2PSK仿真課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目 2PSK調(diào)制解調(diào)器的建模與仿真專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 時(shí) 間 2015 年1月10日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2PSK調(diào)制解調(diào)器的建模與仿真課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)利用matlab對(duì)數(shù)字通信相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，熟悉數(shù)字通信的相 關(guān)理論；更好的了解數(shù)字通信的相關(guān)知識(shí)，提高分析問(wèn)題、查閱資料、自主設(shè)計(jì) 等各方面能力。課程設(shè)計(jì)的要求產(chǎn)生一組20位以上隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)（雙極性）；產(chǎn)生載波信號(hào)，載波周期與碼元寬度相同且均為1；實(shí)現(xiàn)基于MATLA仿真2PSK調(diào)制與解調(diào)；通過(guò)巴特沃斯低通濾波器，根據(jù)位同步信號(hào)進(jìn)行抽樣判決；各階段信號(hào)頻譜分析、誤碼率并給出仿真結(jié)果；2014.12.30 2014.1

2、2.31 熟悉課題，查詢(xún)相關(guān)資料，完成方案選擇;2015.1.22015.1.6 設(shè)計(jì)模塊劃分、實(shí)現(xiàn)及各模塊調(diào)試、驗(yàn)證；2015.1.72015.1.8設(shè)計(jì)整體實(shí)現(xiàn)、調(diào)試及驗(yàn)證，并開(kāi)始撰寫(xiě)報(bào)告；2015.1.92015.1.10設(shè)計(jì)完成，課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)并定稿，上交。認(rèn)真閱讀數(shù)字通信課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)規(guī)范；課題小組經(jīng)協(xié)商好要指定 組長(zhǎng)并明確分工，形成良好團(tuán)隊(duì)工作氛圍；基于課題基本要求，各小組與 指導(dǎo)老師討論，再將課題細(xì)化、增加要求；課題小組每個(gè)成員均需各自撰 寫(xiě)一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2PSK調(diào)制解調(diào)器的建模與仿真摘要數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)制，變?yōu)轭l帶信號(hào)，通過(guò)信道傳輸，在 接收端解

3、調(diào)后恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)，由于大多數(shù)實(shí)際信號(hào)都是帶通型的，所以必須先用數(shù)字頻 帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，形成數(shù)字調(diào)制信號(hào)再進(jìn)行傳輸，因此，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代 通信的重要手段。數(shù)字調(diào)制地實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了通信的飛速發(fā)展。研究數(shù)字通信調(diào)制理論，提 供有效調(diào)制方法有著重要意義。實(shí)現(xiàn)調(diào)試解調(diào)的方法有很多種，本文應(yīng)用了鍵控法產(chǎn)生調(diào) 制與解調(diào)信號(hào)。數(shù)字相位調(diào)制又稱(chēng)相移鍵控記作 PSK(Phase Shift Keying),二進(jìn)制相移鍵控 記作2PSK,它們是利用載波振蕩相位的變化來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)的，在二進(jìn)制數(shù)字解調(diào)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， 則就產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控2PSK信號(hào)。 重點(diǎn)介紹了

4、2PSK的調(diào)制與解調(diào)的工作原理，以及通過(guò)MATLAB進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，并且分 析了各階段信號(hào)的頻譜及誤碼率。關(guān)鍵詞 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)； 2PSK；MATLAB 仿真課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 摘 要1設(shè)計(jì)概述 1.1 設(shè)計(jì)背景 1.2 設(shè)計(jì)目的 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)原理 2PSK數(shù)字調(diào)制過(guò)程分析 2PSK數(shù)字解調(diào)過(guò)程分析2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 M文件下仿真設(shè)計(jì)思路及過(guò)程.2PSK調(diào)制部分2PSK解調(diào)部分Simulink 下的仿真 3.3.1 仿真模型建立 3.3.2參數(shù)的設(shè)置 3.3.3仿真結(jié)果 3.3.4 仿真結(jié)果分析 M 文件仿真結(jié)果 2PSK調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)信號(hào)波形圖

