MATLAB2psk通信系统仿真报告

1、-. z.实验一 2PSK调制数字通信系统一 实验题目设计一个采用2PSK调制的数字通信系统设计系统整体框图及数学模型； 产生离散二进制信源.进展信道编码汉明码.产生BPSK信号；参加信道噪声高斯白噪声； BPSK信号相干解调.信道解码；系统性能分析信号波形、频谱.白噪声的波形、频谱.信道编解二 实验根本原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输.在实际应用中.大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输.必须使用数字基带信号对载波进展调制.以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波.把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术

2、的两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制.即把数字调制看成是模拟调制的一个特例.把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波.从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法.比方对载波的相位进展键控.便可获得相移键控PSK根本的调制方式。 图1 相应的信号波形的例如 1 0 1调制原理数字调相：如果两个频率一样的载波同时开场振荡.这两个频率同时到达正最大值.同时到达零值.同时到达负最大值.它们应处于同相状态；如果其中一个开场得迟了一点.就可能不一样了。如果一个到达正最大值时.另一个到达负最大值.则称为反相。一般把信号振荡一次一周作为360度。如果一个波比

3、另一个波相差半个周期.我们说两个波的相位差180度.也就是反相。当传输数字信号时.1码控制发0度相位.0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动.也就带上了信息。相移键控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1和0。因此.2PSK信号的时域表达式为 QUOTE * MERGEFORMAT (t)=Acos QUOTE * MERGEFORMAT t+ QUOTE * MERGEFORMAT ) 其中. QUOTE * MERGEFORMAT 表示第n个符号的绝对相位： QUOTE * MERGEFORMAT = QUOTE

4、 * MERGEFORMAT 因此.上式可以改写为 QUOTE * MERGEFORMAT 图2 2PSK信号波形 解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。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。下列图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中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.在进展抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1.负抽样值判为0.2PSK信号相干解调各点时间波形如图3所示. 当恢复的相干载波产生180倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器

5、输出数字基带信号全部出错.图 32PSK信号相干解调各点时间波形 这种现象通常称为倒现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的倒现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用. 三 仿真方真产生随机n位二进制码元汉 明 码编 码2PSK调制信 道加性AWGN相 干解 调低 通滤 波低 通滤 波抽 样判 决输 出2PSK误码率仿真四 程序源代码clear all;close all;clc;ma* = 15;s=randint(1,ma*);%长度为ma*的随机二进制序列Sinput=;for n=1:length(s); if s(n)=0

6、; A=zeros(1,2000); else s(n)=1; A=ones(1,2000); end Sinput=Sinput A;endfigure(1);subplot(211);plot(Sinput);grid ona*is(0 2000*length(s) -2 2);title(输入信号波形);Sbianma=encode (s,7,4,hamming);%汉明码编码后序列a1=;b1=;f=1000;t=0:2*pi/1999:2*pi;for n=1:length(Sbianma); if Sbianma(n)=0; B=zeros(1,2000);%每个值2000个点 e

7、lse Sbianma(n)=1; B=ones(1,2000); end a1=a1 B;%s(t),码元宽度2000 c=cos(2*pi*f*t);%载波信号 b1=b1 c;%与s(t)等长的载波信号.变为矩阵形式endfigure(2);subplot(211)plot(a1);grid on;a*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(编码后二进制信号序列);a2=;b2=;for n = 1:length(Sbianma); if Sbianma(n) = 0; C = ones(1,2000);%每个值2000点 d = cos(2*pi*f

8、*t);%载波信号 else Sbianma(n) = 1; C = ones(1,2000); d = cos(2*pi*f*t+pi);%载波信号 end a2 = a2 C;%s(t).码元宽度2000 b2 = b2 d;%与s(t)等长的载波信号endtiaoz = a2.*b2;%e(t)调制figure(3);subplot(211);plot(tiaoz);grid on;a*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(2psk已调制信号);figure(2);subplot(212);plot(abs(fft(a1);a*is(0 2000*l

9、ength(Sbianma) 0 400);title(编码后二进制信号序列频谱);figure(3);subplot(212);plot(abs(fft(tiaoz);a*is(0 2000*length(Sbianma) 0 400);title(2psk信号频谱)%-带有高斯白噪声的信道-tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz参加白噪声.信噪比为10figure(4);subplot(211);plot(tz);grid ona*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(通过高斯白噪声后的信号);figure(4);subplot(212)

