第一篇：通信原理仿真

通信原理仿真實驗提綱

1.任意產生一個調制信號，畫出其波形及其頻譜；

2.產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

制信號進行調制，畫出已調信號的波形及頻譜；

4.采用適當的方式，分別對3中得到的已調信號進行解調，畫

出解調信號的波形；

5.產生一個高斯白噪聲，疊加在已調信號上，然后進行解調，畫出解調信號的波形；

6.比較4和5中的結果；

7.編寫A律13折線PCM編碼的程序，能夠對任意輸入信號輸

出其PCM編碼；

8.產生一個隨機數字信號，分別進行ASK，FSK，PSK調制解調，畫出解調前后的波形

第二篇：通信原理仿真作業2

通信原理仿真作業

第五章 模擬調制

1.AM、DSB調制及解調

用matlab產生一個頻率為1Hz，功率為1的余弦信源m(t)，設載波頻率?c?10Hz，m0?2,試畫出：

?

?

?

? AM及DSB調制信號的時域波形； 采用相干解調后的AM及DSB信號波形； AM及DSB已調信號的功率譜； 調整載波頻率及m0，觀察分的AM的過調與DSB反相點現象。? 在接收端帶通后加上窄帶高斯噪聲，單邊功率譜密度n0?0.1，重新解調。

2.SSB調制及解調

用matlab產生一個頻率為1Hz，功率為1的余弦信源，設載波頻率?c?10Hz，,試畫出：

? SSB調制信號的時域波形；

? 采用相干解調后的SSB信號波形；

? SSB已調信號的功率譜；

? 在接收端帶通后加上窄帶高斯噪聲，單邊功率譜密度n0?0.1，重新解調。

3.VSB調制及解調（參照作業題5－4）

用matlab產生一個頻率分別為5Hz、5/2 Hz的余弦和正弦疊加信號作為信源

m(t)，兩個頻率分量功率相同，總信號功率為2，設載波頻率為20Hz，試畫出：

? 殘留邊帶為0.2fm的VSB調制信號時域波形；

? 采用相干解調后的VSB信號波形；

? 調制信號的功率譜密度；

? 在接收端帶通后加上窄帶高斯噪聲，單邊功率譜密度n0?0.1，重新解調。

4.FM調制及解調

設輸入信號為m(t)?cos2?t，載波中心頻率為fc?10Hz，VCO的壓控振蕩系數為5Hz/V，載波平均功率為1W。試畫出：

? 已調信號的時域波形；

? 已調信號的振幅譜；

? 用鑒頻器解調該信號，并與輸入信號比較。

第三篇：通信原理課程設計----基帶信號眼圖仿真

需求分析

1．設基帶傳輸系統響應是α＝1的升余弦滾降系統，畫出在接收端的基帶數字信號波形及其眼圖。

2．設定二進制數字基帶信號 an∈｛＋1,－1｝，g(t)= 1 0≤t≤Ts；t為其他值時g(t)= 0。系統加性高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為0。畫出：(1)經過理想低通H(f)= 1 │f│≤5/(2 Ts)后的眼圖。(2)經過理想低通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行的簡單的敘述分析，把題目內容給介紹一下，還需要介紹分工情況。概要設計

1、基帶傳輸特性

基帶系統的分析模型如圖3-1所示，要獲得良好的基帶傳輸系統，就應該

?a??t?nT?nsn基帶傳輸H(?)?ah?t?nT?nsn抽樣判決

圖2-1 基帶系統的分析模型

抑制碼間干擾。設輸入的基帶信號為?an??t?nTs?，Ts為基帶信號的碼元周期，n則經過基帶傳輸系統后的輸出碼元為?anh?t?nTs?。其中

n1h(t)?2??????H(?)ej?td?

