2PSK系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、通信原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于Matlab的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 副教授 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 通信1302班 學(xué) 號(hào)： 完成時(shí)間： 2016年5月 學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)：通信工程指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)任務(wù) 利用MATLAB設(shè)計(jì)一個(gè)2PSK系統(tǒng)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容 2PSK系統(tǒng)中包括調(diào)制、加噪濾噪與解調(diào)部分，具體內(nèi)容如下： （1）產(chǎn)生基帶信號(hào)；（2）產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)；（3）已調(diào)信號(hào)通過(guò)高斯白噪聲信道；（4）對(duì)信號(hào)輸出端的混合信號(hào)中的噪聲進(jìn)行濾除；（5）信號(hào)的解調(diào)；（6）抽樣判決碼

2、元再生。三、設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)出一個(gè)2PSK系統(tǒng)，對(duì)2PSK系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，并編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。主要參考資料1 樊昌信,曹麗娜.通信原理M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2015.2 劉曉東,董辰輝.MATLAB從入門到精通M.北京:人民郵電出版社,2010.3 常華,袁剛,常敏嘉.仿真軟件教程.北京:清華大學(xué)出版社,2006.4 /view/17338de21af45a9c8?Pcf=2#6,2015-12-145 朱陽(yáng)燕.基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)仿真J.科技信息,2008(17):82.教研室意見(jiàn) 教研室主任： 年 月 日摘 要現(xiàn)代通信系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的工程

3、系統(tǒng)，通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究也是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)。由于技術(shù)的復(fù)雜性，在現(xiàn)代通信技術(shù)中，越來(lái)越重視采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)從仿真研究和設(shè)計(jì)輔助工具，發(fā)展成為今天的軟件無(wú)線電技術(shù)，這就使通信系統(tǒng)的仿真研究具有更重要和更實(shí)用的意義。課程設(shè)計(jì)首先介紹了課題的研究背景及意義和課題的研究?jī)?nèi)容，其次描寫(xiě)了2PSK系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)理論，著重講解了2PSK系統(tǒng)的兩種調(diào)制方式：模擬調(diào)制法和鍵控法，和它的解調(diào)方式，相干解調(diào)。然后在掌握了2PSK系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上利用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn)，MATLAB是一個(gè)用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分

4、析工具，可用于信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)及復(fù)雜的通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立等。在MATLAB平臺(tái)上建立2PSK調(diào)制和解調(diào)技術(shù)的仿真模型，并在建立模型過(guò)程中加入一個(gè)加噪濾噪的過(guò)程。構(gòu)思好2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程后即可在MATLAB仿真平臺(tái)上進(jìn)行2PSK系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)，加噪和濾噪，并對(duì)仿真模型進(jìn)行分析，得出仿真系統(tǒng)的波形圖，能夠更直觀的了解其系統(tǒng)的工作流程，得出更好的結(jié)論。通過(guò)2PSK系統(tǒng)的仿真過(guò)程進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制解調(diào)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，從理論學(xué)習(xí)的軌道逐步引向?qū)嶋H應(yīng)用，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制和解調(diào)；MATLAB；2PSK目 錄1

5、 緒論11.1 課題的研究背景與意義11.2 課題的研究?jī)?nèi)容12 2PSK系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)理論22.1 2PSK系統(tǒng)的基本介紹22.2 2PSK系統(tǒng)的基本原理22.2.1 2PSK系統(tǒng)的調(diào)制32.2.2 2PSK系統(tǒng)的解調(diào)42.3 本章小結(jié)53 基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介63.2 2PSK系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建63.3 2PSK系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及調(diào)用函數(shù)83.4 本章小結(jié)104 2PSK系統(tǒng)仿真及分析114.1 已調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生114.2 已調(diào)信號(hào)的解調(diào)134.3 仿真結(jié)果分析144.4 本章小結(jié)14結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16致 謝17附錄 程序清單181 緒論1.1 課題的研究背景

