電子信息工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

學(xué)院信息科學(xué)與工程專業(yè)電子信息工程學(xué)生姓名霍娜學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目?jī)煞N信道下2PSK系統(tǒng)仿真 內(nèi)容及要求：利用MATLAB/Simulink進(jìn)行編程和仿真，仿真的內(nèi)容可以是關(guān)于信源、信源編碼、模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、多元調(diào)制、差錯(cuò)控制、多址技術(shù)、信道仿真及具體通信電路的動(dòng)態(tài)仿真實(shí)現(xiàn)。也可以用MATLAB編程對(duì)通信的某一具體環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)仿真。進(jìn)度安排：2007年07月02日-032007年07月04日-06日2007年07月09日-10日調(diào)試程序2007年07月11日性能分析及2007年07月12日-13日撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告、指導(dǎo)教師（簽字）：年月日學(xué)院院長(zhǎng)（簽字）：年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要在數(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)字基帶信號(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，因而，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)制的實(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)制方式，有著重要意義。調(diào)制解調(diào)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法有多種，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)制又稱相移鍵控，記作PSK(PhaseShiftKeying)。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)字信息的。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2PSK（BPSK）調(diào)制與解調(diào)的工作原理，以及用Simulink進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。關(guān)鍵字：matlab，simulink,仿真目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)及目的…………41.設(shè)計(jì)任務(wù)……………42.設(shè)計(jì)目的……………4二、設(shè)計(jì)步驟…………………41一般原理與實(shí)現(xiàn)方法……………42.2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能………6三、設(shè)計(jì)過(guò)程………………7四、結(jié)論……………………10五、總結(jié)及設(shè)計(jì)心得………………11六、參考文獻(xiàn)………………13一、設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容設(shè)計(jì)目的(1)理解2PSK信號(hào)的產(chǎn)生。(2)學(xué)會(huì)使用simulink軟件。(3)了解和分析2PSK信號(hào)的產(chǎn)生原理。設(shè)計(jì)內(nèi)容1、了解2PSK信號(hào)的原理和產(chǎn)生的過(guò)程。2、掌握2PSK信號(hào)的調(diào)制原理和實(shí)現(xiàn)方法并畫出實(shí)現(xiàn)框圖。3、使用simulink軟件仿真并畫出仿真圖分析波形。4、在高斯信道和瑞利信道下，對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)行分析二、設(shè)計(jì)步驟1、一般原理與實(shí)現(xiàn)方法原理：2PSK(PhaseShiftKeying)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的原理在二進(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)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。數(shù)字相位調(diào)制又稱相移鍵控，記作PSK(PhaseShiftKeying)。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)字信息的。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∏通常用已調(diào)信號(hào)載波的和分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式:其中，

其中與2ASK和2FSK時(shí)的不同，在2PSK調(diào)制中，應(yīng)選擇雙極性的，由上式可以看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，已調(diào)信號(hào)取∏相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，已調(diào)信號(hào)取0相位。這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控，稱為二進(jìn)制絕對(duì)相移方式。

二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的調(diào)制原理圖如圖所示。其中圖(a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)，圖(b)是采用數(shù)字見(jiàn)控的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)。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)。這種現(xiàn)象通常稱為"倒π"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π"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π"現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用。2PSK信號(hào)屬于DSB信號(hào)，它的解調(diào)，不再能采用包絡(luò)檢測(cè)的方法，只能進(jìn)行相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖?所示。2PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖⒉2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能2PSK系統(tǒng)的相干解調(diào)法如圖?所示，設(shè)抽樣判決器的判決門限電平為0電平，則在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，低通濾波器的輸出信號(hào)為因?yàn)樗鼈兊慕庹{(diào)系統(tǒng)是完全相同的。則2PSK系統(tǒng)總的誤碼率為下面求和:因?yàn)楹拖嗟?，所以只需?jì)算。因?yàn)槭蔷禐椋讲顬榈恼龖B(tài)隨機(jī)變量，所以式中。

因?yàn)楹拖嗟?，所?PSK信號(hào)采用相干解調(diào)法時(shí)的系統(tǒng)誤碼率為在大信噪比情況下，上式可近似表示為三、設(shè)計(jì)過(guò)程1、

2PSK

在高斯白噪聲信道下的仿真參數(shù)設(shè)置：（1）隨機(jī)信號(hào)的參數(shù)（2）2psk參數(shù)（3）高斯白噪聲信道參數(shù)經(jīng)過(guò)以上的參數(shù)設(shè)置后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的仿真2、2PSK在瑞利信道下

