1、華南理工大學(xué)通信原理課程設(shè)計報告題目：2PSK系統(tǒng)仿真專業(yè)：班級：某某:學(xué)號:日期：20XX年XX月、實驗需要材料MATLAB軟件二、實驗要求完成規(guī)定系統(tǒng)的MATLAB程以與simulink的仿真，根本內(nèi)容包括：輸入信號，系統(tǒng)中各個關(guān)鍵模塊的輸出情況。并調(diào)整仿真的參數(shù)得到不同的仿真結(jié)果。三、設(shè)計原理2PSK漢語全稱：二進(jìn)制相移鍵控。2PSK是相移鍵控的最簡單的一種形式，它用兩個初相相隔為180的載波來傳遞二進(jìn)制信息。所以也被稱為BPSKSimulink簡介：Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平臺的著名仿真環(huán)境Simulin作為一種專業(yè)和功能強大且操作簡單的仿真工具，

2、目前已被越來越多的工程技術(shù)人員所青睞，它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀，而且已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)展調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法： 利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當(dāng)做模擬信號的特殊情況處理。利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種

3、方法通常稱為鍵控法，比如對載波的相位進(jìn)展鍵控，便可獲得相移鍵控PSK1根本的調(diào)制方式。圖1相應(yīng)的信號波形的示例101調(diào)制原理: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)字基帶信號離散變化時，如此產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號載波的0。和180。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的1和0,模擬調(diào)制法用兩個反相的載波信號進(jìn)展調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°,當(dāng)基帶信號為1時相對于初始相位為180°。鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0。和

4、180。來分別代表0和1O其時域表達(dá)式為：e2PSKang(tnTDcosct其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖1-1和圖1-2所示。<6®不歸菱COSfU!圖1-1模擬調(diào)制法原理圖解調(diào)原理2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法，如圖2-1所示。由于PSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)展相干解調(diào)。經(jīng)過帶通濾波的信號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)展抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1,負(fù)抽樣值判為0。0PSK(t)圖2-12PSK

5、相干解調(diào)法原理圖0相位，如圖2-2所假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位與2PSK信號的基準(zhǔn)一致通常默認(rèn)為示。但是由于2PSK信號的載波回復(fù)過程中存在著180°的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能一樣，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的基帶信號正好相反，即“1"變成"0",“0"變成"1",判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒兀"現(xiàn)象或“反相工作"。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號，所以不存在此問題。abcde圖2-2相干解調(diào)中各點波形圖相關(guān)

6、公式：2PSK信號在一個碼元的持續(xù)時間Ts內(nèi)可以表示為u1T(t)發(fā)送“1"時Sr(t)=uoT(t)=-u1T(t)發(fā)送“0"時其中Acos3ct0<t<Tsu1T(t)=0其他設(shè)發(fā)送端發(fā)出的信號如上式所示，如此接收端帶通濾波器輸出波形y(t)為a+nc(t)cos3ct-ns(t)sinwct,發(fā)送"T'時y(t)=-a+nc(t)cos3ct-ns(t)sinwct，發(fā)送"0”時y(t)經(jīng)過想干解調(diào)相乘一低通后，送入抽樣判決器的輸入波形為a+nc(t),發(fā)送“1"時x(t)=-a+nc(t)，發(fā)送“0"時由最

7、優(yōu)判決門限分析可知，在發(fā)送“1"和“0"概率相等時，即P(1)=P(0)時，最優(yōu)門限b*=0.此時，發(fā)“1"而錯判為“0"的概率為P(0/1)=P(x三0)=/0-fi(x)dx=1/2erfc(yfT)式中：r=a2/2b2n同理，發(fā)“0而錯判為“1"的概率為P(1/0)=P(x>0)=/°。f0(x)dx=1/2erfc(y/Y)故2PSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(0/1)=1/2erfc()在大信噪比(r>>1)的條件下，上式可近似為四、源程序與相應(yīng)實驗結(jié)果1、相干調(diào)解

8、法i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i);%隨機序列，基帶信號figure(1);stem(a);st1=t;forn=1:10ifa(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(2);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis(0,5,-1,2);%由于PS仲的是雙極性信號，

