第一篇：通信原理課程設(shè)計----基帶信號眼圖仿真
需求分析
1．設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)響應(yīng)是α＝1的升余弦滾降系統(tǒng)，畫出在接收端的基帶數(shù)字信號波形及其眼圖。
2．設(shè)定二進(jìn)制數(shù)字基帶信號 an∈｛＋1,－1｝，g(t)= 1 0≤t≤Ts；t為其他值時g(t)= 0。系統(tǒng)加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為0。畫出：(1)經(jīng)過理想低通H(f)= 1 │f│≤5/(2 Ts)后的眼圖。(2)經(jīng)過理想低通H(f)= 1 │f│≤1/ Ts后的眼圖。(3)比較分析上面圖形。
在該部分中敘述：對題目中要求的功能進(jìn)行的簡單的敘述分析，把題目內(nèi)容給介紹一下，還需要介紹分工情況。概要設(shè)計
1、基帶傳輸特性
基帶系統(tǒng)的分析模型如圖3-1所示，要獲得良好的基帶傳輸系統(tǒng)，就應(yīng)該
?a??t?nT?nsn基帶傳輸H(?)?ah?t?nT?nsn抽樣判決
圖2-1 基帶系統(tǒng)的分析模型
抑制碼間干擾。設(shè)輸入的基帶信號為?an??t?nTs?，Ts為基帶信號的碼元周期，n則經(jīng)過基帶傳輸系統(tǒng)后的輸出碼元為?anh?t?nTs?。其中
n1h(t)?2??????H(?)ej?td?
（3-1）
理論上要達(dá)到無碼間干擾，依照奈奎斯特第一準(zhǔn)則，基帶傳輸系統(tǒng)在時域應(yīng)滿足：
k?0?1，h(kTs)??0,k為其他整數(shù)?頻域應(yīng)滿足：
(3-2)
??T，???sTs
H(?)???0,其他??1
(3-3)
H(?)Ts??Ts0?Ts?
圖2-2 理想基帶傳輸特性
此時頻帶利用率為2Baud/Hz,這是在抽樣值無失真條件下，所能達(dá)到的最高頻率利用率。由于理想的低通濾波器不容易實現(xiàn)，而且時域波形的拖尾衰減太慢，因此在得不到嚴(yán)格定時時，碼間干擾就可能較大。在一般情況下，只要滿足：
???2?i?2??2??H?????H?????H(?)?H?????Ts,?TTTis?s?s???????Ts(3-4)基帶信號就可實現(xiàn)無碼間干擾傳輸。這種濾波器克服了拖尾太慢的問題。從實際的濾波器的實現(xiàn)來考慮，采用具有升余弦頻譜特性H(?)時是適宜的。
??Ts???(1??)?(1??)????1?sin?(??)?,Ts?TsTs?2????(1??)?
H(?)??1,0???Ts???(1??)0,???Ts??這里?稱為滾降系數(shù)，0???1。所對應(yīng)的其沖激響應(yīng)為：
sinh(t)?
(3-5)
?t
(3-6)
Tscos(??tTs)
?t1??4?2t2Ts2?Ts此時頻帶利用率降為2/(1??)Baud/Hz，這同樣是在抽樣值無失真條件下，所能 達(dá)到的最高頻率利用率。換言之，若輸入碼元速率Rs'?1/Ts，則該基帶傳輸系統(tǒng)輸出碼元會產(chǎn)生碼間干擾。
2、眼圖
所謂眼圖就是將接收濾波器輸出的，未經(jīng)再生的信號，用位定時以及倍數(shù)作為同步信號在示波器上重復(fù)掃描所顯示的波形（因傳輸二進(jìn)制信號時，類似人的眼睛）。干擾和失真所產(chǎn)生的畸變可以很清楚的從眼圖中看出。眼圖反映了系統(tǒng)的最佳抽樣時間，定時的靈敏度，噪音容限，信號幅度的畸變范圍以及判決門限電平，因此通常用眼圖來觀察基帶傳輸系統(tǒng)的好壞。
圖2-3
眼圖示意圖
部分的算法設(shè)計說明（可以是描述算法的流程圖）；每個程序中使用的存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計說明（如果題目已經(jīng)指定了數(shù)據(jù)存儲的，按照指定的設(shè)計，并且寫出該存儲結(jié)構(gòu)的定義）。也就是簡單介紹一下你程序中自定義的函數(shù)（函數(shù)名，參數(shù)，以及功能）等。運行環(huán)境
Windows 7 開發(fā)工具和編程語言
MATLAB V6.0 詳細(xì)設(shè)計
clear all;close all;N_eye = 7;%眼圖中碼元個數(shù) N0 = 0;%高斯白噪聲功率譜設(shè)為0 Ts = 2;%碼元寬度設(shè)為1 N_sample = 10;%每個碼元抽樣10個點 dt = Ts/N_sample;gt = ones(1,N_sample);%矩形不歸零脈沖 N_code = 1000;%碼元個數(shù)
t = 0:dt:N_code*N_sample*dt-dt;data = sign(randn(1,N_code));data1 = sigexpand(data,N_sample);st = conv(data1,gt);%產(chǎn)生NRZ基帶信號
h1t =5/Ts*sinc(5*(t-5)/Ts);%濾波器1的沖激響應(yīng) h2t = 2/Ts*sinc(2*(t-5)/Ts);%濾波器2的沖激響應(yīng) h3t = 1/Ts*sinc(1*(t-5)/Ts);%濾波器3的沖激響應(yīng) h4t = 0.5/Ts*sinc(0.5*(t-5)/Ts);
r1t = conv(h1t,st);r2t = conv(h2t,st);r3t = conv(h3t,st);r4t = conv(h4t,st);
r1t = [0 r1t*dt];r2t = [0 r2t*dt];r3t = [0 r3t*dt];r4t = [0 r4t*dt];
sigma1 = sqrt(2.5*N0/Ts);sigma2 = sqrt(N0/Ts);sigma3 = sqrt(0.5*N0/Ts);sigma4 = sqrt(0.25*N0/Ts);
n1 = sigma1*randn(1,length(r1t));n2 = sigma2*randn(1,length(r2t));n3 = sigma2*randn(1,length(r3t));%加入白噪聲，該白噪聲是通過濾波器后的帶限白噪聲
n4 = sigma2*randn(1,length(r4t));
r1t = r1t + n1;r2t = r2t + n2;r3t = r3t + n3;r3t = r3t + n3;%至此得到基帶信號分別通過濾波器1和濾波器2 濾波器3濾波器4的輸出波形
ttt = 0:dt:N_eye*N_sample*dt-dt;figure(1)subplot(411)%畫出濾波器1輸出的眼圖 for n = 9:1:100 ss = r1t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss);hold on;end ylabel('B=2.5Hz');subplot(412)%畫出濾波器2輸出的眼圖 for n = 9:1:100 ss = r2t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;end ylabel('B=1Hz')subplot(413)%畫出濾波器3輸出的眼圖 for n = 9:1:100 ss = r3t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;end ylabel('B=0.5Hz')subplot(414)%畫出濾波器4輸出的眼圖 for n = 9:1:100 ss = r4t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;end ylabel('B=0.25Hz')6 調(diào)試分析
剛開始的時候，程序出現(xiàn)了問題
??? Undefined command/function 'sigexpand'.之后添加了一個函數(shù)
function[out]=sigexpand(d,M)%將輸入的序列擴(kuò)展成間隔為N-1個0的序列 N=length(d);out=zeros(M,N);%例如，M=8，N=1000，產(chǎn)生一個8行1000列的矩陣 out(1,:)=d;%d的每一個元素賦值給out矩陣每列的第一個元素，因為d中共1000個元素（0，-1或者1），且out矩陣共有1000列，所以當(dāng)然成立
out=reshape(out,1,M*N);%把out這個矩陣重新變成一個1行M*N列的矩陣，即1行8000列的有8000個元素的矩陣，其中每隔7個0就是一個原來的d中的元素
之后再調(diào)用sigexpand()函數(shù)的到時候就就沒有問題了。測試結(jié)果
程序運行結(jié)果如圖7-1所示
圖7-1
程序運行結(jié)果圖
比較上圖中的1和3可以發(fā)現(xiàn)，3的性能比1的性能。1中的失真比較嚴(yán)重。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫屹，MATLAB通信仿真開發(fā)手冊，北京：國防工業(yè)出版社
