2ASK信号的产生与解调

MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调MATLAB程序设计语言大作业——2ASK信号的产生与解调题目：2ASK信号的产生与解调学号：02123010姓名：石星宇指导教师：汤建龙MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调1一、实验目的1、了解2ASK信号的产生以及解调方式；2、掌握高斯白噪声的添加方法以及全（半）波整理的方法；3、熟悉MATLAB设计低通滤波器的几种方法。二、实验内容1、利用MATLAB随机产生若干0、1序列，形成信源信号m；2、取一定频率0f的载波信号，记为0sin2sigsigft，；3、由信源信号及载波信号产生2ASK信号；4、在2ASK信号中添加高斯白噪声；5、对加噪信号整流；6、设计低通滤波器，让整流信号通过并输出。三、实验过程1、实验原理简介1.12ASK信号的产生方法：模拟调制法和键控法由上图可以看出，要通过模拟调制法产生2ASK信号，我们至少需要产生信源信号和载波信号。而通过MATLAB来产生这两种信号并不困难，所以本实验选取模拟调制法来产生2ASK信号。乘法器m（信源信号）sig载波信号滤波器2stASK信号图1模拟调制法流程MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调2除此之外，2ASK信号的产生还可以通过键控法来实现。1.22ASK信号的解调方法2ASK信号有两种基本解调方法：相干解调法（同步检测法）和非相干解调法（包络检波法）。（1）相干解调（2）非相干解调本次实验采用非相干解调法对2ASK信号进行解调。本次实验略去判决抽样的过程，整个实验流程如下框图所示：sig载波信号2stASK信号10K图2键控法流程图st带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器输出图3相干解调法流程图st带通滤波器全波整流器低通滤波器抽样判决器输出图4非相干解调法流程图输出全波整流器低通滤波器stmsig图5实验流程图噪声MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调32、各信号的产生2.1载波信号取载波信号频率为00.2fMhz，0sin2sigft，画出曲线如下图所示：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-1-0.500.51载波信号tsig幅度2.2信源信号信源信号为随机生成的二进制序列（共10位），码长取10s，其波形如下：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-400.10.20.30.40.50.60.70.80.91信源信号t图6载波信号波形图图7信源信号波形图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调42.32ASK信号采用模拟调制法产生2ASK信号。将信源m与载波信号sig相乘，得到如下所述的2ASK信号：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-1-0.500.512ASK信号t幅度2.4加噪2ASK信号对2.3中产生的2ASK信号添加高斯白噪声（其中信噪比为30dB）。00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-1-0.500.512ASK加噪信号t幅度图82ASK信号波形图图92ASK加噪信号波形图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调52.5全波整流将上述加噪后的2ASK信号进行全波整流，得到如下波形：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-0.200.20.40.60.811.22ASK加噪整流信号t幅度2.6通过低通滤波器后的波形2.6.1低通滤波器1用MATLAB中[B,A]=butter(N,Wn);命令，设置阶数为5，截止频率归一化为0.1，设计了第一个巴特沃斯低通滤波器。加噪整流信号通过它以后，输出波形如下图：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-0.200.20.40.60.81输出信号t幅度图102ASK加噪整流信号波形图图11经过滤波器1后的波形图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调62.6.2低通滤波器2用MATLAB中[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs);命令，设置归一化后的通带、阻带边缘频率分别为0.1、0.2，通带波纹为1dB，阻带衰减为50dB设计了第二个巴特沃斯低通滤波器。加噪整流信号通过它以后，输出波形如下图：00.10.20.30.40.50.60.70.80.91x10-4-0.200.20.40.60.81输出信号t幅度通过比较1、2两种方式设计的低通滤波器发现，它们输出的波形大致相同。但就细节而言，滤波器1的输出波形在零点附近波动较小，所以我们采用滤波器1.至此，整个实验结束。下面对实验结果做进一步分析。四、实验结果及分析通过上述实验过程，我们得到了2ASK信号，以及2ASK信号解调后的波形，在时域范围内对各个信号进行了观察。下面将各信号放在一起，对比观察，加深对2ASK信号产生过程的理解，并对比滤波器的输出波形与信源之间的差距。图12经过滤波器2后的波形图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调71、时域分析01x10-4-1-0.500.51载波信号tsig幅度01x10-400.51信源信号t01x10-4-1-0.500.512ASK信号t幅度01x10-4-1-0.500.512ASK加噪信号t幅度01x10-400.512ASK加噪整流信号t幅度01x10-400.51输出信号t幅度图13反映了本实验的整个过程。