6、與意義通信的主要任務(wù)就是可靠并有效地實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，實(shí)際的通信系統(tǒng)是復(fù)雜的大規(guī)模系統(tǒng)，在噪聲和各種隨機(jī)因素的影響下，要完成實(shí)際設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究比較困難，有時(shí)要改變系統(tǒng)的某一兩個(gè)參數(shù)就可能意味著整個(gè)系統(tǒng)需要重做。利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)仿真，具有經(jīng)濟(jì)可靠簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在工程領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 近年來(lái)數(shù)字通信因?yàn)槠淇垢蓴_能力強(qiáng)、便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理、易于實(shí)現(xiàn)集成化、經(jīng)濟(jì)效益正趕上或超過(guò)模擬通信等優(yōu)點(diǎn)在近20年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無(wú)線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)

7、代技術(shù)成果的問(wèn)世，基于PSK的數(shù)字通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。 （1）微波中繼通信使長(zhǎng)距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí)。 （2）超聲波水下通信編碼，解決了載人潛水器之類的水下運(yùn)動(dòng)工具的通信問(wèn)題，使國(guó)內(nèi)外開(kāi)始深入研究水下通信問(wèn)題。（3）基于PSK技術(shù)的電力線通信由于具有投資少、無(wú)需重新布線、覆蓋范圍廣、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的應(yīng)用。2PSK在數(shù)字通信中應(yīng)用十分廣泛，2PSK是相移鍵控的最簡(jiǎn)單的一種形式，它用兩個(gè)初相相隔為180的載波來(lái)傳遞二進(jìn)制信息。由于2PSK具有良好的抗干擾性和頻帶利用率，因此在中高速數(shù)字通信中得到了廣泛的應(yīng)用。課程設(shè)計(jì)利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真，其優(yōu)

8、點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)，減少了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的時(shí)間成本。1.2 課題的研究?jī)?nèi)容課題主要對(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。這樣可以對(duì)數(shù)字調(diào)制方式有一個(gè)更清楚的認(rèn)識(shí)。通過(guò)MATLAB軟件，仿真2PSK調(diào)制與解調(diào)的具體過(guò)程，加深對(duì)2PSK調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的掌握。2 2PSK系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)理論2.1 2PSK系統(tǒng)的基本介紹數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸。然而，實(shí)際中的大多數(shù)信道因具有帶通特性而不能直接傳送基帶信號(hào)，這是因?yàn)閿?shù)字基帶信號(hào)往往具有豐富的低頻分量。這使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須用數(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)字基帶

9、信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。在接收端通過(guò)解調(diào)器把帶通信號(hào)還原成數(shù)字基帶信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字解調(diào)。通常把包括調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的數(shù)字傳輸系統(tǒng)叫做數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的基本原理相同，但是數(shù)字信號(hào)有離散取值的特點(diǎn)。 因此數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法： （1）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； （2）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。這種方法通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控，便可獲得振幅鍵控、頻移鍵控和相移鍵控三種基本的數(shù)字調(diào)制方式。2.2 2P

10、SK系統(tǒng)的基本原理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(hào)的兩個(gè)電平(或符號(hào))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(duì)相移方式。相移鍵控是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。2PSK信號(hào)碼元的“0”和“1”分別用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“”來(lái)表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為: （1）其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位： （2)因此，上式可以改寫(xiě)為: （3）這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)

11、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1所示。圖1 移相鍵控波形圖2.2.1 2PSK系統(tǒng)的調(diào)制2PSK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。一般的模擬幅度調(diào)制的方法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；數(shù)字鍵控法的開(kāi)關(guān)電路受s（t）控制。2PSK信號(hào)基本的解調(diào)方法是相干解調(diào)。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)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制方法和鍵控法。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。就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法比較，只是對(duì)s（t）要求不同，

12、因此2PSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。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。模擬調(diào)制法原理圖如圖2所示。雙極性不歸零碼型變換乘法器圖2 模擬調(diào)制法原理圖而就鍵控法來(lái)說(shuō)，用數(shù)字基帶信號(hào)s（t）控制開(kāi)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(hào)均可。鍵控法是用載波的相位來(lái)攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0和180來(lái)分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為： （4）2PSK的調(diào)制中必須為雙極性碼，鍵控法原理圖如圖3所示。開(kāi)關(guān)電