[2] 李建新，現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真－MATLAB通信工具箱，西安：西安電子科技大學(xué)出版社
[3] 曹志剛，現(xiàn)代通信原理，北京：清華大學(xué)出版社 [4] 教學(xué)用“通信原理”教材
心得體會
通過這次的課程設(shè)計，我更加理解了眼圖的用途，通過眼圖可以迅速的定性評價系統(tǒng)的性能。可以觀察到麻將干擾和信道噪聲等影響因素的情況蟲兒快速的判斷出系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。最佳抽煙時刻是‘眼睛’張開最大的時刻，定時誤差靈敏度是眼圖斜邊的斜率，斜率越大，對應(yīng)的定時誤差越敏感。圖的陰影區(qū)的垂直高度便是抽樣時刻上信號受噪音干擾的畸變程度。圖中央的橫軸位置對應(yīng)于判決門限電平，抽樣時刻時上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限。此外，又學(xué)習(xí)了用matlab仿真通信原理實驗的有關(guān)方法，及常用的相關(guān)函數(shù)。通過對程序錯誤的調(diào)試，更加熟練的應(yīng)用軟件。通過仿真，更容易理解了通信原理的相關(guān)內(nèi)容。
通信原理是一門很有用的課程，但是內(nèi)容繁雜，需要記憶的很多，所以我們應(yīng)該加深的理解而不是單純的記憶，另外如果增加實踐的內(nèi)容，我們將學(xué)得更多，更快！路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索！
第二篇：通信仿真課程設(shè)計 初稿
基于MATLAB的點對點通信仿真
摘
要
在當(dāng)前飛速發(fā)展的信息時代，隨著數(shù)字通信技術(shù)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及通信網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互融合，信息技術(shù)已成為21世紀(jì)社會國際化的強(qiáng)大動力。Matlab軟件包含眾多的功能各異的工具箱，涉及領(lǐng)域包括：數(shù)字信號處理、通信技術(shù)、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、數(shù)值統(tǒng)計、系統(tǒng)仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。作為一個功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件，在很多領(lǐng)域中得到本文利用Matlab對點對點通信進(jìn)行仿真實驗，實現(xiàn)信號從信源到信宿過程的模擬并獲得信噪比與誤碼率的曲線圖，研究了相移鍵控調(diào)制下信噪比與誤碼率的關(guān)系并比較了不同進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下誤碼率—信噪曲線的異同，同時也研究了不同中繼信道對誤碼率—信噪比曲線的影響了廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵字：MATLAB仿真；點對點通信；PSK；中繼信道；誤碼率
基于MATLAB的點對點通信仿真............................................................................................1 摘
要............................................................................................................................1 1 引言.................................................................................................................................2 1.1 課程設(shè)計的目的和意義...........................................................................................2 1.2 課程設(shè)計內(nèi)容.........................................................................................................2 2仿真環(huán)境簡介....................................................................................................................3 3系統(tǒng)理論分析....................................................................................................................3 3.1通信系統(tǒng)模型..........................................................................................................3 3.2 相移鍵控原理.........................................................................................................4 3.2.1二進(jìn)制相移鍵控原理......................................................................................4 3.2.2 多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制原理..............................................................................5 4 仿真過程基于Matlab的實現(xiàn).............................................................................................6 4.1仿真條件及符號說明................................................................................................6 4.1.1仿真條件：....................................................................................................6 4.1.2符號說明........................................................................................................6 5仿真結(jié)果...........................................................................................................................8 6仿真模型分析....................................................................................................................9 6.1模型結(jié)果分析..........................................................................................................9 6.2模型優(yōu)缺點分析及改進(jìn)方案...................................................................................10 6.2.1優(yōu)缺點分析..................................................................................................10 