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摘 要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的几种基本调制解调方法，然后，运用Matlab设计了这几种数字调制解调方法的仿真程序，主要包括PSK，DPSK和16QAM。通过仿真，分析了这三种调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并考虑了信道噪声的影响。通过仿真更深刻地理解了数字调制解调系统基本原理。最后，对三种调制解调系统的性能进行了比较。关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab。AbstractDigital modulation is one of the most important part in communication system, and the improvement of digital modulation technology is an important way for the improvement of communication system capability. In this paper, some usual methods of digital modulation are introduced firstly. Then their simulation programs are built by using MATLAB, they mainly include PSK,DPSK,16QAM. Through simulation, we analyzed the time and frequency waveform for every part of these three modulations, and also consider the effect of the channel noise. Through the simulation, we understand the basic theory of modulation and demodulation more clearly. At last, the capability of these digital modulations have been compared.Keywords: Digital modulation; analysis; simulation; MATLAB.目 录第一章引言.11.1 研究背景.11.2 通信的发展现状和趋势11.3 研究目的与意义21.4 本文内容安排2第二章数字调制解调相关原理32.1 二进制相移键控(2PSK) 32.2 二进制差分相移键控(2DPSK)52.3 正交振幅调制(QAM) 8第三章数字调制解调仿真103.1 2PSK调制和解调仿真103.2 2DPSK调制和解调仿真143.3 16QAM调制和解调仿真183.4 各种调制比较24第四章结束语25参考文献26致谢27附录28第一章 引言1.1研究背景随着通信系统复杂性的增加，传统的手工分析与电路板试验等分析设计方法已经不能适应发展的需要，通信系统计算机模拟仿真技术日益显示出其巨大的优越性。计算机仿真是根据被研究的真实系统的模型，利用计算机进行实验研究的一种方法.它具有利用模型进行仿真的一系列优点，如费用低，易于进行真实系统难于实现的各种试验，以及易于实现完全相同条件下的重复试验等。Matlab仿真软件就是分析通信系统常用的工具之一。Matlab是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境，它用于科学和工程的计算与可视化。Matlab的编程功能简单，并且很容易扩展和创造新的命令与函数。应用Matlab可方便地解决复杂数值计算问题。Matlab具有强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多种采样速率的多速率系统，Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比，更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包（Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱）是Matlab语言中的一个科学性工具包，提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能，可以在Matlab环境下独立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的图形界面功能GUI（Graphical User Interface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，Matlab在通信系统仿真中得到了广泛应用，本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。1.2数字通信的发展现状和趋势进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。（1）微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。（2）移动通信和卫星通信的出现，使人们随时随地可通信的愿望可以实现。（3）光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。（4）电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村。（5）微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动电话用户近4亿。