5、2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)頻譜分析.各階段功率譜密度分析及誤碼率參考文獻(xiàn) 附錄 . II1.1.1.22.3. .4.5.5.5.5.6. .6.6.7.8.9.9.1.11.31.5.1.6. 1 設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)背景當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)步入信息時(shí)代，在各種信息技術(shù)中，信息的傳輸及通信起著支撐作用。 而對(duì)于信息的傳輸，數(shù)字通信已經(jīng)成為重要的手段。因此，數(shù)字信號(hào)的調(diào)制就顯得非常重 要。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

6、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(chēng)為數(shù)字調(diào)制。通常使用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制， 比如對(duì)載波的振幅、 頻率和相位進(jìn)行鍵控。 在這三種調(diào)制的基礎(chǔ)上為了得到更高的效果也 出現(xiàn)了很多其他的調(diào)制方式，如： DPSK，MASK ，MFSK，MPSK，APK 。它們其中有的 一些是將基本的調(diào)制方式用在多進(jìn)制上或者引入了一些新的方式來(lái)解決基本調(diào)制的一些 問(wèn)題如相位模糊和無(wú)法提取位定時(shí)信號(hào)， 另外一些是由多種基本的調(diào)制方式組合來(lái)達(dá)到更 好的效果。數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)性能的好壞取決于傳輸信號(hào)的誤碼率，而誤碼率不僅僅與信道、 接收方法有關(guān)還和發(fā)送端所采用的調(diào)制方式有很大的關(guān)系。我們研究的ASK ，F(xiàn)SK，P

7、SK等就主要是發(fā)送方的基本調(diào)制方式。本設(shè)計(jì)主要對(duì) 2PSK 信號(hào)的原理及其相干解調(diào)系統(tǒng)性 能進(jìn)行了分析和仿真，這樣能讓我們對(duì)數(shù)字調(diào)制方式有一個(gè)更清楚的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)目的2PSK 數(shù)字調(diào)相技術(shù)由于其抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，而被廣泛應(yīng)用于各種通信中。 本題目要求學(xué)生進(jìn)行 2PSK 信號(hào)的產(chǎn)生及譜分析，達(dá)到以下目的：通過(guò)利用 MATLAB 對(duì)數(shù)字通信相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，熟悉數(shù)字通信的相關(guān)理論；更好的了解數(shù)字通信的相關(guān)知識(shí)，提高分析問(wèn)題、查閱資料、自主設(shè)計(jì)等各方面能力。了解并掌握數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 2PSK 的調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)， 通過(guò) MATLAB 來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通 信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深對(duì) 2PSK 系統(tǒng)的

8、理解，并熟練掌握 MATLAB 語(yǔ)言。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.產(chǎn)生一組 20 位以上隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)（雙極性） 2.產(chǎn)生載波信號(hào)，載波周期與碼元寬度相同且均為 1；實(shí)現(xiàn)基于 MATLAB 仿真 2PSK 調(diào)制與解調(diào)；通過(guò)巴特沃斯低通濾波器，根據(jù)位同步信號(hào)進(jìn)行抽樣判決；各階段信號(hào)頻譜分析、誤碼率并給出仿真結(jié)果。2設(shè)計(jì)原理2.1 2PSK數(shù)字調(diào)制過(guò)程分析數(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)

9、字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：利用模擬調(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PSK）基本的調(diào)制方式。圖2-1模擬調(diào)制的方法圖2-2相移方法看成是模擬調(diào)制的一個(gè)特例，把數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)作模擬信號(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(chēng)為鍵控法， 比如對(duì)載波的相位進(jìn)行鍵控，便可獲得相移鍵控（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

10、大值，則稱(chēng)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：利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和n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(2-1)e2p sk(t) = ACOSct + n)其中，W n表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位1.發(fā)送“ 0”時(shí) 發(fā)送“ 1”時(shí)因此，上式可以改寫(xiě)為”Acos%t 發(fā)送e2psk (t) = 4、Ac

