基于MATLAB的2DPSK调制和解调仿真

基于MATLAB的2DPSK调制和解调仿真1.MATLAB/SIMULINK简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“MatrixLaboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。2.二进制差分相位键控(2DPSK)在2PSK信号中,信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考,用载波相位的绝对数值表示数字信息的,所以称为绝对移相.由图2-14所示2PSK信号的解调波形可以看出,由于相干载波恢复中载波相位的180°相位模糊,导致解调出的二进制基带信号出现反向现象,从而难以实际应用.为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题,提出了二进制差分相位键控(2DPSK).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Δφ,可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为则一组二进制数字信息与其对应的信号的载波相位关系如下所示二进制数字信息:11010011102DPSK信号相位:0π00πππ0π00或π0ππ000π0ππ数字信息与Δφ之间的关系也可以定义为可以看出,2DPSK信号的实现方法可以采用:首先对二进制数字基带信号进行差分编码,将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息,然后再进行绝对调相,从而产生二进制差分相位键控信号。信号可以采用相干解调方式(极性比较法),其解调原理是: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,若相干载波产生180°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,输出的绝对码不会发生任何倒置现象,从而解决了载波相位模糊度的问题。2DPSK信号调制过程波形图：3.2DPSK调制和解调仿真2DPSK调制采用如图２－４所示方法，先对源信号进行差分编码（码变换），再根据相对码绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK解调采用如图２－５所示方法，对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经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。2DPSK调制和解调各环节仿真波形如下各图所示。图３－５源信号、码变换后、载波时间波形和频谱源信号是随机产生二进制码元，载波频为fc=200Hz，幅度为１的余弦波，源信号经过码变换（差分编码）产生码变换后信号，各时间波形和频谱如图３－５所示。图３－６噪声、未加噪声调制、加噪声调制时间波形和频谱源信号经过2DPSK调制后产生调制波信号，从频域上看是源信号中心频率经调制后搬移到了载波频率上。调制后的信号时间波形由两种相位不同的波形组成，当源信号为１时，2DPSK信号相位反转π，当源信号为０时，相位保持不变（１变０不变）。2DPSK信号后经过加性高斯白噪声信道后得到加噪声调制信号，设信噪比为SNR=10dB，各时间波形和频谱如图３－６所示，由图可见，2DPSK信号经过SNR=10dB加性高斯白噪声信道后的波形有明显的毛刺出现。图３－７相干解调后、低通后、抽样判决后、码反变换后及源信号时间波形和频谱解调时加有SNR=10dB噪声2DPSK信号与同步载波在频域相乘后经过70Hz低通滤波后，再经过抽样判决得到相对码，然后进行码反变换得到绝对码，从而恢复出原始数字信号，与源信号相比是一致的，说明没有产生误码，各时间波形和频谱如图３－７所示。图３－８SNR=1dB时码反变换后及源信号时间波形和频谱当加性高斯白噪声信道信噪比SNR=1dB时，码反变换后信号时域波形和频谱与源信号相比还是一致的，说明也没有产生误码，如图３－８所示。