1、 基于 MATLAB 的 psk 调制论文姓名：谢战锋学号：20107611347摘要1、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。2、键控法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控（ASK） 、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基本的调制方式。3、由于 PSK 在生活中有着广泛的应用，本论文详细介绍了 PSK 波形的产生和仿真过程。我们可以系统的了解基本原理，以及得到数字调制波形的方法。4、利用 MATLAB 仿真可更好的认识 PSK
2、信号波形的调制过程。1.任务与要求1.1 设计任务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.形成设计报告。1.2 设计要求课程设计需要运用 MATLAB 编程实现 2ASK,2FSK,2PSK调制解调过程，并且输出其调制后的波形，讨论其调制效果。2设计原理2.1 二进制数字调制技术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
3、，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。数字调制技术的两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控（ASK） 、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基本的调制方式。 相应的信号波形的示例如图 2-1。1 0 1 1 0 1 （a）振幅键控 （b）频移键控1 0 1（
4、c）相移键控图 2-1 正弦载波的三种键控波形2.1.1、2ASKASK 调制“幅移键控”又称为“振幅键控”，记为 ASK。也有称为“开关键控”（通断键控）的，所以又记作 OOK 信号。ASK 是一种相对简单的调制方式。幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控（2ASK）， 由于调制信号只有 0 或 1 两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。其中 s（t
5、）为基带矩形脉冲。一般载波信号用余弦信号，而调制信号是把数字序列转换成单极性的基带矩形脉冲序列，而这个通断键控的作用就是把这个输出与载波相乘，就可以把频谱搬移到载波频率附近2ASK 信号的一般表达式为 (t)=s(t)cos t其中s(t)= g(t-n )式中： ；g（t ）为持续时间为 的基带脉冲波形。是第 n 个符号的电平取值。2.1.2、2FSKFSK 即 Frequency Shift Key 叫做移频键控或频移键控。调制的方法一般有两种，一种叫直接调频法，另一种叫键控法。所谓直接调频法，就是将输入的基带脉冲去控制一个振荡器的某种参数，而达到改变振荡频率的目的。键控法就是利用矩形脉冲
6、序列控制的开关电路，对两个不同的独立频率源进行选通。这种方法的特点是转换速度快，波形好，而且频率稳定度可以作的很高，但设备要复杂些。一般来说，键控法采用两个独立的振荡器,得到的是相位不连续的 FSK 信号；而且直接调频法f1,f2 由同一个谐振电路产生，则得到相位连续的 FSK 信号7 。2FSK 信号便是 0 符号对应于载频 f1，1 符号对应于载频 f2（与f1 不同的另一个载频）的一调波形，而 f1 与 f2 的改变是瞬间完成的。容易想到，2FSK 信号可以利用一个矩形脉冲序列来对一个载频进行频率调制而获得。这正是频率键控通信方式早期所采用的实现方法，也是利用模拟调频法实现数字调频的方法
7、。2FSK 信号的另一产生方法是采用键控法，即利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行通传“0”信号时，发送频率为 f1 的载波,传“1”信号时，发送频率为 f2 的载波可见，FSK 是用不同频率的载波来传递数字消息的。在 2FSK 中，载波的频率随二进制基带在 和 两个频率点间变化。故其表达式为一个 2FSK 信号可以看成是两个不同载频的 2ASK 信号的叠加。2.1.3、2PSK基本原理QPSK 调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。欧洲与日本的数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK 调制。此项调制技术应用较为广泛，所以本文对 PSK 进行详细的介绍。数字
8、调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于“同相“状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为“反相“。一般把信号振荡一次（一周）作为 360 度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180 度，也就是反相。当传输数字信号时，“1“码控制发 0 度相位，“0“ 码控制发 180 度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制“1
9、”和“0” 。因此，2PSK 信号的时域表达式为(t)=Acos t+ ) 其中， 表示第 n 个符号的绝对相位：= （2.1.3-1）因此，式（2.1.3-1）可以改写为（2.1.3-22PSK 信号波形如图 2-2 所示。图 2-22PSK 信号的调制原理框图如图 2-3 所示2-3 2PSK 信号的调制原理框图 2.2 PSK 信号波形的产生过程PSK基于 MATLAB的程序代码：a=1 1 0 0 1 1 0 0 l=linspace(0,2*pi,50); f=sin(2*l); t=linspace(0,10*pi,400); out=1:400; b=1:400; d=1:400
10、; c=1:7; w=1:400; for i=1:7 if a(i)=0 for j=1:50 out(j+50*(i-1)=f(j); end else for j=1:50 out(j+50*(i-1)=-f(j); end end end for i=1:7 for j=1:50 m=0;n=0; if out(j+50*(i-1)-f(j)=0 m=m+1; end if out(j+50*(i-1)+f(j)=0 n=n+1; end end if mn c(i)=0; else c(i)=1; end end c for i=1:7 for j=1:50 b(j+50*(i-1)
11、=a(i); d(j+50*(i-1)=c(i); w(j+50*(i-1)=f(j); end end subplot(3,1,1),plot(t,b),axis(0 10*pi -0.2 1.2), xlabel(t),ylabel(调制信号); subplot(3,1,2),plot(t,w),axis(0 10*pi -1.2 1.2), xlabel(t),ylabel(载波); subplot(3,1,3),plot(t,out),axis(0 10*pi -1.2 1.2),xlabel(t),ylabel( PSK 波形);所得波形如图所示：3、后记、心得体会一周的基于 MAT
12、LAB 的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。更加深入的掌握了 MATLAB 软件的使用，了解了数字调制的基本原理和主要过程，进一步学习了信号的传输的有关内容。在这一周的时间内我经常往返于图书馆，查阅相关资料，发现自己的知识水平有限，需要学习的东西还有很多很多。另外，在这次课程设计中，我充分利用了网络资源，终于让其发挥了有用的一面。设计过程中老师主要锻炼我们的自主能力，我们查阅资料的同时，当遇到不解的时候，老师的不吝指导，我的课程设计才得以在规定的时间内高效完成。通过这次课程设计，我学会了很多，收获了很多，并且加强了我的自主能力、动手能力和独立思考能力。1、 参考文献1樊昌信 曹丽娜 通信原理 北京：国防工业出版社2刘卫国 MATLAB 程序设计与应用（第二版） 高等教育出版社3王嘉梅 基于 MATLAB 的数字信号处理与时间开发 西安电子科技大学出版社
