1、 现代通信原理课程设计报告设计题目： 题目 7 专业班级： 通信 101 班 学 号： 2010101012 姓 名： 刘梦曦 任课教师： 陈爱萍 设计时间： 2013.1.10 题目 7一、 设计任务与要求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。2、设计要求利用 Matlab 产生独立等概的二进制信号，然后：（1）画出 2ASK 信号波形及其功率谱；（2）画出 2FSK 信号
2、波形及其功率谱；（3）画出 2PSK 信号波形及其功率谱。二、设计任务分析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，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)
3、=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。2、三种键控方法的原理（1）振幅键控是利用在播的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。在 2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态对应二进制信息 0 和 1.相应的 2ASK 信号的产生通常有两种方法：模拟调
4、制和键控法。由于 2ASK 信号是随机的功率信号，故研究它的频谱特性是，应该讨论它的功率谱密度。 （2）频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在 2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点时间变化。2FSK 信号的产生通常有两种方法：模拟调频电路来实现和键控法实现。 （3）相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息。而其频率和振幅保持不变。在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制 0 和 1。2PSK 产生方法与 2ASK 信号的方法相比较只是对 S(t)的不同。三、设计结果和分析1、首先，在 matlab 中建立以下两个子函数。（1）sige
5、xpand.m 定义了函数 sigexpand，将输入 d 进行扩张，方法是在d 的每个数据中插入 M-1 个零值。function out=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N);（2）t2f.m 定义了函数 t2f，用来计算信号的傅立叶变换。function f,sf=t2f(t,st) %这是一个利用 FFT 算法来计算一个信号的傅立叶变换的函数%输入为时间和信号序列，长度必须大于 2%输出为频率和信号频谱dt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=le
6、ngth(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf); 2、然后，在 matlab 中填写下列代码，并运行，得到如下相应的图形。%2ASK,2FSK,2PSKclear all;close all;A=1;fc=2; %2HzN_sample=8;N=500; %码元数Ts=1; %1Band/sdt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt;Lt=length(t);T=t(end); %产生二进制信源d=sign(randn(1,N);dd=sigexpand(d+1)/2,fc*N_
7、sample);gt=ones(1,fc*N_sample); %NRZ 波形 subplot(2,4,1); %输入 NRZ 信号波形（单极性）d_NRZ=conv(dd,gt);plot(t,d_NRZ(1:length(t);axis(0 10 0 1.2);xlabel(t);ylabel(输入信号); subplot(2,4,2);f,d_NRZf=t2f(t,d_NRZ(1:length(t);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(-2 2 -50 10);xlabel(f);ylabel(输入信号功率谱密度(dB/Hz); %2ASK 信号h
8、t=A*cos(2*pi*fc*t);s_2ask=d_NRZ(1:Lt).*ht;subplot(2,4,3) plot(t,s_2ask);axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);ylabel(2ask);f,s_2askf=t2f(t,s_2ask);subplot(2,4,4)plot(f,10*log10(abs(s_2askf).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);xlabel(f);ylabel(2ask 功率谱密度(dB/Hz);%2FSK%s_2fsk=Acos(2*pi*fc*t+int(2*d_NRZ-1);d_2fsk=2*d_
9、NRZ-1;s_2fsk=A*cos(2*pi*fc*t+2*pi*d_2fsk(1:length(t).*t);subplot(2,4,5)plot(t,s_2fsk); axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);ylabel(2fsk);f,s_2fskf=t2f(t,s_2fsk);subplot(2,4,6)plot(f,10*log10(abs(s_2fskf).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);xlabel(f);ylabel(2fsk 功率谱密度(dB/Hz);%2PSK 信号d_2psk=2*d_NRZ-1;s_2psk=d_2psk(
10、1:Lt).*ht;subplot(2,4,7)plot(t,s_2psk);axis(0 10 -1.2 1.2);xlabel(t);ylabel(2psk);f,s_2pkf=t2f(t,s_2psk);subplot(2,4,8)plot(f,10*log10(abs(s_2pkf).2/T);axis(-fc-4 fc+4 -50 10);xlabel(f);ylabel(2psk 功率谱密度(dB/Hz); 四、结论1、实验结论（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；
11、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，二进制相移键控信号的频谱特性与 2ASK 的十分相似，带宽也是基带信号的 2 倍。区别仅在于当 P=1/2 时，其频谱中无离散谱，此时2PSK 信号实际上是相当于抑制载波的双边信号
12、。因此它可以看作是双极性基带信号作用下的调幅信号。2、实验心得本次基于 Matlab 的通信原理课程设计，最大的收获是初步的掌握的 Matlab软件的使用，然后，对信号的 2ASK，2FSK,2PSK 的调制解调过程有了很深刻的理解。在实践过程中，基本上是在已有的基础上自学而完成的，所以对自己的自学能力的提高也起到了一定的作用。并且在此次实习过程中，充分利用了图书馆，及其网络资源，才能够成功完成任务，让我意识到充分利用身边资源的重要性。在课程设计中，老师也提供了一些帮助，但大部分还是需要自己完成，但是老师的帮组也起到了引导的作用，有助于快速找到解决问题的方向。本次实验过程中，设计的范围也不仅仅是书本上的知识，包括了多个方面，如计算机语言，软件使用，以及基本的操作常识等等，所以要学好一门学科，对多个方面的了解是很有必要的。本次通信原理课程设计不仅加强了对课本知识的了解，而且大大增强了我们课外自学和动手能力，让我受益良多。五、参考文献1、樊昌信. 通信原理(第四版). 北京：国防工业出版社 19952、曹志刚等. 现代通信原理.北京：清华大学出版社 1992 年 8 月3、曾一凡. 扩频通信原理. 机械工业出版社 2005 年 9 月4、宫锦文， 通信原理实验指导书.电子工业出版社 2007 年
