通信原理课程设计 (基于MATLAB的 2PSK,2DPSK仿真)

1、沟通原则课程设计报告基于Matlab的2 PSK和2 DPK仿真电子信息工程学院专业贸易学生姓名学习成绩讲师头衔演讲者2013年12月20日设计报告的完成(根据优秀、良好、公平、及格和不及格)讲师的意见：讲师(签名)一年中的月日注：讲师评分后，设计报告应提交实验室保存。基于Matlab的2psk和2dpsk仿真专业：学号：学生：讲师：现代通信系统要求通信距离长、通信容量大、传输质量好。调制技术作为其关键技术之一，一直是一个重要的研究方向。本设计主要描述了数字信号的调制方法，介绍了2PSK数字调制方法的基本原理和功率谱密度，并利用MATLAB软件对2PSK数字调制方法进行了编程和仿真，在MATL

2、AB平台上建立了2PSK和2 DPK调制技术的仿真模型。进一步研究MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统中的数字调制知识相结合，为今后通信领域的研究打下基础。关键词：数字调制和解调；MATLAB2PSK。2DPSK内容第一章引言11.1调制模式11.2设计要求11.2.1设计内容11.2.3仪器的设计1第2章原则2 PSK和2 DPK 22.1 2PSK原则22 . 1 . 1 2基本原则22 . 1 . 2 2相移键控调制原理22.1.3 2PSK解调原理32.2 2d PSK 4的原理2 . 2 . 1 2d PSK 4的基本原理2.2.2调制原理2.2.2 2DPSK 52.2.

3、3解调原理第三章实验过程83.1 2PSK仿真第8部分3.1.1 2PSK模拟图83.1.2 2PSK模块的参数设置：83.2 2DPSK模拟第9部分3.2.1 2DPSK模拟图92.2.2参数设置2.2.2 2DPSK模块：10第4章模拟结果154.1 2PSK模拟结果154.2 2DPSK模拟结果15摘要16参考文献17致谢18第一章引言1.1调制模式数字通信系统根据调制方式可分为基带传输和带通传输。数字基带信号的功率一般在从零到一定频率(如0 6m)的低频段，因此在许多实际通信中(如无线信道)不能直接传输。有必要通过载波调制来移动频谱，并将数字基带信号转换成适合信道传输的数字频带信号进行

4、传输。这种传输方式称为数字信号的频带传输或调制传输和载波传输。所谓调制就是用基带信号控制载波波形的某个参数，使该参数随基带信号的规律性而变化，从而携带信息。数字信号的调制可以促进信号传输；实现信道复用；改变信号占用的带宽；提高系统性能。数字基带通信系统中的四种基本调制方法分别是调幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和不同相移键控(DPSK)。在本课程设计中，模拟了PSK和DPSK。1.2设计要求1.2.1设计内容利用MATLAB完成了2PSK和2DPSK的调制解调仿真电路设计，并对仿真结果进行了分析，编写了程序或设计了硬件框图1.2.2设计参数(参数可自行设定)1.发送基带

5、数字信号(15位)的符号周期为t=0.01s2.载波频率：15千赫兹1.2.3仪器设计计算机和MATLAB软件第二章PSK和DPK的原则2.1 2PSK原则2 . 1 . 1 2 PSK的基本原则二进制相移键控，缩写为2PSK或BPSK。2PSK信号符号的“0”和“1”分别由两个不同的初始相位“0”和“1”表示，而它们的幅度和频率保持不变。因此，2PSK信号的时域表达式为：(t)=Acost)其中表示第n个符号的绝对相位：=因此，上述公式可以改写为：这种调制方式直接表示载波相位不同的相应二进制数字信号，称为二进制相移键控方式。二进制相移键控信号的典型时间波形如图2-1所示。图2-1二进制相移键

6、控信号的时间波形2.1.2 2PSK调制原理在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随着二进制数字基带信号离散变化时，产生二进制相移键控(2PSK)信号。2PSK信号有两种调制方法，即模拟调制法和键控法。通常，调制信号载波的0和180分别用于表示二进制数字基带信号的1和0，模拟调制方法使用相位相反的两个载波信号进行调制。2PSK以载波的相位变化为基准。当基带信号为0时，相位相对于初始相位为0，当基带信号为1时，相位相对于初始相位为180。键控是一种调制方法，它利用载波的相位来传送二进制信息。通常0和180分别用来表示0和1。当时域表达式为：在2PSK的调制中，必须进行交替标记反转。两种方法的原理图

7、分别如图2-2和图2-3所示。图2-2模拟调制示意图图2-3键控方法示意图2.1.3 2PSK解调原理因为2PSK的幅度是恒定的，所以相干解调是必要的。带通滤波后的信号在乘法器中乘以本地载波，然后由低通滤波器滤除高频分量，并做出采样决策。决策者根据极性来决定。即，正采样值被判断为1，负采样值被判断为0。2PSK信号相干解调示意图如图2-4所示，各点波形如图2-5所示。因为在2PSK信号的载波恢复过程中存在180的相位模糊度，即恢复的本地载波可能与所需的相干载波相同或相反，这种相位关系的不确定性将导致解调的数字基带信号与发送的基带信号完全相反，即“1”变成“0”还是“0”变成“1”，并且判决器输

