《Matlab第五章学习教程.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Matlab第五章学习教程.pptx（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章 调制与解调5.1 调制与解调基本知识5.2 通带模拟调制与解调5.3 数字调制与解调第1页/共54页5.1 调制与解调基本知识5.1.1 调制在通信系统中的作用5.1.2 调制的基本特性和分类5.1.3 通带仿真与基带仿真第2页/共54页5.1.1 调制在通信系统中的作用 调制为了容易辐射 调制为了频率分配 调制为了多路复用 调制为了减少噪声和干扰的影响 调制可以克服设备的限制第3页/共54页5.1.2 调制的基本特性和分类（1）1.1.两个基本特性仍然携带有消息适合于信道传输2.2.分类第4页/共54页5.1.2 调制的基本特性和分类（2）1 1 根据x(t)x(t)的不同可以分为：
2、模拟调制、数字调制2 2 根据c(t)c(t)的不同分为：连续载波调制、脉冲载波调制3 3根据调制器功能不同分为：幅度调制、频率调制等。4 4 根据调制器频谱搬移特性的不同可以分为:线性调制：Xc(t)Xc(t)与x(t)x(t)呈线性搬移，如AMAM和SSBSSB。非线性调制：输出已调信号Xc(t)Xc(t)的频谱和调制信号x(t)x(t)的频谱之间没有线性对应关系，如FM FM FSKFSK等。第5页/共54页5.1.3 通带仿真与基带仿真 通带仿真的载波信号包含在模型的发射部分，载波频率通常都远远高于信号的最高频率。由NyquistNyquist抽样定理可知，为了能正确恢复出信息信号，仿
3、真中的抽样频率应至少为载波频率最大值的两倍。如果信号频率很高，则仿真会变得非常慢，并且效率很低。为了加快仿真速度，当调制/解调技术的参数选择或性能要求不是设计的关键时，通常使用基带仿真来代替通带仿真。基带仿真一般被成为低通等效法仿真，它使用的是通带信号的复包络(complex envelope)(complex envelope)。第6页/共54页5.2 通带模拟调制与解调振幅调制（AMAM）nDSB-SC DSB-SC 双边带抑制载波振幅调制双边带抑制载波振幅调制nDSB-TC DSB-TC 双边带载波振幅调制双边带载波振幅调制nSSB SSB nQAMQAM频率调制（FMFM）相位调制（P
4、MPM）第7页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍1 1 通信工具箱提供的有关调制解调函数 ammodammod功能：模拟信号幅度调制语法：Y=ammod(X,Fc,Fs)；Y=ammod(X,Fc,Fs,INI_PHASE)Y=ammod(X,Fc,Fs,INI_PHASE,CARRAMP)Fs must satisfy Fs 2*(Fc+BW),第8页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍1 1 通信工具箱提供的有关调制解调函数Fs=8000;%Sampling rate is 8000 samples per second.Fc=300;%Carrier frequency in
5、Hzt=0:.1*Fs/Fs;%Sampling times for.1 secondx=sin(20*pi*t);%Representation of the signaly=ammod(x,Fc,Fs);%Modulate x to produce y.figure;subplot(2,1,1);plot(t,x);%Plot x on top.subplot(2,1,2);plot(t,y)%Plot y below.第9页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍第10页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍 1 1 通信工具箱提供的有关调制解调函数 ssbmodpmmodfmmod第
6、11页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍1 1 通信工具箱提供的有关调制解调函数amdemod功能：模拟幅度解调。语法：z=amdemod(y,Fc,Fs)z=amdemod(y,Fc,Fs,ini_phase)z=amdemod(y,Fc,Fs,ini_phase,carramp)z=amdemod(y,Fc,Fs,ini_phase,carramp,num,den)num,den=butter(5,Fc*2/Fs)第12页/共54页5.2.1 调制与解调函数介绍2 解调过程中低通滤波器的使用 butterbutter功能：数字巴特沃斯滤波器与模拟巴特沃斯滤波器设计语法：B,A=but
7、ter(N,Wn)B,A=butter(N,Wn)说明：设计一个N N阶低通巴特沃斯滤波器，返回滤波器的系数，A A为分母的系数，B B为分子的系数。A A和B B为长度为N+1N+1的向量。系数按照Z Z的降幂排列。The cut-off frequency Wn must be 0.0 Wn 1.0,with 1.0 corresponding to half the sample rate.第13页/共54页t=.01;Fc=10000;Fs=80000;t=0:1/Fs:0.01;s=sin(2*pi*300*t)+2*sin(2*pi*600*t);%Original signaln
8、um,den=butter(10,Fc*2/Fs);%Lowpass filtery1=ammod(s,Fc,Fs);%Modulate.s1=amdemod(y1,Fc,Fs,0,0,num,den);%Demodulate.subplot(3,1,1);plot(t,s)subplot(3,1,2);plot(t,y1)subplot(3,1,3);plot(t,s1)第14页/共54页第15页/共54页5.2.2 单边带抑制载波振幅调制与解调 1 原理分析 上边带调幅波的频谱图 下边带调幅波的频谱图 第16页/共54页5.2.2 单边带抑制载波振幅调制与解调1 原理分析单边带调幅方式的时
9、域表达式比较复杂，有上边带(USB)和下边带(LSB)两种方式，表达式分别如下：其中 为 的希尔伯特变换 第17页/共54页5.2.2 单边带抑制载波振幅调制与解调 调制调制 y=ssbmod(x,Fc,Fs)y=ssbmod(x,Fc,Fs,ini_phase)y=ssbmod(x,fc,fs,ini_phase,upper)解调解调 z=ssbdemod(y,Fc,Fs)z=ssbdemod(y,Fc,Fs,ini_phase)z=ssbdemod(y,Fc,Fs,ini_phase,num,den)第18页/共54页5.2.3 角度调制与解调角度调制信号的一般表示式为相位调制频率调制第1
