MATTLAB----实现数字信号的频带传输

编程入门行业动态更新时间:2024-10-25 16:26:44

MATTLAB----实现数字信号的<a href=https://www.elefans.com/category/jswz/34/1745421.html style= 频带传输"/>

MATTLAB----实现数字信号的频带传输

数字信号的频带传输

- 实验内容
- - 1．幅度键控的建模及 MATLAB 实现
  - 2．频移键控的建模及 MATLAB 实现
  - 3．相移键控的建模
- 实验原理
- - 1．幅度键控的原理
  - 2．频移键控的原理
  - 3．相移键控的原理
- 实验代码
- - 1．幅度键控
  - 2．频移键控
  - 3．相移键控
- 实验结果
- - 1.幅度键控
  - 2．频移键控
  - 3．相移键控
- 代码原件

实验内容

1．幅度键控的建模及 MATLAB 实现

根据以上图 7 模型，设 A=2，fC=100Hz，对二元数字序列 10110010 进行建模，绘出 2ASK 的波形。
用 MATLAB 实现 2ASK 的参考程序如下：

1.t=0:0.01:8;   
2.y=sin(2*pi*t); %载波   
3.x=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),0]; %定义一个与二元序列对应的时间序列   
4.z=x.*y;   
5.plot(t,z)

2．频移键控的建模及 MATLAB 实现

根据以上图 8 模型，设 A=1，f1=50Hz，f2=200Hz，对二元数字序列 10110010 进行建模，绘出 2FSK 的波形。
用 MATLAB 实现 2FSK 的参考程序如下：

1.t=0:0.01:8;   
2.x1=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),  
3.zeros(1,101)];   
4.y1=sin(t.*(2*pi+2*x1));   
5.x2=[zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),  
6.ones(1,101)];   
7.x2=x2*2;  
8.y2=sin(t.*(2*pi+2*x2));   
9.y=y1+y2;   
10.plot(t,y)

3．相移键控的建模

根据以上图 9 模型，设载波 A=1，fc=200Hz，对二元数字序列 10110010 进行建模，使S2pSK（t）= ±COSωCt ，绘出 2PSK 的波形。

实验原理

为了使数字信号在带通信道中传播，必须用数字信号对载波进行调制。在前面我们已经了解了模拟信号的各种调制方式，并完成了把低频信号“搬移”到高频处或指定频段的任务，同样的概念依然适用于对数字信号的处理。数字信号有三种基本调制方式：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

1．幅度键控的原理

幅度键控是用数字基带信号控制连续载波的幅度作离散变化。最简单的形式是在载波在二进制调制信号 1 和 0 的控制下通或断，此种调制方式称为通——断键控（OOK）。OOK 信号的时域表达式为：
SOOK（t）=anACOSωCt
其中：A 为载波幅度，ωC为载波频率，an为二进制数字信信息。
二进制幅度键控的调制器可以用一个相乘器来实现，模型如下所示：

2．频移键控的原理

频移键控是用基带数字信号控制连续载波的频率变化。在二进制情况下，1 对应载波频率为 f1，0 对载波频率 f2。2FSK 信号在形式上如同两个不同频率交替发送的 ASK 信号相叠加，因此已调信号的时域表达式为：
S2FSK（t）=[Σang（t-nTS）]COSω1 t +[Σ n a g（t-nTS）]COSω2t
其中：ω1=2πf1，ω2=2πf2， n a 是 an的反码。
二进制频移键控的调制器可以用如下所示的模型来实现：

3．相移键控的原理

相移键控是用数字基带信号控制连续载波的相位作振荡变化。通常，相位相差π弧度，例如用相位 0 和π分别表示 1 和 0，所以这种调制又称为二相相移键控。其二进制相移键控信号的时域表达式：
S2pSK（t）=[Σang（t-nTS）]COSωCt
其中：an为双极性数字信号。
如果 g（t）是幅度为 1，宽度为 TS的矩形脉冲，则 2PSK 信号可表示为：
S2pSK（t）= ±COSωCt
当数字信号的传输速率 RS=1/TS与载波频率间有整数关系时，2PSK 信号是非常典型的波形。
二进制相移键控的调制可以用乘法器，也可以用相位选择器来实现，乘法器模型如下所示：

实验代码

1．幅度键控

t表示在0到8之间没0.01取一个点，加上0这个点，即共有801个点。
y函数为信号（载波）的表达式；
x为基带信号，其中的最后一个零食为了使x和y的维度相同，如ones(1,100)表示100个1,zeros(1,100)表示100个0；前面所有加起来是800个数，再加上0就是801个；
根据模型使x,y点乘。

1.t=0:0.01:8;  
2.y=sin(2*pi*t);  
3.x=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),0];  
4.z=x.*y;  
5.plot(t,z);

对比老师代码：
对信号的载波表达式进行了小修饰，设置了载波幅度值为2，以及载波频率为10.

1.t=0:0.01:8;  
2.fc=10;  
3.y=2*sin(2*pi*fc*t);  
4.x=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];  
5.z=x.*y;  
6.plot(t,z);

2．频移键控

x2是x1的反码，上述代码是依据时域表达式（S2FSK（t）=[Σang（t-nTS）]COSω1 t +[Σ n a g（t-nTS）]COSω2t）得的y1+y2;

1.t=0:0.01:8;  
2.x1=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];  
3.y1=sin(t.*(2*pi+2*x1));  
4.x2=[zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,101)];  
5.x2=x2*2;  
6.y2=sin(t.*(2*pi+2*x2));  
7.y=y1+y1;  
8.plot(t,y);

对比老师代码：
y1频率为1，y2频率为y1的4倍；
先进行信号表达式（载波）运算，再与基带信号点乘。

1.t=0:0.01:8;  
2.fc1=1;  
3.fc2=4*fc1;  
4.x1=[ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)];  
5.y1=sin(2*pi*fc1*t);  
6.z1=x1.*y1;  
7.x2=[zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,101)];  
8.y2=sin(2*pi*fc2*t);  
9.z2=x2.*y2;  
10.z=z1+z2;  
11.plot(t,z);

3．相移键控

二进制基带信号经过电平转换变成双极性，即二进制二进制基带信号的0变成-1；

1.t=0:0.01:8;  
2.x=[ones(1,100),-ones(1,100),ones(1,100),ones(1,100),-ones(1,100),-ones(1,100),ones(1,100),-ones(1,101)];  
3.y=cos(2*pi*t);  
4.z=x.*y;  
5.plot(t,z);

对比老师代码：
对信号的频率进行更改，改为2。

1.t=0:0.01:8;  
2.fc=2;  
3.x=[ones(1,100),-ones(1,100),ones(1,100),ones(1,100),-ones(1,100),-ones(1,100),ones(1,100),-ones(1,101)];  
4.y=cos(2*pi*fc*t);  
5.z=x.*y;  
6.plot(t,z);