数字通信系统课程设计

成都学院（成都大学）课程设计报告I数字通信系统的设计与实现摘要：本设计为掌握利用MATLAB来加深对2DPSK数字频带通信系统的理解与掌握，理解运用所学的知识。我主要是用模块和程序设计出数字通信系统中的信源、信源编码、调制器、噪声、信道、解调器、信源译码、信宿。通过MATLAB仿真平台，运用所学的理论和方法进行仿真、调试、波形眼图分析，最终成功实现了2DPSK数字通信系统。关键词：MATLAB；2DPSK；调制；解调成都学院（成都大学）课程设计报告II目录第1章引言.........................................................................11.1背景..........................................................................11.2选题的目的和意义..............................................................11.3本课程设计的主要内容..........................................................2第2章2DPSK基本原理................................................................32.12DPSK信号的原理...............................................................32.22DPSK信号的调制原理...........................................................32.2.12DPSK调制.................................................................32.2.2模拟调制法.................................................................32.2.3键控法.....................................................................42.32DPSK信号的解调原理...........................................................42.3.12DPSK解调.................................................................42.3.2极性比较法.................................................................62.3.3相位比较法.................................................................6第3章2DPSK系统模块设计仿真........................................................73.1模拟调制法和极性比较法构成的2DPSK系统.........................................73.2模拟调制法和相位比较法构成的2DPSK系统.........................................73.3键控法和相位比较法构成的2DPSK系统............................................83.4模拟调制法和极性比较法模块分析................................................83.4.1模拟调制法模块.............................................................83.4.2键控法调制模块.............................................................93.4.3模拟信道模块..............................................................103.4.4极性比较法模块............................................................103.4.5相位比较法模块............................................................113.4.6误码率模块................................................................123.4.7延时器和观测模块..........................................................12成都学院（成都大学）课程设计报告III3.4.8眼图模块..................................................................133.5模块调试.....................................................................143.5.1模拟调制法极性调解法仿真..................................................143.5.2模拟调制法极性调解法仿真分析..............................................16第4章2DPSK系统程序设计仿真.......................................................184.1MATLAB程序...................................................................184.2仿真波形.....................................................................204.3波形分析.....................................................................21第5章结束语......................................................................225.1综合总结.....................................................................225.2心得.........................................................................22参考文献...........................................................................23成都学院（成都大学）课程设计报告1第1章引言1.1背景数字通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同有有线数字通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数字终端实现软、硬件和信息资源的共享。为使数字信号能在帯通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制，其调制方式与模拟信号调制类似。根据数字信号控制波的参量不同也分为调幅、调频、调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控频移键控和相移键控。Matlab是由mathworks公司于1984年推出的一种面向科学与工程的设计的计算机软件，它将不同的领域的计算用函数的形式提供给给用户；用户在使用时，只需要用这些函数并赋予实际参数就能解决实际问题，它涉及数值分析、自动控制、数字信号处理、图像处理、小波分析及神经元网络等十几个领域的计算和图形显示，而且随着新出版的推出，涉及的领域更多，功能强大。MATLAB提供实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从编程转向模型的构造，为用户省去了许多重复的代码编写工作；用户只须知道模块的输入、输出以及模块的功能，而不必管模块内部是怎么实现的，于是留给用户的事情就是如何利用这些模块来建立模型以完成自己的仿真任务，它被广泛的应用在信号仿真中。本课程设计报告主要介绍了用用窗函数法设计一个线性相位FIR低通滤波器和用双线性变化法设计一个Butterworth低通滤波器，同时还用了matlab软件进行仿真设计。1.2选题的目的和意义在传输信号中，2DPSK与2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但2FSK对相位不敏感，为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改进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。所以我们进行数字通信系统设计可以让我们在设计中获得科学信息，培养自己的逻辑能力及个人设计能力，同时我还可以熟悉使用MATLAB软件，练习WORD文档的用法，及函数的编译，流程图的设计等等，所以这次课程设计很有意义。成都学院（成都大学）课程设计报告2本设计为掌握利用计算机来加深对所学知识的理解和掌握，通过MATLAB仿真平台，运用所学的理论和方法进行仿真、解决问题。1.3本课程设计的主要内容设计2DPSK数字通信系统分别设计各模块和编写代码程序，进行仿真、调试、分析波形、评价系统、心得体会。通信系统基本模型如图1-1图1-1通信系统基本模型成都学院（成都大学）课程设计报告3第2章2DPSK基本原理2.12DPSK信号的原理2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，载波相邻两码元的相位差定义为nnn-1（2-1）n、n-1分别表示第n及n-1个码元的载波初相。n0通常表示数字信息“0”，n通常表示数字信息“1”。2.22DPSK信号的调制原理2DPSK信号有两种调制方法，分别是模拟调制法和键控法。2.2.12DPSK调制2DPSK的基本原理和2ASK是一样的，只是把输入的数字信息进行码变换，2()DPSKSt等于调制信号()St码变换后的信号'()St乘以载波信号cos2cft。所以2()DPSKSt的数学表达式为'2()()cos2DPSKcStStft（2-2）根据功率谱公式可以算出'()St的功率谱，用()Pf来表示。根据频移定理得到'()St信号的功率谱''22()4DPSKccssAPfPffPff（2-3）其中，'sPf为双极性全占空矩形脉冲序列'()St的功率谱。2.2.2模拟调制法模拟调制法如图2-1所示，其中码变换过程为将绝对码变换为相对吗；码型变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码型；乘法器过程是将双极性不归零信号与载波相乘得到2DPSK信号。成都学院（成都大学）课程设计报告4图2-1模拟调制法2.2.3键控法键控法如图2-2所示，其中差分变换功能同图1的码变换；选项开关的作用是输入“0”时接相位0，输入“1”时接相位π。图2-2键控法2.32DPSK信号的解调原理2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较法（相干解调法），另一种是相位比较法（非相干解调法）。2.3.12DPSK解调当采用2PSK解调时，设调制采用“1”变“0”不变规则。当发送端