武科大通信原理課程設(shè)計

1、二一一 二一二 學(xué)年第 二學(xué)期電子信息工程系課程設(shè)計計劃書班 級： 課程名稱： 通信原理課程設(shè)計 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 王文武 二一二 年 六 月二十七 日一、課程設(shè)計目的： 通過課程設(shè)計，鞏固對課堂上基本理論知識的理解，加強理論聯(lián)系實際，增強動手能力和通信系統(tǒng)仿真的技能。二、課程設(shè)計時間安排：（1） 查資料 （2） 熟悉仿真軟件（3） 設(shè)計算法流程（4） 實現(xiàn)（5） 分析仿真結(jié)果三、課程設(shè)計內(nèi)容及要求：1）設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)（2FSK, 2PSk, 2ASK,2DPSK） 2） 設(shè)計基本要求：（1）設(shè)計出規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括信源，調(diào)制，發(fā)送濾波器模塊，信道，接

2、受濾波器模塊以及信宿；（2）根據(jù)通信原理，設(shè)計出各個模塊的參數(shù)（例如碼速率，濾波器的截止頻率等）；（3）觀察仿真結(jié)果并進行波形分析（眼圖，）；（4）分析影響系統(tǒng)性能的因素。3）實施要求 具體要求如下： 使用Matlab/Simulink進行仿真a) 完成2ASK、2FSK 、2PSk或 QPSK中任何一種調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)。傳輸信道模型選用下面三種之一：AWGN Channel、Rayleigh fading propagation channel和 Binary Symmetric Channel Channel；b) 分析已調(diào)信號的功率譜密度；c) 分析信道噪聲對誤碼率的影響。4、 實驗原理1

3、二進制振幅鍵控(2ASK) 振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制.當數(shù)字基帶信號為二進制時,則為二進制振幅鍵控. 設(shè)發(fā)送的二進制符號序列由0,1序列組成,發(fā)送0符號的概率為P,發(fā)送1符號的概率為1-P,且相互獨立.該二進制符號序列可表示為 （2-1-1）其中: （2-1-2）Ts是二進制基帶信號時間間隔,g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖: （2-1-3）則二進制振幅鍵控信號可表示為 （2-1-4）二進制振幅鍵控信號時間波型如圖 2 - 2 所示. 由圖 2 - 2 可以看出,2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號s(t)通斷變化,所以又稱為通斷鍵控信號(OO

4、K信號). 二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖2 - 3 所示,圖(a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn), 圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn).由圖 2 - 2 可以看出,2ASK信號與模擬調(diào)制中的AM信號類似.所以,對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測法),其相應(yīng)原理方框圖如圖2 - 4 所示.2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖 2 - 5 所示. _圖 2 2 二進制振幅鍵控信號時間波型圖2-3 二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖 a、相乘法調(diào)制 b、開關(guān)法調(diào)制本人采用開關(guān)法調(diào)制調(diào)制仿真如下調(diào)制信號參數(shù)設(shè)置 載波參數(shù)設(shè)置調(diào)制信號波形與已調(diào)信號波形如下：調(diào)制信號已調(diào)信

5、號我采用非相干解調(diào)仿真如下眼圖解調(diào)信號如下2二進制移頻鍵控(2FSK)在二進制數(shù)字調(diào)制中,若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化,則產(chǎn)生二進制移頻鍵控信號(2FSK信號).二進制移頻鍵控信號的時間波形如圖2 - 6 所示,圖中波形g可分解為波形e和波形f,即二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加. 若二進制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1,0符號對應(yīng)于載波頻率f2,則二進制移頻鍵控信號的時域表達式為 （2-1-5） （2-1- 6） 產(chǎn)生方法：調(diào)頻法：相位連續(xù) 開關(guān)法：相位不連續(xù)我采用的是開關(guān)法仿真如下參數(shù)設(shè)置同2ASK，但載波設(shè)置兩個頻率，

