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第一篇：通信原理課程設(shè)計(jì)---常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制仿真與分析

課

程

設(shè)

計(jì)

課程設(shè)計(jì)名稱：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的仿真與分析

專業(yè) 班級(jí) ：學(xué) 生姓名：學(xué)

號(hào) ：指導(dǎo) 教師：課程設(shè)計(jì)時(shí)間：需求分析

調(diào)制是各種通信系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，也廣泛用于廣播、電視、雷達(dá)、測(cè)量?jī)x等電子設(shè)備。調(diào)制是使消息載體的某些特性隨消息變化的過(guò)程。調(diào)制的作用是把消息置入消息載體，便于傳輸或處理。由于從消息轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的調(diào)制信號(hào)具有頻率較低的頻譜分量，這種信號(hào)在許多信道中不宜傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過(guò)程，信號(hào)調(diào)制可以將信號(hào)的頻譜搬移到任意位置，從而有利于信號(hào)的傳送，并且是頻譜資源得到充分利用。調(diào)制作用的實(shí)質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號(hào)分別依托于不同頻率的載波上，同時(shí)在接受端則需要有解調(diào)過(guò)程從而還原出調(diào)制信號(hào)。接收機(jī)就可以分離出所需的頻率信號(hào)，不致相互干擾。在振幅調(diào)制中，根據(jù)所輸出已調(diào)波信號(hào)頻譜分量的不同，分為普通調(diào)幅（AM）、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB）、抑制載波的單邊帶調(diào)幅（SSB）等。AM的載波振幅隨調(diào)制信號(hào)大小線性變化。DSB是在普通調(diào)幅的基礎(chǔ)上抑制掉不攜帶有用信息的載波，保留攜帶有用信息的兩個(gè)邊帶。SSB是在雙邊帶調(diào)幅的基礎(chǔ)上，去掉一個(gè)邊帶，只傳輸一個(gè)邊帶的調(diào)制方式。不同的調(diào)制技術(shù)對(duì)應(yīng)的解調(diào)方法也不盡相同。在分析信號(hào)的調(diào)制解調(diào)過(guò)程中系統(tǒng)的仿真和分析是簡(jiǎn)便而重要步驟和必要的保證。本次通信原理綜合課程設(shè)計(jì)便是利用MATLAB對(duì)常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的仿真與分析。具體要求如下：

1．掌握雙邊帶常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的原理和實(shí)現(xiàn)方法。

2．用MATLAB產(chǎn)生一個(gè)頻率為1Hz、功率為1的余弦信源，設(shè)載波頻率為10Hz，A＝2。

3．用MATLAB畫出AM調(diào)制信號(hào)、該信號(hào)的功率譜密度、相干解調(diào)后的信號(hào)波形。分析在AWGN信道下，仿真系統(tǒng)的性能。概要設(shè)計(jì)

2.1 幅度調(diào)制的一般模型

幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖2-1所示。

圖2-1 幅度調(diào)制器的一般模型

圖中，為調(diào)制信號(hào)，為已調(diào)信號(hào)，為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域一般表達(dá)式分別為

（2-1）

（2-2）

式中，為調(diào)制信號(hào)的頻譜，為載波角頻率。

由以上表達(dá)式可見(jiàn)，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。

2.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）

2.2.1.AM信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬

圖2-2 AM調(diào)制器模型

AM信號(hào)的時(shí)域和頻域表示式分別為

（2-3）

（2-4）

式中，為外加的直流分量；其平均值為0，即。

可以是確知信號(hào)也可以是隨機(jī)信號(hào)，但通常認(rèn)為AM信號(hào)的典型波形和頻譜分別如圖2-3（a）、（b）所示，圖中假定調(diào)制信號(hào)的上限頻率為。顯然，調(diào)制信號(hào)的帶寬為。

圖2-3 AM信號(hào)的波形與頻譜

由圖2-3（a）可見(jiàn)，AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)

成正比，故用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。但為了保證包絡(luò)檢波時(shí)不發(fā)生失真，必須滿足，否則將出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅現(xiàn)象而帶來(lái)失真。

是由載頻分量和上、下兩個(gè)邊帶組成。上由頻譜圖可知，AM信號(hào)的頻譜邊帶的頻譜與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無(wú)論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息。故AM信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即

式中，為調(diào)制信號(hào)的帶寬，為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。（2-5）

2.2.2 AM信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率 AM信號(hào)在1電阻上的平均功率應(yīng)等于的均方值即為其平方的時(shí)間平均，即的均方值。當(dāng)

為確知信號(hào)時(shí)，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)不含直流分量，即，且

（2-6），所以

式中，的一半。

（2-7）

為載波功率；

為邊帶功率，它是調(diào)制信號(hào)功率由此可見(jiàn)，常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的平均功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率分量與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波功率分量不攜帶信息。我們定義調(diào)制效率

（2-8）

顯然，AM信號(hào)的調(diào)制效率總是小于1。

2.2.3 AM信號(hào)的解調(diào)

調(diào)制過(guò)程的逆過(guò)程叫做解調(diào)。AM信號(hào)的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號(hào)為調(diào)制信號(hào)。AM信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。

還原（1）相干解調(diào) 由AM信號(hào)的頻譜可知，如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置，即可得到原始的調(diào)制信號(hào)頻譜，從而恢復(fù)出原始信號(hào)。解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。相干解調(diào)的原理框圖如圖2-4所示。

圖2-4 相干解調(diào)原理

將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波，得

（2-9）

由上式可知，只要用一個(gè)低通濾波器，就可以將第1項(xiàng)與第2項(xiàng)分離，無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)

（2-10）

相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波。如果同頻同相位的條件得不到滿足，則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù)。

（2）包絡(luò)檢波法由的波形可見(jiàn)，AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)