13、路0180移相圖3 鍵控法調(diào)制原理圖2.2.2 2PSK系統(tǒng)的解調(diào)2PSK信號(hào)屬于DSB信號(hào),且2PSK的幅度是恒定的它的解調(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)。經(jīng)過(guò)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(lái)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4所示，各點(diǎn)的波形圖如圖5所示。圖4 2PSK的相干解調(diào)原理圖圖5 2PSK信號(hào)相干解調(diào)時(shí)各點(diǎn)時(shí)間波形 由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)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

14、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”變成“0”，“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”。2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了2PSK系統(tǒng)和他的基本原理，就2PSK系統(tǒng)的兩種調(diào)制方式：模擬調(diào)制法和鍵控法，還有2PSK系統(tǒng)的相干解調(diào)進(jìn)行了介紹，并分析了這兩種調(diào)制方式和相干解調(diào)，讓后續(xù)的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為順利。3 基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Si

15、mulink兩大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問(wèn)題。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它

16、的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C+，JAVA的支持。MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，MATLAB的用戶界面也越來(lái)越精致，更加接近Win

17、dows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用的MATLAB函數(shù)和文件工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。它是一個(gè)集成的用戶工作空間，允許用戶輸入輸出數(shù)據(jù)，并提供了M文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調(diào)試器、MATLAB工作空間和在線幫助文檔。3.2 2PSK系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建2PSK系統(tǒng)的產(chǎn)生可以有模擬調(diào)制方法和數(shù)字鍵控法。就

18、模擬調(diào)制方法而言，2PSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。而就鍵控法來(lái)說(shuō)，用數(shù)字基帶信號(hào)s(t)控制開(kāi)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(hào)均可。因?yàn)?PSK信號(hào)的產(chǎn)生方法與2ASK相比較只是對(duì)s(t)的要求不同，在2ASK中s(t)是單極性的，而在2PSK中s(t)是雙極性的基帶信號(hào)。所以在產(chǎn)生了基帶信號(hào)后，在基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)基帶信號(hào)反碼再兩兩相減得到需要的雙極性基帶信號(hào)。由式(1)可知要得到一個(gè)2PSK信號(hào)需要在雙極性基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上乘上一個(gè)載波信號(hào)，所以利用相關(guān)函數(shù)在MATLAB上生成一個(gè)正弦載波信號(hào)。然后在現(xiàn)有信

19、號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加噪聲、濾波及抽樣判決?？煽偨Y(jié)為如圖6所示：圖6 2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程3.3 2PSK系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及調(diào)用函數(shù) 首先，在產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，可設(shè)置一些參數(shù)來(lái)調(diào)整基帶信號(hào)的形狀，在程序中，設(shè)置如下參數(shù)：每碼元采樣點(diǎn)數(shù)Fn=5000；碼元數(shù)i=10；載波頻率fc=5；碼元速率Fm=i/5；程序?qū)崿F(xiàn)為：i=10； j=5000； fc=5； fm=i/5； B=2*fm； 隨后在數(shù)字基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)，在已調(diào)信號(hào)上加入一個(gè)高斯白噪聲，此處可以加一個(gè)加性高斯白噪聲，也可以加一個(gè)乘性高斯白噪聲。乘性高斯白噪聲的效果加入更好，但是因?yàn)閷I(yè)知識(shí)有限，加入乘性高斯白噪聲的話不能保證有效的

20、濾除。所以還是加一個(gè)隨機(jī)的高斯白噪聲，即可設(shè)置如下參數(shù)：noise=rand（1，j）； 程序?qū)崿F(xiàn)為： noise=rand(1，j)； psk=e_psk+noise；加過(guò)噪聲后，對(duì)信號(hào)輸出端的混合信號(hào)中的噪聲進(jìn)行濾除，在使用低通濾波器濾除噪聲之前，必須設(shè)置低通濾波器的參數(shù)，可設(shè)置如下參數(shù)：通帶波紋Rp=0.1；阻帶衰減Rs=50；通帶截止頻率Wp=5/100；阻帶截止頻率Ws=10/100；程序?qū)崿F(xiàn)為：Rp=0.1；Rs=50；Wp=5/100；Ws=10/100； n，Wn=ellipord(Wp，Ws，Rp，Rs)； b，a=ellip(n，Rp，Rs，Wn)； X1=filter(b

