matlab实现fskask.docx
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matlab实现fskask
科研实践报告
学院：
专业：
电子信息工程
班级：
姓名：
学号：
一、MATLAB简介：
MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
二、2ASK、2FSK的工作原理：
2.12ASK信号的工作原理
调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制。
在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。
有载波输出时表示“1”，无载波输出时表示发送“0”。
它的实际意义是当调制的数字信号"1时，传输载波；当调制的数字信号为"0"时，不传输载波。
原理图如下
2ASK信号可表示为：
式中，
为载波角频率，是为单极性NRZ矩形脉冲序列
其中，g（t）是持续时间为
、高度为的矩形脉冲，常称为门函数；
为二进制数字，当
，出现概率为P；当
，出现概率为（1-P）。
在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：
（1）模拟调制法：
模拟调制法是利用乘法器来实现，通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式也称为相乘法，在该电路中载波信号和二进制数字信号同时输入到相乘器中完成调制。
其电路如下图所示。
模拟调制法
（2）开关法：
这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”的控制下分别接通和断开，这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式，它是2ASK的一种常用的方式。
以二进制数字信号去控制一个初始相位为0的正弦载波幅度，可得其时域表达式如下：
式中的各参数含义如下：
A为载波振幅，
为二进制数字调制信号，
为载波角频率，
为2ASK已调波。
电路原理模型如下所示：
当开关接上时S（t）=1，当开关接地时S（t）=0
键控开关法原理图
2.22FSK信号的工作原理
2FSK是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。
例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。
故其表示式为
式中，假设码元的初始相位分别为
和
；
和
为两个不同的码元的角频率；幅度为A为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。
2FSK信号的产生方法有两种：
（1）模拟法：
用数字基带信号作为调制信号进行调频。
如下图所示。
模拟法产生信号原理图
（2）键控法：
用数字基带信号
及其反
相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。
如下图所示。
键控法产生信号原理图
这两种方法产生的2FSK信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。
三、信号产生及其仿真
3.12ASK信号的产生及仿真：
s=[10110010];%产生二进制数组
t=0:
2*pi/99:
2*pi;%确定时间
m1=[];c1=[];
forn=1:
length（s）
ifs（n）==0;%s（n）为0的情况
m=zeros（1,100）;
else%s（n）==1;%s（n）为1的情况
m=ones（1,100）;
end
c=sin（2*t）;%载波信号
m1=[m1m];
c1=[c1c];
end
a=c1.*m1;
subplot（3,1,1）;%放置在三张图的第1张
plot（m1）%输出图片
title（'原始信号'）;
subplot（3,1,2）;%放置在三张图的第2张
plot（c1）%输出图片
title（'载波信号'）;
axis（[0100*length（s）-0.11.1]）;
subplot（3,1,3）;%放置在三张图的第3张
plot（a）;%输出图片
title（'ASK已调信号'）;
%载波频谱
zf=fftshift（abs（fft（c1）））;%让正半轴部分和负半轴部分的图像关于各自的中心对称
subplot（3,1,2）%放置在三张图的第二张
plot（zf）%输出图片
title（'载波信号频谱'）
%2ask频谱
sf=fftshift（abs（fft（a）））;%让正半轴部分和负半轴部分的图像关于各自的中心对称
subplot（3,1,3）%放置在三张图的第三张
plot（sf）%输出图片
axis（[-6006000400]）%调整坐标轴范围便于观察
title（'调制信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'2askdB/Hz'）
3.22FSK信号的产生及仿真：
s=[10110101];%产生数组
t=0:
2*pi/99:
2*pi;%确定时间
m1=[];c1=[];b1=[];
forn=1:
length（s）
ifs（n）==0;%s（n）为0的情况
m=ones（1,100）;
c=sin（5*t）;
b=zeros（1,100）;
elses（n）==1;%s（n）为1的情况
m=ones（1,100）;
c=sin（2*t）;
b=ones（1,100）;
end
m1=[m1m];
c1=[c1c];
b1=[b1,b];
end
f=c1.*m1;
subplot（3,1,1）;
plot（b1）%输出图片
title（'原始信号'）;
subplot（3,1,2）;
plot（c1）%输出图片
title（'载波信号c1'）;
axis（[0100*length（s）-0.11.1]）;
subplot（3,1,3）;
plot（f）;%输出图片
title（'fSK已调信号'）;
%信源频谱
mf=fftshift（abs（fft（b1）））;
subplot（3,1,1）%放置在三张图的第一张
figure
（2）
plot（mf）%输出图片
title（'信源频谱'）
%载波频谱
zf=fftshift（abs（fft（c1）））;%让正半轴部分和负半轴部分的图像关于各自的中心对称
subplot（3,1,2）%放置在三张图的第二张
plot（zf）%输出图片
title（'载波信号频谱'）
%2fsk频谱
sf=fftshift（abs（fft（f）））;%让正半轴部分和负半轴部分的图像关于各自的中心对称
subplot（3,1,3）%放置在三张图的第三张
plot（sf）%输出图片
axis（[-6006000400]）%调整坐标轴范围便于观察
title（'2fsk信号频谱'）
xlabel（'f'）
ylabel（'2fskdB/Hz'）
四、仿真结果及分析
1、2ASK仿真结果：
调制的数字信号"1时，传输载波；当调制的数字信号为"0"时，不传输载波
2ASK信号的功率谱密度是基带信号功率谱密度的线性搬移，2ASK信号的功率谱密度包含离散谱和连续谱，离散谱对应载频分量，便于接收端进行载波提取，连续谱决定信号带宽，2ASK信号的带宽在数值上等于误码率的两倍，从本图看带宽较小，相应误码率也小
2、2FSK仿真结果：
2FSK信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，假设离散谱位于两个载波频率f1和f2处，连续谱分布在f1和f2附近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，显然2FSK信号的带宽为
为了节约频带，同时也能区分f1和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信号的带宽为
当|f1-f2|=fs时，2FSK的功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为
本图看来带宽不是太理想。
五、心得体会
在科研实践期间，知识面较窄的我为了做好这个任务，从四处搜集相关资料，我们翻阅大量相关材料，其中有不少提供的线索是有助的，也有一些材料提供的方法经验证是行不通的，这极大地拓展了我们的视野，也锻炼了我们求索的严谨态度，为我们以后的工作打下了一点基础。
为了做好这份科研实践我们花了大量精力，也掌握了不少方案，经过认真筛选斟酌最终把精华部分以符合要求的形式安排到了科研实践报告中去了
这次课设给我更多的感受应该是探索的乐趣吧，在这次设计中我从软件的安装到软件的使用都花费了极大的精力，但掌握以后有一种久违的豁然之感。
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