随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。1.3研究目的与意义数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此，大部分现代通信系统都使用数字调制技术。另外，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合业务数字网（ISDN网），所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此，对数字通信系统的分析与研究越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要部分之一，对它的研究也是有必要的。通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能。1.4本文内容安排第1章引言，简单介绍了Matlab在通信系统仿真中的应用，数字调制的意义和数字通信的发展现状和趋势。 第章数字调制解调相关原理，阐述了PSK,DPSK,QAM数字调制解调的基本原理和常用的调制解调方法。第章数字调制解调仿真，通过PSK,DPSK,QAM的数字调制解调程序设计，进行仿真，并对它们的调制性能进行比较。第章结束语。第二章 数字调制解调相关原理在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。 数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。本章重点论述2PSK,2DPSK,16QAM调制系统的原理。.1二进制相移键控(2PSK) 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位和分别表示二进制“”和“”。因此，2PSK信号的时域表达式为（.11）其中，表示第n个符号的绝对相位：（.12）因此，式（.11）可以改写为（.13）由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号一般可以表述为一个双极性（bipolarity）全占空（100% duty ratio）矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘，即（.14）其中（.15）这里，g(t)是脉宽为的单个矩形脉冲，而的统计特性为（.6）即发送二进制符号“”时（取），取相位；发送二进制符号“”时（取），取相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。2PSK信号的调制原理框图如图1所示。与2ASK信号的产生方法相比较，只是对s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是单极性的，而在2PSK中s(t)是双极性的基带信号。乘法器e2PSK (t)cosct双极性不归零(a)模拟调制方法cosct开关电路(b)键控法图2PSK信号的调制原理框图180移相o码型变换e2PSK (t)s(t)s(t) 2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调原理框图如图2所示。在相干解调中，如何得到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波是个关键问题。带通滤波器图22PSK信号的解调原理框图抽样判决器coscte2PSK (t)定时脉冲输出相乘器低通滤波器.二进制差分相移键控(2DPSK)在2PSK信号中，相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它利用载波相位的绝对数值表示数字信息，所以又称为绝对相移。2PSK相干解调时，由于载波恢复中相位有、模糊性，导致解调过程出现“反向工作”现象，恢复出的数字信号“”和“”倒置，从而使2PSK难以实际应用。为了克服此缺点，提出了二进制差分相移键控（2DPSK）方式。2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。假设为当前码元与前一码元的载波相位差，可定义一种数字信息与之间的关系为（.2）于是可以将一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系示例如下：二进制数字信息:1101001102DPSK信号相位: (0) 000 或() 000000数字信息与之间的关系也可定义为由此示例可知，对于相同的基带数字信息序列，由于初始相位不同，2DPSK信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。为了更直观地说明信号码元的相位关系，我们可以用矢量图来表述。按照（.2）的定义关系，我们可以用如图3（a）所示的矢量图来表示，图中，虚线矢量位置称为基准相位。在绝对相移中，它是未调制载波的相位；在相对相移中，它是前一码元的载波相位，当前码元的相位可能是0或。但是按照这种定义，在某个长的码元序列中，信号波形的相位可能仍没有突跳出点，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。这样，2DPSK方式虽然解决了载波相位不确定性问题，但是码元的定时问题仍没有解决。为了解决定时问题，可以采用图（b）所示的相移方式。这时，当前的码元的相位相对于前一码元的相位改变/2。因此，在相邻码元之间必定有相位突跳。在接收端检测此相位突跳就能确定每个码元的起止时刻，即可提供码元定时信息。根据ITU-T建议，图-（a）所示的相移方式称为A方式；图-（b）所示的相移方式称为B方式。由于后者的优点，目前被广泛采用。