2PSK系统设计课程设计报告材料

1、实用文档华南理工大学通信原理课程设计报告题目：2PS惊统仿真专业:班级:姓名:学号:日期：20XX年XX月一、实验需要材料文案大全MATLAB 软件二、实验要求完成规定系统的 MATLA编程以及simulink的仿真,根本内容包括：输入信号,系统中 各个关键模块的输出情况.并调整仿真的参数得到不同的仿真结果.三、设计原理2PSK汉语全称：二进制相移键控.2PSK是相移键控的最简单的一种形式,它用两个初相相隔为180的载波来传递二进制信息.所以也被称为BPSKSimulink 简介：Simulink 是Mathworks公司推出的基于 Matlab平台的著名仿真环境 Simulin作为一种专业和

2、功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用.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限制载波,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

3、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调制原理：在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,那么产生二进制移相键控2PSK信号.2PSK信号调制有两种方法,即模拟调制法和键控法.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,模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制.2PSK以载波的相位变化作为参考基准的,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时相对于初始相位为180°.键控法,是用载波的相位来携带二进制

4、信息的调制方式.通常用 0.和180.来分别代 表0和1.其时域表达式为：_e2PSK =angt -nTs cos %t-n图1-1模拟调制法原理图其中,2PSK的调制中an必须为双极性码.两种方法原理图分别如图1-1和图1-2所示.双极性阡为曳哈解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法,如图2-1所示.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.由于2PSK的幅度是恒定的,必须进行相干解调.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.图2-1

5、 2PSK相干解调法原理图假设相干载波的基准相位与 2PSK信号的基准一致通常默认为0相位,如图2-2所180°的相位模糊,即恢复的本地载波示.但是由于 2PSK信号的载波回复过程中存在着10011atbtctetT sy(t)经过想十解调(相乘一低通)后,送入抽样判决器的输入波形为图2-2相十解调中各点波形图相关公式:2PSK信号在一个码元的持续时间Ts内可以表示为U1T(t)发送“ 1时设发送端发出的信号如上式所示,那么接收端带通滤波器输出波形y(t)为3与所需相十载波可能相同, 也可能相反,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的基带信号正好相反,即“1变成“

6、 0,“ 0变成“ 1,判决器输出数字信号全部出错.这种现象称为2PSK方式的“倒兀现象或“反相I作.但在本次仿真中是直接给其同频同相的载波信号,所以不存在此问题.dU其他发送“ 1时发送“ 0时a+nc(t), 发送“1" 时x(t)=-a+nc(t), 发送 “ 0 时由最正确判决门限分析可知,在发送“1和“ 0概率相等时,即P(1)=P(0)时,最正确门tSuAcos1Kt尸0a+nc(t)cos3 ct-n s(t)sinw cty(t)=oT(t)=- U1T(t)发送“ 0时0< t < Ts-a+nc(t)cos 3 ct-n s(t)sin3 ct1001

7、1限b*=0.此时,发“ 1而错判为“ 0的概率为P(0/1)=P(x三 0)=/0-“f i(x)dx=1/2erfc(rJY )式中：r=a 2/2 o- 2n同理,发“ 0而错判为“ 1的概率为P(1/0)=P(x >0)=/0-3f0(x)dx=1/2erfc(r/Y )故2PSK信号相干解调系统的总误码率为Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(0/1)= 1/2erfc( r )在大信噪比(r>>1)的条件下,上式可近似为pe=e-r/2 Jtt r四、源程序及相应实验结果1、相干调解法i=10;j=5000;fc=4;%载波频率fm=i/5;%码元速率B=2*f

8、m;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i); %随机序列,基带信号figure(1);stem(a);st1=t;for n=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(2);subplot(411);plot(t,st1);title(' 基带信号 st1');axis(0,5,-1,2);% 由于PS甘的是双极性信号,因此对上面所求单极性信号取反来与 之一起构成双极性码st2=t

9、;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(412);plot(t,st2);title('基带信号反码st2');axis(0,5,-1,2);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('双极性基带信号st3');axis(0,5,-2,2);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title(' 载波信号s1');e_psk=st3.*s1;figure(3);subplot(

10、511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise; %力口入噪声subplot(512);plot(t,psk);title(,加噪后波形,);psk=psk.*s1;%与载波相乘subplot(513);plot(t,psk);title(' 与载波s1相乘后波形,);lpf=fir1(101,2/1000,52/1000);%低通滤波器设置st=filter(lpf,1,psk);%经过低通滤波器后的信号subplot(514); plot(t,st); title(,低通滤波后波形

11、,);for m=0:i-1;if st(1,m*500+250)<0;for j=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=0;endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=1;endendendsubplot(515);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title(,抽样判决后波形,)2、模拟调制法clear allclose alli=10;j=5000;fc=4;%fm=i/5;%B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i);figure(4);stem(a);st1=t;for

12、n=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendendfigure(5);subplot(321);plot(t,st1);title(' 绝对码');axis(0,5,-1,2);b=zeros(1,i);%b(1)=a(1);for n=2:10if a(n)>=1;if b(n-1)>=1b(n)=0;载波频率码元速率全零矩阵elseb(n)=1;endelseb(n)=b(n-1);endendst1=t;for

13、 n=1:10if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendendsubplot(323);plot(t,st1);title(' 相对码 st1');axis(0,5,-1,2);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(324);plot(t,st2);title(' 相对码反码st2');axis(0,5,-1,2);s1=s

14、in(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('载波信号s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title('载波信号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(413);plot(t,e_dpsk);titl

15、e(, 调制后波形,);noise=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%参加噪声subplot(414);plot(t,dpsk);title(,加噪声后信号,);dpsk=dpsk.*s1;%与载波 s1 相乘figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('与载波相乘后波形,);lpf=fir1(101,2/1000,52/1000);%低通滤波器设置k=filter(lpf,1,dpsk);%经过低通滤波器后的信号subplot(412);plot(t,k);title(,低通滤波后波形,);st=zeros(1,i);%

16、for m=0:i-1;if k(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500;k(1,j)=0;endelsefor j=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(,抽样判决后波形,)dt=zeros(1,i);%dy)=st(1);for n=2:10;if (st(n)-st(n-1)<=0&&(st(n)-st(n-1)>-1;dt(n)=0;elsedt(n)=1

17、;endendst=t;for n=1:10if dt(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n全零矩阵全零矩阵10st(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;endendendsubplot(414);plot(t,st);axis(0,5,-1,2);title(' 码反变换后波形');st = real(st);运行例如：效果图Q Figure 1File Ed it View nsert ToolsDesktop WindowHelp- X0 H O国晟感P包L曼Q园U囿11Figure 2File

18、 Ed it 竺ew Insert Tools Desktop Window Help*口詈Ta皎'争®要基带信号11 1ri210-1Q 0 511 522 533 544 55基带信号反码st211Ii1.522 533.544.55双极性基带信号st32 1 0-1111-11000.5Q 0.511.622.533.544 55载波信号Me2psk1 0wwwwwwww1 2OT 2 0 2 2 0 2 2101.Q Figure 3File Edit View Insert Tools Desktop Window Hie Ip 1 I 口 £口号 玲曼 目 口00.511.522.533.644.55加噪后'波形00.511.S22.53