì)原理在模擬信號(hào)數(shù)字化方式中，出現(xiàn)最早且應(yīng)用最廣泛的是脈沖編碼調(diào)制，即PCM編碼，它經(jīng)過(guò)抽樣（時(shí)間離散化）、量化（幅值離散化）和編碼（多電平轉(zhuǎn)換為二電平）3個(gè)步驟，將一個(gè)時(shí)間和幅值都連續(xù)變換的模擬信號(hào)變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。1抽樣抽樣是將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化。對(duì)于低通型信號(hào)，當(dāng)抽樣頻率時(shí)，屬于正常抽樣，不會(huì)發(fā)生頻譜混疊；當(dāng)時(shí)，屬于欠抽樣，已抽樣信號(hào)頻譜發(fā)生混疊。下面通過(guò)舉例來(lái)看如何利用MATLAB分析已抽樣信號(hào)的頻譜?！纠?-1】有一信號(hào)，當(dāng)抽樣頻率=1

11、00Hz時(shí)，繪出原始信號(hào)和抽樣后信號(hào)的波形及其頻譜。解 由題意可知，原始信號(hào)的最高頻率64Hz，因此用=100Hz抽樣時(shí)，會(huì)發(fā)生頻譜混疊，MATLAB實(shí)現(xiàn)的源程序如下：cleart0=10; % 定義時(shí)間長(zhǎng)度ts=0.001; % 抽樣周期ts1=0.01; % 欠抽樣周期fs=1/ts; fs1=1/ts1; % 抽樣頻率df=0.5; % 定義頻率分辨力t=-t0/2:ts:t0/2; % 定義時(shí)間序列x=sin(200*t); % 定義信號(hào)序列m=x./(200*t); w=t0/(2*ts)+1; % 確定t=0的點(diǎn)m(w)=1; % 確定t=0的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)值為1m=m.*m; m=

12、50.*m;M,mn,dfy=fftseq(m,ts,df); % 傅里葉變換M=M/fs;f=0:dfy:dfy*length(mn)-dfy-fs/2; % 定義頻率序列% 欠抽樣過(guò)程t1=-t0/2:ts1:t0/2; % 定義抽樣時(shí)間序列x1=sin(200*t1); % 計(jì)算對(duì)應(yīng)抽樣序列的信號(hào)序列m1=x1./(200*t1); % 計(jì)算Sa函數(shù)序列w1=t0/(2*ts1)+1; % 由于除0產(chǎn)生了錯(cuò)誤值，計(jì)算該值的標(biāo)號(hào)m1(w1)=1; % 將錯(cuò)誤值修正m1=m1.*m1;m1=50.*m1;M1,mn1,df1=fftseq(m1,ts1,df); % 對(duì)已抽樣信號(hào)進(jìn)行傅里葉變

13、換M1=M1/fs1;% 將一個(gè)周期的圖像擴(kuò)展到多個(gè)周期N1=M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1;f1=-7*df1*length(mn1):df1:6*df1*length(mn1)-df1-fs1/2;% 繪圖subplot(2,2,1)plot(t,m)axis(-0.15,0.15,-1,50);xlabel(a) 原始信號(hào)的時(shí)域波形);subplot(2,2,2)plot(f,abs(fftshift(M);axis(-500,500,0,1);xlabel(b) 原始信號(hào)的頻譜);subplot(2,2,3)stem(t1,m1)axis(

14、-0.15,0.15,-1,50);xlabel(c) 欠抽樣信號(hào)的時(shí)域波形);subplot(2,2,4)plot(f1,abs(fftshift(N1);axis(-500,500,0,1);xlabel(d) 欠抽樣信號(hào)的頻譜);%function M,m,df=fftseq(m,ts,df)fs=1/ts;if nargin=2 % 判斷輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)是否符合要求 n1=0;else n1=fs/df; % 根據(jù)參數(shù)個(gè)數(shù)決定是否使用頻率縮放endn2=length(m);n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2);M=fft(m,n); % 進(jìn)行離散傅里葉變換m

15、=m,zeros(1,n-n2);df=fs/n;程序運(yùn)行結(jié)果如圖2.1所示。圖2.1 例2-1運(yùn)行結(jié)果2量化在MATLAB中，quantiz函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的均勻量化，compand函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的壓縮與擴(kuò)張，二者結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的非均勻量化。它們的調(diào)用格式如下。(1) quantiz函數(shù) index=quantiz(sig,partition)，參數(shù)sig表示輸入信號(hào)，參數(shù)partition表示分區(qū)向量，分區(qū)向量給出了量化間隔端點(diǎn)的向量，長(zhǎng)度為，將信號(hào)分成個(gè)區(qū)域。根據(jù)向量partition對(duì)輸入信號(hào)sig產(chǎn)生量化索引index，index的長(zhǎng)度與矢量sig的長(zhǎng)度相同。向量parti

16、tion是由若干個(gè)邊界判斷點(diǎn)且各邊界點(diǎn)的大小嚴(yán)格按升序排列組成的實(shí)矢量。若partition的矢量長(zhǎng)度小于，則索引向量index中的每個(gè)元素的大小為0，范圍內(nèi)的一個(gè)整數(shù)。量化方法如下：當(dāng)sigpartition(1)時(shí)，輸出0；當(dāng)partition()partition()時(shí)，輸出。 index,quants=quantiz(sig,partition,codebook)，參數(shù)codebook表示碼本向量，存放每個(gè)partition的量化值。根據(jù)碼本codebook產(chǎn)生量化索引index和信號(hào)的量化值quants。如果partition的矢量長(zhǎng)度為，那么codebook的矢量長(zhǎng)度為。 inde