6.2.2改進(jìn)發(fā)案......................................................................................................10 7小結(jié)體會.........................................................................................................................10 參考文獻(xiàn)............................................................................................................................11 附錄...................................................................................................................................12 1 8PSK信噪比—誤碼率作圖代碼................................................................................12 2 QPSK信噪比—誤碼率作圖代碼................................................................................13 3 BPSK信噪比—誤碼率作圖程序................................................................................15 4 QPSK加三跳中繼作圖程序....................................................................................16 5 QPSK信號加兩跳中繼作圖程序................................................................................18 6 QPSK信號加一跳中繼作圖程序................................................................................20 引言
1.1 課程設(shè)計的目的和意義
鞏固所學(xué)的專業(yè)技術(shù)知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，分析和解決工程技術(shù)問題的能力，培養(yǎng)初步的獨立設(shè)計能力；通過課程設(shè)計仿真試驗，了解并掌握通信系統(tǒng)、通信調(diào)制解調(diào)等技術(shù)的一般設(shè)計方法，訓(xùn)練并提高學(xué)生在理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程繪圖、查閱設(shè)計資料、運用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范和應(yīng)用計算機(jī)等方面的能力，更好地將理論與實踐相結(jié)合，提高綜合運用所學(xué)理論知識獨立分析和解決問題的能力。并且掌握Matlab的簡單操作方法。
1.2 課程設(shè)計內(nèi)容
1）設(shè)計一個四進(jìn)制相移鍵控調(diào)制系統(tǒng)，繪出誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線。2）繪制不同進(jìn)制相移鍵控下誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線，并分析是否與理論相符，得出結(jié)論。
3）
設(shè)計一個加中繼且的四進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)，繪出其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線。
4）繪出四進(jìn)制相移系統(tǒng)加不同跳數(shù)中繼情況下其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線，并分析是否與理論相符，得出結(jié)論。
2仿真環(huán)境簡介
本次課程設(shè)計使用
MATLAB，運用蒙特?卡羅方法（Monte Carlo method），對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。
蒙特?卡羅方法（Monte Carlo method），也稱統(tǒng)計模擬方法，是二十世紀(jì)四十年代中期由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計算機(jī)的發(fā)明，而被提出的一種以概率統(tǒng)計理論為指導(dǎo)的一類非常重要的數(shù)值計算方法。是指使用隨機(jī)數(shù)（或更常見的偽隨機(jī)數(shù)）來解決很多計算問題的方法。
這里主要使用MATLAB提供的功能，包括：數(shù)值和符號計算，工程與科學(xué)繪圖等，實現(xiàn)蒙特?卡羅過程，對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。最后給出幾種不同通信系統(tǒng)的通信效果的可視化結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行分析，比較。
3系統(tǒng)理論分析
3.1通信系統(tǒng)模型
圖2-1：通信系統(tǒng)模型
如圖2-1所示為通信系統(tǒng)的模型,由一下幾個部分組成： 信息源（簡稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。
發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘枴Ｐ诺溃簩碜园l(fā)送設(shè)備的信號傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無線信道兩大類。
信道是信息論中的一個主要概念。它是用來傳送信息的，所以理論上應(yīng)解決它能無錯誤地傳送的最大信息率，也就是計算信道容量問題，并證明這樣的信息率是能達(dá)到或逼近的,最好還能知道如何實現(xiàn)，這就是信道編碼問題。
在理論研究中，一條信道往往被分成信道編碼器、信道本身和信道譯碼器。人們可以變更編碼器、譯碼器以獲得最佳的通信效果，因此編碼器、譯碼器往往是指易于變動和便于設(shè)計的部分，而信道就指那些比較固定的部分。但這種劃分或多或少是隨意的，可按具體情況規(guī)定。例如調(diào)制解調(diào)器和糾錯編譯碼設(shè)備一般被認(rèn)為是屬于信道編碼器、譯碼器的，但有時把含有調(diào)制解調(diào)器的信道稱為調(diào)制信道；含有糾錯編碼器、譯碼器的信道稱為編碼信道。信息通過信道傳輸，由于物理介質(zhì)的干擾和無法避免噪聲，信道的輸入和輸出之間僅具有統(tǒng)計意義上的關(guān)系，在做出唯一判決的情況下將無法避免差錯，其差錯概率完全取決于信道特性。因此，一個完整、實用的通信系統(tǒng)通常包括信道編譯碼模塊。視頻信號在傳輸前都會經(jīng)過高度壓縮以降低碼率，傳輸錯誤會對最后的圖像恢復(fù)產(chǎn)生極大的影響，因此信道編碼尤為重要。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。
接收設(shè)備：從受到減損的接收信號中正確恢復(fù)出原始電信號。
受信者（信宿）：把原始電信號還原成相應(yīng)的消息，如揚聲器等。
3.2 相移鍵控原理
數(shù)字相位調(diào)制(phase shift keying,PSK)又稱相移鍵控。二進(jìn)制相移鍵控記做2PSK是相移鍵控最簡單的形式，還有多進(jìn)制相移鍵控MPSK是二進(jìn)制相移鍵控的推廣，本次仿真實驗主要用到了二進(jìn)制相移鍵控（BPSK），四進(jìn)制相移鍵控（QPSK）及八進(jìn)制相移鍵控（8PSK）三種調(diào)制方式
3.2.1二進(jìn)制相移鍵控原理
二進(jìn)制相移鍵控是用二進(jìn)制數(shù)字信號去控制載波的相位，使已調(diào)等幅、恒定載波的載波相位與待發(fā)數(shù)字信號相對應(yīng)；只有兩種對應(yīng)狀態(tài)，例如載波相位以0相與（傳號）和“0”（空號）。如果數(shù)字基帶信號g(t)的的幅度是
1、p相分別代表“1”寬度為Tb的矩形脈沖，則2PSK信號可表示為：
j2PSK(t)=Acos(w0t+q)
q取0時代表“1”，取p時代表“0”