成正比，故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。包絡(luò)檢波器一般由半波或全波整流器和低通濾波器組成，如圖3-5所示。

圖2-5 包絡(luò)檢波器一般模型

圖2-6為串聯(lián)型包絡(luò)檢波器的具體電路及其輸出波形，電路由二極管D、電阻R和電容C組成。當(dāng)RC滿足條件（2-11）

時(shí)，包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號(hào)的包絡(luò)十分相近，即（2-12）

包絡(luò)檢波器輸出的信號(hào)中，通常含有頻率為的波紋，可由LPF濾除。

圖2-6 串聯(lián)型包絡(luò)檢波器電路及其輸出波形

包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點(diǎn)是：解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的2倍；解調(diào)電路簡(jiǎn)單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)現(xiàn)難度。

AM信號(hào)可用相干解調(diào)和包絡(luò)檢波兩種方法解調(diào)，若用不同的方法解調(diào)，解調(diào)器輸出端將可能有不同的信噪比。實(shí)際中，AM信號(hào)的解調(diào)器通常采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)解調(diào)法，此時(shí)解調(diào)器為線性包絡(luò)檢波器，它的輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化。運(yùn)行環(huán)境

操作系統(tǒng)：Windows xp 應(yīng)用軟件：MATLAB 編程語(yǔ)言：M語(yǔ)言詳細(xì)設(shè)計(jì)

clear all;clc;A1=sqrt(2);A2=2;w1=2*pi;w2=20*pi;fs=60;t=0:1/fs:4 y0=A1*cos(w1*t)%*************** 生成“高斯噪聲”******************* k=randn(1,length(y0));plot(length(y0),k);y1=A1*cos(w1*t)+k;;figure(1);subplot(1,1,1);plot(y0);title('通過(guò)加性高斯白系統(tǒng)原信號(hào)');y2=A2*cos(w2*t)%******************調(diào)制************************ y3=y1.*y2 figure(2);subplot(2,1,1)plot(t,y3);title('以調(diào)制信號(hào)時(shí)域圖')%*****************進(jìn)行FFT變換并做頻譜圖******************* N1=length(t)k=-N1/2:N1/2-1 f=k*fs/N1 y=fftshift(fft(y3));%進(jìn)行fft變換 mag1=abs(y);%求幅值 figure(2);subplot(2,1,2)plot(f,mag1.^2);%做頻譜圖 title('以調(diào)制信號(hào)頻譜');%**************解調(diào)************************ y4=y3.*y2 N2=length(y4);n=0:N2-1;f=n*fs/N2-fs/2;F2=fftshift(fft(y4));mag2=abs(F2);%求幅值 figure(3);subplot(3,1,1)plot(f,mag2);%做頻譜圖 title('解調(diào)濾波前頻譜');% ********切比雪夫1型低通濾波器*************** ft=fs;fp=2;f1=4 wp=2*pi*fp/ft;ws=2*pi*f1/ft;omegp=tan(wp/2);omegs=tan(ws/2);omega=1;omegb=omegp/omegs;[n,wn]=cheb1ord(omega,omegb,1,40,'s');[b,a] =cheby1(n,1, wn, 's');[num,den]=bilinear(b,a,0.5);

%*************以調(diào)信號(hào)濾波，濾出信號(hào)***************** h1=filter(num,den,y4);%解調(diào)信號(hào)頻譜分析 N3=length(t);n=0:N3-1;f=n*ft/N3-ft/2;F3=fftshift(fft(h1));mag3=abs(F3);%求幅值 figure(3);subplot(3,1,2)plot(f,mag3);%做頻譜圖

title('解調(diào)濾波后含加性高斯噪聲信號(hào)頻譜');

%*****************原信號(hào)于濾出波形對(duì)比********************* N=length(y1);n=0:N-1;f=n*fs/N-fs/2;F1=fftshift(fft(y1));mag=abs(F1);%求幅值 figure(3);subplot(3,1,3)plot(f,mag);%做頻譜圖 title('原信號(hào)頻譜');figure(4);subplot(2,1,1);plot(t,y1)title('原始信號(hào)含加性高斯噪聲信號(hào)時(shí)域圖');figure(4);subplot(2,1,2);plot(t,h1)title('解調(diào)濾波后含加性高斯噪聲信號(hào)時(shí)域圖');調(diào)試分析

1、對(duì)以調(diào)信號(hào)進(jìn)行FFT變換，起初用的是代碼：

F1=fft();

（5-1）

2、運(yùn)行程序后產(chǎn)生的頻譜圖兩邊的高頻頻譜不完整，只有一個(gè)頻率分量，起初認(rèn)為是在調(diào)制時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，后經(jīng)分析頻譜是正確的，因?yàn)轭l譜實(shí)質(zhì)是一個(gè)周期為2∏周期譜，出現(xiàn)邊頻不完整，是因?yàn)轱@示范圍的原因，后改為：

F1=fftshift(fft());

（5-2）頻譜顯示正確。

3、希望顯示的頻譜其中心頻率在f=0Hz的地方，在歸一化時(shí)，長(zhǎng)度計(jì)算錯(cuò)誤，起初用的代碼是

f=n*fs/N

（5-3）經(jīng)過(guò)分析，f=n*fs/N-fs/2;

（5-4）

4、濾波器起初對(duì)信號(hào)無(wú)法很好的濾出，原因在于濾波器的采樣頻率與信號(hào)的采樣頻率不匹配。測(cè)試結(jié)果

因?yàn)橐贏WGN信道下進(jìn)行分析,所以在運(yùn)行程序時(shí),直接對(duì)原信號(hào)進(jìn)行了y1=y+k 處理,以下全是原信號(hào)在AWGN信道下仿真分析

