通信原理课程设计2ASK信号的仿真设计.docx
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通信原理课程设计2ASK信号的仿真设计
通信原理课程设计--2ASK信号的仿真设计
课程设计
课程设计名称：
通信原理课程设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计时间：
通信原理专业课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
2ASK信号的仿真设计
课题性质
仿真
课题来源
自拟课题
指导教师
同组姓名
主要内容
1.设计一个2ask信号；
2.绘2ASK信号的频谱。
任务要求
1.生成2ask的信号，并把图像画出，以及做出他二进制序列；
2.绘制其功率谱密度图像；
3.分析功率谱。
参考文献
[1]宋祖顺．现代通信原理．北京：
电子工业出版社，2001
[2]樊昌信.通信原理（第五版）.北京：
国防工业出版社，2001
[3]张志涌.精通MATLABR2011a.北京航空航天大学出版社,2011
[4]吴大正.信号与线性系统分析（第4版）.高等教育出版社，2005。
[5]李建新，《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社。
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
年月日
1需求分析
生成一系列信号是s（t），通过自己设定的某一载频，将其变换成调制信号signal，将信号图像显示。
以调制信号为分析对象，对信号进行频谱分析，结果输出信号的功率谱密度图。
2概要设计
（1）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
（2）掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。
（3）掌握功率谱的计算；
（4）学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
3运行环境
软：
Matlab7.1
硬：
计算机
4开发工具和编程语言
Matlab7.1
5详细设计
详细设计里面只介绍各个变量的意思，和自己不太熟悉的函数及公式，没有将所有的源代码写出。
主要调用的公式：
function[f,sf]=Fun1（t,st）
dt=t
（2）-t
（1）;%时间距
T=t（end）;%时间总长
df=1/T;%频率间隔
N=length（t）;%间隔个数
f=[-N/2:
N/2-1]*df;%求出f频率的向量形式
sf=fft（st）;%快速傅里叶变换
sf=T/N*fftshift（sf）;%线性搬移
信号功率谱密度
的线性搬移，和快速傅里叶变换。
function[out]=Fun2（d,M）
N=length（d）;
out=zeros（1,M*N）;
Fori=0:
N-1;
out（i*M+1）=d（i+1）;
End
生成不归零码的预处理，先生成一个dd向量其中很多的0，是为了卷积的时候产生很多连起来的幅值一样的不归零码。
f%载波频率2Hz
N%码元数
Ts设置波特率%1Band/s
Dt%波形采样间隔
d=sign（randn（1,N））;%随机产生d其中的的元素是-1和1
gt%单极性NRZ波形
signal=conv（dd,gt）;%卷积生成NRZ码，如果在这里直接随机生成则使出现过多的0、1交替，图形看着不好看
[f,signalf]=Fun1（t,signal（1:
length（t）））;
signalf（signalf==0）=10^（-8）;%避免log（0）的情况，令log（0）=10^（-8）将0设置成一个很小的正数
plot（f,10*log10（abs（signalf）.^2/T））;%根据功率谱密度函数的公式，画出不归零码功率谱密度图像。
ht=cos（2*pi*f*t）;%载波信号
Dask=signal（1:
Lt）.*ht;%2ask信号
[f,Daskf]=Fun1（t,Dask）;
plot（f,10*log10（abs（Daskf）.^2/T））;%根据功率谱密度函数的公式，画出2ask的功率谱密度图像。
6调试分析
1.设计时首先遇到很多函数和细节性的规则不会使用，在老师的帮助下，以及参考网上的代码，搞懂了不少以前学过的matlab的知识。
2.除去知识性问题外，首先遇到原始信号的生成问题。
一开始想自己设定一个向量如g[101111...],直接自己写出，但是这样的写法不具有一般性，遂参考网上的随机生成法，通过卷积和Fun2函数生成signal即不归零码。
3.一开始没有考虑到log（0）的情况，一直提示错误，结果通过help产找到需将0设置为小的正数。
4.随后的问题是函数的公式，转换基本上照应着书上的例子：
如.*和.^都是很基本的运算，以及生成全1向量的ones和全零的zeros。
