通信仿真课程设计-matlab-simulink

1、理工大学工程技术学院通信仿真课程设计报告班级：信息工程1班姓 名:寇路军学 号：指导教师：周玲成 绩：2019年3月23日目录通信仿真课程设计报告2一 绪论2二. 课程设计的目的2三. 模拟调制系统的设计33. 1二进制相移键控调制基本原理33.2 2PSK信号的调制33. 2. 1模拟调制的方法33.3 2PSK信号的解调43. 4 2PSK的“倒TI现象”或“反向工作” 53. 5功率谱密度5四. 数字调制技术设计74. 1 2PSK的仿真74. 1. 1仿真原理图74. 1.2仿真数据74. 1.3输出结果9总结10参考文献11通信仿真课程设计报告一. 绪论随着社会的快速发展，通信系统在

2、社会上表现岀越来越重要的作用。目前, 我们生活中使用的手机,Internet, ATM机等通信设备都离不开通信系统。随 着通信系统与我们生活越来越密切，使用越来越广泛，对社会对通信系统的性 能也越高。另外，随着人们对通信设备更新换代速度越来越快。不得不缩短通 信系统的开发周期以及提高系统性能。针对这两方面的要求，必需要通过强大 的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。自从现代以来，计算机科技走上 了快速发展道路，实现了可视化的仿真软件。通信系统仿真，在目前的通信系统工程设计当中。已成为了不可替代的一 部分。它表现出很强的灵活性和适应性。为我们更好地研究通信系统性能带来 了很大的帮助。本论文主要

3、针对模拟调制系统中的二进制相移键控调制技术进 行设计和基于Simulink进行仿真。通过系统仿真验证理论中的结论。本论文设 计的目的之一是进一步加强理论知识，熟悉Mat lab软件。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和 综合分析的集成环境o在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直 观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程 清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第 三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Sim

4、ulinko二. 课程设计的目的1. 掌握模拟系统2PSK调制和解调原理及设计方法。2. 熟悉基于Simulink的通信系统仿真。三. 模拟调制系统的设计3.1二进制相移键控调制基本原理相移键是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。 在2PSK中，通常用初始相位0和*分别表示二进制“(T和因此，2PSK 信号的时域表达式S?PSK(r)= Acos/+ %) 式中，qm表示第n个符号的绝对相位:6发送T时(P = ” 如发送“0时因此，上式可以改写为：5,psk(Z)=Ac哄，概率为 PAcos0厶概率为1 P由于两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号可以表述为一个双极

5、性全占 空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：2PSK(0 = /(/)COS6?(7式中：/(/) =工d”g(/ - 吃.)n这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an的统计特性为：1, 概率为P一一1,概率为 1 P即发送二进制符号时(an取+1), S2PSK(t)取0相位；发送二进制符号0” 时(an取-1), S2PSK(t)取兀相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应 二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。3.2 2PSK信号的调制3. 2.1模拟调制的方法双极性f码型变换不归零乘法器S (2PSK单/双开关电路图54 抽样 。 y器输出定时脉冲4图73. 2.

6、2键控法3.3 2PSK信号的解调2PSK只能采用相干解调，因为发” 0”或发” 1”时，其采用相位变化携带信息。 具体地说：振幅不变（无法提取不同的包络）；频率也不变（无法用滤波器分开）。3.4 2PSK的“倒II现象”或“反向工作”(b)(c)图8图9波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致(通 常默认为0相位)。但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模 糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关 系的不确定性将会造成解调岀的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相 反，即“1”变为“0”0”变为“1” ,判决器输岀数字信

7、号全部岀错。这种 现象称为2PSK方式的“倒jt”现象或“反相工作” o这也是2PSK方式在实际 中很少采用的主要原因。另外，在随机信元序列中，信号波形有可能出现长时 间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信元的起止时刻。3. 5功率谱密度比较2ASK信号的表达式和2PSK信号的表达式:概率为p概率为l-p2ASK： S2ASK(/) = f(t)cosa)ct2PSK：Acos人 SM)= 一 Acoso 厶w可知，两者的表示形式完全一样，区别仅在于基带信号f(t)不同(an不同)， 前者为单极性，后者为双极性。因此，我们可以直接引用2ASK信号功率谱密度 的公式来表述2PSK信号的功率谱，