11、os國(guó)ct發(fā)送“0”時(shí)“1時(shí)由于表示信號(hào)的兩種碼元的波形相同極性相反，故 極性全占空比矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘，即2PSK信號(hào)一般可以表述為一個(gè)雙e2p sk(t) = S(t)cosOct(2-2)其中S(t) =2 ang(t -nTs)，g(t)是脈寬為T(mén)s的單個(gè)矩形脈沖，而 為的統(tǒng)計(jì)特性為nan =1(概率為P), an =0(概率為1-P)。即發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，e2psk(t)取0相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，dpsk(t)??；I相位。這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱(chēng)為絕對(duì)相移方式。2.2 2PSK數(shù)字解調(diào)過(guò)程分析2PSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法

12、 。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)。圖中經(jīng)過(guò)帶通濾波(濾除信道噪聲)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，再進(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。圖2-3 2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)框圖P圖2-4 2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形帶通濾波器的意義是讓有用信號(hào)(已調(diào)信號(hào))通過(guò)，濾除一部分噪聲，所以有用信號(hào)在a處得到信號(hào)為a(t)= s 丫 cos t(2-3)假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位與2PSK信號(hào)的調(diào)制載波的基準(zhǔn)相位一致（通常默認(rèn)為0相位）0所以得到下式2 1 1C(t)=倉(cāng)PKs(t

13、)COS ct =s(t)cos ct = S(t)+ -S(t)C0S2ct 2 2(2-4)通過(guò)低通濾波器后1d（t）=2s2（t）最后通過(guò)抽樣判決器恢復(fù)出數(shù)字信號(hào)?？梢?jiàn)，2PSK信號(hào)相干解調(diào)的過(guò)程實(shí)際上是輸入已調(diào)信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過(guò)程，故常稱(chēng)為極性比較法解調(diào)。由于2PSK信號(hào)實(shí)際上是以一個(gè)固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時(shí)必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生 變化，如0相位變?yōu)閚相位或n相位變?yōu)?相位，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生 “0變“ 1或 “1變“0,從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種因?yàn)楸镜貐⒖驾d波倒相，而在接收端發(fā)生錯(cuò)誤恢復(fù) 的現(xiàn)象稱(chēng)為倒n現(xiàn)象或反向工作

14、”現(xiàn)象。絕對(duì)移相的主要缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生相位模糊，造 成反向工作。這也是它實(shí)際應(yīng)用較少的主要原因。(2-5)圖2-5 2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能原理方框圖2.3 2PSK相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析在實(shí)際通信系統(tǒng)中往往存在噪聲，噪聲會(huì)對(duì)判決值產(chǎn)生影響，即會(huì)產(chǎn)生誤碼率，一般 假設(shè)信道的噪聲為高斯白噪聲，下面討論2PSK解調(diào)器在高斯白噪聲干擾下的誤碼率3-在AWGN信道下BPSK信號(hào)相干解調(diào)的理論誤碼率為：1(2-6)Pe = erfc（ JT）22其中r為信噪比噲o在大信噪比（rT 1）條件下，上式可近似為:(2-7)3設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖圖3-1M文件下仿真設(shè)計(jì)思路及過(guò)程本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)

15、MATLAB來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)2PSK系統(tǒng)，在用MATLAB語(yǔ)言編程的時(shí)候 主要分為以下幾個(gè)部分。3.2.1 2PSK調(diào)制部分通過(guò)碼型變換產(chǎn)生雙極性數(shù)字基帶信號(hào)。首先調(diào)用MATLAB的rand函數(shù)產(chǎn)生一組隨機(jī)序列，然后將離散的隨機(jī)序列變換成單極性的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，將單極性信號(hào)乘以2然后減去1即可得到我們所需要的二進(jìn)制雙極性數(shù)字基帶信號(hào)。其中單(雙)極性碼 元寬度為1,每個(gè)碼元采樣250點(diǎn)即采樣間隔為1/250。載波信號(hào)的產(chǎn)生。采用載頻為fc=1Hz的余弦載波信號(hào)cos(2r *fc審t)，初始相位設(shè)為0,使得載波周期與碼元寬度相同且均為1。 通過(guò)隨機(jī)二進(jìn)制雙極性數(shù)字基帶信號(hào)與載波信號(hào)相乘得到2PS