信道下的仿真參數(shù)設(shè)置（1）隨機(jī)信號(hào)的參數(shù).（2）2psk參數(shù)（3）瑞利信道參數(shù)四、結(jié)論高斯白噪聲信道下仿真結(jié)果圖5.1高斯白噪聲信道下頻譜圖(2)瑞利信道下仿真結(jié)果圖5.2瑞利信道下頻譜圖五、總結(jié)及設(shè)計(jì)心得：總結(jié)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于Rayleigh信道模型下的誤比特率與信噪比成反比關(guān)系,且其誤比特性能較高斯信道的誤比特性能更差.高斯過(guò)程又稱正態(tài)隨機(jī)過(guò)程。如果過(guò)程是廣義平穩(wěn)的，即其均值與時(shí)間無(wú)關(guān)，其方差函數(shù)值與時(shí)間間隔τ有關(guān)，而與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，則它的n維分布也與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)。如果高斯過(guò)程中的隨機(jī)變量之間互不相關(guān)，則它們也是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。一個(gè)均值為零，方差為σξ2的平穩(wěn)高斯窄帶過(guò)程，其包絡(luò)αξ(t)的一維分布是瑞利分布，而其相位φξ(t)的一維分布是均勻分布，并且就一維分布而言，αξ與φξ是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。凡是功率普密度在整個(gè)頻域內(nèi)都是均勻分布的噪聲，成為白噪聲。正弦波加窄帶高斯過(guò)程的包絡(luò)概率密度函數(shù)是廣義瑞利分布。如果振幅A=0，該函數(shù)即為瑞利分布。高斯過(guò)程經(jīng)線性變換后的過(guò)程仍為高斯的。瑞利衰落是信號(hào)幅值在相位疊加時(shí)產(chǎn)生的相加或者抵消，個(gè)人認(rèn)為是由于多徑產(chǎn)生的。當(dāng)然還有rice分布等，瑞利是一種比較糟糕的情況了。從我們?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)論中我們得知信號(hào)在瑞利信道下的誤碼率要高于高斯信道問(wèn)題討論：1.2PSK信號(hào)的功率譜密度的特點(diǎn)是什么？答：(1)2PSK信號(hào)帶寬與2ASK信號(hào)帶寬相同，B=2/Ts=2fs(2)2PSK信號(hào)的功率譜密度的連續(xù)譜與2ASK信號(hào)的功率譜密度基本相同（只是幅度不同）但是2PSK在P=1/2時(shí)，將不存在離散譜。2.瑞利信道和高斯信道的誤碼分別和哪些參數(shù)有關(guān)？答：瑞利信道的誤碼率主要與信道的增益向量有關(guān)，增益向量越大輸出信號(hào)的功率越大，輸出信噪比越大，誤碼率就越高．對(duì)于高斯信道每符號(hào)能量與噪聲功率比Es/No越大，誤碼率越?。?.為什么在瑞利信道下系統(tǒng)的誤碼率比較高？答：因?yàn)槿鹄诺朗嵌鄰絺鞑?，而且是隨參信道，傳輸?shù)男盘?hào)通過(guò)不同的路徑到達(dá)接收端，因此產(chǎn)生了不同的時(shí)間延遲．當(dāng)信號(hào)沿著不同路徑傳輸并相互干擾時(shí)就會(huì)產(chǎn)生多徑衰落現(xiàn)象．造成了信號(hào)的嚴(yán)重失真，所以誤碼率很高．4.2PSK信號(hào)的功率譜密度還可以用哪些方法產(chǎn)生和解調(diào)？答：2PSK可以用模擬調(diào)制法，鍵控調(diào)制法，用極性比較法，鑒相法解調(diào)2PSK信號(hào)，用差分相干法解調(diào)。心得體會(huì)：我剛接到這個(gè)論文題目時(shí)，首先感覺(jué)這個(gè)題目很親切，因?yàn)槲覀兊膶I(yè)和它很接近，調(diào)制和解調(diào)的仿真也正是我所感興趣的，經(jīng)過(guò)我的努力和老師的耐心指導(dǎo)，課程設(shè)計(jì)順利按時(shí)完成，它是對(duì)我們把通信原理所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中的一次系統(tǒng)的檢驗(yàn)。從接到題目到設(shè)計(jì)結(jié)束的過(guò)程中經(jīng)歷了很多，總的來(lái)說(shuō)可以概括為以下幾點(diǎn)。（1）查資料，列綱要。拿到論題后，首先聽(tīng)取了老師給我們對(duì)該課題大概的講解的和一些重要建議，先找相關(guān)方面的資料和對(duì)該組成員進(jìn)行分工。接著便是看與此有關(guān)的資料，讀懂這方面的知識(shí)，從而列出該設(shè)計(jì)的具體步驟。（2）設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的考核，更是對(duì)把所學(xué)習(xí)理論知識(shí)運(yùn)用的實(shí)踐操作中的一次檢驗(yàn)。遇到困難，迎難而上。從前在學(xué)習(xí)過(guò)程中碰見(jiàn)點(diǎn)困難就想著去找老師、問(wèn)同學(xué)，但老師對(duì)我們非常嚴(yán)格，只在一些大的方面給我們一些提示，指出設(shè)計(jì)方向，而對(duì)于一些小的方面，一些細(xì)節(jié)性的問(wèn)題要求我們自己去思考。這樣就提高了我們的獨(dú)立思考和動(dòng)手實(shí)踐能力，這對(duì)我們以后不管是進(jìn)入社會(huì)工作還是繼續(xù)學(xué)習(xí)深造都有極其重要的幫助。（4）在本文的最后，