由于2PSK信號相當(dāng)于DSB信號，因而不能采用包絡(luò)解調(diào)，要采用相干解調(diào)；但必須在DSB解調(diào)后加一抽樣判決以便恢復(fù)原數(shù)字信號。其判決準(zhǔn)則為：抽養(yǎng)值大于0，判為1 ；抽養(yǎng)值小于0，判為0 下圖為2PSK信號的波形圖及矢量圖
圖3-1：2PSK信號波形圖 圖3-2:2PSK信號矢量圖
3.2.2 多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制原理
多進(jìn)制相移鍵控是二進(jìn)制的推廣。它用多個相位狀態(tài)的正弦震蕩分別表示不同的數(shù)字信息，通常相位用M=2n計算，有2,4,8,16相制等，M取不同的相位，分別于n為二進(jìn)制碼元的不同組合相對應(yīng)。其信號的產(chǎn)生于BPSK類似只是維度不同在處理時略有差別，在此不再詳細(xì)介紹
圖3-3和圖3-4分別為QPSK信號及8PSK信號的矢量圖
010011013π/4相11π/4相1103π/8相111π/8相0-π/8相101-3π/8相100
5π/8相7π/8相-7π/8相0010-3π/4相 0010-π/4相-5π/8相000
圖3-3:QPSK信號矢量圖 圖3-4:8PSK信號矢量圖 仿真過程基于Matlab的實現(xiàn)
4.1仿真條件及符號說明 4.1.1仿真條件：
(1)整個通信的等效高斯白噪聲方差為1；（2）假設(shè)信道估計是理想的；
(3)經(jīng)過不同跳數(shù)中繼的QPSK信號總的增益相同
4.1.2符號說明
(1)ray為瑞利衰落信道（2）n為高斯噪聲
(3)r為信號經(jīng)過瑞利衰落信道后的接受信號（4）y為接收端對接收信號還原處理后的信號（5）snr為信噪比
（6）xigma為噪聲方差（7）ber為誤碼率（8）li為單位虛數(shù)i（9）s為調(diào)制信號的相位
（10）G為經(jīng)過中繼轉(zhuǎn)發(fā)是信號的增益
4.2仿真過程的實現(xiàn)
（1）調(diào)制信號的產(chǎn)生（以QPSK為例）
產(chǎn)生兩個（0,1）的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)兩個數(shù)的范圍，規(guī)定發(fā)送的兩位原碼的值及其相位
ss1=rand(1,2);if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=1;s1(1,2)=1;s=exp(1i*(pi/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=1;s=exp(1i*pi*(3/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(7/4));
（2）信道的產(chǎn)生
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（3）高斯噪聲的產(chǎn)生
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（4）接收信號
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;（5）接收信號的還原
y=r/ray;（6）接受判決的實現(xiàn)
根據(jù)接受信號最終落在矢量圖中的位置判斷發(fā)送的QPSK信號的值，程序如下： if(real(y)>0)y1=1;else y1=-1;end
if(imag(y)>0)y2=1;else
y2=-1;end
if((y1==1)&&(y2==1))rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));elseif((y1==-1)&&(y2==1))rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));elseif((y1==-1)&&(y2==-1))rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
（7）信號經(jīng)過中繼轉(zhuǎn)發(fā)過程的實現(xiàn)
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;y1=r/ray;ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));r1=y1*ray1*G1+n1;
5仿真結(jié)果
仿真結(jié)果如下圖所示：
圖5-1為8PSK，QPSK,BPSK信號加高斯白噪聲經(jīng)過相同信道，其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線 圖5-2為QPSK信號分別經(jīng)過一跳中繼，兩跳中繼及三跳中繼后信噪比與誤碼率的關(guān)系曲線 100 M進(jìn)制相位調(diào)制誤碼率—信噪比曲線圖8PSK10-1QPSKBPSKber(誤碼率)10-210-310-410-50 ***0snr(信噪比)圖5-1：M進(jìn)制相位調(diào)制信噪比—誤碼率曲線圖
100對比加不同跳數(shù)中繼是信噪比與誤碼率的關(guān)系加三跳中繼加兩跳中繼加一跳中繼10-1誤碼率10-210-3012345678910信噪比(dB)圖5-2：對比加不同跳數(shù)中繼時信噪比與誤碼率的關(guān)系
6仿真模型分析
6.1模型結(jié)果分析
圖5-1所示為M進(jìn)制相位調(diào)制信號誤碼率—信噪比的關(guān)系曲線 由圖可知：誤碼率隨著信噪比的增大而減小，即要想減小信號在傳輸過程中的失真度必須增加信號的發(fā)射功率以減小信號的誤碼率；對于BPSK、QPSK及8PSK相位調(diào)制，在相同信噪比的情況下BPSK的誤碼率最小QPSK次之，8PSK的誤碼率最大；同時，要想實現(xiàn)想同的誤碼率，8PSK調(diào)制時必須提供更大的信號功率，QPSK次之，BPSK所需的信號功率最小。然而對于MPSK系統(tǒng)，M的值越大，其功率譜的主瓣越大頻帶利用率越高，發(fā)送數(shù)據(jù)的速率越快。因此為提供較高的服務(wù)質(zhì)量，在實際的運用中需均衡考慮信號的誤碼率及發(fā)送速率，因而MPSK系統(tǒng)一般很少取較大的M值，一般取M ￡16，并且以M=4的QPSK使用最多，其次是8PSK，16PSK及BPSK都較少使用。
圖5-2所示為在信號的總增益相同的情況下對比QPSK信號加不同跳數(shù)中繼時信噪比與誤碼率的關(guān)系的曲線圖。由圖可知在相同信噪比的情況下，信號所經(jīng)過的中繼跳數(shù)越多其誤碼率就越大，原因是所經(jīng)過的中繼跳數(shù)增加后所加入噪聲也怎加了，同時每經(jīng)過一個信道時也會增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。
6.2模型優(yōu)缺點分析及改進(jìn)方案 6.2.1優(yōu)缺點分析
本文對MPSK信號經(jīng)高斯信道傳輸?shù)慕邮苷`碼率進(jìn)行蒙特卡羅仿真，仿真過程取了1000000個點，得到了較為準(zhǔn)確的信噪比—誤碼率的關(guān)系曲線；同時本文還考慮了加入中繼時的情況，對比了加不同跳數(shù)中繼對信噪比—誤碼率曲線的影響獲得了比較正確的結(jié)論；當(dāng)然本模型也有一些不足之處，例如通信系統(tǒng)比較簡單沒有加入編碼和解碼的過程，算法的設(shè)計也還不是特別簡化，所獲得的信噪比與誤碼率的關(guān)系曲線也沒有和實際的曲線進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)的說服力還不夠強(qiáng)。
6.2.2改進(jìn)發(fā)案
由于時間有限，我們現(xiàn)在所學(xué)的知識有限，整個仿真模型存在大量的不足之處，我在此提出以下改進(jìn)方案：
（1）本通信仿真模型還可以加入編碼解碼的過程
（2）加中繼時的模型還可以討論一下協(xié)作中繼時的情況（3）本模型還可以用Simulink模塊來進(jìn)行仿真
（4）可以把仿真所獲得的的曲線與實際情況下的信噪比—誤碼率的曲線拿來對比
7小結(jié)體會
歷時兩個月的軟件課程設(shè)計讓我們受益良多，從開始不懂matlab做起課程設(shè)計來一頭霧水到后期可以和老師討論自己想法，這中間都離不開老師的悉心教誨。
這次軟件課程設(shè)計的開展，其目的在于讓我們了解通信過程是如何實現(xiàn)的，以及讓我們深入了解matlab是如何作為仿真軟件仿真通信過程并結(jié)合相關(guān)的實例讓我們在原有了解的基礎(chǔ)上設(shè)計完成老師布置的課題。
在進(jìn)行軟件課程設(shè)計的過程中我們遇到了一系列的問題，首先是對于matlab軟件的不熟悉，好在在大家的摸索和交流以及和老師的交流中慢慢熟悉。其次，由于在本專業(yè)的推薦課表中未導(dǎo)入通信原理等相關(guān)課程，使得我們對于調(diào)制解調(diào)，信道，編碼，接受判別等方面并不了解，大家一起查閱相關(guān)書籍，積極交流，積極主動的詢問老師，自己嘗試編碼，錯誤共享，成果共享，在老師的幫助下將上述模糊的概念一一攻克，并在錯誤中學(xué)會了進(jìn)步。