16、K信號(hào)(0變1不變)：P sk=Bi polar_NRZ.*carrier_sig nal; 已調(diào)信號(hào)通過(guò)信道傳輸時(shí)會(huì)受到噪聲影響，我們通過(guò)MATLAB的awgn函數(shù)來(lái)模擬高斯白噪聲與已調(diào)信號(hào)相加的過(guò)程，在這里我們只考慮加性噪聲，不考慮乘型噪聲。其中 添加的高斯白噪聲是由y仁awgn(psk,10)實(shí)現(xiàn)，其中awgn為加性高斯白噪聲信道模型，信 道的信噪比為20。322 2PSK解調(diào)部分(1 )相干解調(diào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是將接收機(jī)收到信號(hào)通過(guò)乘法器與載波信號(hào)相乘即y2=y1.*carner_sig nal由于載波信號(hào)為1HZ，而要濾用MATLAB來(lái)設(shè)計(jì)理想的巴特沃斯模擬低通濾波器,去的高頻信號(hào)為2HZ

17、，故設(shè)通帶截止頻率1HZ，阻帶截止頻率2HZ。(3)進(jìn)行抽樣判決,0,則輸出值置為對(duì)每一個(gè)碼元寬度中間值作判決抽樣，增加抽樣成功率。若判決值大于1,否則置為0。求解誤碼率，利用公式(2-6)可以計(jì)算誤碼率的理論值，信噪比 snrdB是從-10到 10變化，將輸入的隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)與抽樣判決值進(jìn)行比較，誤碼率即為誤碼數(shù)與碼元總數(shù)的比值。3.3 Simuli nk下的仿真3.3.1仿真模型建立2PSK調(diào)制與解調(diào)及誤碼分析的總體仿真模型方框圖如下所示, 下半部分為解調(diào)部分。上半部分為調(diào)制部分,5-in*Unipol” to日加少Canvftft UnirHlATConvETtvSrgn40-Upiip

18、aln*Convoftw圖3-2 Simulink仿真模型3.3.2參數(shù)的設(shè)置正弦載波(Sine Wave2)參數(shù)設(shè)置：設(shè)置的振幅是1,頻率為1HZ，相位為0。與載波反相正弦波(Sine Wavel參數(shù)設(shè)置：設(shè)置的振幅是-1,頻率也是1hz，相位為0。 伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器(Bernoulli Bi nary Gen erator): 0和1的出現(xiàn)概率為0.5, 抽樣時(shí)間為1秒，采用是基于采樣的，其幅度設(shè)置為2,周期為3,占1比為2/3。碼型變化器(Unip olar toBi polar Con verier)參數(shù)設(shè)置：設(shè)置依據(jù)：采用1變0不變調(diào)制， 故極性設(shè)為“ Positive”。

19、(5)多路選擇器(Switch)參數(shù)設(shè)置：當(dāng)二進(jìn)制序列大于0時(shí)，輸出第一路信號(hào)；當(dāng)二進(jìn)制 序列小于0時(shí)，輸出第二路信號(hào)。(6)帶通濾波器(Digital Filter Design)參數(shù)：帶通范圍為12HZ,載波頻率為1HZ,而基 帶號(hào)帶寬為1H Z,考濾到濾波器的邊沿緩降，故設(shè)置為12HZ 0(7)低通濾波器(Digital Filter Design)參數(shù)設(shè)置：截止頻率為1HZ,二進(jìn)制序列的帶寬為 1HZ，故取 1HZ o取樣判決器(Sign)參數(shù)設(shè)置：門(mén)限值取為0.5,取樣時(shí)間為1,當(dāng)大于0.5時(shí)輸出0, 當(dāng)小于0.5時(shí)輸出1,能達(dá)到在1變0不變的取樣規(guī)則下正確解碼的目的。3.3.3仿真