17、x,quants,distor=quantiz(sig,partition,codebook)，產(chǎn)生量化索引index、信號(hào)的量化值quants和量化誤差distor。(2) compand函數(shù) out=compand(in,Mu,v,mu/compressor)，對(duì)輸入向量in進(jìn)行律壓縮，Mu為壓縮參數(shù)，v為輸入信號(hào)的峰值。 out=compand(in,Mu,v,mu/expander)，對(duì)輸入向量in進(jìn)行律擴(kuò)張。 out=compand(in,A,v,A/compressor)，對(duì)輸入向量in進(jìn)行A律壓縮，A為壓縮參數(shù)，v為輸入信號(hào)的峰值。 out=compand(in,A,v,A/ex

18、pander)，對(duì)輸入向量in進(jìn)行A律擴(kuò)張?！纠?-2】比較均勻量化與非均勻量化的量化誤差。解 在計(jì)算均勻量化的量化誤差時(shí)，直接調(diào)用quantiz函數(shù)求解；在計(jì)算非均勻量化的量化誤差時(shí)，先對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行壓縮，再進(jìn)行均勻量化，最后把經(jīng)過(guò)擴(kuò)張得到的恢復(fù)信號(hào)與與原始信號(hào)比較，計(jì)算其量化誤差。源程序如下：Mu=255; % 定義壓縮參數(shù)t=-4:0.1:4; % 定義時(shí)間序列sig=exp(t); % 定義原始信號(hào)v=max(sig); % 原始信號(hào)的最大幅值index1,quants1,distor1=quantiz(sig,0:floor(v),0:ceil(v); % 對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行均勻量化co

19、mpsig=compand(sig,Mu,v,mu/compressor); % 對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行壓縮index,quants=quantiz(compsig,0:floor(v),0:ceil(v); % 對(duì)壓縮信號(hào)進(jìn)行均勻量化newsig=compand(quants,Mu,max(quants),mu/expander); % 對(duì)非均勻量化信號(hào)擴(kuò)張distor2=sum(newsig-sig).2)/length(sig); % 非均勻量化的量化誤差distor1distor2程序運(yùn)行結(jié)果為distor1 =distor2 =3A律13折線編碼下面將通過(guò)MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)律13折線編碼，

20、并輸出8位碼?！纠?-3】設(shè)輸入信號(hào)抽樣值為+1270個(gè)量化單位，按照律13折線特性編成8位碼。解 按照律13折線的編碼規(guī)則，用MATLAB實(shí)現(xiàn)的源程序如下：clear allx=+1270;if x0 out(1)=1;else out(1)=0;endif abs(x)=0 & abs(x)16 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=0;step=1;st=0;elseif 16=abs(x) & abs(x)32 out(2)=0;out(3)=0;out(4)=1;step=1;st=16;elseif 32=abs(x) & abs(x)64 out(2)=0;out(3

21、)=1;out(4)=0;step=2;st=32; elseif 64=abs(x) & abs(x)128 out(2)=0;out(3)=1;out(4)=1;step=4;st=64; elseif 128=abs(x) & abs(x)256 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=0;step=8;st=128;elseif 256=abs(x) & abs(x)512 out(2)=1;out(3)=0;out(4)=1;step=16;st=256;elseif 512=abs(x) & abs(x)1024 out(2)=1;out(3)=1;out(4)=0;st

22、ep=32;st=512;elseif 1024=abs(x) & abs(x)=2048 out(2:8)=1 1 1 1 1 1 1;else tmp=floor(abs(x)-st)/step); t=dec2bin(tmp,4)-48; %函數(shù)dec2bin輸出的是ASICC字符串，48對(duì)應(yīng)0 out(5:8)=t(1:4);endout=reshape(out,1,8)程序運(yùn)行結(jié)果為out = 1 1 1 1 0 0 1 1三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1原始信號(hào)為，現(xiàn)分別用3種頻率對(duì)其進(jìn)行抽樣，=100Hz，=200Hz，=300Hz，繪出原始信號(hào)和抽樣后信號(hào)的波形及其頻譜。2利用MATLAB中的S

23、imulink模塊進(jìn)行抽樣與恢復(fù)過(guò)程的仿真，當(dāng)輸入信號(hào)為一頻率為10Hz的正弦波時(shí)，觀察對(duì)于同一輸入信號(hào)有不同輸入頻率時(shí)，已抽樣信號(hào)及恢復(fù)信號(hào)的不同形態(tài)。提示：仿真中用到的主要模塊有“Sine Wave”模塊、“Pulse Generator”模塊、“Analog Filter Design”模塊和“Gain”模塊。3對(duì)一個(gè)正弦信號(hào)進(jìn)行均勻量化，在圖上同時(shí)顯示出原始信號(hào)和量化后信號(hào)，當(dāng)增大量化級(jí)時(shí)，觀察量化級(jí)與量化誤差之間的關(guān)系。4量化間隔端點(diǎn)的向量partition取值為0、1、3，每個(gè)區(qū)間的取值為-1、0.5、2、3，輸入量化的離散信號(hào)為-2.5，-1，-0.4，0，0.3，1，1.3，1