10、9页/共54页5.2.3.1 相位调制与解调 调制y=pmmod(x,Fc,Fs,phasedev)y=pmmod(x,Fc,Fs,phasedev,ini_phase)解调z=pmdemod(y,Fc,Fs,phasedev)z=pmdemod(y,Fc,Fs,phasedev,ini_phase)第20页/共54页5.2.3.2 频率调制与解调 调制y=fmmod(x,Fc,Fs,freqdev)y=fmmod(x,Fc,Fs,freqdev,ini_phase)解调 z=fmdemod(y,Fc,Fs,freqdev)z=fmdemod(y,Fc,Fs,freqdev,ini_phase
11、)第21页/共54页%Prepare to sample a signal for two seconds,%at a rate of 100 samples per second.Fs=100;%Sampling ratet=0:2*Fs+1/Fs;%Time points for sampling%Create the signal,a sum of sinusoids.x=sin(2*pi*t)+sin(4*pi*t);Fc=10;%Carrier frequency in modulationphasedev=pi/2;%Phase deviation for phase modula
12、tiony=pmmod(x,Fc,Fs,phasedev);%Modulate.y=awgn(y,10,measured,103);%Add noise.z=pmdemod(y,Fc,Fs,phasedev);%Demodulate.%Plot the original and recovered signals.figure;plot(t,x,k-,t,z,g-);legend(Original signal,Recovered signal);第22页/共54页第23页/共54页加性高斯白噪声函数y=awgn(x,snr)y=awgn(x,snr,sigpower)sigpower is
13、the power of x in dBW.y=awgn(x,snr,measured)measures the power of x before adding noise.y=awgn(x,snr,sigpower,state)y=awgn(x,snr,measured,state)第24页/共54页5.2.3 模拟幅度调制模块仿真第25页/共54页第26页/共54页第27页/共54页5.3.1 幅度键控（ASK）MATLABMATLAB函数pammody=pammod(x,M)(X中所有元素的值要小于M1)y=pammod(x,M,ini_phase)pamdemodz=pamdemod
14、(y,M)z=pamdemod(y,M,ini_phase)第28页/共54页5.3.1 幅度键控（ASK）x=1 0 0 1 1 0 1y=pammod(x,2)y=1 -1 -1 1 1 -1 1x=1 0 3 1 1 2 1y=pammod(x,4)y=-1 -3 3 -1 -1 1 -1第29页/共54页5.3.1 幅度键控（ASK）x=1 2 3 1 2 3 0 4 3y=pammod(x,5)y=-2 0 2 -2 0 2 -4 4 2第30页/共54页5.3.1 幅度键控（ASK）第31页/共54页第32页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）将数字信号调制在载波的频率上的调制
15、方法称为频移键控（FSKFSK），它也包括二电平频移键控（BFSKBFSK）和多电平频移键控（MFSKMFSK）。频移键控的原理与调频类似，只是使用数字信号而已。第33页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）对上例的二元序列1011001010110010，画出2FSK2FSK的波形，x=0:0.01:8;x=0:0.01:8;t=ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,t=ones(1,100),zeros(1,100),ones(1,100),ones(1,100),zeros(1,100),zeros(1,100
16、),ones(1,100),zeros(1,101)100),zeros(1,100),ones(1,100),zeros(1,101)y=sin(x.*(2*pi+2*t);y=sin(x.*(2*pi+2*t);plot(x,y)plot(x,y)第34页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）可以看出，载频有所改变，由于调频同时必然带来了相位的改变，所以有相位的突变。FSK波形 第35页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）调制y=fskmod(x,M,freq_sep,nsamp)outputs the complex envelope y of the modulation of
17、the message signal x using frequency shift keying modulation.M is the alphabet size and must be an integer power of 2.The message signal must consist of integers between 0 and M-1.freq_sep is the desired separation between successive frequencies in Hz.nsamp denotes the number of samples per symbol i
18、n y and must be a positive integer greater than 1.The sampling rate of y is 1 Hz.By the Nyquist sampling theorem,freq_sep and M must satisfy(M-1)*freq_sep=1.If x is a matrix with multiple rows and columns,the function processes the columns independently.第36页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）调制y=fskmod(x,M,freq_se