在老師未布置課程題目時，老師給了我們積極思考的空間，通過自己在個人電腦上的編碼實踐和結(jié)合借閱的有關(guān)書籍，老師傳給我們的實例和學(xué)習(xí)資料，自己摸索，在上課時間和老師溝通，進(jìn)行每人為時3分鐘的問題陳述，自己進(jìn)程的陳述，結(jié)合陳述，老師給予相應(yīng)的解答和指導(dǎo)。大家都表示在這個自主學(xué)習(xí)的過程中受益匪淺。
老師布置課程設(shè)計題目后，大家結(jié)合開始做的準(zhǔn)備工作一步一個腳印的慢慢完善我們的程序和功能，在學(xué)會如何對多進(jìn)制調(diào)制進(jìn)行編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行課程題目相關(guān)的仿真，并針對matlab仿真的結(jié)果進(jìn)行交流，在原本點對點的單信道通信的基礎(chǔ)上加了中繼信道，實現(xiàn)了對于不同跳數(shù)的仿真，并進(jìn)行了對比。同時由于不同的調(diào)制方式對誤碼率也有一定的影響，我們在基于多進(jìn)制調(diào)制方式仿真上做了一個單信道的8PSK,QPSK,BPSK不同調(diào)制方式對接受端誤碼率的影響的仿真，并對結(jié)果進(jìn)行了對比得出了相同信噪比時BPSK的誤碼率最低，QPSK其次，8PSK的誤碼率最高的仿真結(jié)果。
在本次課程設(shè)計實訓(xùn)中，我們認(rèn)識到了實訓(xùn)遠(yuǎn)比理論學(xué)習(xí)更有樂趣，仿真的意義就在于無需花費過大的成本就可以在計算機(jī)上通過matlab等仿真軟件模擬通信的過程，對最終的結(jié)果有一個大致的認(rèn)識和了解，并與理論結(jié)果進(jìn)行比對，找出產(chǎn)生差異的原因，同時節(jié)省了移動運營商的成本。
而對于這歷時兩個月的自我學(xué)習(xí)和共同學(xué)習(xí)，我們意識到學(xué)習(xí)有時候不是一個人的過程，它可以是一群人共同進(jìn)步的過程。在交流和溝通中共同學(xué)習(xí)，共同協(xié)作，共同完成課題。在老師的幫助、在理解的基礎(chǔ)上、在實踐和理論相結(jié)合的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)，無疑是進(jìn)步和積極的。
總之，在這次軟件課程設(shè)計的學(xué)習(xí)過程中無論是學(xué)習(xí)方法還是軟件仿真方法，我們都獲益匪淺，同時也感謝在課程設(shè)計過程中智慧老師不遺余力的教誨和給予我們的幫助。過程是艱辛的，但成果是美麗的。
參考文獻(xiàn)
[1] 王秉鈞,馮玉珉 通信原理 清華大學(xué)出版社 [2] 樊昌信.通信原理.國防工業(yè)出版社
[3] 黃載祿，殷蔚華.通信原理.科學(xué)出版社
[4] 李宗豪.基本通信原理.北京郵電大學(xué)出版社
[5] 甘勤濤.MATLAB 2012數(shù)學(xué)計算與工程分析從入門到精通.機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 求是科技編著.MATLAB 7.0從入門到精通.人民郵電出版社
[7](美)William J.Palm III著;黃開枝譯.MAtlab基礎(chǔ)教程.清華大學(xué)出版社
附錄
部分程序代碼： 8PSK信噪比—誤碼率作圖代碼
clear all;clf;
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber8PSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,3);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,1,1];
s=exp(1i*(pi/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,1,0];
s=exp(1i*pi*(3/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,1,0];
s=exp(1i*pi*(5/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,1,1];
s=exp(1i*pi*(7/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,0,1];
s=exp(1i*pi*(9/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,0,0];
s=exp(1i*pi*(11/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,0,0];
s=exp(1i*pi*(13/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,0,1];
s=exp(1i*pi*(15/8));
end ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
a=real(y);
b=imag(y);
c=atan(b/a);
if(a>0&&b>0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[1,1,1];
elseif(a>0&&b>0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[1,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[0,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/4)&&c<0)rs=[0,1,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[0,0,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[0,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[1,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/4)&&c<0)
rs=[1,0,1];
end
if(rs(1,1)~=s1(1,1)||rs(1,2)~=s1(1,2)||rs(1,3)~=s1(1,3))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber8PSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,ber8PSK,'r>-');gtext('8PSK')hold on;QPSK信噪比—誤碼率作圖代碼
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));berQPSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
berQPSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,berQPSK,'r>-');gtext('QPSK')hold on;
BPSK信噪比—誤碼率作圖程序
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand;if ss1>0.5
s1=1;
s=exp(1i*0);
elseif ss1<0.5
s1=0;
s=exp(1i*pi);
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
rs=1;
else
rs=0;
end
if(rs~=s1)
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/1000000;end
semilogy(snrindb,ber,'r>-');gtext('BPSK')hold on;QPSK加三跳中繼作圖程序
clear all;clf;
snrindb=0:1:10;snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=2;
G2=3;G3=6;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y3=r2/ray2;
ray3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r3=y3*ray3*G3+n3;