9、因此對上面所求單極性信號取反來與之一起構(gòu)成雙極性碼st2=t;fork=1:j;ifst1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis(0,5,-1,2);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號st3');axis(0,5,-2,2);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號s1');e_psk

10、=st3.*s1;figure(3);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%參加噪聲subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;%與載波相乘subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');lpf=fir1(101,2/1000,52/1000);%低通濾波器設(shè)置st=filter(lpf,1,psk);%經(jīng)過低通濾波器后的信號subp

11、lot(514);plot(t,st);title('低通濾波后波形');form=0:i-1;ifst(1,m*500+250)<0;forj=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=0;endelseforj=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=1;endendendsubplot(515);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title('抽樣判決后波形')2、模擬調(diào)制法clearallclosealli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0

12、,5,j);a=round(rand(1,i);figure(4);stem(a);st1=t;forn=1:10ifa(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(5);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對碼');axis(0,5,-1,2);b=zeros(1,i);%全零矩陣b(1)=a(1);forn=2:10ifa(n)>=1;ifb(n-1)>=1b(n)=0;elseb(n)=1;

13、endelseb(n)=b(n-1);endendst1=t;forn=1:10ifb(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendsubplot(323);plot(t,st1);title('相對碼st1');axis(0,5,-1,2);st2=t;fork=1:j;ifst1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(324);plot(t,st2);title('相對碼反碼st2

14、9;);axis(0,5,-1,2);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title('載波信號s2');d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title('st1*s1');subplot(412);plot(t,d2);title('st2*s2');e_dpsk=d1+d2;subplot(4

15、13);plot(t,e_dpsk);title('調(diào)制后波形');noise=rand(1,j);參加噪聲dpsk=e_dpsk+noise;subplot(414);plot(t,dpsk);title('加噪聲后信號');與載波s1相乘dpsk=dpsk.*s1;figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('與載波相乘后波形');低通濾波器設(shè)置lpf=fir1(101,2/1000,52/1000);%k=filter(lpf,1,dpsk);%經(jīng)過低通濾波器后的信號subplot(412);plot

16、(t,k);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);%全零矩陣form=0:i-1;ifk(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;forj=m*500+1:(m+1)*500;k(1,j)=0;endelseforj=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;k(1,j)=1;endendendsubplot(413);plot(t,k);axis(0,5,-1,2);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);%全零矩陣dt(1)=st(1);forn=2:10;if(st(n)-st(n-

17、1)<=0&&(st(n)-st(n-1)>-1;dt(n)=0;elsedt(n)=1;endendst=t;forn=1:10ifdt(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=1;endendendsubplot(414);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title('碼反變換后波形');st=real(st);運行示例：方法一效果圖Figure?XFileEditViewnsertTookDesktop理indo*Hel

18、pD總斂SC®基帶信號mD50010001SOO2000250030003500400045005000方法二效果圖：ffj|Figure4XFileEditView£hs«rtTookDesktopWindowHelp窖巨LI昌|O®|曰罔1BO絕對碼2345相對碼all相對瑪反瑪st22I112345%123戴波信號$1載波信號K'firllliimm-IWml'WWillknllJFigure5XFileEditViewMsertTookDesktopVWndowHelpD喝LI寫飪鼠忌©®_LSB"。200040006000"200040006000參考文獻(xiàn)1李曉峰.通信原理：清華大學(xué)五、個人體會與感想這次課程設(shè)計對我的自身能力有了進(jìn)一步了解。第一點，這進(jìn)一步端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，學(xué)會了實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，提高了動手能力。也要對自己嚴(yán)格要求，不能夠一知半解，要力求明明白白。浮躁的性格對丁搞設(shè)計來說或者學(xué)習(xí)是致命的，一定要靜下心來，踏實的做事。第二點，我覺得動手之前，頭腦里必須活楚應(yīng)該怎么做，這一點是很重要的，所謂三思而后行。第三點，在這兩周的時間里，深深感覺到我對所學(xué)的知識的了解還是很局限、很膚淺的，在以后的時問里還要繼續(xù)加深對這門課程的理解，加強知