2PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真

1、電 子 信 息 與 電 氣 工 程 系課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)類型： 設(shè)計(jì)題目：2PSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別： 電子系 年級(jí)專業(yè)： 08級(jí)通信工程 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文題目2PSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)類型工程技術(shù)導(dǎo)師姓名主要內(nèi)容及目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)2PSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)，并利用MATLAB軟件編程仿真，要求：1、設(shè)計(jì)出2PSK數(shù)字通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2PSK的調(diào)制解調(diào)功能。2、繪制系統(tǒng)原理框圖及仿真程序流程圖；3、敘述整個(gè)系統(tǒng)的工作原理；4、編寫仿真程序，并進(jìn)行調(diào)試仿真，觀察仿真波形；5、詳細(xì)記錄實(shí)施過(guò)程中所遇到的問(wèn)題及問(wèn)題產(chǎn)生的原因并制定解決方案。具有的設(shè)計(jì)條件根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供相關(guān)的試驗(yàn)

2、環(huán)境。計(jì)劃學(xué)生數(shù)及任務(wù)計(jì)劃需要3人1人主要進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；1人主要進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；1人主要進(jìn)行系統(tǒng)仿真調(diào)試工作。計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)程1、從接題開(kāi)始收集資料、準(zhǔn)備設(shè)計(jì)；2、第1周 畫出設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖，程序流程圖，制定設(shè)計(jì)方案；3、第2周 系統(tǒng)調(diào)試和完善，同時(shí)編寫設(shè)計(jì)報(bào)告。參考文獻(xiàn)1、樊昌信 通信原理 電子工業(yè)出版社2、王秉軍等 通信原理 清華大學(xué)出版社3、曹志剛等 現(xiàn)代通信原理 清華大學(xué)出版社4、劉衛(wèi)國(guó) MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版） 高等教育出版社5、王嘉梅 基于MATLAB的數(shù)字信號(hào)處理與時(shí)間開(kāi)發(fā) 西安電子大學(xué)出版社目錄1 摘要：42 2PSK工作原理42.1 2PSK數(shù)字調(diào)制42.2 調(diào)制

3、原理52.3 解調(diào)原理63 方案選擇63.1 信號(hào)調(diào)制結(jié)構(gòu)圖63.2 信號(hào)解調(diào)結(jié)構(gòu)圖74 實(shí)驗(yàn)仿真94.1 調(diào)制仿真圖94.2 解調(diào)仿真圖105 實(shí)驗(yàn)總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附：程序清單122PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真1 摘要：用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。鍵控法，即對(duì)載波的相位進(jìn)行鍵控，便可獲得相移鍵控（PSK）基本的調(diào)制方式。由于PSK在生活中有著廣泛的應(yīng)用，本論文詳細(xì)介紹了PSK波形的產(chǎn)生和仿真過(guò)程。我們可以系統(tǒng)的了解基本原理，以及得到數(shù)字調(diào)制波形和解調(diào)波形的方法。利用MATLAB仿真可更好的認(rèn)識(shí)2PSK信號(hào)波形調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程。關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制

4、、2PSK、調(diào)制與解調(diào)、Matlab仿真2 2PSK工作原理2.1 2PSK數(shù)字調(diào)制數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號(hào)。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個(gè)特例，把數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)做模擬信號(hào)的特殊情況處理；利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的相

5、位進(jìn)行鍵控，便可獲得相移鍵控（2PSK）基本的調(diào)制方式。 圖1 相應(yīng)的信號(hào)波形的示例 2.2 調(diào)制原理數(shù)字調(diào)相：如果兩個(gè)頻率相同的載波同時(shí)開(kāi)始振蕩，這兩個(gè)頻率同時(shí)達(dá)到正最大值，同時(shí)達(dá)到零值，同時(shí)達(dá)到負(fù)最大值，它們應(yīng)處于同相狀態(tài)；如果其中一個(gè)開(kāi)始得遲了一點(diǎn)，就可能不相同了。如果一個(gè)達(dá)到正最大值時(shí)，另一個(gè)達(dá)到負(fù)最大值，則稱為反相。一般把信號(hào)振蕩一次（一周）作為360度。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，我們說(shuō)兩個(gè)波的相位差180度，也就是反相。當(dāng)傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，1碼控制發(fā)0度相位，0碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相位就有了移動(dòng)，也就帶上了信息。相移鍵控是利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和

6、頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：(t)=Acost+)其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：=因此，上式可以改寫為： 圖2 2PSK信號(hào)波形2.3 解調(diào)原理2PSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號(hào)本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號(hào)的相位信息來(lái)解調(diào)信號(hào)。方案原理中給出了一種2PSK信號(hào)相干接收設(shè)備的原理框圖。圖中經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0.2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖所示

7、. 當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時(shí),解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò). 圖3 2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形這種現(xiàn)象通常稱為倒現(xiàn)象.由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著180的相位模糊,所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的倒現(xiàn)象,從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用. 3 方案選擇3.1 信號(hào)調(diào)制結(jié)構(gòu)圖圖4 2PSK信號(hào)采用乘法器的調(diào)制原理框圖圖5 2PSK信號(hào)采用相位選擇器的調(diào)制原理框圖結(jié)構(gòu)圖分析： 2PSK調(diào)制器可以采用相乘器，也可以采用相位選擇器就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法比較，只是對(duì)s(t)要求不同，故2PSK信

8、號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。而就鍵控法來(lái)說(shuō)，用數(shù)字基帶信號(hào)s(t)控制開(kāi)關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列號(hào)均可，2PSK信號(hào)于DSB信號(hào)只進(jìn)行相干載波。3.2 信號(hào)解調(diào)結(jié)構(gòu)圖帶通濾波相乘器低通濾波抽樣判決本地載波恢復(fù)V（t）定時(shí)脈沖cost2PSK解調(diào)器圖6 信號(hào)解調(diào)原理圖結(jié)構(gòu)圖分析：信號(hào)的解調(diào)原解調(diào)的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是接收的已調(diào)信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過(guò)程。不考慮噪聲時(shí)，帶通濾波器輸出點(diǎn)波形與輸入端2PSK波形相同，2PSK信號(hào)與本地恢復(fù)的同步載波相乘，得到波形其表達(dá)式為：；經(jīng)低通濾波器濾掉高頻分量輸出為： 得到波形，

9、經(jīng)抽樣判決，恢復(fù)出原數(shù)字信號(hào)，如圖(b)所示。x為抽樣時(shí)刻的值，判別規(guī)則為x0,判為0，x0)=am; x(x= vt Vs(ii)=High; else Vs(ii)=Low; end end Vo=Vs; subplot(325); plot (t,Vo), title(解調(diào)后輸出信號(hào)), axis(0 2e-4 -5 5) grid on; xlabel(時(shí)間 (s), ylabel(幅度(V),課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)設(shè)計(jì)成績(jī)注tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo

10、8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3Xt

11、KknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I3