y=r3/ray3;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信號加兩跳中繼作圖程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=3;
G2=12;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y=r2/ray2;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
%í3??′í?óbitêy
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信號加一跳中繼作圖程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G=36;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G+n1;
y=r1/ray1;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;
第三篇：通信原理仿真
通信原理仿真實驗提綱
1.任意產(chǎn)生一個調(diào)制信號，畫出其波形及其頻譜；
2.產(chǎn)生一個余弦載波信號，畫出其波形及其頻譜；
3.分別采用AM（幅度），DSB（雙邊），SSB（單邊）的方式對調(diào)
制信號進(jìn)行調(diào)制，畫出已調(diào)信號的波形及頻譜；
4.采用適當(dāng)?shù)姆绞剑謩e對3中得到的已調(diào)信號進(jìn)行解調(diào)，畫
出解調(diào)信號的波形；
5.產(chǎn)生一個高斯白噪聲，疊加在已調(diào)信號上，然后進(jìn)行解調(diào)，畫出解調(diào)信號的波形；
6.比較4和5中的結(jié)果；
7.編寫A律13折線PCM編碼的程序，能夠?qū)θ我廨斎胄盘栞?/p>
出其PCM編碼；
8.產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)字信號，分別進(jìn)行ASK，F(xiàn)SK，PSK調(diào)制解調(diào)，畫出解調(diào)前后的波形
第四篇：通信原理課程設(shè)計_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
通信原理課程設(shè)計報告
題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計
專 業(yè) 電子信息工程
學(xué)生姓名 曾凡文
學(xué) 號 20121206
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 二 0 一五 年 六 月
基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真
摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)一直是研究的一個重要方向。本設(shè)計主要敘述了數(shù)字信號的調(diào)制方式，介紹了2PSK數(shù)字調(diào)制方式的基本原理，功率譜密度，并運用MATLAB軟件對數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實現(xiàn),在MATLAB平臺上建立2PSK和2DPSK調(diào)制技術(shù)的仿真模型。進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制知識聯(lián)系起來，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計算機(jī)上，運用MATLAB軟件來實現(xiàn)對數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)的仿真。
課程設(shè)計目的：通過課程設(shè)計，鞏固已學(xué)過的*****知識，加深對其理解和應(yīng)用，學(xué)會應(yīng)用Matlab Simulink工具對通信系統(tǒng)仿真。
關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)；MATLAB；2PSK；2DPSK；
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告
第1章 基本工作原理
1.1 2PSK原理
1.1.1 2PSK基本原理
二進(jìn)制移相鍵控，簡記為2PSK或BPSK。2PSK信號碼元的“0”和“1”分別用兩個不同的初始相位“0”和“?”來表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號的時域表達(dá)式為:
(t)=Acos其中，表示第n個符號的絕對相位：
t+)
=因此，上式可以改寫為:
這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形如圖1-1。
10011tTs江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告
圖1-1 二進(jìn)制相移鍵控信號的時間波形
1.1.2 2PSK調(diào)制原理
在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信180°分別表示信號的 1 和 兩個反相的載制。2PSK以載
號載波的 0°和 二進(jìn)制數(shù)字基帶0，模擬調(diào)制法用波信號進(jìn)行調(diào)波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號為1時相對于初始相位為180°。鍵控法，是用載二進(jìn)制信息的調(diào)制和180°來分別代表達(dá)式為：
波的相位來攜帶方式。通常用0°表0和1。其時域
??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct
?n?其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖1-2和圖1-3所示。
圖1-2 模擬調(diào)制原理圖
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圖 1-3 鍵控法原理圖
帶通濾波器ae2PSK(t)相乘器c低通濾波器d抽樣判決器定時脈沖e輸出
cos?ct
1.1.3 2PSK解調(diào)原理
b由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號的相干解調(diào)原理圖如圖1-4所示，各點的波形如圖1-5所示。
由于2PSK信號的載波回復(fù)過程中存在著180°的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。
圖 1-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖
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edb10011atTstctt10011t
圖 1-5 相干解調(diào)中各點波形圖
1.2 2DPSK原理
1.2.1 2DPSK基本原理
二進(jìn)制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。
傳輸系統(tǒng)中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號中，2PSK信號和2ASK及2FSK信號相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號傳輸系統(tǒng)中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產(chǎn)生誤碼。為了保證2PSK的優(yōu)點，又不會產(chǎn)生誤碼，將2PSK體制改進(jìn)為二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK），及相對相移鍵控。
2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。現(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時域波形圖見圖1-6。
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圖1-6 2DPSK信號波形圖
(a)絕對碼(b)相對碼10參考100011011(c)2DPSKt1.2.2 2DPSK調(diào)制原理
二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數(shù)字信息與??之間的關(guān)系為：
?0（數(shù)字信息“0”）????