圖6-1 未通過(guò)加性高斯白系統(tǒng)的信號(hào)波形

圖6-2原始信號(hào)與經(jīng)過(guò)加性高斯白信道后的信號(hào)圖

圖6-3經(jīng)過(guò)10Hz載波的調(diào)制后，產(chǎn)生9Hz和11Hz兩個(gè)邊頻

經(jīng)過(guò)同頻同相的信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)后，頻譜被搬移到兩倍的載頻處20Hz(頻譜幅度較小),同時(shí)在1Hz處是原始信號(hào)的頻率分量，根據(jù)頻譜，確定濾波器的通帶頻率fp=2Hz，阻帶頻率為4Hz。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫屹.MATLAB通信仿真開發(fā)手冊(cè).國(guó)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.西安電子科技大學(xué)出版社

[3] 曹志剛.現(xiàn)代通信原理.清華大學(xué)出版社

[4] 樊昌信.通信原理.國(guó)防工業(yè)出版社

心得體會(huì)

本次設(shè)計(jì)開始先針對(duì)題目進(jìn)行分析，將所涉及的波形，頻譜及相關(guān)函數(shù)做了研究，大體撒謊能夠把握了設(shè)計(jì)的流程以及思路。再通過(guò)查閱相關(guān)資料，能對(duì)相關(guān)的知識(shí)做正確的記錄，以便隨時(shí)查看。在問(wèn)題的分析階段中，就原始信號(hào)的頻率和載波信號(hào)的頻率做了比較，確定了具體的方案后，在針對(duì)matlab中的有關(guān)畫圖處理函數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析，這樣就提高了學(xué)習(xí)的針對(duì)性，同時(shí)節(jié)約了設(shè)計(jì)的時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)所仿真的內(nèi)容都是通信仿真中非常基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的演示，有助于我把一些抽象的概念、原理具體化，進(jìn)而加深對(duì)這些概念、原理的理解。并且通過(guò)自己的努力，認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的函數(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)前后的分析，大大提高了自己解決問(wèn)題的能力。而在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤的改正，也加強(qiáng)了自己對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，這將對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作有著很大的幫助。

通過(guò)本次開設(shè)的仿真課程，使我熟悉MATLAB軟件環(huán)境的使用方法，包括函數(shù)、原理和方法的應(yīng)用。熟悉了AM 信號(hào)的調(diào)制及相干解調(diào)過(guò)程。增強(qiáng)在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的動(dòng)手能力與自學(xué)能力。鍛煉自主學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。對(duì)一些過(guò)去對(duì)AM調(diào)制上沒(méi)有弄懂或認(rèn)識(shí)模糊的概念、理論有了正確的認(rèn)識(shí)，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。總的來(lái)說(shuō)，此次實(shí)踐周不僅對(duì)原來(lái)通信原理知識(shí)得到了鞏固，而且還學(xué)會(huì)了許多原來(lái)不會(huì)的東西，所以這次的實(shí)踐周對(duì)我的幫助很大。

第二篇：通信原理課程設(shè)計(jì)---2FSK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)仿真和分析

課

程

設(shè)

課程設(shè)計(jì)名稱：

專業(yè) 班級(jí) ：學(xué) 生姓名：學(xué)

號(hào) ：

指導(dǎo) 教師：課程設(shè)計(jì)時(shí)間：

計(jì)

需求分析

二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)：

1、主要功能：對(duì)信號(hào)編碼形成的0、1序列通過(guò)兩種不同頻率的波表達(dá)出來(lái)。經(jīng)過(guò)信道有噪聲的加入，在這里我們模擬為高斯白噪聲，在接收端收到信號(hào)后通過(guò)分離、濾波、判決，進(jìn)而還原信號(hào)。

2、主要內(nèi)容：對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信源進(jìn)行數(shù)字調(diào)制（2FSK），畫出信號(hào)波形及功率譜，并分析其性能。概要設(shè)計(jì)

整個(gè)設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：

1、信源部分：在這里要求2FSK信號(hào)的形成，根據(jù)公式

s=cos(2*pi*(F+m*f).*t)(m=0或1)生成信源信號(hào)，設(shè)置F=20HZ，m=a（ceil（t+0.0005）），f=100HZ，t=0：0.0005：9.9995。生成的s為一維數(shù)列，有兩萬(wàn)組數(shù)據(jù)。

2、信道部分：在信道部分有噪聲的加入，這里用如下函數(shù)

n=0.01*randn(1,20000);

z=s+n;此處n為噪聲函數(shù)，randn函數(shù)用于生成隨機(jī)分布的一維數(shù)列，z為加入了噪聲的合成信號(hào)。

3、信宿部分：在這一部分，要求接收到的信號(hào)z經(jīng)過(guò)濾波函數(shù)filter后，再過(guò)判決，得到原信號(hào)。運(yùn)行環(huán)境

硬件環(huán)境：

cpu、內(nèi)存、硬盤、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和鼠標(biāo)

軟件環(huán)境：

Windows 98/NT/2000、Window XP或Win7 2 4 開發(fā)工具和編程語(yǔ)言

MATLAB開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱 MATLAB匯編語(yǔ)言詳細(xì)設(shè)計(jì)

第一部分：生成原信號(hào)

clear all;clc;

%設(shè)置時(shí)間參數(shù)、主頻、偏頻、抽樣頻率 t=0:0.0005:9.9995;F=20;f=100;FS=1:500;

%產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)和模擬信號(hào) a=randint(1,10,2);m=a(ceil(t+0.0005));s=cos(2*pi*(F+m*f).*t);%求信號(hào)的頻譜和功率譜 S=fft(s);

pss=S.*conj(S)/512;for j=1:2000

Pss(j)=pss(10*j);end

%畫出二進(jìn)制信號(hào)、模擬信號(hào)、功率譜的圖像 figure(1);subplot(311);plot(t,m);

axis([0,10,0,1.2]);title('二進(jìn)制信源波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,s);

title('模擬信源波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(313);

plot(FS,Pss(1:500));title('原信號(hào)功率譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');