24、.9，2，2.6，3，3.5，4.5，先按照規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，再用MATLAB中的quantiz函數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，最后再用“Scalar Quantizer”模塊構(gòu)造一個(gè)量化模型，觀察量化前后取值變化。5輸入向量in為110，輸入信號(hào)的峰值為10，進(jìn)行=255的律壓縮與擴(kuò)張，輸出壓縮后的向量和擴(kuò)張后的向量。6畫出律13折線近似的壓縮特性曲線和=87.6時(shí)的壓縮特性曲線，并將二者進(jìn)行比較。7設(shè)輸入信號(hào)抽樣值為-350個(gè)量化單位，按照律13折線特性編成8位碼。設(shè)計(jì)三 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)目的1利用MATLAB畫出數(shù)字基帶信號(hào)的波形圖。2利用MATLAB畫眼圖。3利用MATLAB分析無(wú)碼間干擾基帶系統(tǒng)的

25、抗噪性能。4掌握無(wú)碼間干擾系統(tǒng)的頻譜特性。二、設(shè)計(jì)原理1數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)就是消息代碼的電波形，它是用不同的電平或脈沖來(lái)表示相應(yīng)的消息代碼。數(shù)字基帶信號(hào)的波形和碼型很多，最常用的由矩形脈沖組成的基帶信號(hào)有：?jiǎn)螛O性歸零及不歸零波形，雙極性歸零及不歸零波形，差分波形和多電平波形等。【例3-1解 MATLAB源程序如下：t=1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1;srz(t);%function y=srz(x)% 本函數(shù)實(shí)現(xiàn)將輸入的一段二進(jìn)制代碼變?yōu)橄鄳?yīng)的單極性歸零碼輸出% 輸入x為二進(jìn)制碼，輸出y為編好的碼grid=300;t=0:1/grid:length(x); % 定義對(duì)應(yīng)的

26、時(shí)間序列for i=1:length(x) % 進(jìn)行碼型變換 if(x(i)=1) % 如果輸入信息為1 for j=1:grid/2 y(grid/2*(2*i-2)+j)=1; % 定義前半時(shí)間值為1 y(grid/2*(2*i-1)+j)=0; % 定義后半時(shí)間值為0 end else for j=1:grid/2 % 反之，輸入信息為0 y(i-1)*grid+j)=0; % 定義所有時(shí)間值為0 end endend y=y,x(i); % 給序列y加上最后一位M=max(y);m=min(y);plot(t,y);axis(0,i,m-0.1,M+0.1);程序運(yùn)行結(jié)果如圖3.1所示

27、。圖3.1 單極性歸零信號(hào)波形2無(wú)碼間干擾系統(tǒng)滿足無(wú)碼間干擾時(shí)、頻域條件的基帶系統(tǒng)有3類，分別是理想LPF系統(tǒng)、滾降系統(tǒng)和部分響應(yīng)系統(tǒng)。前兩個(gè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是奈奎斯特第一準(zhǔn)則，第三個(gè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是奈奎斯特第二準(zhǔn)則。理想LPF系統(tǒng)可達(dá)到理論最大頻帶利用率，但是難以實(shí)現(xiàn)，且對(duì)位定時(shí)精度要求高。滾降系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)，且對(duì)位定時(shí)精度要求降低，但頻帶利用率降低。部分響應(yīng)系統(tǒng)兼具了前兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，即頻帶利用率高和低位定時(shí)精度，但其可靠性降低。3基帶信號(hào)的眼圖眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善基帶系統(tǒng)性能時(shí)，在示波器上所觀察到的像人的眼睛一樣的圖形。 MATLAB函數(shù)在MATLAB中，eyediagram函數(shù)用

28、來(lái)繪制眼圖，其調(diào)用格式如下：eyediagram(x,n,period,offset,plotstring)其中是信號(hào)；是每個(gè)軌跡包括的采樣點(diǎn)數(shù)；period是指水平軸的坐標(biāo)范圍，即-period/2,period/2；offset是偏置因子，信號(hào)的第（offset+1）個(gè)采樣點(diǎn)之后每個(gè)值為一周期，且該周期為period的整數(shù)倍，offset必須是非負(fù)整數(shù)，其范圍是0,-1；plotstring是繪制眼圖時(shí)采用的符號(hào)、線形和顏色，其格式與plot函數(shù)相同，如不設(shè)置，采用系統(tǒng)缺省值?！纠?-2】產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制隨機(jī)方波信號(hào)，繪出通過(guò)升余弦濾波器后，方波的高頻分量被濾掉后的眼圖。解 源程序如下：x=

29、randint(3000,1,2); % 產(chǎn)生長(zhǎng)度為3000的二進(jìn)制隨機(jī)序列y=0;rcosflt(x,1,10); % x通過(guò)一個(gè)升余弦濾波器得到y(tǒng)t=1:length(y); % 定義時(shí)間序列figure(1)plot(t,y); % 繪出y的時(shí)域波形axis(1,300,-0.5,1.5)grid oneyediagram(y,20,4); % 繪出y的眼圖程序運(yùn)行結(jié)果如圖3.2所示。(a) 時(shí)域波形圖 (b) 眼圖圖 通過(guò)升余弦濾波后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流圖形 Simulink模塊在Simulink模塊庫(kù)中，顯示眼圖的模塊為“Discrete-Time Eye Diagram Scope”，圖

