基于Simulink的数字通信系统仿真综述

1、信电学院通信工程专业CDIO二级项目项目设计说明书（2010/2011学年第二学期）项目名称：通信系统仿真题 目：基于Simulin的数字通信系统仿真专业班级：通信工程09-1班学生姓名：-学 号：09-指导教师：李-设计周数：述设计成绩 ：2011年7月8日信息与电气工程学院目录1项目设计的目的 .31.1任务要求 .31.2项目目的 .32系统设计正文 32.1 系统分析 .32.1.1 数字通信系统主要原理 .32.1.2 数字通信系统模型的建立 .62.2系统设计 .62.3实验结果 .72.3.1 仿真结果 .72.3.2 结果分析 .103设计总结 104参考文献 .1151项目设

2、计的目的1.1任务要求(1) 对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制相移键控(2PSK及解调技术和高斯噪声信道原理等。(2 )建立数字通信系统数学模型；(3 )建立完整的基于 2PSK的模拟通信系统模型；(4 )对系统进行仿真、分析。1.2项目目的通过我们对本学期课程的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成通信系统模型的设计。以及锻炼我们查阅资料的能力，数字信号的simuli nk建模仿真能力。学会简单电路的实验调试和测试方法，增强我们的动手能力。为以后学习和工作打下基础。2系统设计正文2.1系统分析2.1.1数字通信系统主要原理(1) 二进制相移键控(2PSK原理在二进制数

3、字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的0和180分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制相移键控信号的时域表达式为e2PSK(t)八 ang(t -nTs)cos ct( 2-1-1)其中,an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，an应选择双极性，即发送概率为Pa.(2-1-2)发送概率为1-P若g(t)是脉宽为Ts,高度为1的矩形脉冲时，则有cos ct ,发送概率为FO2PSK(t)-cos ct,发送概率为1-P由式(2 -1 - 1) 可看出，当发送二进制符号1时，已调信号psk (t)取0。相

4、位，发送二进制符号时，e2PSK（t）取180 相位。若用-n表示第n个符号的绝对相位,则有-； = 0 ,发送1符号；:n =180 ,发送0符号。这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图2 - 1 所示。图2- 1二进制移相键控信号的时间波形二进制移相键控信号的调制原理图如图2 - 2所示。2PSK信号的解调通常都是采用相干解调解调器原理图如图2- 3 所示。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。2PSK信号相干解调各点时间波形如图2 - 4 所示。COS 叫t图2-2 2PSI（信号的

5、调制原理图图2- 32FS1信号的解调原理图。WWW?AZVWWVA/图2 -2PSK信号相干解调各点时间波形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。这种现象通常称为”倒n 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n 现象，从而使 得2PSK方式在实际中很少采用。(2) 高斯噪声信道原理高斯白噪声加性信道单位时间信道容量:cPN0Wct lim Wlog(1 ) tB Tb式中PS是信号的平均功率；N0W为高斯白噪声在带宽 W内的平均功率。这就是香农

6、信道容量公式。当信道的频带受限于W信道噪声为加性高斯白噪声，功率密度为N0/2，噪声功率为 N0W，输出信号的平均功率受限于FS，信道的信噪比 SNR=FS/ N0W ；则当 信道输入信号是平均功率受限的高斯白噪声信号时，信道中的信息传输率可以达到上式的信道容 量。此为在噪声信道中可靠通信，信息传输速率的上限值。信息与电气工程学院2.1.2数字通信系统模型的建立图2-5数字通信系统模型数字通信系统模型如图2-5所示。622系统设计（1）总体设计建立完整的通信系统模型,需要有信源、信源编码、加密、信道编码、信道、信道解码、解密、 信道解码、信宿，加密过程中需要加密密钥，信道中会混入噪声源，解密过

7、程中需要解密密钥。此次设计需要建立完整的数字通信系统数学模型，主要探究二进制相移键控 （2PSK及解调技术和高斯噪声信道原理，并进行仿真，分析其误码率、时域、频域波形。（2 ）建立完整的基于 2PSK的模拟通信系统仿真模型原理方框图如下：图2-6原理方框图（3）实验设计图:如下图2-7所示。信息与电气工程学院14Numlw5ii-*W&vfetM3RAWGNl ChfrnH-elPiWu-S叭如CdFATaolo_fSflnt匸11:TENglialFihir 3uignSropelError Rflte 支严 idiljation-IMiERlOiVUdlmldiLiM占 pflBUEScD