图32DPSK信号的矢量图参考相位参考相位/2相位-/2相位(a) A方式(b) B方式2DPSK信号的产生方法：先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息的序列的绝对码变换成相对码（差分码），然后再根据相对码绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK信号调制器原理框图如图4所示。180移相cosct开关电路s(t)图42DPSK信号调制器原理框图o码变换e2DPSK (t)差分码可取传号差分码或空号差分码。其中，传号差分码的编码规则为 （.22） 式中：为模加；为的前一码元，最初的可任意设定。式（.22）称为差分编码（码变换），即把绝对码变换为相对码；其逆过程称为差分译码（码反变换），即 （.23）2DPSK信号的解调方法之一是相干解调（极性比较法）加码反变换法。其解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，由于载波相位模糊性的影响，使得解调出的相对码也可能是“”和“”倒置，但经差分译码（码反变换）得到的绝对码不会发生任何倒置的现象，从而解决了载波相位模糊性带来的问题。2DPSK的相干解调器原理框图如图所示。图52DPSK相干解调器原理框图e2DPSK (t)cosct相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲码反变换器输出带通滤波器2DPSK信号的另一种解调方法是差分相干解调（相位比较法），其原理框图如图6所示。用这种方法解调进不需要专门的相干载波，只需由收到的2DPSK信号延时一个码元间隔Ts，然后与2DPSK信号本身相乘。相乘器起着相位比较的作用，相乘结果反映了前后码元的相位差，经低通滤波后再抽样判决，即可直接恢复原始数字信息，故解调器中不需要码反变换器。2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。图62DPSK差分相干解调器原理框图e2DPSK (t)相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出带通滤波器延迟Ts2.正交振幅调制(QAM)正交振幅调制（Quatrature Amplitude Modulation, QAM）是一种振幅和相位联合键控。在多进制键控体制中，相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势，即带宽占小和比特信噪比要求低。因此，MPSK和MDPSK体制为人们所喜欢。但是在MPSK体制中，随着M的增大，相邻相位的距离逐渐减小，使噪声容限随之减小，误码率难于保证。为了改善在M大时的噪声容限，发展出了QAM体制。在QAM体制中，信号的振幅和相位作为两个独立的参量同时受到调制。这种信号的一个码元要以表示为（.31）式中：=整数；和分别可以取多个离散值。式（.31）可以展开为（.32）令则式（.31）变为（.33）和也是可以取多个离散值的变量。从式（.33）看出，可以看作是两个正交的振幅键控信号之和。在式（.31）中，若值仅可以取/4和-/4，值仅可以取+A和-A，则此QAM信号就成为QPSK信号。QPSK信号就是一种最简单的QAM信号。有代表性的QAM信号是16进制的，记为16QAM，它的矢量图如图所示。图中用点表示每个码元的位置，并且示出它是由两个正交矢量合成的。类似地，有64QAM和256QAM等QAM信号。它们总称为MQAM调制。由于从其矢量图看像是星座，故又称星座（Constellation）调制。图7QAM信号的矢量图下面以及16QAM信号为例作进一步的分析。16QAM信号的产生方法主要有两种。第一种是正交调幅法，图所示，即用两路独立的正交4ASK信号叠加，形成16QAM信号。第二种方法是复合相移法，它用两路独立的QPSK信号叠加，形成16QAM信号。相乘器/2移相相加器u0t图816QAM调制和解调方框图相乘器sinctcosct相乘器相乘器低通滤波器低通滤波器/2移相cosctu0tsinct（b）解调（a）调制36第三章 数字调制解调仿真2PSK,2DPSK,16QAM仿真试验中假设载波同步，采用的调制信号的载波频率fc为200Hz，采样频率fs为1000Hz，观察波形时间t0为0.15s，其中2PSK，2DPSK和16QAM调制中加入了高斯白噪声，此外这三种调制都采用相干解调。.2PSK调制和解调仿真2PSK调制采用图（b）所示方法，当源信号为时传送载波，当源信号为时传送相移180度的载波，即产生2PSK信号。2PSK解调采用如图所示方法，将2PSK信号在频域上与载波相乘，再经过低通滤波，然后进行抽样判决得到解调信号。2PSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。图源信号、载波时间波形和频谱源信号和载波如图所示，其中源信号是随机产生的二进制码元，载波频为fc=200Hz，幅度为的余弦波。图噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱源信号经过2PSK调制后产生未加噪声调制信号，从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上。调制后信号的时间波形由两种相位不同的波形组成，而且两种波形是反相的，即相位相差180度，且相位变化随着源信号变化而变化（异变同不变），但振幅和频率保持不变。2PSK信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号，设信噪比为SNR=10dB，各时间波形和频谱如图所示，由图可见，2PSK信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。图相干解调后、低通后、抽样判决后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声的2PSK信号与同步载波在频域相乘再经过70Hz低通滤波后，再经过抽样判决后恢复出原始数字信号，各时间波形和频谱如图所示，抽样判决后信号时域波形和频谱与源信号相比是一致的，说明没有产生误码。