20、結(jié)果調(diào)制波形：圖3-3 2PSK調(diào)制的波形圖中第一個(gè)圖為正相載波的波形， 第二個(gè)圖為隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制序列， 第三個(gè)圖為通過(guò)碼型變換器后的波形，最后一個(gè)圖為調(diào)制后的 2P SK信號(hào)。 解調(diào)波形：婭述D性濟(jì)佰適的PSK信號(hào)A0圖3-4加入高斯白噪聲后的解調(diào)波形圖中第一個(gè)圖為收到的2PSK波形（加入了高斯噪聲），第二個(gè)圖為與同頻同向載波相 乘后的波形，第三個(gè)圖為抽樣判決后的雙極性二進(jìn)制波形， 最后一個(gè)圖是經(jīng)過(guò)極性變換后 的波形。3.3.4仿真結(jié)果分析在Simulink下能夠清晰的看到2PSK調(diào)制和解調(diào)的波形。2PSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)采用的 是雙極性矩形波，所以在基帶信號(hào)產(chǎn)生后要進(jìn)行極性變換。2PSK的調(diào)

21、制是通過(guò)鍵控法實(shí)現(xiàn)的，還可以采用模擬調(diào)制的方法。2PSK的解調(diào)只有相干解調(diào)一種辦法。在加入高斯白 噪聲后，依然可以得到解調(diào)的波形，但是存在一定的誤碼率。且信噪比越大，誤碼率越低。4 M文件仿真結(jié)果4.1 2PSK調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)信號(hào)波形圖雙極性二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)-20I1J1 (11丨1hf J1|.h; 丿11.1J 1J1If111載波信號(hào)波形10-12468101214161820圖4-1二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)與載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)波形加噪后的波形if| J(1|b 7 WI.L1i h tT I11J),if8101214161820圖4-2 2PSK信號(hào)與接收機(jī)接收到的信號(hào)波形-201 1-I

22、V；:1 / 1; JJ f. . ” -； ? L .1 . w1;J I,J.叮I 打鳥(niǎo);T 占 H-n1JIIf4解調(diào)輸出波形10-12468101214161820經(jīng)低通濾波器后的輸出信號(hào)波形圖4-3通過(guò)解調(diào)、低通輸出波形由公式(2-4)可知，通過(guò)低通濾波器以后，輸出波形近似于-s(t)，即波形相似于雙2極性基帶信號(hào)波形,且幅度減半。抽樣后得到的離散采樣值抽樣判決輸岀基帶信號(hào)圖4-4判決輸出波形將抽樣輸出的基帶信號(hào)波形與原信號(hào)相比較可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)波形完全相同，說(shuō)明整個(gè)2PSK的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)是正確的。4.2 2PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)頻譜分析數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制非歸零碼，所以它的傅里葉變換

23、應(yīng)該是門(mén)函數(shù)，信號(hào)帶寬為1/TS,其頻譜圖-10。載波信號(hào)為正弦信號(hào)，載頻為1Hz,其頻譜如下。500400基帶信號(hào)頻譜 （N=1024）100030020005101520253035404550頻率/Hz圖4-5數(shù)字基帶信號(hào)與載波信號(hào)頻譜2PSK信號(hào)的實(shí)質(zhì)為基帶信號(hào)與載波相乘的結(jié)果，所以 2PSK的信號(hào)頻譜是基帶信號(hào) 頻譜的線(xiàn)性搬移，中心頻率為fc.,帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，如圖-11, 2PSK信號(hào)通過(guò) 信道后，加上了咼斯白噪聲，其頻譜如下。2PSK 信號(hào)頻譜 （N=1024）5004003002001001| 05101520253035404550頻率/Hz圖4-6 2PSK信號(hào)與

