2PSK调制与解调系统的仿真.doc

目录2PSK调制与解调系统的仿真31.设计任务与要求42.设计原理42.1调制原理52.2解调原理53.系统结构图63.1 2PSK信号的调制原理框图如下列图3所示63.2 2PSK信号的调制原理框图如下列图所示74.仿真结果75.心得体会8参考文献92PSK调制与解调系统的仿真摘要：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。键控法，如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控PSK根本的调制方式。由于PSK在生活中有着广泛的应用，本论文详细介绍了PSK波形的产生和仿真过程。我们可以系统的了解根本原理，以与得到数字调制波形的方法。利用MATLAB仿真可更好的认识2PSK信号波形的调制过程。关键词：数字调制、2PSK、调制与解调、Matlab仿真1.设计任务与要求课程设计需要运用MATLAB编程实现2PSK调制解调过程，并且输出其调制与解调过程中的波形，讨论其调制和解调效果。2.设计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行调制，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行键控，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 12.1调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，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；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个到达正最大值时，另一个到达负最大值，那么称为"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(t)=Acost+) 其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为图2 2PSK信号波形 2.2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，在进行抽样判决。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.3.系统结构图3.1 2PSK信号的调制原理框图如下列图3所示2PSK信号的调制原理框图说明：2psk调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比拟，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。 2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。3.2 2PSK信号的调制原理框图如下列图所示带通滤波相乘低通滤波抽样判决本地载波提取Vt定时脉冲cost2PSK解调器 2PSK信号的解调原理框图说明：由于PSK信号的功率谱中五载波分量，所以必须采用相干解调的方式。在相干解调中，如何得到同频同相的本地载波是个关键问题。只有对PSK信号进行非线性变换，才能产生载波分量。2PSK信号经过带通滤波器得到有用信号，经相乘器与本地载波相乘再经过低通滤波器得到低频信号v(t)，再经抽样判决得到基带信号。4.仿真结果说明：基带信号经过调制系统生成PSK信号，信道中可能会有噪音干扰，经过带通滤波器过滤出有用信号。说明：信道内的PSK信号经过带通滤波器过滤出有用信号，经过相乘器和载波信号相乘，所得信号通过低通滤波器得到低频信号，再经抽样判决得到基带信号。5.心得体会一周的基于MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。更加深入的掌握了MATLAB软件的使用，了解了数字调制的根本原理和主要过程，进一步学习了信号的传输的有关内容。在这一周的时间内我经常往返于图书馆，查阅相关资料，发现自己的知识水平有限，需要学习的东西还有很多很多。另外，在这次课程设计中，我充分利用了网络资源，终于让其发挥了有用的一面。设计过程中老师主要锻炼我们的自主能力，我们查阅资料的同时，当遇到不解的时候，老师的不吝指导，我的课程设计才得以在规定的时间内高效完成。通过这次课程设计，我学会了很多，收获了很多，并且加强了我的自主能力、动手能力和独立思考、团结协作的能力。参考文献：1樊昌信?通信原理?电子工业2王秉军等?通信原理?：清华大学3曹志刚等?现代通信原理?：清华大学4刘卫国?MATLAB程序设计与应用第二版?高等教育5王嘉梅?基于MATLAB的数字信号处理与时间开发?西安电子科技大学附：程序清单 2PSK基于MATLAB的程序代码：clear all; close all; fs=8e5;%抽样频率 fm=20e3;%基带频率 n=2*(6*fs/fm); final=(1/fs)*(n-1); fc=2e5; % 载波频率 t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2;%耐奎斯特频率 %用正弦波产生方波 %= twopi_fc_t=2*pi*fm*t; A=1; phi=0; x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波 am=1; x(x>0)=am; x(x<0)=-1; figure(1) subplot(321); plot(t,x); axis(0 2e-4 -2 2); title('基带信号'); grid on car=sin(2*pi*fc*t);%载波 ask=x.*car;%载波调制 subplot(322); plot(t,ask); axis(0 200e-6 -2 2); title('PSK信号'); grid on; %= vn=0.1; noise=vn*(randn(size(t);%产生噪音 subplot(323); plot(t,noise); grid on; title('噪音信号'); axis(0 .2e-3 -1 1); askn=(ask+noise);%调制后加噪 subplot(324); plot(t,askn); axis(0 200e-6 -2 2); title('加噪后信号'); grid on; %带通滤波 %= fBW=40e3; f=0:3e3:4e5; w=2*pi*f/fs; z=exp(w*j); BW=2*pi*fBW/fs; a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a) p=(j2*a2); gain=.135; Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.2-(p); subplot(325); plot(f,abs(Hz); title('带通滤波器'); grid on; Hz(Hz=0)=10(8);%avoid log(0) subplot(326); plot(f,20*log10(abs(Hz); grid on; title('Receiver -3dB Filter Response'); axis(1e5 3e5 -3 1); %滤波器系数 a=1 0 0.7305;%1 0 p b=0.135 0 -0.135;%gain*1 0 -1 faskn=filter(b,a,askn); figure(2) subplot(321); plot(t,faskn); axis(0 100e-6 -2 2); title('通过带通滤波后输出'); grid on; cm=faskn.*car;%解调 subplot(322); plot(t,cm); axis(0 100e-6 -2 2); grid on; title('通过相乘器后输出'); %低通滤波器 %= p=0.72; gain1=0.14;%gain=(1-p)/2 Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p); subplot(323); Hz1(Hz1=0)=10(-8);%avoid log(0) plot(f,20*log10(abs(Hz1); grid on; title('LPF -3dB response'); axis(0 5e4 -3 1); %滤波器系数 a1=1 -0.72;%(z-(p) b1=0.14 0.14;%gain*1 1 so=filter(b1,a1,cm); so=so*10;%add gain so=so-mean(so);%removes DC component subplot(324); plot(t,so); axis(0 8e-4 -3.5 3.5); title('通过低通滤波器后输出'); grid on; %Comparator %= High=2.5; Low=-2.5; vt=0;%设立比拟标准 error=0; len1=length(so); for ii=1:len1 if so(ii) >= vt Vs(ii)=High; else Vs(ii)=Low; end end Vo=Vs; subplot(325); plot (t,Vo), title('解调后输出信号'), axis(0 2e-4 -5 5) grid on; xlabel('时间 (s)'), ylabel('幅度(V)'),课程设计评语指导教师评语设计成绩注9 / 9