有载波信号、信源产生，2ASK信号产生，以及信号加噪、整流、滤波等步骤。从图中可以清楚的看到模拟调制法产生2ASK信号的过程，即载波信号与信源相乘。当二进制序列为1时，传输载波信号；当二进制序列为0是，传输信号成为0。由于本次实验略去了抽样判决的过程，所以图13所示的输出信号波形，并不是2ASK信号解调后的最终波形。理论上，完全解调后的波形应该与信源信号相同，只是相位上有一定差异而已。观察本次实验的输出波形，可以看出它与信源信号的波形已经非常相似了，如果加上抽样判决过程，也能得到形如信源信号的波形。2、频域分析了解了各信号的时域特征以后，我们进一步对其频域进行分析。画出它们各自的频谱图如下：图13实验结果时域波形图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调8-0.0200.020100200300载波信号频谱f-0.0200.02050100150信源频谱f-0.0200.020204060802ASK信号频谱f-0.0200.020204060802ASK加噪信号频谱f-0.0200.020501002ASK加噪整流信号频谱f-0.0200.02050100输出信号频谱f由图14所示的频谱图可以看出，信源与载波信号相乘以后，频谱发生了搬移，由此便得到了2ASK信号的频谱。又经过全波整流后，频谱搬移到了更高频率处。最后经过低通滤波器，除去高频分量以后，又恢复了信源的频谱。这就是2ASK信号的解调过程。有以上分析可知，理论分析与仿真结果完全符合。五、附录%%作者：石星宇%%实验时间：2014年5月17日%%实验目的：实现2ASK信号的产生于解调，熟悉MATLAB下低通滤波器的设计clearall,closeallc=round(rand(1,10));%产生随机0、1序列T_c=length(c)*10e-6;%码长为10微秒f0=0.2e6;%载波信号频率T=1/f0;%载波信号周期t=0:T/20:T_c-T/20;图14实验结果频谱图MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调9sig=sin(2*pi*f0*t);%载波信号figure(1)subplot(231)plot(t,sig)axis([0T_c-1.251.25])title('载波信号')xlabel('t'),ylabel('sig幅度')m=c(ceil(10e4*t+1e-6));%由二进制码生成信源信号subplot(232)plot(t,m)axis([0T_c-0.251.25])title('信源信号');xlabel('t')st=m.*sig;%2ASK信号产生subplot(233)plot(t,st)axis([0T_c-1.251.25])title('2ASK信号');xlabel('t'),ylabel('幅度')noise_st=awgn(st,30,0);%在2ASK信号中加高斯白噪声,信噪比为30subplot(234)plot(t,noise_st)axis([0T_c-1.251.25])title('2ASK加噪信号');xlabel('t'),ylabel('幅度')fori=1:length(noise_st)%全波整流MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调10if(noise_st(i)=0)noise_st_z(i)=-noise_st(i);elsenoise_st_z(i)=noise_st(i);endendsubplot(235)plot(t,noise_st_z)axis([0T_c-0.251.25])title('2ASK加噪整流信号');xlabel('t'),ylabel('幅度')[B,A]=butter(5,0.1);%巴特沃斯滤波器设计1%[N,Wn]=buttord(0.1,0.2,1,50);%巴特沃斯滤波器设计2%[B,A]=butter(N,Wn);out=filter(B,A,noise_st_z);%低通滤波输出subplot(236)plot(t,out)axis([0T_c-0.21.2])title('输出信号')xlabel('t'),ylabel('幅度')%各波形频谱N=length(st);df=t(end);f=[-N/2:N/2-1]*df;sig_f=fftshift(abs(fft(sig)));%载波信号频谱图figure(2)subplot(231)plot(f,sig_f)title('载波信号频谱')xlabel('f')MATLAB大作业2ASK信号的产生与解调11m_f=fftshift(abs(fft(m)));%信源信号频谱图subplot(232)plot(f,m_f)title('信源频谱')xlabel('f')st_f=fftshift(abs(fft(st)));%2ASK信号频谱图subplot(233)plot(f,st_f)title('2ASK信号频谱')xlabel('f')noise_st_f=fftshift(abs(fft(noise_st)));%加噪2ASK信号频谱图subplot(234)plot(f,noise_st_f)title('2ASK加噪信号频谱')xlabel('f')noise_st_z_f=fftshift(abs(fft(noise_st_z)));%2ASK加噪整流信号频谱图subplot(235)plot(f,noise_st_z_f)title('2ASK加噪整流信号频谱')xlabel('f')out_f=fftshift(abs(fft(out)));%低通滤波输出信号频谱图subplot(236)plot(f,out_f)title('输出信号频谱')xlabel('f')