8、出的数字信号都是错误的。这种现象在2PSK模式下称为“反”现象或“反操作”。图2-4 2psk相干解调原理图图2-5相干解调各点波形图2.2 2DPSK原理2 . 2 . 1 2d PSK的基本原理二进制差分相移键控通常被称为两相相对相位调制，被称为2DPSK。它不是使用载波相位的绝对值来传输数字信息，而是使用前一个和后一个符号的相对载波相位值来传输数字信息。相对载波相位是原始符号的初始相位和前一个符号的初始相位之间的差。为了保证信息在传输系统中的有效传输，必须具有高传输速率和低误码率。与2ASK和2FSK信号相比，2PSK信号在传输信号中具有更好的误码率性能。然而，在2PSK信号传输系统中存

9、在相位不确定性，这将导致接收符号的“0”和“1”反转，从而导致比特误差。为了保证2PSK的优点和避免误码，将2PSK系统改进为二进制差分相移键控(2 DPK)和相对相移键控。二维相移键控是一种利用前后相邻符号的相对相位值来表达数字信息的方法。假设该码元的初始相位与前一码元的初始相位之差用表示，并规定=0表示0码，=表示1码。那么数字信息序列和2DPSK信号之间的符号相位关系可以表示为一个例子。例如，2PSK信号是通过用载波的不同相位直接表示相应的数字信号而获得的，并且相干解调只能在接收端采用。其时域波形图见图2-6。图2-6 2d PSK信号波形图2 . 2 . 2 2d PSK的调制原理二进

10、制差分相移键控。在2DPSK模式下，数字信息由前后相邻符号的载波的相对相位变化来表示。假设前后相邻符号的载波相位差是，数字信息和之间的关系可以定义为：uuuuuu 6是t吗二维相移键控信号解调分为相干解调和差分相干解调。当使用差分相干解调时，不需要恢复本地载波，只要DPSK信号被精确地延迟一个符号时间间隔，然后乘以DPSK信号，相乘的结果反映了前后符号之间的相对相位关系。经过低通滤波后，可以通过直接采样判决恢复原始数字信息，无需差分解码。相干解调码变换方法和相干解调方法的解调原理是：首先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相关码，然后通过码逆变换器将其变换成绝对码，从而恢复出传输的二进制数字信

11、息。在解调过程中，如果相干载波产生相位模糊，解调后的相对码将被反相，但绝对码在通过码反变换器后不会被反相，从而解决了载波相位模糊的问题。本设计采用相干解调。两种解调方法的原理图如图2-8和图2-9所示。2DPSK相干解调各点的波形图如图2-10所示。图2-8 2d PSK差分相干解调示意图图2-9 2D PSK相干解调示意图图2-10 2d PSK相干解调各点波形图第三章实验过程3.1 2PSK仿真部分3.1.1 2PSK模拟图用MATLAB建立的2PSK仿真图如下：图3-1PSK仿真图3 . 1 . 2 2 PSK模块的参数设置：1)乘法模块图3-2乘数参数设置2)低通滤波器模块图3-3过滤

12、器参数设置3)抽样决策模块图3-4脉冲发生器的参数设置3.2 2DPSK仿真部分3.2.1 2DPSK模拟图用MATLAB建立的二维相移键控仿真图如下：图3-5 2DPSK仿真图2.2.2参数设置2.2.2 2DPSK模块：1)载体模块图3-6载波参数设置2)乘法器模块图3-7乘数参数设置3)基带模块图3-8基带信号参数设置4)单极到双极转换模块图3-9单极性至双极性转换器参数设置5)代码转换模块图3-10逻辑运算符参数设置图3-11单位延迟参数设置图3-12数据类型转换参数设置6)过滤器模块图3-13带通滤波器的参数设置图3-14低通滤波器的参数设置第四章仿真结果4.1 2PSK模拟结果图4

13、-1 2PSK电路模拟波形4.2 2DPSK模拟结果图4-2 2D PSK电路仿真波形摘要从以上比较可以看出，对于相同的调制方式，相干解调的误码率低于非相干解调。如果采用相同的解调方法，2PSK的信噪比相对较低。相反，如果信噪比r恒定，2PSK的误码率相对较低。因此，相干2PSK在抗加性高斯白噪声方面具有最好的性能。首先，进行电路设计：首先，构思电路的实现过程，选择合适的器件实现相应的功能。仿真：在硬件实现之前，必须进行仿真，只有当所需功能能够实现时，才能进行实际操作。调试：要求熟练使用示波器。问题是能够做出合理的分析。耐心检查错误。整个过程的每个环节都会有问题，我们会在咨询老师和同学的过程中

14、不断总结经验教训。最终的收获不仅仅是知识，还有解决问题的方法和技巧！通过这个课程设计，我也知道，如果我们不去实践，我们通常学到的东西就等同于纸上的理论。课程设计主要是我们理论知识的延伸。它的主要目的是在设计中发现问题，并找到问题的解决方法，形成独立的意识。我们还可以测试我们从设计中学到了多少理论知识，巩固我们所学的知识，学习我们不断遗漏的新知识，并巩固这门课程。当然，在课程设计的过程中总会有各种各样的问题。在这种情况下，我们将尽最大努力找到解决问题的最佳方法，这无形中提高了我们的动手能力和大脑思考能力，学生可以与ea讨论问题在本周的课程设计中，让我们感觉最深刻的是我们对各种设备没有深刻的理解，导致在使用过程中产生许多误解，无法得到理想的实验结果。因此，我们应该珍惜今后学习中的每一个实际机会，积累经验，为今后的工作打下坚实的基础。我们从这次实习中受益匪浅。通过这次课程设计，我在学习方法、逻辑思维、分析和解决问题的能力等方面都取得了很大的进步。在探索如何设计电路来实现所需功能的过程中，它显得尤为有趣，它培养了我们的设计思维，提高了我们的实际操作能力。让我们认识到设计电