2PSK调制与解调系统的仿真

目录2PSK调制与解调系统的仿真........................................................................................................21.设计任务与要求....................................................................................................................32.设计原理................................................................................................................................32.1调制原理.....................................................................................................................32.2解调原理.....................................................................................................................43.系统结构图............................................................................................................................53.12PSK信号的调制原理框图如下图3所示...............................................................53.22PSK信号的调制原理框图如下图所示...................................................................54.仿真结果................................................................................................................................65.心得体会................................................................................................................................7参考文献...................................................................................................................................82PSK调制与解调系统的仿真摘要：用数字基带信号控制载波，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。键控法，如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。由于PSK在生活中有着广泛的应用，本论文详细介绍了PSK波形的产生和仿真过程。我们可以系统的了解基本原理，以及得到数字调制波形的方法。利用MATLAB仿真可更好的认识2PSK信号波形的调制过程。关键词：数字调制、2PSK、调制与解调、Matlab仿真1.设计任务与要求课程设计需要运用MATLAB编程实现2PSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，讨论其调制和解调效果。2.设计原理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控制载波，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：①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；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。图1相应的信号波形的示例1012.1调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为错误!未找到引用源。(t)=Acos错误!未找到引用源。t+错误!未找到引用源。)其中，错误!未找到引用源。表示第n个符号的绝对相位：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。因此，上式可以改写为错误!未找到引用源。图22PSK信号波形2.2解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。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。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中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信号相干解调各点时间波形如图3所示.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好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.图32PSK信号相干解调各点时间波形这种现象通常称为倒π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π现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.3.系统结构图3.12PSK信号的调制原理框图如下图3所示2PSK信号的调制原理框图说明：2psk调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器就模拟调制法而言，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。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。3.22PSK信号的调制原理框图如下图所示2PSK信号的解调原理框图说明：由于PSK信号的功率谱中五载波分量，所以必须采用相干解调的方式。在相干解调中，如何得到同频同相的本地载波是个关键问题。只有对PSK信号进行非线性变换，才能产生载波分量。2PSK信号经过带通滤波器得到有用信号，经相乘器与本地载波相乘再经过低通滤波器得到低频信号v(t)，再经抽样判决得到基带信号。带通滤波相乘低通滤波抽样判决本地载波提取V（t）定时脉冲cosωt2PSK解调器4.仿真结果说明：基带信号经过调制系统生成PSK信号，信道中可能会有噪音干扰，经过带通滤波器过滤出有用信号。说明：信道内的PSK信号经过带通滤波器过滤出有用信号，经过相乘器和载波信号相乘，所得信号通过低通滤波器得到低频信号，再经抽样判决得到基带信号。5.心得体会一周的基于MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。更加深入的掌握了MATLAB软件的使用，了解了数字调制的基本原理和主要过程，进一步学习了信号的传输的有关内容。在这一周的时间内我经常往返于图书馆，查阅相关资料，发现自己的知识水平有限，需要学习的东西还有很多很多。另外，在这次课程设计中，我充分利用了网络资源，终于让其发挥了有用的一面。设计过程中老师主要锻炼我们的自主能力，我们查阅资料的同时，当遇到不解的时候，老师的不吝指导，我的课程设计才得以在规定的时间内高效完成。通过这次课程设计，我学会了很多，收获了很多，并且加强了我的自主能力、动手能力和独立思考、团结协作的能力。参考文献：[1]樊昌信《通信原理》电子工业出版社[2]王秉军等《通信原理》北京：清华大学出版社[3]曹志刚等《现代通信原理》北京：清华大学出版社[4]刘卫国《MATLAB程序设计与应用（第二版）》高等教育出版社[5]王嘉梅《基于MATLAB的数字信号处理与时间开发》西安电子科技大学出版社附：程序清单2PSK基于MATLAB的程序代码：clearall;closeall;fs=8e5;%抽样频率fm=20e3;%基带频率n=2*(6*fs/fm);final=(1/fs)*(n-1);fc=2e5;%载波频率t=0:1/fs:(final);Fn=fs/2;%耐奎斯特频率%用正弦波产生方波%==========================================twopi_fc_t=2*pi*fm*t;A=1;phi=0;x=A*cos(twopi_fc_t+phi);%方波am=1;x(x0)=am;x(x0)=-1;figure(1)subplot(321);plot(t,x);axis([02e-4-22]);title('基带信号');gridoncar=sin(2*pi*fc*t);%载波ask=x.*car;%载波调制subplot(322);plot(t,ask);axis([0200e-6-22]);title('PSK信号');gridon;%=====================================================vn=0.1;noise=vn*(randn(size(t)));%产生噪音subplot(323);plot(t,noise);gridon;title('噪音信号');axis([0.2e-3-11]);askn=(ask+noise);%调制后加噪subplot(324);plot(t,askn);axis([0200e-6-22]);title('加噪后信号');gridon;%带通滤波%======================================================================fBW=40e3;f=[0:3e3:4e5];w=2*pi*f/fs;z=exp(w*j);BW=2*pi*fBW/fs;a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a)p=(j^2*a^2);gain=.135;Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p));subplot(325);plot(f,abs(Hz));title('带通滤波器');gridon;Hz(Hz==0)=10^(8);%avoidlog(0)subplot(326);plot(f,20*log10(abs(Hz)));gridon;title('Receiver-3dBFilterResponse');axis([1e53e5-31]);%滤波器系数a=[100.7305];%[10p]b=[0.1350-0.135];%gain*[10-1]faskn=filter(b,a,askn);figure(2)subplot(321);plot(t,faskn);axis([0100e-6-22]);title