（3-1）

理論上要達到無碼間干擾，依照奈奎斯特第一準則，基帶傳輸系統在時域應滿足：

k?0?1，h(kTs)??0,k為其他整數?頻域應滿足：

(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，所能達到的最高頻率利用率。由于理想的低通濾波器不容易實現，而且時域波形的拖尾衰減太慢，因此在得不到嚴格定時時，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，0???1。所對應的其沖激響應為：

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，則該基帶傳輸系統輸出碼元會產生碼間干擾。

2、眼圖

所謂眼圖就是將接收濾波器輸出的，未經再生的信號，用位定時以及倍數作為同步信號在示波器上重復掃描所顯示的波形（因傳輸二進制信號時，類似人的眼睛）。干擾和失真所產生的畸變可以很清楚的從眼圖中看出。眼圖反映了系統的最佳抽樣時間，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的好壞。

圖2-3

眼圖示意圖

部分的算法設計說明（可以是描述算法的流程圖）；每個程序中使用的存儲結構設計說明（如果題目已經指定了數據存儲的，按照指定的設計，并且寫出該存儲結構的定義）。也就是簡單介紹一下你程序中自定義的函數（函數名，參數，以及功能）等。運行環境

Windows 7 開發工具和編程語言

MATLAB V6.0 詳細設計

clear all;close all;N_eye = 7;%眼圖中碼元個數 N0 = 0;%高斯白噪聲功率譜設為0 Ts = 2;%碼元寬度設為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

t = 0:dt:N_code*N_sample*dt-dt;data = sign(randn(1,N_code));data1 = sigexpand(data,N_sample);st = conv(data1,gt);%產生NRZ基帶信號

h1t =5/Ts*sinc(5*(t-5)/Ts);%濾波器1的沖激響應 h2t = 2/Ts*sinc(2*(t-5)/Ts);%濾波器2的沖激響應 h3t = 1/Ts*sinc(1*(t-5)/Ts);%濾波器3的沖激響應 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 調試分析

剛開始的時候，程序出現了問題

??? Undefined command/function 'sigexpand'.之后添加了一個函數

function[out]=sigexpand(d,M)%將輸入的序列擴展成間隔為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

之后再調用sigexpand()函數的到時候就就沒有問題了。測試結果

程序運行結果如圖7-1所示

圖7-1

程序運行結果圖

比較上圖中的1和3可以發現，3的性能比1的性能。1中的失真比較嚴重。

參考文獻

[1] 孫屹，MATLAB通信仿真開發手冊，北京：國防工業出版社

[2] 李建新，現代通信系統分析與仿真－MATLAB通信工具箱，西安：西安電子科技大學出版社

[3] 曹志剛，現代通信原理，北京：清華大學出版社 [4] 教學用“通信原理”教材

心得體會

通過這次的課程設計，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性能的優劣程度。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，對應的定時誤差越敏感。圖的陰影區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于判決門限電平，抽樣時刻時上下兩陰影區的間隔距離之半為噪聲容限。此外，又學習了用matlab仿真通信原理實驗的有關方法，及常用的相關函數。通過對程序錯誤的調試，更加熟練的應用軟件。通過仿真，更容易理解了通信原理的相關內容。

通信原理是一門很有用的課程，但是內容繁雜，需要記憶的很多，所以我們應該加深的理解而不是單純的記憶，另外如果增加實踐的內容，我們將學得更多，更快！路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！

第四篇：通信原理課程設計_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)

江西農業大學

通信原理課程設計報告

題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設計

專 業 電子信息工程

學生姓名 曾凡文

學 號 20121206

江西農業大學課程設計報告 2015年6月

基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真

摘要：現代通信系統要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質量好，作為其關鍵技術之一的調制技術

一直是研究的一個重要方向。本設計主要敘述了數字信號的調制方式，介紹了2PSK數字調制方式的

基本原理，功率譜密度，并運用MATLAB軟件對數字調制方式2PSK進行了編程仿真實現，在MATLAB平

臺上建立2PSK和2DPSK調制技術的仿真模型。進一步學習了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統