21、，a，psk)；隨后便可進(jìn)行解調(diào)和抽樣判決碼元的再生。在2PSK系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，因?yàn)橛玫降某绦驅(qū)崿F(xiàn)，所以在變成過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)用到很多函數(shù)，除了基礎(chǔ)函數(shù)外，也用到了許多特殊函數(shù)。（1）范圍設(shè)定函數(shù)：linspace是MATLAB中的一個(gè)指令，用于產(chǎn)生指定范圍內(nèi)的指定數(shù)量點(diǎn)數(shù)，相鄰數(shù)據(jù)跨度相同，并返回一個(gè)行向量。用于產(chǎn)生x1，x2之間的N點(diǎn)行矢量，相鄰數(shù)據(jù)跨度相同。其中x1、x2、N分別為起始值、終止值、元素個(gè)數(shù)。若缺省N，默認(rèn)點(diǎn)數(shù)為100。 設(shè)計(jì)中用linspace(0，5，j)產(chǎn)生了一個(gè)從0到5之間的j點(diǎn)行矢量。 （2）基帶信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)rand用于產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列，如x=rand（m，n）產(chǎn)生m

22、行n列的位于（0，1）區(qū)間的隨機(jī)數(shù)。設(shè)計(jì)中用a=round(rand(1,i)及相關(guān)函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)值為0或1的基帶信號(hào)。得到的基帶信號(hào)是單極性的，需經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理使其變?yōu)橐粋€(gè)雙極性的基帶信號(hào)。 （3）繪圖相關(guān)函數(shù) igure用figure可以控制窗口的數(shù)量，即每次只顯示一個(gè)窗口。在程序中，一共設(shè)置了5個(gè)窗口用來(lái)顯示仿真出的波形。 subplotsubplot是MATLAB中的函數(shù)，是將多個(gè)圖畫(huà)到一個(gè)平面上的工具。如subplot（m,n,p）m表示是圖排成m行，n表示圖排成n列，也就是整個(gè)figure中有n個(gè)圖是排成一行的，一共m行，如果m=2就是表示2行圖。p表示圖所在的位置，p=1表示從左到右

23、從上到下的第一個(gè)位置。在程序中，為了清晰的顯示仿真出來(lái)的波形，設(shè)置每一個(gè)窗口只顯示兩個(gè)圖形，這樣不僅圖片清晰，而且不會(huì)太大。 plotplot是MATLAB中二維線畫(huà)圖函數(shù)。如plot(x,y)中若y和x為同維向量，則以x為橫坐標(biāo),y為縱坐標(biāo)繪制連線圖。若x是向量，y是行數(shù)或列數(shù)與x長(zhǎng)度相等的矩陣，則繪制多條不同色彩的連線圖，x被作為這些曲線的共同橫坐標(biāo)。若x和y為同型矩陣，則以x,y對(duì)應(yīng)元素分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。在程序中，每一個(gè)波形圖的編程過(guò)程中，x和y的設(shè)置都不一樣，所以每一個(gè)圖形都需要單獨(dú)說(shuō)明。 titletitle 就是給已經(jīng)畫(huà)出的圖加一個(gè)標(biāo)題，title () 括號(hào)內(nèi)單

24、引號(hào)里面的內(nèi)容就是圖片標(biāo)題的名稱。在程序中，必須在每一個(gè)圖形顯示的下面加上title語(yǔ)句，來(lái)為每一個(gè)圖形命名。 axisaxis是MATLAB中坐標(biāo)系的設(shè)置函數(shù)。axis(xmin xmax ymin ymax) 用來(lái)標(biāo)注輸出的圖線的最大值最小值，xmin xmax ymin ymax用來(lái)表示需要顯示坐標(biāo)的范圍，xmin、xmax、ymin、ymax分別表示X、Y軸坐標(biāo)最小和最大值。 (4)濾波器相關(guān)函數(shù)filter是一維數(shù)字濾波器,如Y=filter(B,A,X)，輸入X為濾波前序列，Y為濾波結(jié)果序列，B/A提供濾波器系數(shù)，B為分子，A為分母。3.4 本章小結(jié) 本章首先介紹了2PSK系統(tǒng)的仿