30、形及參數(shù)設(shè)置界面如圖3.3所示。 圖3.3 眼圖模塊及其參數(shù)設(shè)置4無(wú)碼間干擾基帶系統(tǒng)的抗噪性能在0、1等概的條件下，雙極性信號(hào)和單極性信號(hào)的誤碼率計(jì)算公式分別如下：可以看出，在相同條件下，雙極性誤碼率比單極性低，抗噪性能好。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1當(dāng)輸入二元信息序列為時(shí)，畫出單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼的波形示意圖，當(dāng)占空比分別為1/2、1/3時(shí)，畫出單極性歸零碼和雙極性歸零碼的波形示意圖。2當(dāng)輸入的二元信息序列為100101011時(shí)，畫出差分碼的波形示意圖。3當(dāng)輸入的二元信息序列為時(shí)，畫出數(shù)字雙相碼的波形示意圖。4畫出=0，0.5，1的升余弦滾降系統(tǒng)的頻譜圖，并畫出其各自對(duì)應(yīng)的時(shí)域波形。5在例3-2

31、中，利用Simulink建模，畫出眼圖。6根據(jù)單極性信號(hào)和雙極性信號(hào)的誤碼率計(jì)算公式，作圖比較兩種信號(hào)的抗噪性能。7設(shè)有雙極性不歸零數(shù)字基帶信號(hào)，碼元周期為，設(shè)加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為，畫出眼圖。(1) 經(jīng)過(guò)理想低通后的眼圖。(2) 經(jīng)過(guò)理想低通后的眼圖。設(shè)計(jì)四 模擬線性調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)目的1掌握模擬線性調(diào)制解調(diào)原理及MATLAB編程實(shí)現(xiàn)方法。2利用Simulink設(shè)計(jì)模擬線性調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，觀察模擬線性調(diào)制信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。二、設(shè)計(jì)原理1模擬線性調(diào)制原理模擬線性調(diào)制是指調(diào)制后的信號(hào)頻譜為調(diào)制信號(hào)頻譜的平移或線性變換，而非線性調(diào)制則沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)。下面介紹的模擬信號(hào)的連續(xù)波線性調(diào)

32、制，主要指幅度調(diào)制，它包括常規(guī)幅度調(diào)制、抑制雙邊帶調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和殘留邊帶調(diào)幅。幅度調(diào)制器的一般模型如圖4.1所示。其輸出已調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域一般表達(dá)式為 （4.1） （4.2）圖4.1 幅度調(diào)制器的一般模型式中，為基帶調(diào)制信號(hào)的頻譜；為載波頻率。在該模型中，根據(jù)選擇的濾波器特性及的頻譜成分不同，便可以產(chǎn)生各種幅度調(diào)制信號(hào)。(1) 調(diào)幅信號(hào)（AM）在圖4.1中，若調(diào)制信號(hào)外加直流，濾波器=1為全通網(wǎng)絡(luò)，則輸出為調(diào)幅（AM）信號(hào)： （4.3） （4.4）從波形上看：當(dāng)滿足條件時(shí)，AM信號(hào)的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比，故AM信號(hào)的解調(diào)可采用包絡(luò)檢波。從頻譜上看：AM的頻譜由頻頻分量和上、下對(duì)稱的兩

33、個(gè)邊帶組成，因此 （4.5）其中，是調(diào)制信號(hào)的最高頻率。(2) 雙邊帶信號(hào)（DSB-SC）若中無(wú)直流分量，為全通網(wǎng)絡(luò)，則輸出為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)： （4.6） ）從波形上看：DSB信號(hào)的包絡(luò)不與成正比，故不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)。從頻譜上看：DSB信號(hào)雖節(jié)省了載波發(fā)射功率，但仍具有上、下兩個(gè)邊帶，頻帶寬度與AM信號(hào)相同。由于這兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，它們攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，故傳輸其中一個(gè)邊帶即可，這種方式就是單邊帶調(diào)制。(3) 單邊帶信號(hào)（SSB）的理想低通或理想高通特性。SSB信號(hào)的時(shí)域表示式為 （4.8）式中，“+”為下邊帶，“-”為上邊帶。是的希爾伯特變換。若為的傅氏變

34、換，則的傅氏變換為 （4.9）式中，為符號(hào)函數(shù)。綜上所述：SSB調(diào)制方式可節(jié)省載波發(fā)射功率，占用的頻帶寬度為，只有AM、DSB的一半，即頻帶利用率提高一倍；SSB信號(hào)的解調(diào)仍需采用相干解調(diào)。(4) 殘留邊帶信號(hào)（VSB）殘留邊帶調(diào)制從頻域上來(lái)看是介于SSB與DSB之間的一種調(diào)制方式，它保留了一個(gè)邊帶和另一個(gè)邊帶的一部分。它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。重要結(jié)論：為了保證相干解調(diào)時(shí)無(wú)失真恢復(fù)基帶信號(hào)。必須要求殘留邊帶濾波器的傳輸函數(shù)在載頻處具有互補(bǔ)對(duì)稱性。即 ， （4.10）【例4-1】一有限長(zhǎng)度信號(hào)，其表達(dá)式為：將其調(diào)制在載波上，假設(shè)，調(diào)制系數(shù)，求出已調(diào)制信