24、接收機(jī)接收的信號(hào)頻譜0相干解調(diào)實(shí)質(zhì)是將已調(diào)信號(hào)與提取的載波信號(hào)相乘，所以解調(diào)輸出的信號(hào)的頻率成分包括基帶信號(hào)頻率和載頻信號(hào)和噪聲如圖-12,通過(guò)低通濾波器后，高頻成分被慮掉，剩F基帶信號(hào)和部分噪聲。500盯K-VV-.-解調(diào)輸出信號(hào)頻譜（N=1024）400300200100101520253035404550頻率/Hz低通輸出信號(hào)頻譜（N=1024）解調(diào)輸出與低通輸出的信號(hào)頻譜圖4-750011in1- n 4抽樣判決輸出信號(hào)頻譜 （N=1024）45040035030015010050頻率/Hz4045500 05101520253035幅250200圖4-8判決輸出信號(hào)頻譜與基帶信號(hào)頻譜

25、通過(guò)比較判決輸出信號(hào)的頻譜和基帶信號(hào)頻譜，得出結(jié)論,2PSK的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是正確的。4.3各階段功率譜密度分析及誤碼率-100- -011陽(yáng)側(cè)丫1述兩E備咖時(shí)料-50-100、-，_r - - , 載波信號(hào)功率譜密度2PSK信號(hào)功率譜密度-500200400600解調(diào)輸岀信號(hào)功率譜密度02004006000-20-400200400600低通信號(hào)功率譜密度接收機(jī)接收信號(hào)功率譜密度-500200400600判決信號(hào)功率譜密度-100-50-100-100-502004000200400600600圖 4-9 2PSK功率譜密度0102PSK信噪比誤碼率關(guān)系圖E卡* 卡*理論值：七 實(shí)際值-1

26、10-210-310-4 ,10匚-10-8-6-4-2 0 2信噪比10圖 4-102PSK系統(tǒng)誤碼率由圖可以看出系統(tǒng)的誤碼率為 0。5 總結(jié)通過(guò)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(guò)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 性信號(hào)經(jīng)過(guò)碼的變化形成雙極性碼來(lái)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^(guò)程，而對(duì)于具體問(wèn)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

27、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(guò)程中會(huì)出現(xiàn)“倒n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， 因此不必考慮。這是自己第一次利用 Matlab 編程功能實(shí)現(xiàn)通信原理中基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)地構(gòu)建和利用 Matlab 中 Simulink 模塊搭建系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)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，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

28、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(wú)論是在我以后的工作中或是學(xué)習(xí)中都是非常有用的。1134參考文獻(xiàn) 郝建軍，桑林 .數(shù)字通信 M. 北京：人民郵電出版社 ,2002(2) ：206207. 樊昌信，曹麗娜 .通信原理 M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2013( 6):188190.李明明，李白萍電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè) MATLAB實(shí)驗(yàn)教程M.北京：北京大學(xué)出版社，2011( 1 ):102208. 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， 2011(1)： 160173.附錄代碼 %數(shù)字通信課程設(shè)計(jì) _2PSK 調(diào)制解調(diào)器的

29、建模與仿真clear all;close all;i=20; j=5000; %i 為隨機(jī)數(shù)個(gè)數(shù)， j 為采樣點(diǎn)數(shù)t=linspace(0,20,5000);%在0到20之間等分成5000個(gè)點(diǎn)，每個(gè)碼元250點(diǎn)% 功能實(shí)現(xiàn)模塊一：產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)% rem=round(rand(1,i);%調(diào)用函數(shù)產(chǎn)生0-1隨機(jī)序列，round按四舍五入取整Bipolar_NRZ=t;%將離散的的隨機(jī)序列轉(zhuǎn)變成連續(xù)的單極性二進(jìn)制碼元for n=1:20 %20個(gè)隨機(jī)數(shù)if rem(n)0;% 對(duì)每一個(gè)碼元寬度中間值作判決抽樣，增加抽樣成功率 y4(n)=1;elsey4(n)=0;end end f

