基于Simulink的数字通信系统仿真

1、.PAGE 1 . . . word. 信电学院通信工程专业CDIO二级工程工程设计说明书2021/2021学年第二学期工程名称 ： 通信系统仿真 题 目 ：基于Simulink的数字通信系统仿真专业班级 ： 通信工程09-1班 学生 ：学 号： 09指导教师 ：设计周数 ： 1周 设计成绩 ：2011年7月8日目录1工程设计的目的31.1任务要求.31.2工程目的. .32系统设计正文32.1系统分析.3数字通信系统主要原理3数字通信系统模型的建立.62.2系统设计.62.3实验结果.7仿真结果.7结果分析.103设计总结104参考文献.111 工程设计的目的1.1任务要求1对数字通信系统主

2、要原理和技术进展研究，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对系统进展仿真、分析。1.2工程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simulink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根底。2系统设计正文2.1系统分析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(2P

3、SK)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(2-1-1)其中, 与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中, 应选择双极性,即0 发送概率为P1发送概率为1-P 2-1-2假设g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有, 发送概率为P-, 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,已调信号取0相位,发送二进制符号0时,取180相位。假设用表示第n个符号的绝对相位,则有= 0, 发送 1 符号;=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

4、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。电平变换器乘法器S(t) S( t) 图 2- 22PSK信号的调制原理图 图 2- 32PSK信号的解调原理图图2 -42PSK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

5、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。 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：式中是信号的平均功率；为高斯白噪声在带宽W的平均功率。这就是香农信道容量公式。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/2，噪声功率为，输出信号的平均功率受限于，信道的信噪比SNR=/；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到达上式的信道容量。此为在噪声信道中可靠通信，信息传输速率的上

6、限值。数字通信系统模型的建立数字通信系统模型如图2-5所示。信源译码器信道译码器数字解调器数字调制器信道编码器信源编码器信宿信道信源噪声源图2-5数字通信系统模型2.2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，并进展仿真，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：调制器解调器信道信源噪声源源信宿

7、图2-6原理方框图3实验设计图：如以下图2-7所示。图2-7simulink设计图2.3实验结果仿真结果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。图2-8频域解调后波形 图2-9频域调制波形2各点的时间波形如图2-10所示。图2-10示波器的波形32PSK相干解调误码率如图2-11所示。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。图2-12 随即信号的参数设置由图可知随机信号最大最小值分别为1、-1采样时间为0.4s5低通滤波器参数设置如图2-13所示。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

8、为100Hz。6信噪比方图2-14所示图2-14信噪比为6dB7弦载波信号参数设置如图2-15所示图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 设计总结此次工程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，在设计的第一天根本没有头绪，后来通过上网和到图书馆搜集资料，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

9、型了解明白了。第二天开场了电路图的设计，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simulink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simulink软件的操作。最后，我发现做任何事情都不能轻易放弃，而且要善于学习，每天给自己一个目标，然后去实现它。4 参考文献