通信原理课设报告2PSK通信系统设计

目录1技术要求..........................................................12基本原理..........................................................12.12psk信号的定义..............................................12.22psk信号调制方法............................................12.32psk信号的解调方法..........................................22.4误比特率BER分析............................................33建立模型描述......................................................34模块功能分析......................................................44.1调制模块....................................................44.2高斯噪声模块................................................74.3解调模块....................................................84.4误码率比较模块.............................................105调试过程及结论...................................................106心得体会.........................................................127参考文献........................................................1312PSK通信系统设计1技术要求设计一个2PSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用Matlab或SystemView实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。2基本原理2.12psk信号的定义2psk二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。2.22psk信号调制方法2psk的调制方法有模拟调制和数字键控法两种，分别如图1、图2所示。2PSK的产生：模拟法和数字键控法，就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。22PSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求2PSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。图12psk模拟调制法图22psk键控调制法2.32psk信号的解调方法2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调，如图3所示。图32PSK相干解调系统框图及个测试点波形32.4误比特率BER分析误比特率（BER：BitErrorRate）是指二进制传输系统出现码传输错误的概率，也就是二进制系统的误码率，它是衡量二进制数字调制系统性能的重要指标，误比特率越低说明抗干扰性能越强。对于多进制数字调制系统，一般用误符号率（SymbleErrorRate）表示，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用格雷编码的MPSK系统，其误比特率和误符号率之间的换算关系近似为：。其中，M为进制数，且误比特率小于误符号率。3建立模型描述sinmulink实现2psk的仿真，包括调制模块、高斯噪声模块、解调模块和误码率比较模块，如图4所示。由bernoullibinarygenerator产生输入信号，并经过UnipolartoBipolarConverter将单极性码变为双极性码。由SineWave产生载波信号，通过互为相反数的振幅实现π的相位跃变。由Switch实现键控，由GaussianNoiseGenerator产生高斯噪声。解调模块通过bandpass带通、Product乘法器、lowpass低通、抽样判决模块实现，其中抽样判决模块由TriggeredSubsystem、PulseGenerator、Relay、Zero-OrderHold1组成。最后，由BipolartoUnipolarConverter将双极性码转变为单极性码输出。另外，误码率比较模块由ErrorRateCalculation、Display和Zero-OrderHold组成，比较输入信号与输出信号之间的误码率，并显示。图4sinmulink对2psk信号的调制和解调MPPMPSKsMPSKb2,,log44模块功能分析4.1调制模块该模块可由如图5所示的仿真图实现。图5键控调制模块其中，sinwave和sinwave1是反向载波，BernoulliBinary产生方波，参数如图6到10所示。5图6sinwave参数图7sinwave参数6图8BernoulliBinaryGenerator参数图9UnipolartoBipolarConverter参数7图10switch参数4.2高斯噪声模块该模块由图11所示的仿真图实现。图11高斯噪声模块84.3解调模块该模块包括带通滤波器模块、乘法器模块、低通滤波器模块、抽样判决模块，最后将双极性码转变为单极性码输出显示，如图12所示。图12解调模块参数设置如下：图13带通滤波模块参数9图14低通滤波器模块参数图15PulseGenerator参数104.4误码率比较模块该模块比较输出信号与输入信号之间错码的概率，并显示。图16误码率比较模块5调试过程及结论图17Scope输出波形11图18Scope1输出波形注释：从上至下一次是输入信号，2psk信号，双极性码信号，载波信号，输出波形，低通滤波信号，相乘信号，带通滤波信号。此时误码率显示如图19所示。图19误码率1通过改变GaussianNoiseGenerator中的Meanvalue和Variance(vectorormatrix)可以改变高斯噪声模块产生噪声的情况，从而改变误码率。当GaussianNoiseGenerator中参数如图20所示时，误码率显示如图21所示。12图20GaussianNoiseGenerator参数值图21误码率26心得体会这次课程设计没有和平时的实验一样连电路，而是在软件上进行仿真。刚开始拿到题目，有点不知所措，虽然学过matlab，但是并没有熟练掌握。不过，通过查找资料，还是逐渐熟悉了simulink的操作，发现它其实和proteus差不多，13甚至更为简单，每个模块都是设定好的，可以直接使用。之后，就是设计2psk数字调制系统了。在老师课堂讲解的基础上，又查阅了相关资料，得到了一个初步的模型。在实际操作过程中出现了很多问题，但通过自己对simulink的学习以及和同学的讨论，问题被一一解决。在设计滤波器时，要注意带通滤波器的带宽应使得所需信号可以通过，即如果基带频率选择10Hz，载波频率选择50Hz，则带通滤波器的低频选15Hz，高频选35Hz。刚开始做时随便选的带宽，电路虽然对，但是结果波形不对。低通滤波器的带宽等于调制信号的带宽，即如果基带频率选择10Hz，低通滤波器的最高截至频率选10Hz。在进行sinmulink的仿真时，我按原理排好了电路，但是当仿真时发现出错，检查模块的搭建以及参数设置都并没出错，在同学的帮助下发现是高斯噪声模块选择出错，更改之后，系统能正常运行。此次课程设计，获益匪浅，不仅将理论知识和实际联系起来，加深了自己对2psk的理解，通过仿真结果直观的了解到了2psk数字调制系统的波形以及误码率情况，同时也更加熟练的掌握了matlabsimulink，并且提高了自己解决问题的能力。7参考文献[1]樊昌信、曹丽娜.《通信原理》[M].北京:国防工业出版社,2006[2]胡晓冬，董辰辉．《MATLAB从入门到精通》.北京：人民邮电出版社，20101415