数字调制系统仿真.docx
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数字调制系统仿真
一数字调制系统仿真实验
基本原理
当调制信号位二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。
在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态，常用的二进制数字调制方式有以下几种：
二进制振幅键控调制（2ASK）、二进制频移键控（2FSK）、二进制移相键控（2PSK）和二进制相对（或差分）相位键控（2DPSK）。
1、二进制振幅键控（2ASK）
1）调制方法
2ASK信号可表示为：
式中，g（t）是持续时间为Ts的矩形脉冲，即：
产生2ASK的方法有两种，如图所示。
相应的调制输出如下图所示：
2）2ASK信号的解调
相干解调法：
包络检波法
2、二进制频移键控（2FSK）
1）调制方法
2FSK信号可表示为：
式中，g（t）是持续时间为Ts的矩形脉冲，即：
产生2FSK的方法有两种，如图所示。
FSK调制信号的输出如下图所示：
2）解调方法
2FSK信号有两种基本解调方法：
非相干解调和相干解调，此外，还有鉴频法、过零检测法和差分检波法。
包络检波法
相干解调法
实验步骤
2ASK仿真部分：
1、根据2ASK调制原理，采用相乘器或者开关电路产生2ASK信号，用SystemVue仿真实现，观察输出的2ASK波形。
2、计算ASK信号的带宽，并与利用分析窗口得到的信号功率谱进行对比。
3、根据信号的带宽设定合适的带通滤波器，并采用非相干解调法（包络检波法）或者相干解调法对产生的2ASK信号进行解调，注意缓冲器中判决门限电平的设置，观察解调后的信号的波形，并与原波形进行比较。
4、具体的仿真系统如下图所示：
FSK仿真部分：
1、根据2FSK调制原理，采用相乘器或者开关电路产生2FSK信号，用SystemVue仿真实现，观察输出的2FSK波形。
2、计算2FSK信号的带宽，并与利用分析窗口得到的信号功率谱进行对比。
3、根据信号的带宽设定合适的带通滤波器，（若基带信号的码速率为10b/s，载波频率为150Hz和100Hz,则可设定带通滤波器的两个截止频率分别为120Hz和170Hz）并采用非相干解调法（包络检波法）或者相干解调法对产生的2FSK信号进行解调，（其中包络检波器可采用截止频率为5Hz的低通滤波器表示）观察解调后的信号的波形，并与原波形进行比较。
4、具体的仿真系统如下图所示：
实验结果
1、假定数字基带信号的码速率为10b/s，采用频率为30Hz的载波进行2ASK调制，试画出2ASK信号的频谱图。
2、修改ASK中缓冲器的判决门限电平，解调输出的波形将发生什么变化？
3、假定数字基带信号的码速率为10b/s，采用频率为100Hz和150Hz的载波进行2FSK调制，试画出2FSK信号的频谱图。
数字基带传输系统仿真及性能分析
数字基带传输系统
基带传输包含着数字通信技术的许多问题，频带传输是基带信号调制后再传输的，因此频带传输也存在基带问题。
基带传输的许多问题，频带传输同样须考虑。
如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基带传输系统。
理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总是可以由一个等效的基带传输系统来代替。
基带传输系统设计中的误码
产生误码的原因：
基带传输中的误码将造成基带系统传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。
误码是由接收端抽样判决器的错误判决造成的，造成错误判决的原因主要有两个：
码间串扰和信道加性噪声的影响。
码间串扰是由于系统传输总特性（包括收发滤波器和信道特性）不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
接收端能否正确恢复信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰。
（1）主函数：
clearall;
N=100;%生成的bit个数
n=16;%每个bit的抽样点数
signal=signalsource（N）;
hdb3_signal=hdb3（signal,n）;
filtersignal=filter_Nyquist（hdb3_signal）;
samplesignal=sampling（filtersignal,n）;
ssignal=reverse_hdb3（samplesignal,n）;
draw（N,n,signal,hdb3_signal,filtersignal,samplesignal,ssignal）;
（2）信源：
functionsignal=signalsource（N）
Signal=rand（1,N）>0.75;
3）码型编码—HDB3码
①functionhdb3NRZ_signal=hdb3NRZ（signal）last_V=-1;
last_B=-1;
hdb3NRZ_signal=zeros（size（signal））;
count=0;
fori=1:
length（signal）
ifsignal（i）==1
hdb3NRZ_signal（i）=-last_B;
last_B=hdb3NRZ_signal（i）;
count=0;else
count=count+1;
ifcount==4
count=0;
hdb3half_signal（i）=-last_V;
last_V=hdb3NRZ_signal（i）;
ifhdb3NRZ_signal（i）*last_B==-1end
②functionhdb3_signal=hdb3（signal,n）%hdb3_signal=hdb3RZ（signal,n）
%函数输出hdb3_signal为码型转换后的传输码型HDB3码
a=hdb3NRZ（signal）;
a0=zeros（1，n/2）；
hdb3_signal=[];
forj=1:
length（signal）;
a1=[];
forjj=1:
n/2
a1=[a1,a（j）];
end
hdb3_signal=[hdb3_signal,a1,a0];
End
5抽样判决——恢复为HDB3码
functionsamplesignal=sampling（signal,n）
%函数输出samplesignal为抽样判决后恢复的信息
%函数输入n为每个bit的抽样点数samplesignal=[];
fori=n/2:
n:
length（signal）ifsignal（i）>0.5forj=1:
n
samplesignal=[samplesignal,1];
end
elseifsignal（i）<-0.5forj=1:
n
samplesignal=[samplesignal,-1];
endelse
forj=1:
n
samplesignal=[samplesignal,0];
End
6码型译码——恢复为欲传输的01比特流
functionsignal=reverse_hdb3（hdb3_signal,n）
%函数输入hdb3_signal为经过抽样之后形成的双极性的不归零的HDB3码signal=[];last_B=-1;
last_V=-1;
j=0;
fori=n/2:
n:
length（hdb3_signal）j=j+1;
ifhdb3_signal（i）==1|hdb3_signal（i）==-1signal（j）=1;
iflast_B*hdb3_signal（i）==1signal（j）=0;
iflast_V*hdb3_signal（i）==-1signal（j-3）=0;
end
last_B=hdb3_signal（i）;
else
signal（j）=0;
end
end
a.码型编码后的HDB3码
b进行抽样判决之后，恢复的不归零的HDB3码
c码型译码的输出，恢复为欲传送的01bit流
d基带后存数系统合成图：
仿真分析
1、实验测试结果，包括译码结果、误码率与信噪比之间的关系
理想状态下，对信号随机的提取，编码器输入为1000001110001000，通过encode函数后，因为加入了监督码，信号变得复杂密集，编码输出为1011000101001110110001011000
通过译码输出为1000001110001000，与编码输入一致。
说明循环码的检错和纠错能力性能好。
输出多项式为：
g（x）=（x+a）（x+a2）（x+a3）=a6+a5x+a4x+a3x2+a3x+a2x+x3
以randint函数重新做一个输入信号并进行编码，结果与上例相似，输入与输出一致。
由上面所有的图可以发现，编码器输入信号并不完全相同，因为对信号的提取是随机的，所以码元也是随机的，信号经过编码器后，因为要加入监督码，所以波形变得更加密集了。
信号经过译码后，波形和编码器输入信号大致相同，说明循环码的检错和纠错能力可以
降低基带传输误码率的方式及效率分析
数字基带的误码率与输入的信噪比有关,信噪比又与输入信号的能量以及噪声的能量有关。
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