图SNR=1dB时抽样判决后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时，抽样判决后信号时域波形和频谱与源信号相比还是一致的，说明也没有产生误码，如图所示。.22DPSK调制和解调仿真2DPSK调制采用如图所示方法，先对源信号进行差分编码（码变换），再根据相对码绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK解调采用如图所示方法，对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。2DPSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。图源信号、码变换后、载波时间波形和频谱源信号是随机产生二进制码元，载波频为fc=200Hz，幅度为的余弦波，源信号经过码变换（差分编码）产生码变换后信号，各时间波形和频谱如图所示。图噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱源信号经过2DPSK调制后产生调制波信号，从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上。调制后的信号时间波形由两种相位不同的波形组成，当源信号为时，2DPSK信号相位反转，当源信号为时，相位保持不变（变不变）。2DPSK信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号，设信噪比为SNR=10dB，各时间波形和频谱如图所示，由图可见，2DPSK信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。图相干解调后、低通后、抽样判决后、码反变换后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声2DPSK信号与同步载波在频域相乘后经过70Hz低通滤波后，再经过抽样判决得到相对码，然后进行码反变换得到绝对码，从而恢复出原始数字信号，与源信号相比是一致的，说明没有产生误码，各时间波形和频谱如图所示。图SNR=1dB时码反变换后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时，码反变换后信号时域波形和频谱与源信号相比还是一致的，说明也没有产生误码，如图所示。.16QAM调制和解调仿真16QAM调制采用如图（a）所示方法，先对源信号1和源信号2分别进行4ASK调制到载波1和载波2上，再将4ASK信号1和 4ASK信号2叠加产生16QAM信号。16QAM解调采用如图（b）所示方法，分别将16QAM调制波与载波1和载波2在频域上相乘，再经过低通滤波，再进行抽样判决后分别恢复两路原始信号。16QAM调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。图源信号、源信号时间波形和频谱两路源信号都是随机产生且幅度有四种取值，分别是、，其时间波形和频谱如图所示。图载波、载波、4ASK信号1、4ASK信号2时间波形和频谱载波1经过/2移相产生载波2，源信号1和源信号2分别与载波和载波2在频域相乘后产生4ASK信号1、4ASK信号2，从频域上看是源信号、中心频率分别经调制后搬移到了载波频率、上。调制后的信号时间波形分别随着源信号1和源信号2幅度变化而变化，如图所示。图噪声、未加噪声调制、加噪声调制16QAM时间波形和频谱4ASK信号1和4ASK信号2经过相加器后产生未加噪声的16QAM信号，后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制16QAM，设信噪比为SNR=10dB，各时间波形和频谱如图所示，由图可见，16QAM信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。图相干解调后信号、低通后信号、相干解调后信号、低通后信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声16QAM信号分别与载波和载波在频域相乘后再经过70Hz低通滤波器产生低通后信号和低通后信号，各波形和频谱如图所示。图抽样判决后信号、源信号、抽样判决后信号、源信号时间波形和频谱两路经过低通滤波后的信号，再分别进行抽样判决恢复出两路原始数字信号。两路抽样判决后信号的时域波形和频谱与源信号相比是一致的，说明都没有产生误码，如图所示。图SNR=1dB时抽样判决后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时，两路抽样判决后信号的时域波形和频谱与源信号相比都发生了明显变化，说明都产生了误码，如图所示。.各种调制比较 （）2PSK、2DPSK检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门限电平（零电平）。2DPSK抗噪声性能不及2PSK。2PSK系统存在“反向工作”问题，而2DPSK系统不存在“反向工作”问题，因此在实际应用中，真正作为传输用的数字调相信号几乎都是DPSK信号。2PSK信号的带宽、频带利用率和2DPSK信号的相同。（）16QAM与2PSK、2DPSK相比，在相同的码元速率情况下其信息速率较高，频带利用率高，但误码率最高，且实现的难度大。第四章 结束语数字调制技术的发展日新月异，如今在现实中应用的数字调制系统大部分是经过改进的，性能较好的系统，但是，作为理论发展最成熟的调制方式，PSK，DPSK，QAM等的研究仍然具有很重大的意义，因此，我们选择了这几种调制方式做仿真研究。仿真这几种理论已经很成熟的数字调制方式，一方面，可以更容易将仿真结果与成熟的理论进行比较，从而验证仿真的合理性；另一方面，也可以以此为基础将仿真系统进行改进扩展，使其成为仿真更多的数字调制方式的模板。