第二部分：經(jīng)過(guò)信道加入噪聲

%生成噪聲信號(hào)與合成信號(hào)

n=0.01*randn(1,length(t));z=s+n;

%畫出噪聲信號(hào)圖形、合成信號(hào)圖形、原信號(hào)圖形 figure(2);subplot(311);plot(t,n);title('噪聲波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,z);

title('合成信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(313);plot(t,s);

title('原信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');

%對(duì)合成信號(hào)做快速傅立葉變換 %并畫出其功率譜及原信號(hào)功率譜 Z=fft(z);

pzz=Z.*conj(Z)/512;for j=1:2000

Pzz(j)=pss(10*j);end

figure(3);subplot(211);

plot(FS,Pss(1:500));title('原信號(hào)功率譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');subplot(212);

plot(FS,Pzz(1:500));title('合成信號(hào)功率譜');xlabel('頻率');ylabel('幅度');第三部分：對(duì)接收到的信號(hào)濾波、判決，進(jìn)而得到原信號(hào)

%求濾波器參數(shù)、并將信號(hào)通過(guò)濾波器 %分出兩個(gè)不同頻率的信號(hào)

b1=fir1(101,[15/1000,25/1000]);b2=fir1(101,[115/1000,125/1000]);h1=filter(b1,1,z);h2=filter(b2,1,z);

%作出兩個(gè)不同頻率信號(hào)及原信號(hào)的圖形 figure(4);subplot(311);plot(t,h1);

title('經(jīng)通過(guò)頻率為20HZ的濾波器后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(312);plot(t,h2);

title('經(jīng)通過(guò)頻率為120HZ的濾波器后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(313);plot(t,s);

title('原信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');

%將信號(hào)與自身相乘并作出圖形 sw1=h1.*h1;sw2=h2.*h2;figure(5);subplot(211);plot(t,sw1);

title('頻率為20HZ信號(hào)相乘后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,sw2);

title('頻率為120HZ信號(hào)相乘后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');

%對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波并畫出圖形

b3=fir1(101,[2/1000,10/1000]);st1=filter(b3,1,sw1);st2=filter(b3,1,sw2);figure(6);subplot(211);plot(t,st1);

title('20HZ信號(hào)低通濾波后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,st2);

title('120HZ信號(hào)經(jīng)低通濾波后的波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');%對(duì)兩路信號(hào)抽樣判決 for i=1:length(t)

if(st1(i)>=st2(i))st(i)=0;

else

st(i)=1;end end

%畫出經(jīng)抽樣判決后信號(hào)波形 figure(7);subplot(211);plot(t,st);

axis([0,10,0,1.2]);

title('抽樣判決后二進(jìn)制波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,m);

axis([0,10,0,1.2]);title('原二進(jìn)制信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間');ylabel('幅度');調(diào)試分析

第一部分：要求注意在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)運(yùn)算符號(hào)的正確性，特別是數(shù)組的運(yùn)算。還有就是在繪圖時(shí)要求注意繪圖函數(shù)的參數(shù)要具有一致性，即要有相同個(gè)數(shù)的數(shù)組。

第二部分：在生成噪音數(shù)組時(shí)，要注意其幅值。要求噪音的幅值與信源數(shù)組的幅值比例合適，即要求有合適的信噪比。

第三部分：這里要特別注意的是濾波參數(shù)的設(shè)置，不能正確的設(shè)置濾波參數(shù) 6 就不能得到較好的信號(hào)，就不能還原出原信號(hào)。測(cè)試結(jié)果

第一部分：

二進(jìn)制信源波形1幅度0.50012356時(shí)間模擬信源波形4789101幅度0-1012356時(shí)間原信號(hào)功率譜4789104000幅度***00250頻率***

第二部分：

噪聲波形0.05幅度0-0.05012356時(shí)間合成信號(hào)波形4789102幅度0-20123456時(shí)間原信號(hào)波形789101幅度0-1012345時(shí)間678910 7 第三部分：

原信號(hào)功率譜30002000幅度***50300頻率合成信號(hào)功率譜***30002000幅度***00250頻率***

經(jīng)通過(guò)頻率為20HZ的濾波器后的波形2幅度0-20125678時(shí)間經(jīng)通過(guò)頻率為120HZ的濾波器后的波形349102幅度0-20123456時(shí)間原信號(hào)波形789101幅度0-1012345時(shí)間678910

頻率為20HZ信號(hào)相乘后的波形1.51幅度0.50012567時(shí)間頻率為120HZ信號(hào)相乘后的波形3489101.51幅度0.50012345時(shí)間678910

20HZ信號(hào)低通濾波后的波形0.80.6幅度0.40.20012567時(shí)間120HZ信號(hào)經(jīng)低通濾波后的波形3489100.80.6幅度0.40.20012345時(shí)間678910

抽樣判決后二進(jìn)制波形1幅度0.50012356時(shí)間原二進(jìn)制信號(hào)波形4789101幅度0.50012345時(shí)間678910 參考文獻(xiàn)

[1] 管愛(ài)紅，MATLAB應(yīng)用及其應(yīng)用教程，北京：電子工業(yè)出版社,2009.8 [2] 樊昌信，通信原理，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.8 [3] Ssnjit K.Mitra，數(shù)字信號(hào)處理，北京：清華大學(xué)出版社，心得體會(huì)

