【数字信号调制】基于matlab GUI AM+DSB+SSB+ASK+FSK+PSK调制解调【含Matlab源码 058期】

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海神之光 发表于 2022/05/29 03:03:53 2022/05/29
【摘要】 一、获取代码方式 获取代码方式1： 完整代码已上传我的资源： 【数字信号调制】基于matlab GUI AM+DSB+SSB+ASK+FSK+PSK调制解调【含Matlab源码 058期】 获取代码方...

一、获取代码方式

获取代码方式1：
完整代码已上传我的资源： 【数字信号调制】基于matlab GUI AM+DSB+SSB+ASK+FSK+PSK调制解调【含Matlab源码 058期】

获取代码方式2：
通过订阅紫极神光博客付费专栏，凭支付凭证，私信博主，可获得此代码。

备注：订阅紫极神光博客付费专栏，可免费获得1份代码（有效期为订阅日起，三天内有效）；

二、调制解调简介

1 绪论
调制：把消息信号寄托到载波的某个参数上，形成已调信号。
解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。

2 调制的目的
无线通信中，匹配信道特性，提高发射信号的频率，减小天线尺寸；频谱搬移，一条信道中同时传输多路信号，多路复用，提高信道利用率；扩展信号带宽，提高系统抗干扰能力；实现带宽与信噪比的互换（有效性和可靠性）；利用电话线将PC机接入Internet，需要翻译模/数信号。

3 调制的分类
3.1 涉及的信号
消息信号，又称调制信号、基带信号；
载波：运载工具，常用的是正弦波、脉冲序列；
已调信号：受调载波，载有消息信号的信息，具有多种形式。
3.2 可以从不同角度分类
按调制信号的类型：模拟调制/数字调制
按已调信号的频谱结构：线性调制/非线性调制
按正弦载波的受调参量：幅度调制/频率调制/相位调制
按载波信号的类型：连续波调制/脉冲调制

4 幅度调制
4.1 一般模型
（1）理论基础：傅里叶变换
（2）一般模型
幅度调制：消息信号控制正弦载波的幅度。
方法：用消息信号通过相乘器乘上载波信号，再通过带通滤波器（时域卷积滤波器特性）。
举例：AM、DSB、SSB、VSB。

4.2 常规双边带调幅AM
t 域：已调信号的波形，调制/解调方法
f 域：已调信号的频谱，带宽B
AM信号的包络正比于消息信号的规律，因此可以采用简单的**包络检波方法（非相干解调）**解调；
频谱由载波、上边带USB、下边带LSB组成。带宽BAM=2fH；
幅度调制又称为线性调制；
应用：中短波调幅广播。
缺点：功率利用率低，最多达到50%

4.3 抑制载波双边带DSB
频谱由上边带USB、下边带LSB组成，没有了载波分量。带宽BDSB=BAM=2fH；
调制效率可达100%。
采用相干解调：
方法：用消息信号通过想乘器乘上相干载波信号，再通过低通滤波器（时域卷积滤波器特性）。
要求：载波同步（相干载波和载波信号同频同相）

4.4 单边带调制SSB
只传输一个边带，频带利用率高。带宽BSSB=BAM/2=fH；在频谱拥挤的通信场合，如短波通信、多路载波电话系统。低功耗特性。使用于移动通信系统。
缺点：设备复杂，存在技术难点，需要相干解调。

4.5 残留边带调制VSB
残留边带滤波器特性：在载频处具有互补对称特性；介于单边带与双边带之间的方案。

5 角度调制
正弦载波有三个参量：幅度、频率、相位。都可以携带消息信号。
其中，频率（FM）和相位（PM）都称为角度调制。
频率调制（FM）
幅度恒定，对瞬时相位对t求微分，得到瞬时角频率。
调频的频谱由载频分量wc两侧的无数多对边频wc±nwm组成，其幅度取决于mf；
理论上，调频的带宽无穷大；
实际中，用卡森公式计算FM带宽：BFM=2(mf+1)fm。fm为调制信号的最高频率
FM调制为非线性调制。FM解调也称鉴频 ，采用微分电路+包络检波实现。
FM的特点和应用
特点：幅度不变，包络恒定。
优势：抗噪能力强；
代价：占用较大信道带宽，频谱利用率低；
应用：高质量或信道噪声大的场合。如卫星通信、移动通信、微波通信等。

6 抗噪声性能
性能指标：输出信噪比、制度增益
输入信噪比：Ni=n0B。n0是噪声的单边功率谱密度，B=2fH是带宽，是基带带宽的2倍。

AM DSB SSB VSB（幅度调制）
相干解调器：线性解调，信号和噪声可以分开处理。
双边带和单边带调制的抗噪声性能相同。
小信噪比时，信号被干扰为噪声，产生门限效应。原因是包络检波的非线性解调作用。
信噪比固定。
FM（角度调制）
FM系统可以通过增加传输带宽来改善抗噪声性能（信噪比）。

总结
频谱利用率 SSB>VSB>DSB/AM>FM
抗噪声性能：FM>DSB/SSB>VSB>AM
设备复杂度：AM最简，DSB/FM次之，SSB最复杂

三、部分源代码

function varargout = communication(varargin)
% COMMUNICATION MATLAB code for communication.fig
%      COMMUNICATION, by itself, creates a new COMMUNICATION or raises the existing
%      singleton*.
%
%      H = COMMUNICATION returns the handle to a new COMMUNICATION or the handle to
%      the existing singleton*.
%
%      COMMUNICATION('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...) calls the local
%      function named CALLBACK in COMMUNICATION.M with the given input arguments.
%
%      COMMUNICATION('Property','Value',...) creates a new COMMUNICATION or raises the
%      existing singleton*.  Starting from the left, property value pairs are
%      applied to the GUI before communication_OpeningFcn gets called.  An
%      unrecognized property name or invalid value makes property application
%      stop.  All inputs are passed to communication_OpeningFcn via varargin.
%
%      *See GUI Options on GUIDE's Tools menu.  Choose "GUI allows only one
%      instance to run (singleton)".
%
% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES

% Edit the above text to modify the response to help communication

% Last Modified by GUIDE v2.5 02-Sep-2019 08:36:43

% Begin initialization code - DO NOT EDIT
gui_Singleton = 1;
gui_State = struct('gui_Name',       mfilename, ...
                   'gui_Singleton',  gui_Singleton, ...
                   'gui_OpeningFcn', @communication_OpeningFcn, ...
                   'gui_OutputFcn',  @communication_OutputFcn, ...
                   'gui_LayoutFcn',  [] , ...
                   'gui_Callback',   []);
if nargin && ischar(varargin{1})
    gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});
end

if nargout
    [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
else
    gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
end
% End initialization code - DO NOT EDIT


% --- Executes just before communication is made visible.
function communication_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to communication (see VARARGIN)

% Choose default command line output for communication
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

% UIWAIT makes communication wait for user response (see UIRESUME)
% uiwait(handles.figure1);


% --- Outputs from this function are returned to the command line.
function varargout = communication_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) 
% varargout  cell array for returning output args (see VARARGOUT);
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Get default command line output from handles structure
varargout{1} = handles.output;


% --------------------------------------------------------------------
function menu_1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to menu_1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)


% --------------------------------------------------------------------
function Untitled_2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

%=========程序代码 ======== 
clc ;clear all;
hold on;
Fs=960;  %采样频率
N=960;    %采样点
n=0:N-1;t=n/Fs;  %时间序列
A0=10;  %载波信号振幅 
A1=1;   %调制信号振幅 
fc=120;  %载波信号频率 
fm=30;    %调制信号频率
f=n*Fs/N;  %频率
w0=2*fc*pi; 
w1=2*fm*pi;

Uc=A0*cos(w0*t);     %载波信号 
C1=fft(Uc);             %对载波信号进行傅里叶变换 
cxf=abs(C1);           %进行傅里叶变换  
% figure(1); 
hold on;
 
subplot(6,2,2); plot(f(1:N/2),cxf(1:N/2));title('载波信号频谱'); 
% subplot(6,2,2)
% f = fftshift(C1);
% w = linspace(-Fs/2, Fs/2, N);%频率坐标，单位Hz
% plot(w,abs(f));
% title('信号的频谱');
% xlabel('频率(Hz)');

 
 
subplot(6,2,3); plot(t,mes); title('调制信号');axis([0 0.5 0 2]);  
subplot(6,2,4);  plot(f(1:N/2),zxc(1:N/2)); title('调制信号频谱'); axis([0 50 0 500])


Uam=modulate(mes,fc,Fs,'am');%AM 已调信号
C3=fft(Uam);              %  对AM已调信号进行傅里叶变换
asd=abs(C3);
% figure(3)
 
subplot(6,2,6);plot(f(1:N/2),asd(1:N/2)),grid; title('AM已调信号频谱'); 
 
 
% figure(4)
 
axis([0 0.5 0 2]);
subplot(6,2,8); plot(f(1:N/2),wqe(1:N/2)),grid; title('AM解调信号频谱');

k=awgn(Uam,10);  %加大噪声，信噪比为10
pp=fft(k,960);
zs=abs(pp);
% figure(6)
subplot(6,2,9);plot(t,k);axis([0 0.5 -2 2])
title('加噪声后得到AM信号时域波形');%加大噪声后得到AM信号时域波形
subplot(6,2,10);plot(f(1:N/2),zs(1:N/2));
title('加噪声后得到AM信号频域波形'); %加大噪声后得到AM信号频域波形
grid on;

qaz=demod(k,fc,Fs,'am'); %加大噪声后解调
 
subplot(6,2,11); ;title('加大噪声后解调得到信号时域波形'); %加大噪声后解调得到信号时域波形
 
edc=abs(wsx);
subplot(6,2,12);
plot(f(1:N/2),edc(1:N/2));
hold off;
title('加大噪声后解调得到信号频域波形');  %加大噪声后解调得到信号频域波形
grid on;
function [ t, st ] = F2T( f, sf )
df = f(2)-f(1);
Fmx = f(end)-f(1)+df;
dt = 1/Fmx;
N = length(sf);
 
sff = fftshift(sf);
st = Fmx * ifft(sff);
end
% --- Executes just before communication is made visible.
function communication_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to communication (see VARARGIN)

% Choose default command line output for communication
handles.output = hObject;

% Update handles structure
guidata(hObject, handles);

% UIWAIT makes communication wait for user response (see UIRESUME)
% uiwait(handles.figure1);


% --- Outputs from this function are returned to the command line.
function varargout = communication_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) 
% varargout  cell array for returning output args (see VARARGOUT);
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% Get default command line output from handles structure
varargout{1} = handles.output;


% --------------------------------------------------------------------
function menu_1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to menu_1 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)


% --------------------------------------------------------------------
function Untitled_2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Untitled_2 (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

  
 
    
  
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四、运行结果

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述
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五、matlab版本及参考文献

1 matlab版本
2014a

2 参考文献
[1] 沈再阳.精通MATLAB信号处理[M].清华大学出版社，2015.
[2]高宝建,彭进业,王琳,潘建寿.信号与系统——使用MATLAB分析与实现[M].清华大学出版社，2020.
[3]王文光,魏少明,任欣.信号处理与系统分析的MATLAB实现[M].电子工业出版社，2018.

文章来源: qq912100926.blog.csdn.net，作者：海神之光，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：qq912100926.blog.csdn.net/article/details/112223223

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