35、號(hào)的時(shí)域波形，未調(diào)信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的頻譜關(guān)系圖，計(jì)算出已調(diào)信號(hào)和未調(diào)信號(hào)的功率，并且考慮有噪聲的情況下，假設(shè)信噪比為10dB，求出噪聲功率。解 已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：因?yàn)檎{(diào)制時(shí)要進(jìn)行歸一化，所以用除以最大值。未調(diào)信號(hào)的歸一化功率為：，為未調(diào)信號(hào)的功率。調(diào)制效率為：已調(diào)信號(hào)的功率為：在給定信噪比條件下，可計(jì)算噪聲功率為：。源程序如下：t0=0.5; % 定義信號(hào)的持續(xù)時(shí)間ts=0.001; % 定義采樣時(shí)間fs=1/ts; % 定義采樣頻率df=0.2; % 頻率分辨力snr=10; % 定義信噪比，用dB表示snr_lin=10(snr/10); % 信噪比的數(shù)值fc=50; % 定義載波頻率

36、a=0.8; % 定義調(diào)制系數(shù)（Am/Ao）t=0:ts:t0; % 定義出采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)% 定義信號(hào)mm=zeros(1,501);for i=1:1:125 m(i)=i; endfor i=126:1:375 m(i)=m(125)-i+125; endfor i=376:1:501 m(i)=m(375)+i-375; endm=m/1000;c=cos(2*pi*fc.*t); % 載波信號(hào)m_n=m/max(abs(m); % 歸一化M,m,df1=fftseq(m,ts,df); % 傅里葉變換M=M/fs; % 頻率縮放，便于作圖f=0:df1:df1*(length(m)-1)-

37、fs/2; % 定義頻率向量 u=(1+a*m_n).*c; % 將調(diào)制信號(hào)調(diào)制到載波上U,u,df1=fftseq(u,ts,df); % 對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變化U=U/fs; % 頻率縮放signal_power=spower(u(1:length(t); % 計(jì)算信號(hào)功率pmn=spower(m(1:length(t)/(max(abs(m)2; % 計(jì)算調(diào)制信號(hào)功率eta=(a2*pmn)/(1+a2*pmn); % 計(jì)算調(diào)制效率noise_power=eta*signal_power/snr_lin; % 計(jì)算噪聲功率noise_std=sqrt(noise_power); % 噪

38、聲標(biāo)準(zhǔn)差noise=noise_std*randn(1,length(u); % 產(chǎn)生高斯分布的噪聲r(shí)=u+noise; % 總接收信號(hào)，即加噪信號(hào)R,r,df1=fftseq(r,ts,df); % 對(duì)總信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換R=R/fs; % 頻率縮放% 以下為結(jié)果顯示signal_powerpmnnoise_poweretafigure(1)subplot(2,2,1); plot(t,m(1:length(t); xlabel(時(shí)間); title(調(diào)制信號(hào));subplot(2,2,3); plot(t,u(1:length(t); xlabel(時(shí)間); title(已調(diào)信號(hào)); su

39、bplot(2,2,2); plot(f,abs(fftshift(M); xlabel(頻率); title(調(diào)制信號(hào)的頻譜);subplot(2,2,4); plot(f,abs(fftshift(U); xlabel(頻率); title(已調(diào)信號(hào)的頻譜);figure(2)subplot(2,2,1); plot(t,noise(1:length(t); xlabel(時(shí)間); title(噪聲);subplot(2,2,3); plot(t,r(1:length(t); xlabel(時(shí)間); title(加噪信號(hào));subplot(2,2,2); plot(f,abs(fftshi

40、ft(U); xlabel(頻率); title(信號(hào)頻譜); subplot(2,2,4); plot(f,abs(fftshift(R); xlabel(頻率); title(加噪信號(hào)頻譜);%function M,m,df=fftseq(m,ts,df)fs=1/ts;if nargin=2 % 判斷輸入?yún)?shù)的個(gè)數(shù)是否符合要求 n1=0;else n1=fs/df; % 根據(jù)參數(shù)個(gè)數(shù)決定是否使用頻率縮放endn2=length(m);n=2(max(nextpow2(n1),nextpow2(n2);M=fft(m,n); % 進(jìn)行離散傅里葉變換m=m,zeros(1,n-n2);df=

41、fs/n;%function p=spower(x)% 計(jì)算信號(hào)的功率p=(norm(x)2)/length(x);程序運(yùn)行結(jié)果如下signal_power =pmn =noise_power =eta = 0.1755圖4.2 調(diào)幅信號(hào)及其頻譜圖4.3 加噪調(diào)幅信號(hào)及其頻譜2模擬線性解調(diào)原理(1) 包絡(luò)檢波法對(duì)AM信號(hào)，當(dāng)滿足時(shí)，不會(huì)發(fā)生過(guò)調(diào)制現(xiàn)象，此時(shí)用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始基帶信號(hào)。如圖4.4所示。圖4.4 包絡(luò)檢波法(2) 同步解調(diào)法雙邊帶信號(hào)不能用包絡(luò)檢波來(lái)解調(diào)，只能采用同步解調(diào)法，即相干解調(diào)，其原理如圖4.5所示。圖4.5 同步解調(diào)法相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)同頻同相的本地