10、;plot(abs(fft(tz);a*is(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title(参加白噪声的2psk信号频谱);%-同步解调-jiet=2*b1.*tz;%同步解调figure(5);subplot(211);plot(jiet);grid ona*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(相乘后的信号波形)figure(5);subplot(212);plot(abs(fft(jiet);a*is(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title(相乘后的信号频率);%-低通滤波器-fp=500;f

11、s=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2);wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);%计算阶数和截止频率b,a=butter(n,wn);%计算Hzfigure(6);freqz(b,a,1000,11025);subplot(211);a*is(0 40000 -100 3)title(lpf频谱图);jt=filter(b,a,jiet);figure(7);subplot(211);plot(jt);grid ona*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2 );title(经低

12、通滤波器后的信号波形);figure(7);subplot(212);plot(abs(fft(jt);a*is(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title(经低通滤波器后的信号频率);%-抽样判决-for m=1:2000*length(Sbianma); if jt(m)0; jt(m)=0; endendfigure(8);subplot(211);plot(jt)grid ona*is(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(经抽样判决后信号jt(t)波形)figure(8);subplot(212);plot(abs(fft(

13、jt);a*is(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title(经抽样判决后的信号频谱);grid on;n=500:2000:2000*length(Sbianma);a5=;a5=a5 jt(n);s1=decode (a5,7,4,hamming);a6=;for n=1:length(s1); if s1(n)=0; G=zeros(1,2000); else s1(n)=1; G=ones(1,2000); end a6=a6 G;endfigure(1);subplot(212);plot(a6);grid ona*is(0 2000*length(s)

14、-2 2);title(汉明码译码后的波形)grid on%-2psk误码率仿真-snrdB_min=-10;snrdB_ma*=10;snrdB=snrdB_min:1:snrdB_ma*;Nsymbols=200;snr=10.(snrdB/10);h=waitbar(0,SNR Iteration);len_snr=length(snrdB);for j=1:len_snr waitbar(j/len_snr); sigma=sqrt(1/(2*snr(j); error_count=0; for k=1:Nsymbols d=round(rand(1); %随即数据 *_d=2*d-1

15、; %0.1分别转化为-1.1 n_d=sigma*randn(1); %加噪 y_d=*_d+n_d; %加噪后接收 if y_d0 d_est=1; else d_est=0; end if(d_est=d) error_count=error_count+1; end end errors(j)=error_count;endber_sim=errors/Nsymbols;ber_theor=(erfc(sqrt(snr).*(1-0.5*erfc(sqrt(snr);figure(9);semilogy(snrdB,ber_theor,-,snrdB,ber_sim,*);a*is(s

16、nrdB_min snrdB_ma* 0.0001 1);*label(信噪比);ylabel(误码率);title(2psk信噪比误码率关系图);legend(理论值,实际值)、五 实验结果及分析图1.随机产生的15位二进制序列波形图2.汉明码编码后的序列波形极其频谱由图2可看出输入信号经过汉明码编码后的波形与理论推出的序列一样图3.经过2psk调制后的信号波形及其频谱图3中显示的2psk由于显示幅度限制已叠在一起.放大看可得到以理论一样的正弦波波形.在0.1变换出有的相位变化.并且信号的频谱图符合信号频率被载波搬移的解释。图4.信号通过信道参加白噪声后的波形极其频谱图4所示是信号参加高斯白噪声后的波形.其噪比可调.实验噪比为10dB。在频谱图下方可以看到高斯白噪声的频谱密度.和理论的高斯白噪声频谱密度一样。图5.经过相干解调后的信号波形及其频谱经过调制的2psk信号只能通过相干解调。实验中当信号与载波相乘后与实验原理中的推导相符。图6.经过低通滤波器后的信号波形及其频谱 经过低通滤波后.除去信号中的高频成分和大局部高斯白噪声图7.低通滤波器的传输函数的频谱及相谱图图8.经过抽样判决后的信号极其频谱 经过抽样判决后输出的波形与编码后的波形一致图9.判决