通信原理課設(shè)報告2PSK通信系統(tǒng)設(shè)計

1、目錄1 技術(shù)要求12 基本原理12.1 2psk信號的定義12.2 2psk信號調(diào)制方法12.3 2psk信號的解調(diào)方法22.4 誤比特率BER分析33 建立模型描述34 模塊功能分析44.1 調(diào)制模塊44.2 高斯噪聲模塊74.3 解調(diào)模塊84.4 誤碼率比較模塊105調(diào)試過程及結(jié)論106 心得體會127 參考文獻(xiàn)132PSK通信系統(tǒng)設(shè)計1 技術(shù)要求設(shè)計一個2PSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，要求：（1）設(shè)計出規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； （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）用Matlab或SystemView 實(shí)現(xiàn)該數(shù)字通信系統(tǒng)； （4）觀察仿真并進(jìn)行波形分

2、析； （5）系統(tǒng)的性能評價。2 基本原理2.1 2psk信號的定義2psk二進(jìn)制移相鍵控方式，是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式。就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平(或符號)使載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。兩個載波相位通常相差180度，此時稱為反向鍵控(PSK),也稱為絕對相移方式。2.2 2psk信號調(diào)制方法2psk的調(diào)制方法有模擬調(diào)制和數(shù)字鍵控法兩種，分別如圖1、圖2所示。2PSK的產(chǎn)生：模擬法和數(shù)字鍵控法，就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較，只是對s(t)要求不同，因此2PSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。而就

3、鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。 2PSK信號與2ASK信號的時域表達(dá)式在形式上是完全相同的，所不同的只是兩者基帶信號s(t)的構(gòu)成，一個由雙極性NRZ碼組成，另一個由單極性NRZ碼組成。因此，求2PSK信號的功率譜密度時，也可采用與求2ASK信號功率譜密度相同的方法。圖1 2psk模擬調(diào)制法 圖2 2psk鍵控調(diào)制法2.3 2psk信號的解調(diào)方法 2PSK信號屬于DSB信號,它的解調(diào),不再能采用包絡(luò)檢測的方法,只能進(jìn)行相干解調(diào)，如圖3所示。圖3 2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)框圖及個測試點(diǎn)波形2.4 誤比

4、特率BER分析誤比特率（BER：Bit Error Rate）是指二進(jìn)制傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)碼傳輸錯誤的概率，也就是二進(jìn)制系統(tǒng)的誤碼率，它是衡量二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，誤比特率越低說明抗干擾性能越強(qiáng)。對于多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，一般用誤符號率（Symble Error Rate）表示，誤符號率和誤比特率之間可以進(jìn)行換算，例如采用格雷編碼的MPSK系統(tǒng)，其誤比特率和誤符號率之間的換算關(guān)系近似為： 。其中，M為進(jìn)制數(shù)，且誤比特率小于誤符號率。3 建立模型描述 sinmulink實(shí)現(xiàn)2psk的仿真，包括調(diào)制模塊、高斯噪聲模塊、解調(diào)模塊和誤碼率比較模塊，如圖4所示。由bernoulli binary g

5、enerator產(chǎn)生輸入信號，并經(jīng)過Unipolar to Bipolar Converter將單極性碼變?yōu)殡p極性碼。由Sine Wave產(chǎn)生載波信號，通過互為相反數(shù)的振幅實(shí)現(xiàn)的相位躍變。由Switch實(shí)現(xiàn)鍵控，由Gaussian Noise Generator產(chǎn)生高斯噪聲。解調(diào)模塊通過band pass帶通、Product乘法器、low pass低通、抽樣判決模塊實(shí)現(xiàn)，其中抽樣判決模塊由Triggered Subsystem、Pulse Generator、Relay、Zero-Order Hold1組成。最后，由Bipolar to UnipolarConverter將雙極性碼轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性

