多进制幅移键控MASK通用调制仿真模块

资 源 简 介

该项目提供了一个高度参数化且可直接调用的MATLAB函数模块，专门用于实现多进制幅移键控（MASK）信号的调制过程。该模块的核心优势在于其高度的灵活性，用户可以根据具体的仿真需求自定义键控的进制数（M值），例如实现基础的2ASK、4ASK以及更高阶的8ASK或16ASK调制。在实现上，模块首先对输入的离散数字信号进行符号映射，根据选定的进制将数字序列转换为对应的振幅电平值；随后，通过将这些振幅电平与高频正弦载波进行乘法运算，生成最终的ASK调制波形。该模块不仅考虑了数字信号的逻辑映射，还涵盖了采样频率匹配

详 情 说 明

基于MATLAB的多进制幅移键控(MASK)通用调制模块

项目介绍

本项目提供了一个功能完备的通用多进制幅移键控（MASK）信号调制仿真方案。该模块旨在通过高度参数化的设计，模拟数字信号在物理信道中的幅度调制过程。用户可以根据需求灵活配置调制阶数（M值），实现从基础的2ASK到更高阶的MASK调制仿真。系统涵盖了从原始随机序列生成、符号振幅映射、基带脉冲成形到高频载波调制的完整链路，并集成了详尽的时域和频域可视化分析功能。

功能特性

• 高度灵活性：支持自定义M进制（2, 4, 8, 16等），满足不同复杂度的仿真需求。
• 物理层精细建模：严格遵循符号速率、采样频率与载波频率之间的物理关系。
• 自动化分析：内置FFT算法进行频谱分析，并自动计算功率谱密度（PSD）。
• 直观可视化：多维度展示基带映射信号、已调波形、信号频谱及符号映射星座图。
• 鲁棒性建议：包含参数逻辑校验，确保仿真遵循奈奎斯特采样定律。

系统要求

• 环境：MATLAB R2016b 及以上版本。
• 组件：基础MATLAB环境（无需特殊工具箱）。

功能实现逻辑

1. 仿真参数配置

系统首先确立调制的核心参数，包括调制阶数 M、载波频率 fc、符号速率 Rs 以及采样频率 fs。通过这些基础参数计算出每个符号占据的采样点数（sps）和总采样点数，建立精确的时间坐标轴。

2. 多进制符号映射

程序随机产生分布在 [0, M-1] 范围内的逻辑符号序列。映射逻辑采用线性对应关系：逻辑电平 i 被映射为物理振幅 (i+1) * 增益系数。这种处理方式将离散的逻辑数据转化为可用于模拟调制的幅度控制量，并生成对照表供参考。

3. 基带信号成形

系统将映射后的离散振幅序列转换为连续的基带阶梯波形。通过矩形脉冲成形算法，将每个符号的映射振幅在对应的采样周期内保持恒定，为与载波进行逐点相乘奠定基础。

4. 载波调制过程

系统生成标准的高频余弦载波 A*cos(2*pi*fc*t)。调制阶段通过将成形后的基带信号（代表瞬时振幅）与高频载波进行点乘运算，实现幅度随逻辑符号变化的 MASK 已调信号。

5. 频域特性计算

利用快速傅里叶变换（FFT）对已调信号进行时频转换。经过双边谱转单边谱、幅值归一化及对数转换（dB单位）处理，得到信号的单边功率谱分布，以便观察主瓣宽度及旁瓣抑制情况。

关键算法与实现细节

• 振幅映射算法：采用 (sourceData + 1) * A_gain 公式，确保不同逻辑符号在载波幅度上有明确且均匀的区分度。
• 采样对齐逻辑：通过 sps = fs / Rs 确保符号边界与采样点严格对齐，避免了符号间的定时偏差。
• 频谱稳定处理：在计算对数功率谱 (10*log10) 时引入了 1e-10 的极小常数，防止计算 0 值的对数导致数值异常。
• 二维可视化布局：

- 时域视图：对比展示映射后的基带波形与调制后的高频波形。 - 频域视图：通过设置 axis 限制，自动聚焦于载波频率 fc 左右各 3 倍符号速率的带宽区域，便于详细观察信号频谱结构。 - 映射视图：通过杆状图（Stem Plot）展示逻辑符号与载波振幅的对应关系，即 MASK 的星座图表现。

使用方法

1. 在 MATLAB 中将当前文件夹定位至该项目目录。
2. 运行主函数，系统将根据默认参数（4ASK，2000Hz载波）自动执行仿真。
3. 修改代码起始部分的参数设置区域（如将 M 改为 8 或 16），即可研究不同阶数下的调制效率与频谱特性。
4. 观察命令行输出的振幅对照表，并结合弹出的图形窗口分析信号的时频域特征。