??（數(shù)字信息“1 ?為前一碼元的相位。
實現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對二進(jìn)制數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，然后對變換出的差分碼進(jìn)行絕對調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖1-7所示。
絕對碼Dn相對碼BnCnS2dpsk(t)+延時Ts波形變換×Coswc(t)
圖1-7 2DPSK調(diào)制原理框圖
1.2.3 2DPSK解調(diào)原理
2DPSK信號解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號精確地延遲一個碼元時間間隔，然后與DPSK信號相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。
第二章 設(shè)計系統(tǒng)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 2.1框圖
兩種解調(diào)方式的原理框圖如圖1-8和圖1-9所示。
圖 1-8 2DPSK差分相干解調(diào)原理框圖
圖 1-9 2DPSK相干解調(diào)原理框圖
2.2工作原理
相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對2DPSK信號進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。
在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生180?相位模糊，解調(diào)出的相對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設(shè)計采用相干解調(diào)。
2.3設(shè)定參數(shù) 如附錄1
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第三章 Matlab仿真
3.1顯示系統(tǒng)不同部分的信號波形
3.1.1PSK如圖3-1和圖3-2所示
圖3-1
圖3-2
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3.1.2 2DPSK如圖3-
3、圖3-4和圖3-5所示
圖3-3
圖3-4
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圖3-5 3.2各種相移系統(tǒng)的比較和分析
例如“倒π”現(xiàn)象
對于相同的數(shù)字信號基帶序列，由于初始相位不同，2DPSK信號的相位并不直接代表基帶信號，而前后碼元相對相位的差才唯一決定信號的符號。2PSK信號載波恢復(fù)過程中，存在著180°的相位模糊即恢復(fù)的本地載波與與所需的想干載波可能同相也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出來的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即“1”變成“0”，“0”變成“1”，判決器輸出的數(shù)字信號全部出錯, 這種現(xiàn)象稱為2PSK的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。本地載波與發(fā)送端載波反向時，2PSK的解調(diào)波形與2DPSK完全相反
3.3不同方式解調(diào)下PSK、DPSK的誤碼率
誤碼率是指接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，即：
誤碼率錯誤碼元數(shù)傳輸總碼元數(shù) PSK相干解調(diào)：
誤碼率（r/2）DPSK相干解調(diào)：
誤碼率 DPSK差分非相干解調(diào)：
誤碼率1/2e^(-r)r為信噪比。
誤碼率是衡量一個數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。在信道高斯白噪聲的干擾下，各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率取決于解調(diào)器輸入信噪比，而誤碼率表達(dá)式的形式則取決于解調(diào)方式。對于所有的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率與信噪比的關(guān)系的圖表來看，所有的曲線呈減函數(shù)的下降曲線，即隨著信噪比的增大，誤碼率降低。橫向比較來看，對于同一種調(diào)制方式，當(dāng)信噪比相同時，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于非相干解調(diào)方式的誤碼率；縱向比較來看，對2PSK,2DPSK兩種調(diào)制方式若采用同一種解調(diào)方式
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告（相干解調(diào)或非相干解調(diào)），則2PSK的誤碼率最低，2DSPK的誤碼率次之。當(dāng)信噪比一定時，誤碼率由低到高依次是：2PSK的相干解調(diào)，2DPSK的相干解調(diào)，2DPSK的差分解的非相干調(diào)。
附錄1 2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋： clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%隨機(jī)序列,基帶信號 figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號，因此對上面所求單極性信號取反來與之一起構(gòu)成雙極性碼
st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 st2(k)=1;end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號s1');e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;%與載波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);%通過低通濾波器 [t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通濾波后波形');for m=0:i-1;if psk(1,m*500+250)<0;for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=1;end
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')
2DPSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋: clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對碼');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩陣 b(1)=a(1);for n=2:10 if a(n)>=1;
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 if b(n-1)>=1 b(n)=0;else b(n)=1;end else b(n)=b(n-1);end end st1=t;for n=1:10 if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end subplot(323);plot(t,st1);title('相對碼st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else st2(k)=1;end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相對碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 title('載波信號s2');d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title('st1*s1');subplot(412);plot(t,d2);title('st2*s2');e_dpsk=d1+d2;subplot(413);plot(t,e_dpsk);title('調(diào)制后波形');noise=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪聲 subplot(414);plot(t,dpsk);title('加噪聲后信號');dpsk=dpsk.*s1;%與載波s1相乘 figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('與載波相乘后波形');[f,af]=T2F(t,dpsk);%通過低通濾波器 [t,dpsk]=lpf(f,af,B);subplot(412);plot(t,dpsk);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);%全零矩陣 for m=0:i-1;if dpsk(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500;dpsk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;dpsk(1,j)=1;end end end subplot(413);
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 plot(t,dpsk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);%全零矩陣 dt(1)=st(1);for n=2:10;if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;dt(n)=0;else dt(n)=1;end end st=t;for n=1:10 if dt(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;end end end subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形');
第五篇：通信原理課程設(shè)計_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
通信原理課程設(shè)計報告
題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計
專 業(yè) 電子信息工程
學(xué)生姓名 曾凡文
學(xué) 號 20121206
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 2015年6月
基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真
摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)
一直是研究的一個重要方向。本設(shè)計主要敘述了數(shù)字信號的調(diào)制方式，介紹了2PSK數(shù)字調(diào)制方式的
基本原理，功率譜密度，并運用MATLAB軟件對數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實現(xiàn)，在MATLAB平
臺上建立2PSK和2DPSK調(diào)制技術(shù)的仿真模型。進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統(tǒng)
中數(shù)字調(diào)制知識聯(lián)系起來，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計算機(jī)上，運用MATLAB軟件
來實現(xiàn)對數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)的仿真。
關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)；MATLAB；2PSK；2DPSK；
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第1章 緒論
1.1 調(diào)制方式
數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號的功率一般處于從零開始到某一頻率（如0～6M）低頻段，因而在很多實際的通信（如無線信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號對載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號的規(guī)律變化從而攜帶消息。對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制可以便于信號的傳輸；實現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。
數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移頻鍵控（FSK，F(xiàn)requency-Shift keying）、移相鍵控(PSK，Phase-Shift keying)和差分移相鍵（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次課程設(shè)計對PSK,DPSK這兩種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。
1.2 設(shè)計要求 1.2.1 設(shè)計內(nèi)容
用MATLAB完成對2PSK、2DPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真電路設(shè)計，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，可編寫程序，也可硬件設(shè)計框圖
1.2.2 設(shè)計參數(shù)（參數(shù)可以自行設(shè)置）
1、傳輸基帶數(shù)字信號（15位）碼元周期T=0.01S
2、載波頻率：15KHz 1.2.3 設(shè)計儀器
計算機(jī)和MATLAB軟件
