基于matlab的2psk2dpsk仿真通信原理课程设计报告

1、通信原理课程设计报告 题 目 基于Matlab的2PSK，2DPSK仿真 学 院 电子信息工程学院 专 业 通信工程 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 讲师 2013年12月20日设计报告成绩 按照优、良、中、及格、不及格评定指导教师评语：指导教师签名 年 月 日说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。基于Matlab的2PSK，2DPSK仿真 专 业：通信工程 学 号： 学 生： 指导教师：摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制技术一直是研究的一个重要方向，数字通信技术与MATLAB的结合更是现代通信系统开展的一个必然趋势。本次课程设计

2、是基于MATLAB的2PSK仿真，通过系统分析，步骤来完本钱次设计任务。通过课程设计从理论学习的轨道逐步引向实际应用，把理论上熟悉的定性分析、定量计算逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法，为以后毕业设计和从事信息处理技术的实际工作打下根底。关键词：MATLAB；2PSK；2DPSK；仿真目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc375315713 第1章 Matlab简介 -3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,称为二进制移相键控方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图2-1。图2-

3、1 二进制相移键控信号的时间波形2.1 2PSK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： 2-4其中，2PSK的调制中an必须为双极性码。

4、本次设计中采用模拟调制法。两种方法原理图分别如图2-2和图2-3所示。图 2-2 模拟调制法原理图图 2-3 键控法原理图2.2 2PSK解调原理由于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。2PSK信号的相干解调原理图如图2-4所示，各点的波形如图2-5所示。由于2PSK信号的载波回复过程中存在着180的相位模糊，即恢复的本地载波与所需相干载波可能相同，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

5、变成“0吗“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“倒现象或“反相工作。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。图 2-4 2PSK的相干解调原理图图 2-5 相干解调中各点波形图仿真结果及分析 2PSK仿真图用MATLAB搭建好的2PSK仿真图如下：图2-6 PSK仿真图.2 2PSK模块的参数设置1相乘模块图2-7 相乘器参数设置2低通滤波器模块图2-8 滤波器其参数设置3抽样判决模块图2-9 pulse generator 参数设置2.4 2PSK仿真结果图2-10 2PSK电路仿真波形 第3章 二进制差分相移键控二进制差分相移键控常简称

6、为二相相对调相，记为2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。传输系统中要保证信息的有效传输就必须要有较高的传输速率和很低的误码率。在传输信号中，2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但是，在2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，并将造成接收码元“0和“1的颠倒，产生误码。为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改良为二进制差分相移键控2DPSK，及相对相移键控。2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用表示本

7、码元初相与前一码元初相之差，并规定：0表示0码，表示1码。那么数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图见图3-1。图3-1 2DPSK信号波形图3.1 DPSK调制原理二进制差分相移键控。2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为： 3-1为前一码元的相位。实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。2DPSK调制原理图如图

8、3-2。图 3-2 2DPSK调制原理框图3.2 DPSK解调原理2DPSK信号解调有相干解调方式和差分相干解调。用差分相干解调这种方法解调时不需要恢复本地载波，只要将DPSK信号精确地延迟一个码元时间间隔，然后与DPSK信号相乘，相乘的结果就反映了前后码元的相对相位关系，经低通滤波后直接抽样判决即可恢复出原始的数字信息，而不需要在进行差分解码。相干解调码变换法及相干解调法的解调原理是，先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，假设相干载波产生相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对

9、码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊的问题。本次设计采用相干解调。两种解调方式的原理图如图3-3和图3-4所示。2DPSK相干解调各点波形图如图 3-5所示。图3-3 2DPSK差分相干解调原理图图3-4 2DPSK相干解调原理图图3-5 2DPSK相干解调各点波形图仿真结果及分析 2DPSK仿真图用MATLAB搭建好的2DPSK仿真图如下：图3-6 2DPSK仿真图.2 2DPSK模块的参数设置1载波模块图3-7 载波参数设置2乘法器模块图3-8 乘法器参数设置3基带模块图3-9 基带信号参数设置4Unipolar to Bipolar Converte模块图3-10 Unipol

10、ar to Bipolar Converter参数设置5码变换模块图3-11 Logical Operator参数设置图3-12 Unit Delay参数设置图3-13 Data Type Conversion参数设置6滤波器模块图3-14 带通滤波器参数设置图3-15 低通滤波器参数设置3.4 2DPSK仿真结果图3-16 2DPSK电路仿真波形第4章 总结通过在本次设计中的实践明白了自己知识上的误区，例如，在低通滤波的过程中，主要目的是滤去高频分量，滤去载波成分，所以对于低通滤波器的截止频率的设置较为关键。而在2PSK的调制与解调中所用信号为双极性的信号，因此要将在本次设计中产生的单极性信

11、号经过码的变化形成双极性码来传输。本次设计只是按理论上的知识结构进行简单地系统构建，目的是明确数字基带传输的原理及过程，而对于具体问题，例如，实际中信道噪声一般为高斯白噪声，本次设计为简便并未采用而是用rand函数产生了随机噪声信号。此外，还有在2PSK实际传输系统中，在恢复载波的过程中会出现“倒现象即相位模糊现象，但是在本次设计中直接在解调时给其同频同相的载波，所以不会出现此种现象，因为不必考虑。这是自己第一次利用Matlab编程功能实现通信原理中根底知识系统地构建，以前都是利用Matlab中Simulink模块搭建系统来实现，通过自己亲自去动手和调试我明白了实践的重要性，尤其是对程序的调试

12、，更需要大量的时间反复上机运行，发现错误并改正，这样也就加强了自己对程序分析的能力，更深刻地明白了通信原理中的知识内容，更进一步懂得了理论联系实际的含义，同时提高了自己的思考能力，使得自己对课本里的内容理解、记忆地更加透彻，这无论是在我以后的工作中或是学习中都是非常有用的。参考文献1 李白萍，吴冬梅.通信原理与技术M.北京：人民邮电出版社,20032 樊昌信，曹丽娜.通信原理M.北京：国防工业出版社，20013 曹志刚，钱亚生.现代通信原理M.北京：清华大学出版社，19924 李明明，李白萍.电子信息类专业MATLAB实验教程M.北京：北京大学出版社，20215 刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真M.北京：电子工业出版社，2021致谢首先，要感谢我的课程设计老师，是他给我接触Matlab编程的时机，让我接触到了一个新的领域，扩展了我的知识面。再次，我要感谢本班同学在学习上