基于matlab的2psk2dpsk仿真通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 基于Matlab的2PSK，2DPSK仿真 學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 講師 2013年12月20日設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī) 按照優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽名 年 月 日說明：指導(dǎo)教師評(píng)分后，設(shè)計(jì)報(bào)告交院實(shí)驗(yàn)室保存。基于Matlab的2PSK，2DPSK仿真 專 業(yè)：通信工程 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師：摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)一直是研究的一個(gè)重要方向，數(shù)字通信技術(shù)與MATLAB的結(jié)合更是現(xiàn)代通信系統(tǒng)開展的一個(gè)必然趨勢(shì)。本次課程設(shè)計(jì)

2、是基于MATLAB的2PSK仿真，通過系統(tǒng)分析，步驟來完本錢次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過課程設(shè)計(jì)從理論學(xué)習(xí)的軌道逐步引向?qū)嶋H應(yīng)用，把理論上熟悉的定性分析、定量計(jì)算逐步和工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事信息處理技術(shù)的實(shí)際工作打下根底。關(guān)鍵詞：MATLAB；2PSK；2DPSK；仿真目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc375315713 第1章 Matlab簡(jiǎn)介 -3這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖2-1。圖2-

3、1 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形2.1 2PSK調(diào)制原理在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，那么產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180。鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0和180來分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為： 2-4其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。

4、本次設(shè)計(jì)中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-2和圖2-3所示。圖 2-2 模擬調(diào)制法原理圖圖 2-3 鍵控法原理圖2.2 2PSK解調(diào)原理由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過帶通濾波的信號(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。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖2-4所示，各點(diǎn)的波形如圖2-5所示。由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1

5、變成“0嗎“0變成“1，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒現(xiàn)象或“反相工作。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號(hào)，所以不存在此問題。圖 2-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖圖 2-5 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖仿真結(jié)果及分析 2PSK仿真圖用MATLAB搭建好的2PSK仿真圖如下：圖2-6 PSK仿真圖.2 2PSK模塊的參數(shù)設(shè)置1相乘模塊圖2-7 相乘器參數(shù)設(shè)置2低通濾波器模塊圖2-8 濾波器其參數(shù)設(shè)置3抽樣判決模塊圖2-9 pulse generator 參數(shù)設(shè)置2.4 2PSK仿真結(jié)果圖2-10 2PSK電路仿真波形 第3章 二進(jìn)制差分相移鍵控二進(jìn)制差分相移鍵控常簡(jiǎn)稱

6、為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì)載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。傳輸系統(tǒng)中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號(hào)中，2PSK信號(hào)和2ASK及2FSK信號(hào)相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號(hào)傳輸系統(tǒng)中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0和“1的顛倒，產(chǎn)生誤碼。為了保證2PSK的優(yōu)點(diǎn)，又不會(huì)產(chǎn)生誤碼，將2PSK體制改良為二進(jìn)制差分相移鍵控2DPSK，及相對(duì)相移鍵控。2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式?，F(xiàn)假設(shè)用表示本

7、碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：0表示0碼，表示1碼。那么數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時(shí)域波形圖見圖3-1。圖3-1 2DPSK信號(hào)波形圖3.1 DPSK調(diào)制原理二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為： 3-1為前一碼元的相位。實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖

8、3-2。圖 3-2 2DPSK調(diào)制原理框圖3.2 DPSK解調(diào)原理2DPSK信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。在解調(diào)過程中，假設(shè)相干載波產(chǎn)生相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對(duì)

9、碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖3-3和圖3-4所示。2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖如圖 3-5所示。圖3-3 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖圖3-4 2DPSK相干解調(diào)原理圖圖3-5 2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖仿真結(jié)果及分析 2DPSK仿真圖用MATLAB搭建好的2DPSK仿真圖如下：圖3-6 2DPSK仿真圖.2 2DPSK模塊的參數(shù)設(shè)置1載波模塊圖3-7 載波參數(shù)設(shè)置2乘法器模塊圖3-8 乘法器參數(shù)設(shè)置3基帶模塊圖3-9 基帶信號(hào)參數(shù)設(shè)置4Unipolar to Bipolar Converte模塊圖3-10 Unipol

10、ar to Bipolar Converter參數(shù)設(shè)置5碼變換模塊圖3-11 Logical Operator參數(shù)設(shè)置圖3-12 Unit Delay參數(shù)設(shè)置圖3-13 Data Type Conversion參數(shù)設(shè)置6濾波器模塊圖3-14 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置圖3-15 低通濾波器參數(shù)設(shè)置3.4 2DPSK仿真結(jié)果圖3-16 2DPSK電路仿真波形第4章 總結(jié)通過在本次設(shè)計(jì)中的實(shí)踐明白了自己知識(shí)上的誤區(qū)，例如，在低通濾波的過程中，主要目的是濾去高頻分量，濾去載波成分，所以對(duì)于低通濾波器的截止頻率的設(shè)置較為關(guān)鍵。而在2PSK的調(diào)制與解調(diào)中所用信號(hào)為雙極性的信號(hào)，因此要將在本次設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的單極性信

11、號(hào)經(jīng)過碼的變化形成雙極性碼來傳輸。本次設(shè)計(jì)只是按理論上的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單地系統(tǒng)構(gòu)建，目的是明確數(shù)字基帶傳輸?shù)脑砑斑^程，而對(duì)于具體問題，例如，實(shí)際中信道噪聲一般為高斯白噪聲，本次設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)便并未采用而是用rand函數(shù)產(chǎn)生了隨機(jī)噪聲信號(hào)。此外，還有在2PSK實(shí)際傳輸系統(tǒng)中，在恢復(fù)載波的過程中會(huì)出現(xiàn)“倒現(xiàn)象即相位模糊現(xiàn)象，但是在本次設(shè)計(jì)中直接在解調(diào)時(shí)給其同頻同相的載波，所以不會(huì)出現(xiàn)此種現(xiàn)象，因?yàn)椴槐乜紤]。這是自己第一次利用Matlab編程功能實(shí)現(xiàn)通信原理中根底知識(shí)系統(tǒng)地構(gòu)建，以前都是利用Matlab中Simulink模塊搭建系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，通過自己親自去動(dòng)手和調(diào)試我明白了實(shí)踐的重要性，尤其是對(duì)程序的調(diào)試

12、，更需要大量的時(shí)間反復(fù)上機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正，這樣也就加強(qiáng)了自己對(duì)程序分析的能力，更深刻地明白了通信原理中的知識(shí)內(nèi)容，更進(jìn)一步懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，同時(shí)提高了自己的思考能力，使得自己對(duì)課本里的內(nèi)容理解、記憶地更加透徹，這無論是在我以后的工作中或是學(xué)習(xí)中都是非常有用的。參考文獻(xiàn)1 李白萍，吳冬梅.通信原理與技術(shù)M.北京：人民郵電出版社,20032 樊昌信，曹麗娜.通信原理M.北京：國防工業(yè)出版社，20013 曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理M.北京：清華大學(xué)出版社，19924 李明明，李白萍.電子信息類專業(yè)MATLAB實(shí)驗(yàn)教程M.北京：北京大學(xué)出版社，20215 劉學(xué)勇.詳解MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，2021致謝首先，要感謝我的課程設(shè)計(jì)老師，是他給我接觸Matlab編程的時(shí)機(jī)，讓我接觸到了一個(gè)新的領(lǐng)域，擴(kuò)展了我的知識(shí)面。再次，我要感謝本班同學(xué)在學(xué)習(xí)上