25、真平臺(tái)MATLAB平臺(tái)，然后講解了課程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)這個(gè)2PSK系統(tǒng)的思路，如何搭建2PSK系統(tǒng)的每一個(gè)模塊，每一個(gè)模塊的參數(shù)如何設(shè)計(jì)，并對(duì)在設(shè)計(jì)編程中使用到的函數(shù)進(jìn)行了介紹。4 2PSK系統(tǒng)仿真及分析4.1 已調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生 在2PSK系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要一個(gè)已調(diào)信號(hào)，而已調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生都是在數(shù)字基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上，所以，首先需要生成一個(gè)基帶信號(hào)，然后再在基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上一步一步的生成已調(diào)信號(hào)。 （1）基帶信號(hào)：圖7 基帶信號(hào)仿真圖基帶信號(hào)仿真圖如圖7所示，通過(guò)相關(guān)程序生成一個(gè)單極性的基帶信號(hào)st1。由于在2ASK中s(t)是單極性的，而在2PSK中s(t)是雙極性的基帶信號(hào)。所以在產(chǎn)生了基帶信

26、號(hào)后，下一步需要在基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)基帶信號(hào)反碼。（2）基帶信號(hào)反碼：圖8 基帶信號(hào)反碼仿真圖將圖7中的單極性基帶信號(hào)取反，由于在2ASK中s(t)是單極性的，而在2PSK中s(t)是雙極性的基帶信號(hào)。所以在單極性信號(hào)的基礎(chǔ)上取反來(lái)得到基帶信號(hào)反碼后。需要與基帶信號(hào)一起構(gòu)成雙極性碼。基帶信號(hào)反碼st2如圖8所示。（3）雙極性基帶信號(hào)：圖9 雙極性基帶信號(hào)仿真圖在基帶信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)基帶信號(hào)反碼再兩兩相減即可得到需要的雙極性基帶信號(hào)。將單極性基帶信號(hào)st1與st2相減，得到如圖9所示的需要的雙極性基帶信號(hào)。 （4）載波信號(hào)：圖10 載波信號(hào)仿真圖為了產(chǎn)生一個(gè)已調(diào)信號(hào)，在雙極性基帶信號(hào)已

27、有的情況下，還需要一個(gè)載波信號(hào)與之相乘才能生成一條信號(hào)，所以此處利用了相關(guān)函數(shù)生成了一個(gè)如圖10所示的正弦載波信號(hào)。 （5）2PSK信號(hào)：圖11 2PSK信號(hào)仿真將載波信號(hào)s1與雙極性基帶信號(hào)相乘則可得到所需的已調(diào)信號(hào)，已調(diào)信號(hào)2PSK如圖11所示。4.2 已調(diào)信號(hào)的解調(diào) （1）已調(diào)信號(hào)通過(guò)高斯白噪聲信道： 因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)生活中會(huì)存在不可避免的噪聲，為了模擬現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)中加入隨機(jī)噪聲后使設(shè)計(jì)更具真實(shí)性。此處加入的是一個(gè)簡(jiǎn)單加性高斯白噪聲，因?yàn)榧有愿咚拱自肼暠容^好濾除，也可以加入乘性高斯白噪聲，但是專業(yè)知識(shí)有限，無(wú)法保證能有效的濾除乘性高斯白噪聲，所以加入一個(gè)加性高斯白噪聲。加噪后的波形如圖12所示。