6、碼輸出。另外，誤碼率比較模塊由Error RateCalculation、Display和Zero-Order Hold組成，比較輸入信號與輸出信號之間的誤碼率，并顯示。圖4 sinmulink對2psk信號的調(diào)制和解調(diào)4 模塊功能分析4.1 調(diào)制模塊 該模塊可由如圖5所示的仿真圖實(shí)現(xiàn)。圖5 鍵控調(diào)制模塊其中，sin wave和sin wave1是反向載波，Bernoulli Binary產(chǎn)生方波，參數(shù)如圖6到10所示。圖6 sin wave參數(shù)圖7 sin wave參數(shù)圖8 Bernoulli Binary Generator參數(shù)圖9 Unipolar toBipolarConverter參

7、數(shù)圖10 switch參數(shù)4.2 高斯噪聲模塊 該模塊由圖11所示的仿真圖實(shí)現(xiàn)。圖11 高斯噪聲模塊4.3 解調(diào)模塊 該模塊包括帶通濾波器模塊、乘法器模塊、低通濾波器模塊、抽樣判決模塊，最后將雙極性碼轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性碼輸出顯示，如圖12所示。圖12 解調(diào)模塊參數(shù)設(shè)置如下：圖13 帶通濾波模塊參數(shù)圖14 低通濾波器模塊參數(shù)圖15 Pulse Generator參數(shù)4.4 誤碼率比較模塊 該模塊比較輸出信號與輸入信號之間錯碼的概率，并顯示。圖16 誤碼率比較模塊5調(diào)試過程及結(jié)論圖17 Scope輸出波形圖18 Scope1輸出波形 注釋：從上至下一次是輸入信號，2psk信號，雙極性碼信號，載波信號，輸

8、出波形，低通濾波信號，相乘信號，帶通濾波信號。 此時誤碼率顯示如圖19所示。圖19 誤碼率1通過改變Gaussian Noise Generator中的Mean value和Variance (vector or matrix)可以改變高斯噪聲模塊產(chǎn)生噪聲的情況，從而改變誤碼率。當(dāng)Gaussian Noise Generator中參數(shù)如圖20所示時，誤碼率顯示如圖21所示。圖20 Gaussian Noise Generator參數(shù)值圖21 誤碼率26 心得體會 這次課程設(shè)計沒有和平時的實(shí)驗(yàn)一樣連電路，而是在軟件上進(jìn)行仿真。剛開始拿到題目，有點(diǎn)不知所措，雖然學(xué)過matlab，但是并沒有熟練掌握

9、。不過，通過查找資料，還是逐漸熟悉了simulink的操作，發(fā)現(xiàn)它其實(shí)和proteus差不多，甚至更為簡單，每個模塊都是設(shè)定好的，可以直接使用。之后，就是設(shè)計2psk數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)了。在老師課堂講解的基礎(chǔ)上，又查閱了相關(guān)資料，得到了一個初步的模型。在實(shí)際操作過程中出現(xiàn)了很多問題，但通過自己對simulink的學(xué)習(xí)以及和同學(xué)的討論，問題被一一解決。在設(shè)計濾波器時，要注意帶通濾波器的帶寬應(yīng)使得所需信號可以通過，即如果基帶頻率選擇10Hz，載波頻率選擇50Hz，則帶通濾波器的低頻選15Hz，高頻選35Hz。剛開始做時隨便選的帶寬，電路雖然對，但是結(jié)果波形不對。低通濾波器的帶寬等于調(diào)制信號的帶寬，即如果基帶頻率選擇10Hz，低通濾波器的最高截至頻率選10Hz。在進(jìn)行sinmulink的仿真時，我按原理排好了電路，但是當(dāng)仿真時發(fā)現(xiàn)出錯，檢查模塊的搭建以及參數(shù)設(shè)置都并沒出錯，在同學(xué)的幫助下發(fā)現(xiàn)是高斯噪聲模塊選擇出錯，更改之后，系統(tǒng)能正常運(yùn)行。此次課程設(shè)計，獲益匪淺，不僅將理論知識和實(shí)際聯(lián)系起來，加深了自己對2psk的理解，通過仿真