通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，我對(duì)通信原理有了更進(jìn)一步的理解；通過(guò)對(duì)該二進(jìn)制數(shù)字信源進(jìn)行數(shù)字調(diào)制（2FSK）的設(shè)計(jì)，我也了解了二進(jìn)制數(shù)字信源進(jìn)行數(shù)字調(diào)制（2FSK）的基本結(jié)構(gòu)和基本特性，而且還掌握了基本的撰寫論文的形式和思路。作為一個(gè)電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，數(shù)字信號(hào)處理是我們的重要專業(yè)課程，是我們將來(lái)從事通信事業(yè)的基本保障。通過(guò)對(duì)作為該論文的重要部分—MATLAB的運(yùn)用，大大提高了我們對(duì)集計(jì)算，編程與繪圖于一體的該應(yīng)用軟件的運(yùn)用能力。MATLAB包含的幾十個(gè)工具箱，覆蓋了通信，自動(dòng)控制，信號(hào)處理，圖象處理，財(cái)經(jīng)，化工，生命科學(xué)等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，汲取了當(dāng)今世界這些領(lǐng)域的最新研究成果，已經(jīng)成為從事科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)不可缺少的工具軟件。該課程設(shè)計(jì)將數(shù)字信號(hào)處理的有關(guān)教學(xué)內(nèi)容和MATLAB語(yǔ)言緊密，有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使我們?cè)趯W(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)了應(yīng)用MATLAB，在學(xué)習(xí)應(yīng)用MATLAB的同時(shí)，加深了對(duì)基本知識(shí)的理解，增強(qiáng)了我們的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，提高了學(xué)習(xí)效果。總之，無(wú)論是從教學(xué)知識(shí)掌握出發(fā)，還是從對(duì)MATLAB的應(yīng)用出發(fā)，通過(guò)這次學(xué)習(xí)，我不但掌握了二進(jìn)制數(shù)字信源進(jìn)行數(shù)字調(diào)制（2FSK）設(shè)計(jì)的基本知識(shí)及其實(shí)際應(yīng)用的技巧，還提高了自己的編程和寫報(bào)告的能力，收獲不小,也鞏固了所學(xué)知識(shí)。

第三篇：通信原理課程設(shè)計(jì)-2psk調(diào)制與解調(diào)

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基于MATLAB-Simulink的2PSK仿真

摘要 :Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。

本文主要是以simulink為基礎(chǔ)平臺(tái)，對(duì)2PSK信號(hào)的仿真。首先有關(guān)通信的緒論，然后文章第一章是課程設(shè)計(jì)的要求。第二章是對(duì)2PSK信號(hào)調(diào)制及解調(diào)原理的詳細(xì)說(shuō)明；第三章是本文的主體也是這個(gè)課題所要表現(xiàn)的主要內(nèi)容2PSK信號(hào)的仿真部分，調(diào)制和解調(diào)都是simulink建模的的方法及參數(shù)設(shè)置。

本文的主要目的是對(duì)simulink的熟悉和對(duì)數(shù)字通信理論的更加深化和理解。關(guān)鍵詞：2PSK；調(diào)制與解調(diào)；simulink；

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第一章緒論.........................................................................................................................................................1 1.1通信技術(shù)背景........................................................................................................................................1 1.2 課程設(shè)計(jì)的目的...................................................................................................................................1 1.3 課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和要求...............................................................................................................1 1.4 MATLAB/Simulink的簡(jiǎn)介..................................................................................................................2 第二章 2psk信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原理................................................................................................................3 2.1數(shù)字調(diào)制的基本原理............................................................................................................................3 2.2二進(jìn)制相移鍵控....................................................................................................................................3 第三章實(shí)驗(yàn)仿真與結(jié)果分析...........................................................................................................................7 3.1調(diào)制部分................................................................................................................................................7 3.1.1 Simulink中2PSK調(diào)制的模塊框圖........................................................................................7 3.1.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置...................................................................................................................7 3.1.3 調(diào)制系統(tǒng)中各模塊的波形.......................................................................................................8 3.1.4結(jié)果分析....................................................................................................................................8 3.2解調(diào)部分................................................................................................................................................9 3.2.1解調(diào)模塊框圖............................................................................................................................9 3.2.2 各模塊參數(shù)設(shè)置.......................................................................................................................9 3.2.3 各模塊的波形.............................................................................10 3.2.4結(jié)果分析...................................................................................................................................11 3.3加入高斯白噪聲的調(diào)制與解調(diào)...........................................................................................................11 3.3.1系統(tǒng)框圖3-3-1........................................................................................................................11 3.3.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置..................................................................................................................11 3.3.3 示波器得到的波形.................................................................................................................13 3.3.4結(jié)果分析..................................................................................................................................14 第四章結(jié)束語(yǔ).................................................................................................................................................15 參考文獻(xiàn).............................................................................................................................................................16

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第一章緒論

1.1通信技術(shù)背景

通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語(yǔ)音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語(yǔ)音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（Signal）是傳輸消息的手段，信號(hào)是消息的物質(zhì)載體。

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)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個(gè)重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。

數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的越來(lái)越高的要求。近二十年來(lái)，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個(gè)通信領(lǐng)域中所占比重日益增長(zhǎng)，在大多數(shù)通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求越來(lái)越高，各種技術(shù)會(huì)不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來(lái)。到那時(shí)人們的生活將越來(lái)越離不開通信。

1.2 課程設(shè)計(jì)的目的

通信原理是電子信息工程通信方向的一門骨干的專業(yè)課，是通信方向后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)。掌握通信原理課程的知識(shí)可使學(xué)生打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng)問(wèn)題能力和素質(zhì)。由于通信原理理論深、實(shí)踐性強(qiáng)，做好課程設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生掌握本專業(yè)的知識(shí)、提高其基本能力是非常重要的。