中數字調制知識聯系起來，為以后在通信領域學習和研究打下了基礎在計算機上，運用MATLAB軟件

來實現對數字信號調制技術的仿真。

關鍵詞：數字調制與解調；MATLAB；2PSK；2DPSK；

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第1章 緒論

1.1 調制方式

數字通信系統, 按調制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數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）中就不能直接進行傳輸，需要借助載波調制進行頻譜搬移，將數字基帶信號變換成適合信道傳輸的數字頻帶信號進行傳輸，這種傳輸方式，稱為數字信號的頻帶傳輸或調制傳輸、載波傳輸。所謂調制，是用基帶信號對載波波形的某參量進行控制，使該參量隨基帶信號的規律變化從而攜帶消息。對數字信號進行調制可以便于信號的傳輸；實現信道復用；改變信號占據的帶寬；改善系統的性能。

數字基帶通信系統中四種基本的調制方式分別稱為振幅鍵控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移頻鍵控（FSK，Frequency-Shift keying）、移相鍵控(PSK，Phase-Shift keying)和差分移相鍵（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次課程設計對PSK,DPSK這兩種調制方式進行了仿真。

1.2 設計要求 1.2.1 設計內容

用MATLAB完成對2PSK、2DPSK的調制與解調仿真電路設計，并對仿真結果進行分析，可編寫程序，也可硬件設計框圖

1.2.2 設計參數（參數可以自行設置）

1、傳輸基帶數字信號（15位）碼元周期T=0.01S

2、載波頻率：15KHz 1.2.3 設計儀器

計算機和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二進制數字信號的調制方式,稱為二進制移相鍵控方式。二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖2-1。

10011tTs圖2-1 二進制相移鍵控信號的時間波形

2.1.2 2PSK調制原理

在二進制數字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數字基帶信號離散變化時，則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調制有兩種方法，即模擬調制法和鍵控法。通常用已調信號載波的 0°和 180°分別表示二進制數字基帶信號的 1 和 0，模擬調

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制法用兩個反相的載波信號進行調制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準的，當基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當基帶信號為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制信息的調制方式。通常用0°和180°來分別代表0和1。其時域表達式為：

??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct

?n?其中，2PSK的調制中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 模擬調制

原理圖

圖 2-3 鍵控法原理

圖

2.1.3 2PSK解調原理

由于2PSK的幅度是恒定的，必須進行相干解調。經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，負抽樣值判為0。2PSK信號的相干解調原理圖如圖2-4所示，各點的波形如圖2-5所示。

由于2PSK信號的載波回復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復的本地載波與所需 3

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相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關系的不確定性將會造成解調出的數字基帶信號與發送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數字信號全部出錯。這種現象稱為2PSK方式的“倒π”現象或“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的相干解調原理圖

edb10011atTstctt10011t圖 2-5 相干解調中各點波形圖

2.2 2DPSK原理 2.2.1 2DPSK基本原理

二進制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數字信息。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信號傳輸系統中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產生誤碼。為了保證2PSK的優點，又不會產生誤碼，將2PSK體制改進為二進制差分相移鍵控（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字信息的一種方式。現假設用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應的數字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調，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調制原理

二進制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數字信息。假設前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數字信息與??之間的關系為：

?0（數字信息“0”）????

?（數字信息“1 ??為前一碼元的相位。

實現二進制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對二進制數字基帶信號進行差分編碼，然后對變換出的差分碼進行絕對調相即可。2DPSK調制原理圖如圖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調制原理框圖

2.2.3 2DPSK解調原理

2DPSK信號解調有相干解調方式和差分相干解調。用差分相干解調這種方法解調時不需要恢復本地載波，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，相乘的結果就反映了前后碼元的相對相位關系，經低通濾波后直接抽樣判決即可恢復出原始的數字信息，而不需要在進行差分解碼。