另外，数字调制解调系统只是通信系统的一个重要组成部分，因此，我们所设计的数字调制仿真系统也可以扩展成通信系统的仿真。这种扩展只需在输入端与调制器间增加一些数字基带处理模块，如信源编码、加密、信道编码等，在解调后增加相应的解码解密器即可。参考文献1 樊昌信等.通信原理（第6版）2008国防工业出版社2邓华等.MATLAB通信仿真及应用实例详解2003人民邮电出版社3 王立宁,乐光新,詹菲.MATLAB与通信仿真2000人民邮电出版社致 谢附 录2PSK调制解调程序clear;t0=0.15;ts=0.001;fc=200;snr=10;fs=1/ts;df=0.2;t=ts:ts:t0;snr_lin=10(snr/10);y=;nm=length(t);%生成2PSKfor i=1:10 x=rand; for j=1:15 l=(i-1)*15+j; c(l)=cos(2*pi*fc*t(l); c1(l)=cos(2*pi*fc*t(l)+pi); if x=0.5 mi(l)=1; y(l)=c(l); elseif x0; yout(1,i)=1; else yout(1,i)=0; end;end; YOUT,yout,df1=fftseq(yout,ts,df);YOUT=YOUT*ts;pause;%仿真pause;figure(1);subplot(2,2,1);plot(t,mi(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(源信号波形);subplot(2,2,2);plot(f,abs(fftshift(M);xlabel(Frequency); title(源信号频谱);subplot(2,2,3);plot(t,c(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(载波波形);subplot(2,2,4);plot(f,abs(fftshift(C);xlabel(Frequency);title(载波频谱);pause;figure(2)subplot(3,2,1);plot(t,noise(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(噪声波形);subplot(3,2,2);plot(f,abs(fftshift(NOISE);xlabel(Frequency);title(噪声频谱);subplot(3,2,3);plot(t,y(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(未加噪声调制波形);subplot(3,2,4);plot(f,abs(fftshift(Y);xlabel(Frequency); title(未加噪声调制频谱);subplot(3,2,5);plot(t,r(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(加噪声调制波形);subplot(3,2,6);plot(f,abs(fftshift(R);xlabel(Frequency); title(加噪声调制频谱);pause;figure(3);subplot(2,2,1);plot(t,yy(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(相干解调后波形);subplot(2,2,2);plot(f,abs(fftshift(YY);xlabel(Frequency); title(相干解调后频谱);subplot(2,2,3);plot(t,dem(1:length(t);grid;xlabel(Time);title(低通后波形);subplot(2,2,4);plot(f,abs(fftshift(DEM);xlabel(Frequency); title(低通后频谱);pause;figure(4)subplot(2,2,1);plot(t,yout(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(抽样判决后波形);subplot(2,2,2);plot(f,abs(fftshift(YOUT);xlabel(Frequency); title(抽样判决后频谱);subplot(2,2,3);plot(t,mi(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(源信号波形);subplot(2,2,4);plot(f,abs(fftshift(M);xlabel(Frequency); title(源信号频谱);2DPSK调制解调程序clear;t0=0.15;ts=0.001;fc=200;snr=10;fs=1/ts;df=0.2;t=ts:ts:t0;snr_lin=10(snr/10);y=;nm=length(t);%生成2DPSKbn=;bn(1)=1;%bn是差分码，设bn的第一个符号为1for i=1:10 x=rand; if x=0.5 m(i)=1; else m(i)=0; end bn(i+1)=xor(m(i),bn(i); for j=1:15 l=(i-1)*15+j; c(l)=cos(2*pi*fc*t(l); c1(l)=cos(2*pi*fc*t(l)+pi); if m(i)=1; mi(l)=1; else mi(l)=0; end if bn(i+1)=1; bn1(l)=1; y(l)=c(l); else bn1(l)=0; y(l)=c1(l); end endend%加噪声signal_power=spower(y(1:length(t); % power in modulated signalnoise_power=signal_power/snr_lin; % compute