6、分別為20Hz和10Hz解調(diào)方法我采用包絡(luò)檢波仿真如下帶通濾波器設(shè)置由于載波信號頻率分別為10Hz和20Hz那么帶同頻率分別設(shè)置為9.510.5Hz和19.520.5HzS設(shè)置如下低通濾波器都是濾除高頻載波留下低頻調(diào)制信號，截止頻率為1.5Hz設(shè)置如下抽樣判決采用繼電器relay眼圖調(diào)制信號已調(diào)信號解調(diào)信號3、二進制差分相移鍵控(2DPSK)表示式設(shè)Dq為當前碼元和前一碼元的相位之差：則，信號可以表示為 式中，02pf0為載波的角頻率；q 為前一碼元的相位。我直接使用開關(guān)法產(chǎn)生2PSK的調(diào)制信號仿真如下解調(diào)仿真如下由于時間有限2DPSK沒有完全成功，眼圖顯示圖形不正確五、二進制數(shù)字信號的功率譜

7、密度 12ASK 信號的功率譜密度若二進制基帶信號s(t)的功率譜密度Ps( f ) 為 （2-1-13）則二進制振幅鍵控信號的功率譜密度 為 （2-1-14）整理后可得 （2-1-15）式（2-1-15）中用到。 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度如圖2-19所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。續(xù)譜兩部分組成。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定，二進制振幅鍵控信號的帶寬 B2AS是基帶信號波形帶寬B 的兩倍,即B2ASK=2B 圖2-19 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度 22FSK 信號的功率譜密度 相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜密度可以近似表示成兩個不同載波的二進制振

8、幅鍵控信號功率譜密度的疊加。 （2-1-16） （2-1-17） （2-1-18） （2-1-19）令概率，將二進制數(shù)字基帶信號的功率譜密度公式帶入式（2-1-19）可得 （2-1-20） 由式(7.1-20)可得，相位不連續(xù)的二進制移頻鍵控信號的功率譜由離散譜和連續(xù)譜所組成，其中，離散譜位于兩個載頻 f1和 f2處；連續(xù)譜由兩個中心位于 f1和 f2處的雙邊譜疊加形成；若兩個載波頻差小于 fs ，則連續(xù)譜在 fc 處出現(xiàn)單峰；若載頻差大于 fs ，則連續(xù)譜出現(xiàn)雙峰。若以二進制移頻鍵控信號功率譜第一個零點之間的頻率間隔計算二進制移頻鍵控信號的帶寬，則該二進制移頻鍵控信號的帶寬B2FSK為 （2

9、-1-21） 圖2-20 相位不連續(xù)二進制頻移鍵控信號的功率譜示意圖32PSK 及 2DPSK 信號的功率譜密度2PSK 與 2DPSK 信號有相同的功率譜。由式(2.1-9)可知，2PSK 信號可表示為雙極性不歸零二進制基帶信號與正弦載波相乘，則 2PSK 信號的功率譜為 （2-1-22）代入基帶信號功率譜密度可得 （2-1-23）若二進制基帶信號采用矩形脈沖，且P =1/2 時，則 2PSK 信號的功率譜簡化為 （ 2-1-24） 由式（2-1-23）和式（2-1-24）可以看出，一般情況下二進制頻移鍵控信號的功率譜密度由離散譜和連續(xù)譜組成，其結(jié)構(gòu)與二進制振幅鍵控信號的功率譜密度相類似，帶寬也是基帶信號帶寬的兩倍。當二進制基帶信號的“1”符號和“0”符號出現(xiàn)概率相等時，則不存在離散譜。2PSK信號的功率譜密度如圖2-21所示。 圖2-21 2PSK信號的功率譜密度6、 小結(jié) 通過對數(shù)字信號的simulink建模仿真，使我數(shù)字鍵控的概念又有了更深的了解，而且也熟悉了simulink軟件的操作。雖然時間不長，只有兩天，但是讓我學(xué)到了很多知識，尤其是有關(guān)matlab的。這次課設(shè)過程中遇到了很多問題，大部分通過在網(wǎng)上查找