19、p,nsamp,Fs)specifies the sampling rate of y in Hz.Because the Nyquist sampling theorem implies that the maximum frequency must be no larger than Fs/2,the inputs must satisfy(M-1)*freq_sep=Fs.解调z=fskdemod(y,M,freq_sep,nsamp)z=fskdemod(y,M,freq_sep,nsamp,Fs)第37页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）M=4;freqsep=8;nsamp=
20、8;Fs=32;x=randint(6,1,M)%Random signaly=fskmod(x,M,freqsep,nsamp,Fs);%Modulate.t=0:1:47;plot(t,y)第38页/共54页5.3.2 频移键控（FSK）第39页/共54页第40页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）1 简介 将信道发送的信息调制在载波的相位上，所以通过数字相位调制，数字信号的载波相位是 ,m=0,1,m=0,1,M-1,M-1。对二进制调制，两个载波的相位分别是0 0，。对于M M进制的相位调制，一组M M个载波调相信号的波形的一般表达式为：m=0,1,m=0,1,M-1,M-1其中
21、为发射端的滤波脉冲，决定了信号的频谱特征，A是信号振幅。第41页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）2 matlabmatlab函数 调制 y=pskmod(x,M)M is the alphabet size and must be an integer power of 2.The message signal must consist of integers between 0 and M-1.The initial phase of the modulation is zero.y=pskmod(x,M,ini_phase)解调z=pskdemod(y,M)z=pskdemod(y
22、,M,ini_phase)第42页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）len=10000;%Number of symbolsM=16;%Size of alphabetmsg=randint(len,1,M);%Original signal%Modulate using both PSK and PAM,%to compare the two methods.txpsk=pskmod(msg,M);txpam=pammod(msg,M);%Perturb the phase of the modulated signals.phasenoise=randn(len,1)*.015;rx
23、psk=txpsk.*exp(j*2*pi*phasenoise);rxpam=txpam.*exp(j*2*pi*phasenoise);ann-by-nmatrixcontainingpseudorandomvaluesdrawnfromthestandardnormaldistribution第43页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）%Create a scatter plot of the received signals.scatterplot(rxpsk);title(Noisy PSK Scatter Plot)scatterplot(rxpam);title(Noisy
24、PAM Scatter Plot)%Demodulate the received signals.recovpsk=pskdemod(rxpsk,M);recovpam=pamdemod(rxpam,M);%Compute number of symbol errors in each case.numerrs_psk=symerr(msg,recovpsk)numerrs_pam=symerr(msg,recovpam)第44页/共54页第45页/共54页第46页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）第47页/共54页5.3.3 相移键控（PSK）第48页/共54页N=7;K=4;row
25、_num=100;g=1 1 0;0 1 1;1 1 1;1 0 1,eye(4);l=2K;%k比特传输信道t=0:row_num-1*pi/50;sig=sin(t);%一个完整周期的正弦信号p,codebook,partition=dpcmopt(sig,1,l);indx=dpcmenco(sig,codebook,partition,p);indx=indx;%可省略第49页/共54页msg=de2bi(indx);msg1=reshape(msg,row_num*K,1);code=encode(msg1,N,K,linear,g);nois=randerr(row_num,N,1
26、);code=rem(code(:)+nois(:),2);rcv=decode(code,N,K,linear,g);rcv1=reshape(rcv,K,row_num);rcv2=rcv1;rcv_indx=bi2de(rcv2);symerr(indx,rcv_indx);第50页/共54页rcv_indx=rcv_indx;quant=dpcmdeco(rcv_indx,codebook,p);MSE_err=(sig-quant).2;figure(1)plot(0:row_num-1,10*log10(MSE_err);%画出均方误差图形figure(2)plot(t,sig,t
27、,quant);第51页/共54页N=7;K=4;row_num=100;g=1 1 0;0 1 1;1 1 1;1 0 1,eye(4);msg1=randint(K*row_num,1,2);code=encode(msg1,N,K,linear,g);code1=reshape(code,N,row_num);code2=code1;code3=bi2de(code2);M=27;freqsep=28;nsamp=28;Fs=M*freqsep;y=fskmod(code3,M,freqsep,nsamp,Fs);第52页/共54页y=awgn(y,10,measured,103);y=fskdemod(y,M,freqsep,nsamp,Fs);y=de2bi(y);y1=reshape(y,N*row_num,1);rcv=decode(y1,N,K,linear,g);err=biterr(rcv,msg1)第53页/共54页谢谢您的观看！第54页/共54页