noise powernoise_std=sqrt(noise_power); % compute noise standard deviationnoise=noise_std*randn(1,length(y); % generate noiser=y+noise; % add noise to the modulated signal%时域频域转换m=mi;M,m,df1=fftseq(m,ts,df);M=M*ts;BN1,bn1,df1=fftseq(bn1,ts,df);BN1=BN1*ts;f=0:df1:df1*(length(m)-1)-fs/2;Y,y,df1=fftseq(y,ts,df);Y=Y*ts;C,c,df1=fftseq(c,ts,df);C=C*ts;R,r,df1=fftseq(r,ts,df);R=R*ts;NOISE,noise,df1=fftseq(noise,ts,df);NOISE=NOISE*ts;%解调f_cutoff=70;n_cutoff=floor(70/df1);H=zeros(size(f);H(1:n_cutoff)=2*ones(1,n_cutoff);H(length(f)-n_cutoff+1:length(f)=2*ones(1,n_cutoff);yy=r.*c;YY,yy,df1=fftseq(yy,ts,df);YY=YY*ts;DEM=H.*YY;%滤波dem=real(ifft(DEM)/fs;dem=dem(1:length(t);ytemp=dem;y1=ytemp;for i=(1:length(t);% 判决，得到解调结果 if y1(1,i)0; y1(1,i)=1; else y1(1,i)=0; end;end;for i=(1:10);%码反变换 k=y1(i-1)*15+1:i*15); if mean(k)0.5; y2(i)=1; else y2(i)=0; end endy3(1)=xor(y2(1),1);for i=(2:10); y3(i)=xor(y2(i-1),y2(i);endfor i=(1:10); for j=(1:15); l=(i-1)*15+j; if y3(i)=1; yout(l)=1; else yout(l)=0; end end end Y1,y1,df1=fftseq(y1,ts,df);Y1=Y1*ts;YOUT,yout,df1=fftseq(yout,ts,df);YOUT=YOUT*ts;pause;%仿真pause;figure(1);subplot(3,2,1);plot(t,mi(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(源信号波形);subplot(3,2,2);plot(f,abs(fftshift(M);xlabel(Frequency); title(源信号频谱);subplot(3,2,3);plot(t,bn1(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(码变换后波形);subplot(3,2,4);plot(f,abs(fftshift(BN1);xlabel(Frequency);title(码变换后频谱);subplot(3,2,5);plot(t,c(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(载波波形);subplot(3,2,6);plot(f,abs(fftshift(C);xlabel(Frequency);title(载波频谱);pause;figure(2);subplot(3,2,1);plot(t,noise(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(噪声波形);subplot(3,2,2);plot(f,abs(fftshift(NOISE);xlabel(Frequency);title(噪声频谱);subplot(3,2,3);plot(t,y(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(未加噪声调制波形);subplot(3,2,4);plot(f,abs(fftshift(Y);xlabel(Frequency); title(未加噪声调制频谱);subplot(3,2,5);plot(t,r(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(加噪声调制波形);subplot(3,2,6);plot(f,abs(fftshift(R);xlabel(Frequency); title(加噪声调制频谱);pause;figure(3);subplot(3,2,1);plot(t,yy(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(相干解调后波形);subplot(3,2,2);plot(f,abs(fftshift(YY);xlabel(Frequency); title(相干解调后频谱);subplot(3,2,3);plot(t,dem(1:length(t);grid;xlabel(Time);title(低通后波形);subplot(3,2,4);plot(f,abs(fftshift(DEM);xlabel(Frequency); title(低通后频谱);subplot(3,2,5);plot(t,y1(1:length(t);grid;axis(0 0.15 -2 2);xlabel(Time);title(抽样判决后波形);subplot(3,2,6);plot(f,abs(fftshi
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