30、igure(4)subplot(211);stem(y4);axis(0 20 -2 2);title(抽樣后得到的離散采樣值);grid on;xlabelC時(shí)間 /s);y5=t;for n=1:20if y4(n)=1; %若當(dāng)前碼元的抽樣值為 1，則該碼元的所有值( 250點(diǎn))為 1for m=j/i*(n-1)+1:j/i*ny5(m)=1;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n y5(m)=-1;endend end subplot(212);plot(t,y5);axis(0 20 -2 2);grid on;titleC抽樣判決輸出基帶信號(hào));xlabel

31、(采樣點(diǎn)數(shù));% % 功能實(shí)現(xiàn)模塊八：各階段信號(hào)頻譜分析% fs=250;N=1024; %采樣頻率和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù) n=0:N-1;t=n/fs; %時(shí)間序列y=fft(Bipolar_NRZ,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換 mag=abs(y);%求取 Fourier 變換的振幅 f=n*fs/N;figure(5);subplot(211)plot(f(1:N/2),mag(1:N/2);axis(0 50 0 500);xIabelC 頻率 /Hz);ylabel(振幅);title(基帶信號(hào)頻譜( fs=250;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(carrier_s

32、ignal,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換 mag=abs(y);%求取 Fourier 變換的振幅 f=n*fs/N;subplot(212) plot(f(1:N/2),mag(1:N/2);axis(0 50 0 500);xIabelC 頻率 /Hz);ylabel(振幅);title(載波信號(hào)頻譜( fs=256;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(psk,N);%對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT變換 mag=abs(y);%求取Fourier變換的振幅 f=n*fs/N;figure(6)subplot(211) plot(f(1:N/2),mag(1:N/2);axis(

33、0 50 0 500);N=1024);grid on;N=1024);grid on;N=1024);grid on;xIabelC頻率/Hz);ylabel(振幅);title(2PSK 信號(hào)頻譜 fs=250;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(y1,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換mag=abs(y);%求取Fourier變換的振幅f=n*fs/N;subplot(212)plot(f(1:N/2),mag(1:N/2);axis(0 50 0 500);xIabelC 頻率 /Hz);ylabel(振幅);title(接收機(jī)接收到的信號(hào)頻譜(N=1024);gr

34、id on;fs=250;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(y2,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換mag=abs(y);%求取 Fourier 變換的振幅 f=n*fs/N;figure(7)subplot(211) plot(f(1:N/2),mag(1:N/2); axis(0 50 0 500);xIabelC頻率/Hz);ylabel(振幅);title(解調(diào)輸出信號(hào)頻譜(N=1024);grid on;fs=250;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(y3,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換mag=abs(y);%求取 Fourier 變換

35、的振幅 f=n*fs/N;subplot(212) plot(f(1:N/2),mag(1:N/2); axis(0 50 0 500);xIabelC頻率/Hz);ylabel(振幅);title(低通輸出信號(hào)頻譜(N=1024);grid on;fs=250;N=1024;n=0:N-1;t=n/fs;y=fft(y5,N);% 對(duì)信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換 mag=abs(y);%求取 Fourier 變換的振幅 f=n*fs/N;figure(8)plot(f(1:N/2),mag(1:N/2);axis(0 50 0 500);xIabelC 頻率 /Hz);ylabel(振幅);title(抽樣判決輸出信號(hào)頻譜(N=1024);grid on;% % 功能實(shí)現(xiàn)模塊九：各階段信號(hào)功率譜密度分析%Fs=1000;n=0:1/Fs:1;nfft=1024; window=hamming(100); % 海明窗 noverlap=20; %數(shù)據(jù)無(wú)重疊range=half; %頻率間隔為0 Fs/2,只計(jì)算一半的頻率Pxx1,f=pwelch(carrier_signal,window,noverlap,nfft,Fs,range); plot_Pxx1=10*log10(Pxx1); Pxx