42、載波，如果同頻同相的條件得不到保證，則會(huì)破壞基帶信號(hào)的恢復(fù)。所以，所需的設(shè)備比包絡(luò)檢波法復(fù)雜。同理，單邊帶(SSB)信號(hào)和殘留邊帶(VSB)信號(hào)也可采用同步解調(diào)的方法恢復(fù)出基帶信號(hào)。3MATLAB函數(shù)在MATLAB中，modulate函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的調(diào)制，demod函數(shù)是modulate函數(shù)的反過(guò)程，即實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)。(1) modulate函數(shù)格式：y=modulate(x,Fc,Fs,method) y=modulate(x,Fc,Fs,method,opt) y,t=modulate(x,Fc,Fs,method,opt)其中，x是要調(diào)制的信號(hào)序列，F(xiàn)c是載波頻率，F(xiàn)s是采樣頻率（采樣

43、頻率Fs至少是載波頻率Fc的2倍），method是采用的調(diào)制方法，opt是method指定的調(diào)制方法所需的參數(shù)（并不是每種方法都需要附加參數(shù)），t可以輸出計(jì)算時(shí)間。表4.1列出method對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式。表4.1 modulate中method所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式method調(diào)制方式amdsb-sc雙邊帶抑制載波調(diào)制amdsb-tc或am雙邊帶帶載波調(diào)制amssb單邊帶調(diào)制fm頻率調(diào)制pm相位調(diào)制pwm脈沖寬度調(diào)制ppm脈沖相位調(diào)制qam正交幅度調(diào)制(2) demod函數(shù)格式：x=demod(y,Fc,Fs,method) x=demod(x,Fc,Fs,method,opt)其中，y是已調(diào)制信號(hào)

44、，其余參數(shù)與modulate函數(shù)中的一樣。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1已知未調(diào)制信號(hào)為若取2s，載波為，用抑制載波調(diào)幅來(lái)調(diào)制信號(hào)，畫出調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖。2已知未調(diào)制信號(hào)為若取2s，載波為，畫出單邊帶調(diào)幅波的時(shí)域波形及頻譜圖。3若消息信號(hào)定義為將其調(diào)制在載波上，假設(shè)，調(diào)制系數(shù)，分別采用AM、DSB和SSB三種調(diào)制方式，畫出調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖。4對(duì)于第3題中的DSB信號(hào)采用同步解調(diào)法解調(diào)，畫出解調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖，并與原始消息信號(hào)進(jìn)行比較。5對(duì)于第3題中的AM信號(hào)采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，畫出解調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形，并與原始消息信號(hào)進(jìn)行比較。6對(duì)抑制載波的雙邊帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行

45、仿真。設(shè)傳輸?shù)幕鶐盘?hào)為正弦波，幅度為1，頻率范圍為110Hz，載波頻率為100Hz，傳輸信道為高斯白噪聲信道，其信噪比為10dB，系統(tǒng)仿真采樣頻率設(shè)置為1000Hz。提示：仿真中用到的主要模塊有“Signal Generator”模塊、“DSBSC AM Modulator Passband”模塊、“DSBSC AM Demodulator Passband”模塊和“AWGN Channel”模塊。設(shè)計(jì)五 2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)目的1掌握2FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理及MATLAB編程實(shí)現(xiàn)方法。2利用Simulink設(shè)計(jì)2FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。3畫出2FSK信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。二、

46、設(shè)計(jì)原理12FSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)原理數(shù)字移頻鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字消息，或者說(shuō)用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號(hào)便是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于載頻（與不同的另一載頻）的已調(diào)波形，而且與之間的改變是瞬間完成的。從原理上講，數(shù)字調(diào)頻可用模擬調(diào)頻法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖5.1所示。 圖5.1 2FSK信號(hào)的調(diào)制根據(jù)以上對(duì)2FSK信號(hào)的調(diào)制原理的分析，已調(diào)信號(hào)的數(shù)字表達(dá)式可以表示為 （5.1）其中，是單個(gè)矩形脈沖，脈寬為，且 2FSK信號(hào)的常用解調(diào)方法采用如圖5.2所示的非相干檢測(cè)法和相干檢測(cè)法。這里的取樣判決器是判定哪一個(gè)輸入樣值大，此時(shí)可以不專門設(shè)置門限電

47、平。 (a) 非相干方式 (b) 相干方式圖5.2 2FSK信號(hào)的解調(diào)2FSK調(diào)制屬于非線性調(diào)制，其頻譜特性的研究常用把2FSK信號(hào)看成是兩個(gè)2ASK信號(hào)相疊加的方法。2FSK信號(hào)的功率譜密度為： （5.2）傳輸2FSK信號(hào)所需頻帶約為 （5.3）【例5-1】用MATLAB產(chǎn)生獨(dú)立等概的二進(jìn)制信源，畫出2FSK信號(hào)的波形及其功率譜。解 首先產(chǎn)生隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，然后根據(jù)2FSK信號(hào)的表達(dá)式產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)，最后通過(guò)FFT變換求解調(diào)制信號(hào)的功率譜。源程序如下：A=1; % 調(diào)制信號(hào)幅度f(wàn)c=2; % 載波頻率N_sample=8; % 每碼元的采樣點(diǎn)數(shù)N=500; % 碼元數(shù)目Ts