28、圖12 加噪后信號(hào)的仿真 （2）與載波相乘后的波形：圖13 與載波相乘后的波形實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要恢復(fù)出一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的相干載波。在信號(hào)的解調(diào)過(guò)程中，為了會(huì)付出一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的相干載波，所以在加噪后的已調(diào)信號(hào)上乘上之前生成的載波信號(hào)，如圖13所示。（3）通過(guò)低通濾波后的波形：為了去掉噪聲造成的諧波成分，也就是對(duì)信號(hào)輸出端的混合信號(hào)中的噪聲進(jìn)行濾除，需要加入低通濾波器，在第三章已經(jīng)設(shè)置過(guò)了低通濾波器的參數(shù)，所以可以實(shí)現(xiàn)用低通濾波器將噪聲濾除，獲得如圖14所示的波形。圖14 低通濾波后的波形（4）抽樣判決后的波形：圖15 抽樣判決后波形抽樣判決的作用是通過(guò)采樣的形式將原來(lái)的

29、基帶信號(hào)恢復(fù)，恢復(fù)后波形如圖15所示。4.3 仿真結(jié)果分析由圖可以看出，產(chǎn)生的數(shù)字隨機(jī)信號(hào)為，通過(guò)比較圖9和圖15，可看出最開(kāi)始生成的基帶信號(hào)與最后抽樣判決后產(chǎn)生的基帶信號(hào)一致。因?yàn)樵诮庹{(diào)過(guò)程中，加入的是最簡(jiǎn)單的加性高斯白噪聲，濾除掉這個(gè)加性高斯白噪聲也比較簡(jiǎn)單，所以總體上沒(méi)有什么誤差，最后得到的基帶信號(hào)也與原基帶信號(hào)一致。因此達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的。4.4 本章小結(jié)本章主要展示了2PSK系統(tǒng)中調(diào)制、加噪濾噪和解調(diào)的每一個(gè)步驟的仿真結(jié)果，并在仿真完畢后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，并成功設(shè)計(jì)出了2PSK系統(tǒng)。結(jié)束語(yǔ)歷經(jīng)十多天，從課程設(shè)計(jì)公布到課程設(shè)計(jì)完成，課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了。值得一說(shuō)的是，沒(méi)有同學(xué)們的幫助

30、和老師的指導(dǎo)，要完成課程設(shè)計(jì)也不是那么容易的，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)2PSK系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)2PSK系統(tǒng)時(shí)，要有一個(gè)明確的思路，要考慮多種因素在選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)仿真確認(rèn)2PSK系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否能成功。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我和我的同學(xué)們獨(dú)自解決問(wèn)題的能力也有多提高，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，查閱了許多相關(guān)書(shū)籍及文獻(xiàn)，取其相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)應(yīng)用到課設(shè)中，不過(guò)在后面低通濾波時(shí)用的是直接的參數(shù)?？偠灾?，課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。感謝老師！感謝同學(xué)！參考文獻(xiàn)1 樊昌信,曹麗娜.通信原理M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2015.2 劉曉東,董辰輝.MATLAB從入門到精通M.北京:人民郵電出版社,2010.3 常華,

31、袁剛,常敏嘉.仿真軟件教程.北京:清華大學(xué)出版社,2006.4 /view/17338de21af45a9c8?Pcf=2#6,2015-12-145 朱陽(yáng)燕.基于MATLAB的2PSK系統(tǒng)仿真J.科技信息,2008(17):82.致 謝歷經(jīng)十幾天，在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作下，終于完成了課程設(shè)計(jì)。在這里，首先我要感謝我的父母，父母總是我動(dòng)力的源泉，父母也是我迷茫路上的指明燈。然后我要感謝我的指導(dǎo)老師，如果不是指導(dǎo)老師在課堂上的耐心講解和課堂外的悉心指導(dǎo)，相比這次課程設(shè)計(jì)也不會(huì)完成的這么快。而且老師的講解和指導(dǎo)也是變相的鞏固了我們的基礎(chǔ)知識(shí)，讓我們?cè)诮窈蟮娜兆永锬軌蚋邮炀毜倪\(yùn)用我們學(xué)到的知識(shí)。最后，要特別感謝我們組的其他兩位組員，如果不是他們，我自己也不可能完成這次任務(wù)，所以他們是我很重要的伙伴，在課程設(shè)