通信原理課設(shè)報(bào)告2PSK通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1技術(shù)要求 1\o"CurrentDocument"2基本原理 1\o"CurrentDocument"2psk信號的定義 1\o"CurrentDocument"2psk信號調(diào)制方法 1\o"CurrentDocument"2psk信號的解調(diào)方法 2\o"CurrentDocument"2.4誤比特率BER分析 3\o"CurrentDocument"3建立模型描述 3\o"CurrentDocument"4模塊功能分析 4\o"CurrentDocument"4.1調(diào)制模塊 4\o"CurrentDocument"4.2高斯噪聲模塊 7\o"CurrentDocument"4.3解調(diào)模塊 8\o"CurrentDocument"4.4誤碼率比較模塊 10\o"CurrentDocument"5調(diào)試過程及結(jié)論 10\o"CurrentDocument"6心得體會(huì) 12\o"CurrentDocument"7參考文獻(xiàn) 132PSK通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)1技術(shù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)2PSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，要求：設(shè)計(jì)出規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的參數(shù)(例如碼速率，濾波器的截止頻率等)；用Matlab或SystemView實(shí)現(xiàn)該數(shù)字通信系統(tǒng)；觀察仿真并進(jìn)行波形分析；系統(tǒng)的性能評價(jià)。2基本原理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(gè)電平(或符號)使載波相位在兩個(gè)不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。兩個(gè)載波相位通常相差180度，此時(shí)稱為反向鍵控(PSK),也稱為絕對相移方式。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(shí)s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。

COSOict j[I K\HDp~~I!相移。IsCOSOict j[I K\HDp~~I!相移。Is（t）圖22psk鍵控調(diào)制法觀的「乘法器場成■我鍛信號圖12psk模擬調(diào)制法2psk信號的解調(diào)方法C2PSK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。Crnrnm.,,…AA—…圖32PSK相干解調(diào)系統(tǒng)框圖及個(gè)測試點(diǎn)波形\AAA7WAA7圖32PSK相干解調(diào)系統(tǒng)框圖及個(gè)測試點(diǎn)波形2.4誤比特率BER分析誤比特率(BER：BitErrorRate)是指二進(jìn)制傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)碼傳輸錯(cuò)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(SymbleErrorRate)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：PP.s,MpSK。其中，M為進(jìn)制數(shù)，且誤比特率小于誤符號率。b,MPSKlOgM3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bernoullibinarygenerator產(chǎn)生輸入信號，并經(jīng)過UnipolartoBipolarConverter將單極性碼變?yōu)殡p極性碼。由SineWave產(chǎn)生載波信號，通過互為相反數(shù)的振幅實(shí)現(xiàn)n的相位躍變。由Switch實(shí)現(xiàn)鍵控，由GaussianNoiseGenerator產(chǎn)生高斯噪聲。解調(diào)模塊通過bandpass帶通、Product乘法器、lowpass低通、抽樣判決模塊實(shí)現(xiàn)，其中抽樣判決模塊由TriggeredSubsystem、PulseGenerator>Relay、Zero-OrderHold1組成。最后，由BipolartoUnipolarConverter將雙極性碼轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性碼輸出。另外，誤碼率比較模塊由ErrorRateCalculation>Display和Zero-OrderHold組成，比較輸入信號與輸出信號之間的誤碼率，并顯示。圖4sinmulink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)。BanouIIIBemouiiBrsiYj-i^otarioBpolarCQnre*rmpoBanouIIIBemouiiBrsiYj-i^otarioBpolarCQnre*rmpo旬si四Hersn白'A1sue圖5鍵控調(diào)制模塊參數(shù)其中，sinwave和sinwavel是反向載波，BernoulliBinary產(chǎn)生方波，參數(shù)如圖6到10所示。