48、=1; % 采樣間隔dt=Ts/fc/N_sample; % 波形采樣間隔t=0:dt:N*Ts-dt; % 定義時(shí)間序列L=length(t); % 計(jì)算時(shí)間序列長(zhǎng)度% 產(chǎn)生二進(jìn)制信源d=sign(randn(1,N);dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_sample);gt=ones(1,fc*N_sample);d_NRZ=conv(dd,gt); f,d_NRZf=T2F(t,d_NRZ(1:L); % 數(shù)字基帶信號(hào)的傅里葉變換sd_2fsk=2*d_NRZ-1; % 雙極性基帶信號(hào)s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*sd_2fsk(1:L).*t);

49、 % 產(chǎn)生2FSK信號(hào)f,s_2fskf=T2F(t,s_2fsk); % 2FSK信號(hào)的傅里葉變換figure(1)subplot(2,2,1); plot(t,d_NRZ(1:L);axis(0,10,0,1.2); xlabel(a) 輸入信號(hào));subplot(2,2,2); plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/Ts);axis(-2,2,-40,40); xlabel(b) 輸入信號(hào)功率譜密度);subplot(2,2,3); plot(t,s_2fsk);axis(0,10,-1.2,1.2); xlabel(c) 2FSK信號(hào));subplot(2,2,4

50、); plot(f,10*log10(abs(s_2fskf).2/Ts);axis(-fc-4,fc+4,-40,40); xlabel(d) 2FSK信號(hào)功率譜密度);%function out=sigexpand(d,M)% 將輸入的序列擴(kuò)展成間隔為N-1個(gè)0的序列N=length(d);out=zeros(M,N);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,M*N);%function f,sf=T2F(t,st)% 利用FFT對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換% t,st分別為輸入時(shí)間和信號(hào)% f,sf分別為輸出頻率和信號(hào)頻譜dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T

51、;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);程序運(yùn)行結(jié)果如圖5.3所示。圖 2FSK信號(hào)的波形及其頻譜2MATLAB函數(shù)在MATLAB中，fskmod函數(shù)和fskdemod函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)FSK信號(hào)的調(diào)制和FSK信號(hào)的非相干解調(diào)，awgn函數(shù)實(shí)現(xiàn)在信號(hào)中加入高斯白噪聲，symerr函數(shù)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤符號(hào)數(shù)的統(tǒng)計(jì)和誤符號(hào)率的計(jì)算。(1) fskmod函數(shù)格式：y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp) y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp,Fs)其中，x是消息信號(hào)；M是消息的符號(hào)數(shù)，

52、必須是2的整數(shù)次冪，消息信號(hào)是0M-1之間的整數(shù)；freq_sep是兩載波頻率之間的頻率間隔，單位為Hz；nsamp是輸出信號(hào)y中每符號(hào)的采樣數(shù)，必須是大于1的正整數(shù)；Fs是采樣頻率，freq_sep和M必須滿足（M-1）*freq_sep=Fs。(2) fskdemod函數(shù)格式：z=fskdemod(y,M,freq_sep,nsamp) z=fskdemod(y,M,freq_sep,nsamp,Fs)其中，y是已調(diào)信號(hào)；其余參數(shù)與fskmod函數(shù)中的一樣。(3) awgn函數(shù)格式：y=awgn(x,snr) y=awgn(x,snr,sigpower)y=awgn(,powertype)

53、其中，x是信號(hào)；snr是信噪比，單位為dB；sigpower是信號(hào)功率；powertype指定信噪比snr的單位。 (4) symerr函數(shù)格式：number,ratio=synerr(x,y)其中，x、y是待比較信號(hào)，二元序列；number是x、y對(duì)應(yīng)元素比較后不相同的符號(hào)個(gè)數(shù)；ratio是誤符號(hào)率。3Simulink模塊在Simulink模塊庫(kù)中，用于實(shí)現(xiàn)FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)的模塊分別是“M-FSK Modulator Baseband”和“M-FSK Demodulator Baseband”，圖形及參數(shù)設(shè)置如圖5.4所示。圖5.4 FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)模塊及參數(shù)設(shè)置三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1對(duì)二元序列

54、01101010，畫出2FSK信號(hào)的波形，其中發(fā)“0”碼時(shí)，載頻與碼元速率相等；發(fā)“1”碼時(shí)，載頻是碼元速率的2倍。2利用MATLAB提供的fskmod函數(shù)實(shí)現(xiàn)2FSK調(diào)制，消息信號(hào)是1000個(gè)二進(jìn)制的隨機(jī)數(shù)序列，兩載波頻率之間的頻率間隔為8Hz，已調(diào)制信號(hào)中每符號(hào)的采樣數(shù)為8，采樣頻率為32Hz，畫出2FSK信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。3利用MATLAB提供的FSK調(diào)制、解調(diào)、誤碼率分析函數(shù)實(shí)現(xiàn)2FSK信號(hào)的解調(diào)與檢測(cè)，消息信號(hào)是5000個(gè)二進(jìn)制的隨機(jī)數(shù)序列，兩載波間的頻率間隔為8Hz，已調(diào)制信號(hào)中每符號(hào)的采樣數(shù)為17，采樣頻率為16Hz，信道中的噪聲為加性高斯白噪聲，當(dāng)系統(tǒng)信噪比為5dB時(shí)，求