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第2章 2PSK,2DPSK原理
2.1 2PSK原理 2.1.1 2PSK基本原理
二進(jìn)制移相鍵控，簡記為2PSK或BPSK。2PSK信號碼元的“0”和“1”分別用兩個不同的初始相位“0”和“?”來表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號的時域表達(dá)式為:
(t)=Acos其中，表示第n個符號的絕對相位：
t+)
=因此，上式可以改寫為:
這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形如圖2-1。
10011tTs圖2-1 二進(jìn)制相移鍵控信號的時間波形
2.1.2 2PSK調(diào)制原理
在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號載波的 0°和 180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的 1 和 0，模擬調(diào)
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制法用兩個反相的載波信號進(jìn)行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號為1時相對于初始相位為180°。
鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0°和180°來分別代表0和1。其時域表達(dá)式為：
??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct
?n?其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖2-2和圖2-3所示。
圖2-2 模擬調(diào)制
原理圖
圖 2-3 鍵控法原理
圖
2.1.3 2PSK解調(diào)原理
由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號的相干解調(diào)原理圖如圖2-4所示，各點的波形如圖2-5所示。
由于2PSK信號的載波回復(fù)過程中存在著180°的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需 3
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相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。
e2PSK(t)帶通濾波器a相乘器c低通濾波器d抽樣判決器定時脈沖e輸出
cos?ct
b
圖 2-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖
edb10011atTstctt10011t圖 2-5 相干解調(diào)中各點波形圖
2.2 2DPSK原理 2.2.1 2DPSK基本原理
二進(jìn)制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對 4
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載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。
傳輸系統(tǒng)中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號中，2PSK信號和2ASK及2FSK信號相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號傳輸系統(tǒng)中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產(chǎn)生誤碼。為了保證2PSK的優(yōu)點，又不會產(chǎn)生誤碼，將2PSK體制改進(jìn)為二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK），及相對相移鍵控。
2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。現(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時域波形圖見圖2-6。
圖2-6 2DPSK信號波形圖(a)絕對碼(b)相對碼10參考100011011(c)2DPSKt
2.2.2 2DPSK調(diào)制原理
二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數(shù)字信息與??之間的關(guān)系為：
?0（數(shù)字信息“0”）????
?（數(shù)字信息“1 ??為前一碼元的相位。
實現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對二進(jìn)制數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，然后對變換出的差分碼進(jìn)行絕對調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖2-7所示。
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絕對碼Dn相對碼BnCnS2dpsk(t)+延時Ts波形變換×Coswc(t)
圖2-7 2DPSK調(diào)制原理框圖
2.2.3 2DPSK解調(diào)原理
2DPSK信號解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號精確地延遲一個碼元時間間隔，然后與DPSK信號相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。
相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對2DPSK信號進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。
在解調(diào)過程中，若相干載波產(chǎn)生180?相位模糊，解調(diào)出的相對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設(shè)計采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2-8和圖2-9所示。
2DPSK相干解調(diào)各點波形圖如圖 2-10所示。
圖 2-8 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖
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圖 2-9 2DPSK相干解調(diào)原理圖
第3章 實驗過程
3.1 2PSK仿真部分 3.1.1 2PSK仿真圖
用MATLAB搭建好的2PSK仿真圖如下：
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圖3-1PSK仿真圖
3.1.2 2PSK模塊的參數(shù)設(shè)置： 1）相乘模塊
圖3-2 相乘器參數(shù)設(shè)置
2）低通濾波器模塊
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圖3-3 濾波器其參數(shù)設(shè)置
3）抽樣判決模塊
圖3-4 pulse generator 參數(shù)設(shè)置
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3.2 2DPSK仿真部分 3.2.1 2DPSK仿真圖
用MATLAB搭建好的2DPSK仿真圖如下：
圖3-5 2DPSK仿真圖
2.2.2 2DPSK模塊的參數(shù)設(shè)置： 1）載波模塊
圖3-6 載波參數(shù)設(shè)置
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2）乘法器模塊
圖3-7 乘法器參數(shù)設(shè)置
3）基帶模塊
圖3-8 基帶信號參數(shù)設(shè)置
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4）Unipolar to Bipolar Converte模塊
圖3-9 Unipolar to Bipolar Converter參數(shù)設(shè)置
5）碼變換模塊
圖3-10 Logical Operator參數(shù)設(shè)置
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圖3-11 Unit Delay參數(shù)設(shè)置
圖3-12 Data Type Conversion參數(shù)設(shè)置
6）濾波器模塊
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圖3-13 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置
圖3-14 低通濾波器參數(shù)設(shè)置
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第4章 仿真結(jié)果
4.1 2PSK仿真結(jié)果
圖4-1 2PSK電路仿真波形
4.2 2DPSK仿真結(jié)果
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圖4-2 2DPSK電路仿真波形
附錄：
通過編寫M文件程序： 2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋 clear all close all i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%隨機(jī)序列,基帶信號 figure(3);stem(a);st1=t;16
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for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號，因此對上面所求單極性信號取反來與之一起構(gòu)成雙極性碼 st2=t;
for k=1:j;
if st1(k)>=1;
st2(k)=0;
else
st2(k)=1;
end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號s1');e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;
%加入噪聲 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;
%與載波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);
%通過低通濾波器
[t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通濾波后波形');for m=0:i-1;
if psk(1,m*500+250)<0;
for j=m*500+1:(m+1)*500;
psk(1,j)=0;
end
else
for j=m*500+1:(m+1)*500;
psk(1,j)=1;
end
end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')
2DPSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋 clear all close all i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告
figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對碼');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩陣 b(1)=a(1);for n=2:10 if a(n)>=1;if b(n-1)>=1 b(n)=0;else b(n)=1;end else b(n)=b(n-1);end end st1=t;for n=1:10 if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end subplot(323);plot(t,st1);title('相對碼st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else st2(k)=1;江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告 end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相對碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);
%全零矩陣for m=0:i-1;
if dpsk(1,m*500+250)<0;
st(m+1)=0;
for j=m*500+1:(m+1)*500;
dpsk(1,j)=0;
end
else
for j=m*500+1:(m+1)*500;
st(m+1)=1;
dpsk(1,j)=1;
end
end end subplot(413);plot(t,dpsk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);
%全零矩陣 dt(1)=st(1);for n=2:10;
if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;
dt(n)=0;
else
dt(n)=1;
end end st=t;for n=1:10
if dt(n)<1;
for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n
st(m)=0;
end
else
for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n
st(m)=1;
end
end end 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計報告
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subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形')21
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