8、即：人际(/)冷2+)+&(/)】应当注意，这里的Ps(f)是双极性矩形脉冲序列的功率谱。双极性的全占空矩形随机脉冲序列的功率谱密度为：R (/) = 4.P(1 - P)|G(/)2P)2|G(0)|2J(/)将其代入上式，得：psk = ./Z( 1 - P) b(/+ )+ P(/一 )+；广(1 一 2戶)竹(0)| 书(/+ Q + /(/-.)4若P =1/2,并考虑到矩形脉冲的频谱:G(f ) = TsSafTs) G(0) = Ts 则2PSK信号的功率谱密度为：sin心一)7； 2功率谱密度曲线psk (/)图11从以上分析可见，二进制相移键控信号的频谱特性与2ASK的十分相

9、似，带宽也 是基带信号带宽的两倍。区别仅在于当P二1/2时，其谱中无离散谱(即载波分 量)，此时2PSK信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。因此，它可以看作 是双极性基带信号作用下的调幅信号。四数字调制技术设计数字信号在信号处理、传输、再生、交换、加密、信号质量等许多方面比 模拟信号优越，因此数字通信发展很快，而且在许多领域取代了模拟通信。数 字调制是数字通信中的重要部分。数字调制又可分成基带调制和频带调制。把 频谱从零开始而未经调制的数字信号所占用的频率围叫基带频带，简称基带。 利用基带信号直接传输的方式称为频带传输。4.1 2PSK的仿真 4.1.1仿真原理图图124.1.2仿真数据Ra

10、ndom-Integer Generator （随机整数发生器）的主要参数参数名称参数值2PSKM-ary number （元数）2Initial seed （初始化）12345Sample time（采样时间）0. 001Spectrum Scope（频谱仪）的主要参数参数名称参数值Buffer size（缓存长度）1024Buffer overlap（缓存交叠）512FFT size （FFT 长度）1024Number of spectral averages （谱（计算）平均（点） 数）64Scope position （显示器位置）Get （0. defaultfigu reposi

11、tion）Frequency units （频率单位）HertzFrequency range （频率围）-Fs/2. Fs/2Amplitude range （幅度刻度）dBInherit sample increment from input （与输入信号采样时间一致）使能Minimum Y1 imit （丫-轴最小刻度）-30Maximum YTimit （Y-轴最大刻度）15Discrete-Time Scatter Diagram（离散时间星座图仪）的主要参数参数名称参数值Samples per symbol （每符号采样）1Offset （samples）（偏置）0Points d

12、isplayed （显示点数）1000New Traces per display （每次显示的新迹）100BPSK Modulator Baseband（基带BPSK调制器）的主要参数参数名称参数值Phase offset（相位偏置）Pi/4Samples per symbol （每符号采样）16AWGN Channel （加性髙斯白噪声）的主要参数参数名称参数值BPSKInitial seed18233ModeSignal to noise ration （SNR）（信 噪比）SNR（dB）1Input signal power12 PM333顏谱及结篥图13H】 仏 gi&dn llp；

13、,txrl/Spctr- SCOK61015 mp .226$10505009星座结果图14159Error Rate Calculation（误码率计算）的主要参数参数名称参数值BPSKReceive delay（接受延迟）lCommunication delay （计算延迟）0Computation mode （计算模式）Entire frameOutput data （输岀数据）Port4.1.3输出结果示波器结果图15总结通过本次课程设计对于我这学期所学的2PSK的调制和解调的原理的进一步 熟悉，不仅如此，我们通过这次还学习到了利用MATLAB的仿真，使得我在学好 理论知识的时候应用于实际中的去，在做课程设计的时候遇到问题，使得对于 通信原理的知识更加的深刻，同时也增加了动手能力和独立思考能力，更能培 养我们对通信原理课程的兴趣。从这次设计的仿真结