55、誤符號(hào)率。4利用Simulink中的“M-FSK Modulator Baseband”模塊和“M-FSK Demodulator Baseband”模塊建立2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型，并觀察調(diào)制、解調(diào)前后的波形，計(jì)算差錯(cuò)率。5根據(jù)圖5.1分別建立模擬調(diào)頻法和鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)的系統(tǒng)模型，觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形。6根據(jù)圖5.2分別建立2FSK信號(hào)的相干解調(diào)和非相干解調(diào)解調(diào)系統(tǒng)模型，觀察解調(diào)前后的信號(hào)波形。設(shè)計(jì)六 2PSK和2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)目的1掌握2PSK和2DPSK調(diào)制解調(diào)原理及MATLAB編程實(shí)現(xiàn)方法。2利用Simulink設(shè)計(jì)2PSK和2DPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。3畫出

56、2PSK和2DPSK信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。二、設(shè)計(jì)原理12PSK和2DPSK調(diào)制解調(diào)原理2PSK（二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控）信號(hào)是利用載波相位直接表示數(shù)字信號(hào)，2DPSK（相對(duì)移相鍵控）信號(hào)是利用前后相鄰載波的相位差來(lái)表示數(shù)字信號(hào)，2DPSK信號(hào)可以看作是將絕對(duì)碼變成相對(duì)碼后再進(jìn)行絕對(duì)移相而得到的。2PSK和2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法如圖6.1所示。(a) 模擬調(diào)相法產(chǎn)生2DPSK信號(hào)(b) 相位選擇法產(chǎn)生2PSK信號(hào)圖 2PSK和2DPSK調(diào)制2PSK和2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法如圖6.2所示。 圖6.2 2PSK和2DPSK信號(hào)的解調(diào)當(dāng)0、1等概出現(xiàn)時(shí)，2PSK信號(hào)和2DPSK信號(hào)的功率譜密度為

57、（6.1）2PSK信號(hào)的帶寬為 （6.2）【例6-1】用MATLAB產(chǎn)生獨(dú)立等概的二進(jìn)制信源，畫出2PSK信號(hào)的波形及其功率譜。解 首先產(chǎn)生隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，然后根據(jù)2PSK信號(hào)的表達(dá)式產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號(hào)，最后通過(guò)FFT變換求解各種調(diào)制信號(hào)的功率譜。源程序如下，用到的子函數(shù)sigexpand.m和T2F.m見(jiàn)例5-1。A=1; fc=2; N_sample=8; N=500;Ts=1; dt=Ts/fc/N_sample; t=0:dt:N*Ts-dt; L=length(t); % 產(chǎn)生二進(jìn)制信源d=sign(randn(1,N);dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N

58、_sample);gt=ones(1,fc*N_sample);d_NRZ=conv(dd,gt); f,d_NRZf=T2F(t,d_NRZ(1:L); % 數(shù)字基帶信號(hào)的傅里葉變換ht=A*cos(2*pi*fc*t); % 調(diào)制信號(hào)d_2psk=2*d_NRZ-1; % 雙極性基帶信號(hào)s_2psk=d_2psk(1:L).*ht; % 產(chǎn)生2PSK信號(hào)f,s_2pskf=T2F(t,s_2psk); % 2PSK信號(hào)的傅里葉變換figure(1)subplot(2,2,1); plot(t,d_NRZ(1:L);axis(0,10,0,1.2); xlabel(a) 輸入信號(hào));subp

59、lot(2,2,2); plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/Ts);axis(-2,2,-40,40); xlabel(b) 輸入信號(hào)功率譜密度);subplot(2,2,3); plot(t,s_2psk);axis(0,10,-1.2,1.2); xlabel(c) 2PSK信號(hào));subplot(2,2,4); plot(f,10*log10(abs(s_2pskf).2/Ts);axis(-fc-4,fc+4,-40,40); xlabel(d) 2PSK信號(hào)功率譜密度);程序運(yùn)行結(jié)果如圖6.3所示。圖 2PSK調(diào)制波形及其頻譜2MATLAB函數(shù)在MATLAB中

60、，pskmod函數(shù)和pskdemod函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)PSK信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，scatterplot函數(shù)用于畫數(shù)字調(diào)制信號(hào)的星座圖。(1) pskmod函數(shù)格式：y=pskmod(x,M) y=pskmod(x,M,ini_phase)其中，x是消息信號(hào)；M是消息的符號(hào)數(shù)，必須是2的整數(shù)次冪，消息信號(hào)是0M-1之間的整數(shù)；ini_phase是初始相位，單位為rad。(2) pskdemod函數(shù)格式：z=pskdemod(y,M) z=pskdemod(y,M,ini_phase)其中，y是已調(diào)信號(hào)；z是還原信號(hào)，其余參數(shù)與pskmod函數(shù)中的一樣。(3) scatterplot函數(shù)scatterpl