5.图像的绘制，出现了信号的顶层顶着图像的最高处，这样观察的时候不够清晰明了，遂查找资料，自己没有使用axis函数，之后定义完以后就可以清晰的看到图像了，另外还需注意绘制多个图像时figure（n）必不可少，但是figure
（1）不能写！
6.其余的调试都是细节错误，都在仔细的检查后消除了。
7测试结果
本图是信号的时域波形
第一幅图是输入信号，第二幅是2ask信号2ASK信号可表示为
，式中
为载波角频率，h（t）=cos
（t）为载波信号，二进制基带信号s（t）为随机的单极性NRZ矩形脉冲序列
这两幅图分别是其概率密度谱。
为第一个图的公式
为第二个图的公式
参考文献
[1]宋祖顺．现代通信原理．北京：
电子工业出版社，2001
[2]樊昌信.通信原理（第五版）.北京：
国防工业出版社，2001
[3]张志涌.精通MATLABR2011a.北京航空航天大学出版社,2011
[4]吴大正.信号与线性系统分析（第4版）.高等教育出版社，2005。
[5]李建新，《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社。
心得体会
没想到一开学就有课程设计，做的比较慌张，可能是由于准备考研的缘吧，此次课程设计，感触颇深，因为让我再一次的认识到了MATLA的强功能,同时时也对通信方面的信号处理等知识有了进一步的加深。
选择2ask的设计，这个题目比较简单，说实话自己对其他的题目实在没有把握，其实2ask、2psk、2fsk有着极其相似之处，它们是将幅值、相位、频率作为区分不归零码中的0、1，调制时，如果用离散傅里叶变换先对调制信号进行分析，然后再判断不同频率对应的幅值是否满足一定条件，进而判断出该位的数字逻辑，就可以很轻松的实现对信号的解调。
此次的实践，还巩固了傅里叶变换把信号从时域转换到频域，这样既能在时域上分析也能在频域上分析。
对于时间离散的信号，信号是用序列表示的，相应的有离散的傅里叶变换算法，经过变换后的结果也是一个序列。
此次的实践得到不少的教训，许多的函数都不会，连程序都是从网上的例子参考而来，自己的实践还是太少。
获得的东西也不少，比如随机的序列和频谱的绘制，以及简单的matlab的运算符号。
MATLAB的功能还需进一步学习，同时也要加强通信方面相关知识的学习。
感谢老师在实践中的指导，多次帮我解决问题，以后还需要注重实践！
程序代码：
f=2;%载波频率2Hz
N_sample=10;
N=200;%码元数
Ts=1;%1Band/s
dt=Ts/f/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]=Fun2（（d+1）/2,f*N_sample）;
gt=ones（1,f*N_sample）;%单极性NRZ波形
%输入单极性NRZ信号波形
subplot（2,2,1）;
signal=conv（dd,gt）;
plot（t,signal（1:
length（t）））;
axis（[010-0.21.2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'输入信号'）;
%输入信号功率谱密度波形
subplot（2,2,2）;
[f,signalf]=Fun1（t,signal（1:
length（t）））;
signalf（signalf==0）=10^（-8）;%避免log（0）的情况，令log（0）=10^（-8）
plot（f,10*log10（abs（signalf）.^2/T））;
axis（[-22-5010]）;
xlabel（'f'）;
ylabel（'输入信号功率谱密度（dB/Hz）'）;
%2ASK信号
ht=cos（2*pi*f*t）;%载波信号
Dask=signal（1:
Lt）.*ht;%2ask信号
subplot（2,2,3）;
plot（t,Dask）;
axis（[010-1.21.2]）;
xlabel（'t'）;
ylabel（'2ask波形'）;
%2ask信号功率谱密度波形
[f,Daskf]=Fun1（t,Dask）;
subplot（2,2,4）;
plot（f,10*log10（abs（Daskf）.^2/T））;
xlabel（'f'）;
ylabel（'2ask功率谱密度'）;
axis（[-1010-10020]）;
两个函数：
function[f,sf]=Fun1（t,st）
dt=t
（2）-t
（1）;
T=t（end）;
df=1/T;
N=length（t）;
f=[-N/2:
N/2-1]*df;
sf=fft（st）;
sf=T/N*fftshift（sf）;
function[out]=Fun2（d,M）
N=length（d）;
out=zeros（1,M*N）;
fori=0:
N-1;
out（i*M+1）=d（i+1）;
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