相干解調碼變換法及相干解調法的解調原理是，先對2DPSK信號進行相干解調，恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發送的二進制數字信息。

在解調過程中，若相干載波產生180?相位模糊，解調出的相對碼將產生倒置現象，但是經過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發生任何倒置現象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設計采用相干解調。兩種解調方式的原理圖如圖2-8和圖2-9所示。

2DPSK相干解調各點波形圖如圖 2-10所示。

圖 2-8 2DPSK差分相干解調原理圖

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圖 2-9 2DPSK相干解調原理圖

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模塊的參數設置： 1）相乘模塊

圖3-2 相乘器參數設置

2）低通濾波器模塊

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圖3-3 濾波器其參數設置

3）抽樣判決模塊

圖3-4 pulse generator 參數設置

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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模塊的參數設置： 1）載波模塊

圖3-6 載波參數設置

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2）乘法器模塊

圖3-7 乘法器參數設置

3）基帶模塊

圖3-8 基帶信號參數設置

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4）Unipolar to Bipolar Converte模塊

圖3-9 Unipolar to Bipolar Converter參數設置

5）碼變換模塊

圖3-10 Logical Operator參數設置

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圖3-11 Unit Delay參數設置

圖3-12 Data Type Conversion參數設置

6）濾波器模塊

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圖3-13 帶通濾波器參數設置

圖3-14 低通濾波器參數設置

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第4章 仿真結果

4.1 2PSK仿真結果

圖4-1 2PSK電路仿真波形

4.2 2DPSK仿真結果

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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調制解調程序及注釋 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調制解調程序及注釋 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 江西農業大學課程設計報告

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;江西農業大學課程設計報告 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 江西農業大學課程設計報告

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subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形')21

第五篇：通信原理課程設計_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)

江西農業大學

通信原理課程設計報告

題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設計

專 業 電子信息工程

學生姓名 曾凡文

學 號 20121206

江西農業大學課程設計報告 二 0 一五 年 六 月

基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真

摘要：現代通信系統要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質量好，作為其關鍵技術之一的調制技術一直是研究的一個重要方向。本設計主要敘述了數字信號的調制方式，介紹了2PSK數字調制方式的基本原理，功率譜密度，并運用MATLAB軟件對數字調制方式2PSK進行了編程仿真實現,在MATLAB平臺上建立2PSK和2DPSK調制技術的仿真模型。進一步學習了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統中數字調制知識聯系起來，為以后在通信領域學習和研究打下了基礎在計算機上，運用MATLAB軟件來實現對數字信號調制技術的仿真。

課程設計目的：通過課程設計，鞏固已學過的*****知識，加深對其理解和應用，學會應用Matlab Simulink工具對通信系統仿真。

關鍵詞：數字調制與解調；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二進制數字信號的調制方式,稱為二進制移相鍵控方式。二進制移相鍵控信號的典型時間波形如圖1-1。

10011tTs江西農業大學課程設計報告

圖1-1 二進制相移鍵控信號的時間波形

1.1.2 2PSK調制原理

在二進制數字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數字基帶信號離散變化時，則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調制有兩種方法，即模擬調制法和鍵控法。通常用已調信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 二進制數字基帶0，模擬調制法用波信號進行調波的相位變化作為參考基準的，當基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當基帶信號為1時相對于初始相位為180°。鍵控法，是用載二進制信息的調制和180°來分別代表達式為：

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解調原理

b由于2PSK的幅度是恒定的，必須進行相干解調。經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，負抽樣值判為0。2PSK信號的相干解調原理圖如圖1-4所示，各點的波形如圖1-5所示。

由于2PSK信號的載波回復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關系的不確定性將會造成解調出的數字基帶信號與發送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數字信號全部出錯。這種現象稱為2PSK方式的“倒π”現象或“反相工作”。

圖 1-4 2PSK的相干解調原理圖

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edb10011atTstctt10011t

圖 1-5 相干解調中各點波形圖

1.2 2DPSK原理

1.2.1 2DPSK基本原理

二進制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數字信息。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信號傳輸系統中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產生誤碼。為了保證2PSK的優點，又不會產生誤碼，將2PSK體制改進為二進制差分相移鍵控（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字信息的一種方式。現假設用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應的數字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調，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調制原理

二進制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數字信息。假設前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數字信息與??之間的關系為：

?0（數字信息“0”）????