通信課程設(shè)計(jì)的目的是為了學(xué)生加深對(duì)所學(xué)的通信原理知識(shí)理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識(shí)處理通信系統(tǒng)問(wèn)題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下良好的基礎(chǔ)。使學(xué)生能比較扎實(shí)地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科學(xué)研究方法和實(shí)踐訓(xùn)練，增強(qiáng)分析和解決問(wèn)題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。

1.3 課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和要求

本次課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)：

使學(xué)生通過(guò)專業(yè)課程設(shè)計(jì)掌握通信中常用的信號(hào)處理方法，能夠分析簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)的性能。使學(xué)生掌握

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通信電路的設(shè)計(jì)方法，能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的通信電路系統(tǒng)。了解通信工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向。與運(yùn)用學(xué)過(guò)的MATLAB基本知識(shí)，熟悉MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)的使用。

課程設(shè)計(jì)中必須遵循下列要求：

利用通信原理中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，在Simulik仿真平臺(tái)中設(shè)計(jì)出各種調(diào)制系統(tǒng)，并按題目要求運(yùn)行、檢測(cè)系統(tǒng)仿真結(jié)果。構(gòu)建調(diào)制電路，并用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號(hào)頻譜的變化。再以調(diào)制信號(hào)為輸入，構(gòu)建解調(diào)電路，用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號(hào)頻譜的變化。在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號(hào)在不同信道中的傳輸：用高斯白噪聲模擬有線信道，并且分析高斯噪聲對(duì)信號(hào)的影響。要求編寫課程設(shè)計(jì)論文，正確闡述和分析設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.4 MATLAB/Simulink的簡(jiǎn)介

Simulink提供了一套預(yù)定義模塊，加以組合即可創(chuàng)建詳細(xì)的系統(tǒng)框圖。Simulink 庫(kù)瀏覽器包含系統(tǒng)建模常用的模塊庫(kù)。其中包括：連續(xù)和離散動(dòng)態(tài)模塊，如積分和單位延遲；算法模塊，如 Sum（加法）、Product（乘法）和 Lookup Table（查找表）等；結(jié)構(gòu)模塊，如 Mux、Switch 和 Bus Selector 等，無(wú)論是使用這些模塊，還是將手寫 MATLAB、C、Fortran 或 Ada 代碼融合到模型時(shí)，均可構(gòu)建自定義函數(shù)。借助于 Simulink 附加產(chǎn)品，可以加入航空、通信、PID 控制、控制邏輯、信號(hào)處理、視頻和圖像處理以及其他應(yīng)用的專業(yè)化組件。有了附加產(chǎn)品，還可以利用機(jī)械、電氣和液壓組件來(lái)構(gòu)建物理系統(tǒng)模型。Simulink 編輯器可用于全面控制模型中的內(nèi)容和操作。

Simulik是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它與MATLAB語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指Simulik提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。

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第二章 2psk信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)原理

2.1數(shù)字調(diào)制的基本原理

在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號(hào)。

圖 2-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號(hào)具有與模擬基帶信號(hào)不同的特點(diǎn)，其取值是有限的離散狀態(tài)。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK 或DPSK)。

2.2二進(jìn)制相移鍵控

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(hào)離散變化時(shí),則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào).通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0°和 180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0.二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為e2PSK(t)= g(t-nTs)]cosωct（公式2-2-1）其中, an與2ASK和2FSK時(shí)的不同,在2PSK調(diào)制中,an應(yīng)選擇雙極性,即

（公式2-2-2）

（公式2-2-3）

若g(t)是脈寬為Ts, 高度為1的矩形脈沖時(shí),則有e2PSK(t)=cosωct, 發(fā)送概率為P-cosωct, 發(fā)送概率為1-P由式(2-2-3)可看出,當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí),已調(diào)信號(hào)e2PSK(t)取0°相位,發(fā)送二進(jìn)

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制符號(hào)0時(shí),e2PSK(t)取180°相位.若用φn表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位,則有φn= 0°, 發(fā)送 1 符號(hào)180°, 發(fā)送 0 符號(hào)。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(hào)的調(diào)制方式,稱為二進(jìn)制絕對(duì)移相方式.二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖2-2所示。

圖 2 – 2 二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的時(shí)間波形

二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的調(diào)制原理圖如圖 25所示.當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180°倒相時(shí),解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號(hào)全部出錯(cuò).（a）

（b）

圖 2-3 2PSK信號(hào)的調(diào)制原理圖

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圖 2-4 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理圖

圖 2-

52PSK信號(hào)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形

這種現(xiàn)象通常稱為“倒π”現(xiàn)象.由于在2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過(guò)程中存在著180°的相位模糊,所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的“倒π”現(xiàn)象,從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用.成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告

圖2-6過(guò)零檢測(cè)法原理圖和各點(diǎn)波形

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第三章實(shí)驗(yàn)仿真與結(jié)果分析

3.1調(diào)制部分

3.1.1 Simulink中2PSK調(diào)制的模塊框圖

圖3-1-1

利用巴克碼（取值為+1或-1）和基本的正弦信號(hào)相乘得到2psk的調(diào)制波

3.1.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置

圖3-1-2 正弦載波的參數(shù)設(shè)置

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圖3-1-3 碼長(zhǎng)為2，取樣時(shí)間為0.00001s的巴克碼設(shè)置

3.1.3 調(diào)制系統(tǒng)中各模塊的波形

圖3-1-4 巴克碼波形

圖3-1-5 幅度為2頻率為1M的正弦波

圖3-1-6 通過(guò)相乘器調(diào)制后的波形

3.1.4結(jié)果分析

利用巴克碼與正弦載波相乘得到了調(diào)制的波形如圖3-1-6所示。巴克碼的取值為1時(shí)，調(diào)制波為初

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相為0開始的正弦波。巴克碼值為-1時(shí)，調(diào)制波為倒向的正弦波。這樣，通過(guò)巴克碼與正弦波得到了調(diào)制波。

