通信原理设计

1、1.设计目的通过课程设计， 巩固已经学过的通信原理课程中有关数字调制系统的知识，加深对相关知识的理解和应用，学会应用Matlab Simulink 工具对通信系统进行仿真和调试。设计与实现的过程中充分利用图书馆和网络资源，提高发现问题和自主解决问题的能力。2.设计任务及要求设计一个采用不同调制方式的数字通信系统完成2PSK 系统。要求：（ 1）基本工作原理调制方法解调方法（2）设计系统框图工作原理设定参数（码速率、仿真时间、系统抽样频率、载波频率、高斯白噪声的方差或信噪比、滤波器的截止频率等）（3） Matlab 仿真显示系统不同部分的信号波形（基带信号、已调信号、加噪信号、解调后的信号等）要

2、求系统中加入高斯白噪声用眼图观察是否有码间串扰分析基带信号和已调信号的功率谱密度分析误码率对 2PSK 系统，试分析信道两侧的星座图*注：加“ * ”号项为选作。3.设计思想2PSK 调制方法2PSK 信号码元的“ 0”和“ 1”分别用两个不同的初始相位 0 和来表示，而其振幅和频率保持不变。 2PSK 信号可表示为： s(t) A cos(w0t ) ，式中当发送“ 0”时， =0；当发送“ 1”时 =。或者表示为s(t)A cos w0t 发送“ 0”时， s(t )Acos w0t 发送“ 1”时。2PSK 信号的产生方法有两种，第一种叫相乘法，是用二进制双极性矩形脉冲信号 A(t) 去

3、和载波相乘，得到相位相反的两种码元，如图1 所示。第二种方法叫选择法，用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号， 开关电路的输入信号是相位相差的同频载波， 如图 2 所示。产生的 2PSK 时域波形如图 3 所示。图：相乘法图：选择法图： 2PSK 时域波形2PSK 解调方法2PSK 的解调方法是相干接收法。 由于 PSK 信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。 图 1 中给出了一种 2PSK 信号的相干解调的设备原理方框图， 经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量， 在进行抽样判决。 判决器是按极性来判决的。即正抽

4、样值判为 1，负抽样值判为 0。但这种解调方法有两个难点： 第一，难于确定本地载波的相位， 因为通常在接收端从接收接收信号中提取载波的方法是用倍频分频法， 即将接收信号做全波整流，滤出信号载波的倍频分量，再进行分频，恢复出载波。 因有分频器的相位不确定性、 信道不稳定性。 这样可能把得到的载波相位有两种可能性， 它依赖于分频器的初始相位等一些随机因素。 这样可能把相位 0 和颠倒，从而把信号码元“ 0”和“ 1”颠倒，做出错误判决。第二，信号波形长时间地为连续的正（余）弦波形时，使在接收端无法辨认码元的起止时刻。这样抽样判决时刻也就随之不能正确决定。 因此在本次仿真中直接给和接收的 2PSK

5、信号同频同相的相干载波信号，所以不存在此问题。图:2PSK 信号相干解调原理方框图图：在无噪声情况下，2PSK 信号的解调各点波形（ a）是收到的 2PSK 信号； (b)是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（ c）是接收的 2PSK 信号与本地载波相乘得到的信号； (d)是经过低通滤波器的信号；（ e）是对 (d)波形取样，再与门限进行比较，做出相应的判决得到恢复的信号。需要注意的是判决规则应与调制规则一致。本次采用的调制规则为 1 变 0不变所以解调规则也用 1变 0不变。即为取样值大于门限时判为 0，当取样值小于门限值时判为 1。4.仿真系统设计图 4-1：整体设计图调制部分本次设

6、计采用选择法调制数字基带信号产生2PSK 信号，通过初始相位为0和的载波以及伯努利随机序列产生器产生的数字基带信号经过开关电路的选择，产生 2PSK 信号。图： 2PSK 调制部分设计信道部分给调制后的 2PSK 信号加入带限高斯白噪声。图：加入噪声图：带限白噪声参数解调部分采用相干解调的方法，将 2PSK 信号通过带通滤波器、与本地相干相乘、经过低通滤波器、最后经过抽样判决得到解调信号。图：解调部分设计图载波频率为 20HZ，基带信号为 10HZ，带通滤波器的通带设置为1426HZ。本地相干载波与前面的载波一致。低通滤波器截止频率设置为10HZ。抽样判决器阈值上限为，下限为，上限输出为0，下

7、限输出为 1。误码率部分将数字基带信号与抽样判决得出的信号进行比较，得出误码率。图误码率部分设计功率谱部分求得数字基带信号和2PSK 信号的功率谱。图：功率谱部分眼图部分观测 2PSK 信号和加入噪声后的信号的眼图。图：眼图部分设计5.仿真结果及分析调制部分结果：从上至下分别为：载波波形、数字基带信号、2PSK 信号、加入噪声后的信号解调部分结果：从上至下分别： 通过带通滤波器的信号、 相乘后的信号、 经过低通滤波器后的信号、抽样判决后的信号输入基带信号与判决后信号比较：判决后的信号与基带信号相比存在延时，没有误码。误码率结果：经过比较得到，误码率为，表明调制解调的效果很好。功率谱结果：数字基带信号的功率谱密度为在原点处的冲击。2PSK 信号的功率谱密度，因为为了便于观察调制与解调波形载波频率与基带频率都很低，因此频谱搬移效