圖6sinwave參數(shù)圖7sinwave參數(shù)金SourceElcckParameters:EemculliBinaryGeneratcirBernoulliBinaryGeneratorGenerateaBernoullirandombinarynujiibe]：.Togenerateavectoroutputjspecifytheprotiabilityasavector.ParanetersProbabilityofazero:0.5Initialseed:SISampletime:1Fra>e-based.outputsInterpretvectorparajnetersas1-DOutputdatatype:|double ▼OKCancelHeIpApply圖8BernoulliBinaryGenerator參數(shù)' ' ' r?7 'FunctionBlockP-arameters:UnipoCar1oBipolarConverterUnipolartoBipolarConverter(mask)(link)Cortvertaunipolarsignalintherange[0;M—1];inhereMistheM-arynuuibEtjintoabipolarsi^n.a.1.ParanetersM-arynumber:2Polarity:Negative ■Outputdatatype:Inheritviainternalrule ■OK CancelHelpApply圖9UnipolartoBipolarConverter參數(shù)

3.FunctionBlockParametere:SwitchSwitchPassthroughinput1ufheninput2satisfiestheselectedcriterion;□tlierufiEBjpassthroughinput3.Theinputearenumberedtoptobottom,(orL已fttorighty.Th已fimtandthirdinputpartaaredataport andth.e芭已cciindinputportisthecontrolpart.Thecriteriaforcontrolport2arem2》=Thresholdju2>Thresholdoru.2"=□.MainSignalAttritutesCriteriaforpassingfirstinput:u2>Threshold ，Threshold;00Enab1已zero-crossingdeteelionCsricelHelpApply圖10switch參數(shù)圖10switch參數(shù)Sampletime(-1forinherited)CsricelHelpApply圖10switch參數(shù)圖10switch參數(shù)玳3七心Wau云n踞舊曲1玳3七心Wau云n踞舊曲1N0l￡{3enei3tor圖11高斯噪聲模塊圖11高斯噪聲模塊4.2高斯噪聲模塊該模塊由圖11所示的仿真圖實(shí)現(xiàn)。

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)

%FunctionBlockParameters:HowpassAi_LalogFilterDesign(mask)(link)Designoneufseveralst:ii-tdard：di_LalogfiltersjiiTLplemen+edmstate-spacefijrnt-Par：iTTLetersDesignmethcid:ButterworthFiltertype:Lov.rpassFilterorder:1Passb：it-Liiedgefrequency(rad/s):2*piOK CancelHeIpApply圖14低通濾波器模塊參數(shù)SourceBlockParameters:PulseGeneratorPulseGeneratorOutputpulses:if(t>=PhaseDelay)&&PulseisonY(t)=24JTiplitij.deeIseY(t)二0endPulse13T：iedeteriTLinesthecumputaticmalt戶chiliquE：used.Tijne-basedisreccururLerLdedforusewitha.variablestepsolverjwhileS：dJiLple-basedisrecoirunendedforusewithafixedstepsolverorwi+hinadiscre+epur+iunofairiode.usingavariablestepsolver.PargetersPulsetype:Timebased ―Tiine(t):UsesimulatiLintime ■Amplitude:1Period(secs):LL5PulseWidth(%ofperiod):<| Pir |卜OK CancelHelpApply圖15PulseGenerator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(cuò)碼的概率，并顯示。MotsGeneratorGenerator圖圖16誤碼率比較模塊5調(diào)試過程及結(jié)論圖17Scope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，輸出波形，低通濾波信號，相乘信號，帶通濾波信號。此時(shí)誤碼率顯示如圖19所示。通過改變GaussianNoiseGenerator中的Meanvalue和Variance(vectorormatrix）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)GaussianNoiseGenerator中參數(shù)如圖20所示時(shí)，誤碼率顯示如圖21所示。

圖20GaussianNoiseGenerator參數(shù)值Bispleiy圖21誤碼率26心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)沒有和平時(shí)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。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(gè)模塊都是設(shè)定好的，可以直接使用。之后，就是設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)濾波器時(shí)，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(shí)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sinmul