3.2解調(diào)部分

3.2.1解調(diào)模塊框圖

圖3-2-1 2psk的解調(diào)模塊

3.2.2 各模塊參數(shù)設(shè)置

圖3-2-2

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圖3-2-3 3.2.3 各模塊的波形

圖3-2-4 原巴克碼波形

圖3-2-5 調(diào)制后的波形

圖3-2-6 調(diào)制波與原始載波相乘后

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圖3-2-7 通過(guò)低通濾波器后的波形

圖3-2-8 解調(diào)恢復(fù)出的波形

3.2.4結(jié)果分析

利用3.1得到的調(diào)制波作為輸入，與基本原始載波相乘得到如圖3-2-6的波形。此波形通過(guò)低通濾波器后得到低通信號(hào)圖3-2-7，取樣判決器先取樣再進(jìn)行門限判決，得到恢復(fù)的信號(hào)圖3-2-8即為解調(diào)信號(hào)。

3.3加入高斯白噪聲的調(diào)制與解調(diào)

3.3.1系統(tǒng)框圖3-3-1

圖3-3-1

3.3.2 各模塊參數(shù)的設(shè)置

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圖3-3-2 高斯白噪聲參數(shù)

圖3-3-3 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置

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圖3-3-4 誤碼率計(jì)算器設(shè)置

3.3.3 示波器得到的波形

（a）

（b）

（c）

（d）

（e）

（f）

圖3-3-5 scope成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告

（a）

（b）

（c）

圖3-3-6 scope 其余模塊的參數(shù)設(shè)置與前面相同模塊一樣。3.3.4結(jié)果分析

加入高斯白噪聲的調(diào)制波的解調(diào)需要在與載波相乘前先用帶通濾波器濾去部分噪聲。通過(guò)帶通濾波器后的波形如圖3-3-5中的（c）圖所示，可以看出相對(duì)于沒(méi)有加噪聲的調(diào)制波來(lái)說(shuō)，此圖還是有一定的誤碼。又因?yàn)橥ㄟ^(guò)了兩個(gè)濾波器，判決出的波形顯然與原巴克碼的波形有一些時(shí)延，但是最終沒(méi)有誤碼，所以誤碼率顯示為0。

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第四章結(jié)束語(yǔ)

半個(gè)多月的課程設(shè)計(jì)，在此就要寫下結(jié)束語(yǔ)。回首這段時(shí)間的準(zhǔn)備，感覺(jué)自己學(xué)到與收獲的不僅僅是課程設(shè)計(jì)的完成更是通信原理知識(shí)的加深與理解。

首先自己對(duì)2PSK的調(diào)制與解調(diào)的原理更加理解了。2PSK的調(diào)制可以使用相位選擇器也可以用乘法器。如果使用相位選擇器需要使用兩個(gè)頻率相同幅值大小相同互為相反數(shù)的載波信號(hào)，巴克碼輸出+1或-1，選擇器來(lái)選擇不同載波再拼在一起就能得到調(diào)制波形。如果使用乘法器，直接把巴克碼與載波相乘就好。雖然兩種方法得到的調(diào)制波形沒(méi)有什么區(qū)別，但是原理卻大相徑庭。第一種方法得到的波形是拼在一起的，而第二種才是平順又載波而來(lái)的。在老師檢查前我并沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)過(guò)一番討論我才意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題。

2PSK的解調(diào)原理也并不困難。加入噪聲后，需要把調(diào)制后的波先通過(guò)帶通濾波器濾去大部分噪聲。再與原來(lái)的載波相乘，得到幅值的一部分完全在橫坐標(biāo)上或下的正弦波。然后通過(guò)一個(gè)低通濾波器得到原巴克碼的大致波形，最后通過(guò)一個(gè)判決器得到完整平滑的波形即為解調(diào)波。但是問(wèn)題來(lái)了，兩個(gè)濾波器的參數(shù)應(yīng)該怎么設(shè)置呢？

由于老師要求載波頻率1Mhz、碼元速率100Khz，所以采樣時(shí)間最好是載波頻率的100倍，但是我們開始沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，把濾波器上的采樣時(shí)間設(shè)置在和載波速率一樣，所以濾波器始終不能濾掉噪聲。然后把帶通濾波器的通頻帶設(shè)置在載波頻率的左右，但是上下頻差最好不要超過(guò)0.3Mhz這樣就能濾出噪聲。通過(guò)低通濾波器的波是調(diào)制波與原載波相乘后的波形，所以它的自然也減半。低通濾波器的通帶0.5M，所以采樣頻率也低于50M。

在上述框架上加上誤碼率計(jì)算模塊與頻譜分析模塊就能得到完整的調(diào)制解調(diào)與分析的系統(tǒng)框圖。此次課程設(shè)計(jì)的原理是我們?cè)跁旧蠈W(xué)到的，MATLAB中simulink仿真過(guò)程卻是這一次動(dòng)手得來(lái)的。以前自己只是用simulink做過(guò)自控原理的簡(jiǎn)單反饋仿真，多數(shù)的功能都不清楚。在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中我遇到了許多問(wèn)題，有同學(xué)、老師的幫助我才得以順利完成。

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參考文獻(xiàn)

[1] 黃葆華楊曉靜呂晶編著，《通信原理》，西安電子科技大學(xué)出版社，2012 [2] 吳冰冰編著，《通信原理》，北京大學(xué)出版社，2013 [3] 孫屹吳磊編著, 《Simulink通信仿真開發(fā)手冊(cè)》,國(guó)防工業(yè)出版社,2003 [4] 邵佳董晨輝編著，《MATLAB/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例精講》，電子工業(yè)出版社 2009 [5] 石良臣編著，《MATLAB/Simulink系統(tǒng)仿真超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè)》，人民郵電出版社,2014

