第13章 MATLAB在通信原.ppt

第13章 MATLAB在通信原理中的应用 通信原理是高校通信工程专业的专业基础课，它主要讲述了模拟和数字通信系统的基本原理，在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用，是学习许多后续课程的基础。 在通信原理教学中若运用MATLAB，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，同时MATLAB可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，加深学生对知识的理解，从而可以获得比较好的教学效果。 【学习要求】 掌握基于MATLAB的数字载波调制仿真技术 掌握基于MATLAB的数字载波解调仿真技术 13.1 幅度调制 MATLAB在通信原理中的应用非常广泛，本章主要讨论数字通信的调制与解调技术的MATLAB仿真。通常做为信号发送的载波信号可以表示成： （13-1） 式中a(t)表示幅度，ω是频率，φ是相位，所以对载波信号可以改变的就是以上三个变量。根据改变变量的不同，可以分为幅度调制、频率调制、相位调制三大类型。 13.1.1 BASK调制 本节主要讨论幅度调制技术，从最简单的二进制幅度调制开始。设发送信号表示成： 这里an等于0或1。当输入比特为1，an为1；当输入比特为0，an为1。那么 是基带信号波形，例如矩形波信号。 假设在1秒内传送10个比特，那么代码如下： %onesecond t=0:1/1e3:0.999; %Tenrandom a=randint(1,10,2); %Tenrectanglurewaveform %Binaryamplitudemodulation s=a(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t); subplot(2,1,1); plot(t,a(ceil(10*t+0.01))); axis([0,1,-1.2,1.2]); subplot(2,1,2); axis([0,0.3,-1.2,1.2]); plot(t,s); 输出波形如图13.1所示。 从频域上看，余弦信号是在特定频率上的冲激信号，而矩形信号是sinc波形。因为时域的相乘等价于频域的卷积操作，所以可以认为矩形信号在频域上做了平移，从0平移到fc（例如上例，fc等于100）。 下面代码生成的波形就可以清楚看到矩形信号在频域是以fc为对称中心的sinc波形。 %CosineBASK waveform t=0:1/1e3:0.999; a=[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]; s1=cos(2*pi*100*t); s2=a(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t); %Calculate the power spectrum f=1000*(0:256)/512; S1=fft(s1,512); Pss1=S1.*conj(S1)/512;%conj()求复数的共轭 S2=fft(s2,512); Pss2=S2.*conj(S2)/512; %Drawing subplot(2,1,1); plot(f,Pss1(1:257)); subplot(2,1,2); plot(f,Pss2(1:257)); 生成的对比波形如图13.2所示。 可以看到余弦信号的最大值在中心频率100Hz处，然后迅速衰减，而二进制振幅调制信号的最大值在中心频率90Hz、110Hz处，衰减按sinc波形波动的。这里二进制振幅调制的输入比特流按1、0依次变化，从而得到上面的第二个波形。 13.1.2 MASK调制 以上分析了当输入是二进制比特流的情况，现在扩展成输入是M进制比特流的幅度调制。这里M=2N，N是大于或等于2的自然数，N代表同时被发送的比特数。例如N=2表示将输入比特流按2个比特为一组同时发送，同一组比特被称为一个码元。 下面的代码说明了一个四进制比特流的映射过程以及波形： %M-ary M=4 %Amplitudegap d=1; %幅度间差值 %Duration t=0:1/1e3:0.999; %Generatebitstream a=randint(1,20,2); %Generatesymbol for n=0:9 sym(n+1)=a(2*n+1)*2+a(2*n+2); %生产四进制比特流 end %MASK s=sym(ceil(10*t+0.01)).*cos(2*pi*100*t); %Drawing subplot(3,1,1); plot(t,a(ceil((100*t+0.1)/5))); axis