??（數字信息“1 ?為前一碼元的相位。

實現二進制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對二進制數字基帶信號進行差分編碼，然后對變換出的差分碼進行絕對調相即可。2DPSK調制原理圖如圖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調制原理框圖

1.2.3 2DPSK解調原理

2DPSK信號解調有相干解調方式和差分相干解調。用差分相干解調這種方法解調時不需要恢復本地載波，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，相乘的結果就反映了前后碼元的相對相位關系，經低通濾波后直接抽樣判決即可恢復出原始的數字信息，而不需要在進行差分解碼。

第二章 設計系統

江西農業大學課程設計報告 2.1框圖

兩種解調方式的原理框圖如圖1-8和圖1-9所示。

圖 1-8 2DPSK差分相干解調原理框圖

圖 1-9 2DPSK相干解調原理框圖

2.2工作原理

相干解調碼變換法及相干解調法的解調原理是，先對2DPSK信號進行相干解調，恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發送的二進制數字信息。

在解調過程中，若相干載波產生180?相位模糊，解調出的相對碼將產生倒置現象，但是經過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發生任何倒置現象，從而解決了載波相位模糊的問題。本次設計采用相干解調。

2.3設定參數 如附錄1

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第三章 Matlab仿真

3.1顯示系統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各種相移系統的比較和分析

例如“倒π”現象

對于相同的數字信號基帶序列，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信號載波恢復過程中，存在著180°的相位模糊即恢復的本地載波與與所需的想干載波可能同相也可能反相，這種相位關系的不確定性將會造成解調出來的數字基帶信號與發送的數字基帶信號正好相反，即“1”變成“0”，“0”變成“1”，判決器輸出的數字信號全部出錯, 這種現象稱為2PSK的“倒π”現象或“反相工作”。本地載波與發送端載波反向時，2PSK的解調波形與2DPSK完全相反

3.3不同方式解調下PSK、DPSK的誤碼率

誤碼率是指接收的碼元數在傳輸總碼元數中所占的比例，即：

誤碼率錯誤碼元數傳輸總碼元數 PSK相干解調：

誤碼率（r/2）DPSK相干解調：

誤碼率 DPSK差分非相干解調：

誤碼率1/2e^(-r)r為信噪比。

誤碼率是衡量一個數字通信系統性能的重要指標。在信道高斯白噪聲的干擾下，各種二進制數字調制系統的誤碼率取決于解調器輸入信噪比，而誤碼率表達式的形式則取決于解調方式。對于所有的數字調制系統誤碼率與信噪比的關系的圖表來看，所有的曲線呈減函數的下降曲線，即隨著信噪比的增大，誤碼率降低。橫向比較來看，對于同一種調制方式，當信噪比相同時，采用相干解調方式的誤碼率低于非相干解調方式的誤碼率；縱向比較來看，對2PSK,2DPSK兩種調制方式若采用同一種解調方式

江西農業大學課程設計報告（相干解調或非相干解調），則2PSK的誤碼率最低，2DSPK的誤碼率次之。當信噪比一定時，誤碼率由低到高依次是：2PSK的相干解調，2DPSK的相干解調，2DPSK的差分解的非相干調。

附錄1 2PSK調制解調程序及注釋： 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成雙極性碼

st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else

江西農業大學課程設計報告 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

江西農業大學課程設計報告 end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')

2DPSK調制解調程序及注釋: 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;

江西農業大學課程設計報告 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);

江西農業大學課程設計報告 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);

江西農業大學課程設計報告 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');