8、pe- IliUjB-FFTSpecfrum图2-7simulink 设计图2.3实验结果2.3.1仿真结果(1) 频域解调后波形如图 2-8所示。频域调制波形如图 2-9所示。S b/seclrum Scopel10s 圧 口 nlEBEs-10加朋的聘怜 windowFrame. 157Frequency (kHz)5Ak& Channels WrtnM碎 HelpWo.as Frame 157ajFreqii&nicv IkHzlfflpmpmcBmz9图2-9频域调制波形图2-8频域解调后波形(2) 各点的时间波形如图2-10所示。*23 癸曲 E3ES 9 H -5图2-10示波器的

9、波形(3) 2PSK相干解调误码率如图 2-11所示。0.3077DisplayError R ateCalculation图2-11 2PSK相干解调误码率(4) 随机信号参数设置如图 2-12所示。Blok Par 亍Lil Fih-rr Dtok file Edl?阳”扫寒 Tirgrt;站群* Win* HelpO 泽 U 爭 Gk ：倉用QX 比SO TlQQ 击 El 2_ ID JI GE 匡 料gxefi Ftxr tnrkkvrijon画Vtj亘KlSinx*FtSmIdmOrdec168SHw畑t-fln lAmiiHaxpaua Py|SH卒 LoPW广 Bmmwr广|：

10、#fiswlor&w(ri wemM FBr Crdt r广邸KCWdh嵩(EvEi 世 titiCW!：vUcheudk:|k4wyiDvKI riFT連尊1 MJG g弋/If 1 为 “r. 1r as|eimw*图2-13低通滤波器参数设置设计为低通滤波，采样频率为400Hz,允许通过频率为 50Hz,截止频率为100Hz。(6)信噪比如图2-14所示瞬 Blcxzlc Parameters: AWGN CharnelAWGN Charmel : nask. (linkJAdd whitw CauaBian nis& the input 洛：石仇耳二 The input a.nd ou

11、tput aiEnalE can be real cr ccaplex Ihis block supports sultichannel input and 口utpiit sicnaHs aw veil as fraiaebaaed praeesting.When uing either of the variance odes 霄ithinputSj the variance valuerare eaually divided： asone the real and iBaEinary co-sponentB of the input siEnal.厂 Paxa2i.tt$rEInitia

12、l H-eed:QK|ancelUlpApply |图2-14信噪比为6dB(7)弦载波信号参数设置如图2-15所示Block Parameters: Sine WavelMmTypesOKApply图2-15 Sin wave 正弦载波信号参数设置由图知正弦载波信号幅值为1,频率为100Hz,取样时间为0.001s 232结果分析由2-11图可以看出其误码率为0.3077，由于加性高斯白噪声的影响以及系统的不准确性和码 间影响所以误码率稍微偏大。3设计总结此次项目设计我选的课题是建立完整的基于2PSK的模拟通信系统仿真模型并经过仿真分析,在设计的第一天基本没有头绪，后来通过上网和到图书馆搜集

13、资料，分别对数字和模拟通信系统有了大致的了解，然后经过思考和与同学们研究，终于把基于2PSK的模拟通信系统仿真模型了解明 白了。第二天开始了电路图的设计，其实远比我想象的复杂，但是我没有放弃，经过不断的修改和调试，终于出现了理想的波形图。通过本次设计，我发现了自己对于信息论与编码和信号与系统以及电子线路的掌握程度远远不够，但我发现我对信号的调制与解调有了更深刻的印象，这让我意识到，无论在以后的学习还是工作中，都不能泛泛地学习，而应将学到的东西用于实践，从而深刻地把握理论知识。另外，通过对数字信号的simuli nk建模仿真，使我对下学期的通信原理课程中数字键控的概念又有了大致的了解，而且也熟悉了simuli nk软件的操作。