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第四篇：通信原理課程設(shè)計(jì)_(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(jì)報(bào)告

題目基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計(jì)

專業(yè) 電子信息工程

學(xué)生姓名曾凡文

學(xué) 號(hào) 20121206

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)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(gè)重要方向。本設(shè)計(jì)主要敘述了數(shù)字信號(hào)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(yùn)用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn),在MATLAB平臺(tái)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(shí)聯(lián)系起來(lái)，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)用MATLAB軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)的仿真。

課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，鞏固已學(xué)過(guò)的*****知識(shí)，加深對(duì)其理解和應(yīng)用，學(xué)會(huì)應(yīng)用Matlab Simulink工具對(duì)通信系統(tǒng)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(jiǎn)記為2PSK或BPSK。2PSK信號(hào)碼元的“0”和“1”分別用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“?”來(lái)表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為:

(t)=Acos其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)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(hào)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(hào)的典型時(shí)間波形如圖1-1。

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圖1-1 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)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(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)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(hào)的 1 和兩個(gè)反相的載制。2PSK以載

號(hào)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(hào)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(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)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(lái)分別代表達(dá)式為：

波的相位來(lái)攜帶方式。通常用0°表0和1。其時(shí)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(shí)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(guò)帶通濾波的信號(hào)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(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖1-4所示，各點(diǎn)的波形如圖1-5所示。

由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)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(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。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(diǎn)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(jiǎn)稱為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì)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(hào)中，2PSK信號(hào)和2ASK及2FSK信號(hào)相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號(hào)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(diǎn)，又不會(huì)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(duì)相移鍵控。

2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)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(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時(shí)域波形圖見(jiàn)圖1-6。

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圖1-6 2DPSK信號(hào)波形圖

(a)絕對(duì)碼(b)相對(duì)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(duì)相位變化來(lái)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(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖1-7所示。

絕對(duì)碼Dn相對(duì)碼BnCnS2dpsk(t)+延時(shí)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(hào)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(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)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(jì)系統(tǒng)

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)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(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)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(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生180?相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)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(hào)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(duì)于相同的數(shù)字信號(hào)基帶序列，由于初始相位不同，2DPSK信號(hào)的相位并不直接代表基帶信號(hào)，而前后碼元相對(duì)相位的差才唯一決定信號(hào)的符號(hào)。2PSK信號(hào)載波恢復(fù)過(guò)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(huì)造成解調(diào)出來(lái)的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”，“0”變成“1”，判決器輸出的數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò), 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(shí)，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(cuò)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(gè)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(duì)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(lái)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(lái)看，對(duì)于同一種調(diào)制方式，當(dāng)信噪比相同時(shí)，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(lái)看，對(duì)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(jì)報(bào)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(shí)，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(hào) 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(hào)st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號(hào)，因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取反來(lái)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(jì)報(bào)告 st2(k)=1;end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號(hào)反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號(hào)st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號(hào)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(guò)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(jì)報(bào)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(duì)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(jì)報(bào)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(duì)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(duì)碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號(hào)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(jì)報(bào)告 title('載波信號(hào)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(hào)');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(guò)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(jì)報(bào)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(jì)_(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(jì)報(bào)告

題目基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計(jì)

專業(yè) 電子信息工程

學(xué)生姓名曾凡文

學(xué) 號(hào) 20121206

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)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(gè)重要方向。本設(shè)計(jì)主要敘述了數(shù)字信號(hào)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(yùn)用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn)，在MATLAB平

臺(tái)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(shí)聯(lián)系起來(lái)，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)用MATLAB軟件

來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)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(hào)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(shí)際的通信（如無(wú)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(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號(hào)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(hào)對(duì)載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)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(jì)對(duì)PSK,DPSK這兩種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。

1.2 設(shè)計(jì)要求 1.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

用MATLAB完成對(duì)2PSK、2DPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，可編寫程序，也可硬件設(shè)計(jì)框圖

1.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)（參數(shù)可以自行設(shè)置）

1、傳輸基帶數(shù)字信號(hào)（15位）碼元周期T=0.01S

2、載波頻率：15KHz 1.2.3 設(shè)計(jì)儀器

計(jì)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

(t)=Acos其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)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(hào)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(hào)的典型時(shí)間波形如圖2-1。

10011tTs圖2-1 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)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(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)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(hào)載波的 0°和 180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)

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制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)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(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180°。

鍵控法，是用載波的相位來(lái)攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0°和180°來(lái)分別代表0和1。其時(shí)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(guò)帶通濾波的信號(hào)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(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖2-4所示，各點(diǎn)的波形如圖2-5所示。

由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)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(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。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(shí)脈沖e輸出

cos?ct

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(diǎn)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(jiǎn)稱為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì) 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。

圖2-6 2DPSK信號(hào)波形圖(a)絕對(duì)碼(b)相對(duì)碼10參考100011011(c)2DPSKt

2.2.2 2DPSK調(diào)制原理

?0（數(shù)字信息“0”）????

?（數(shù)字信息“1 ??為前一碼元的相位。

實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖2-7所示。

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絕對(duì)碼Dn相對(duì)碼BnCnS2dpsk(t)+延時(shí)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相干解調(diào)各點(diǎn)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(hào)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(guò)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(hào) 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(hào)st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號(hào)，因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取反來(lái)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(hào)反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號(hào)st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號(hào)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(guò)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(jì)報(bào)告

figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對(duì)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(duì)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(jì)報(bào)告 end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相對(duì)碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號(hào)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(jì)報(bào)告

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通信原理課程設(shè)計(jì)---常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制仿真與分析范文大全

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