基于simulink的2PSK調(diào)制解調(diào)

1、成績(jī)： 裝 訂 線報(bào)告份數(shù)： 西安郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院 科研訓(xùn)練報(bào)告專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電科1102班 學(xué)生姓名： # 學(xué)號(hào)(班內(nèi)序號(hào)): 03112042(01) 2014 年 9 月 19 日一、摘要數(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。為了使數(shù)字信號(hào)有效地傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。由于2PSK 在生活中有著廣泛的應(yīng)用，本文詳細(xì)的介紹了PSK

2、波形的產(chǎn)生和仿真過(guò)程。可以系統(tǒng)的了解基本原理，以及得到數(shù)字調(diào)制波形和解調(diào)波。利用 Simulink 仿真可以更好的認(rèn)識(shí)2PSK 信號(hào)波形、調(diào)制和 解調(diào)的過(guò)程。 【關(guān)鍵詞】2PSK、調(diào)制與解調(diào)、Simulink 二、英文摘要In terms of digital communication system than the analog communication system with anti-interference ability, ease of encryption, easy to implement integrated, easy advantages and comp

3、uter connections. Thus, the digital communications technology can adapt to increasing communication demands. The past two decades, digital communication developed very rapidly throughout the growing proportion of the field of communication, in most communication systems have replaced analog communic

4、ation, become the mainstream of contemporary communication systems.in order to make the digital signal transmission effectively, you must use the digital baseband signal modulation and demodulation. Because of 2 PSK has been widely used in our daily life, this article detailed introduces the PSK wav

5、eform is generated and the simulation process. System can understand the basic principle, and the method of digital modulation waveform and demodulation waveform. Simulink simulations can be used to better understand 2 PSK signal, modulation and demodulation process. 【 key words 】 2 PSK，Modulation a

6、nd demodulation，Simulink三、引言當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)步入信息時(shí)代，在各種信息技術(shù)中，信息的傳輸及通信起著支撐的作用。而對(duì)于 信息的傳輸，數(shù)字通信已經(jīng)成為重要的手段。因此，數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)就顯得非常的重要。數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變 化而變化。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種基本形式，并可以派生 出多種其他形式。由于傳輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的原因，基帶信號(hào)不適合在各種信道 上進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。為了進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處 才能在信道中傳輸。因此，大部

7、分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。另外，由于數(shù)字通信具有建 網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯(cuò)控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，所以通信統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過(guò)渡的趨勢(shì)。因此，對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來(lái) 越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要部分之一，對(duì)它的研究也是有必要的。通過(guò)對(duì)調(diào)制系統(tǒng) 的仿真，我們可以更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響性能的因素，從而便于改進(jìn)系統(tǒng)，獲 得更佳的傳輸性能 。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控

8、制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶(hù)接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶(hù)可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。四、硬件設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)原理二進(jìn)制相位調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字信息控制正弦載波的相位，使正弦載波的相位隨著二進(jìn)制數(shù)字信息的變化而變化。二進(jìn)制絕對(duì)調(diào)相就是用數(shù)字信息直接控制載波的相位。例如，當(dāng)數(shù)字信息為1時(shí)，使載波反相；當(dāng)數(shù)字信息

9、為0時(shí)，載波相位不變。圖1.1為2PSK波形圖（為方便作圖，在一個(gè)碼元周期內(nèi)畫(huà)兩個(gè)周期的載波）。圖1.1 2PSK信號(hào)波形圖從圖中可以看出，2PSK信號(hào)可以看成是雙極性基帶信號(hào)乘以載波而產(chǎn)生的。 必須強(qiáng)調(diào)的是：2PSK波形相位是相對(duì)于載波相位而言的。因此，畫(huà)2PSK波形時(shí)必須先把載波畫(huà)好，然后根據(jù)數(shù)字信息與載波相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，畫(huà)出2PSK波形。 下面介紹產(chǎn)生2PSK信號(hào)的部件，即2PSK調(diào)制器。由以上分析可知，2PSK可以采用相乘器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其框圖如下： 圖 4.1.2 2PSK調(diào)制器電平變換器的作用是將輸入的數(shù)字信息變成雙極性全占空數(shù)字基帶信號(hào)，需注意的是相同的數(shù)字信息可以變換成兩種極性相反的

10、全占空數(shù)自己帶信號(hào)，至于采用哪一種完全由調(diào)制規(guī)則決定。如：由于2PSK信號(hào)的頻譜中無(wú)載波分量，所以2PSK信號(hào)的解調(diào)只有相干解調(diào)，這種相干解調(diào)又稱(chēng)極性比較法。2PSK解調(diào)框圖為： 圖1.2 2PSK信號(hào)的相干解調(diào)2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程中的波形如圖: 圖1.3 2PSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形示意圖圖1.3說(shuō)明此2PSK解調(diào)器在無(wú)噪聲情況下能對(duì)2PSK信號(hào)正確解調(diào)。（b）是受到的2PSK;(C)是本地載波提取電路提取的同頻同相載波信號(hào)；（d）是接受2PSK信號(hào)與本地載波相乘得到的波形示意圖，此波形經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后得到低通信號(hào)(e),取樣判決器在位定時(shí)信號(hào)（f）的控制下對(duì)(e)波形取樣，在與門(mén)限進(jìn)行比較

11、，做出相應(yīng)的判決得到恢復(fù)的信息（g）。需要注意的是判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則一致。本次采用的調(diào)制規(guī)則為1變0不變所以解調(diào)規(guī)則也用1變0不變。即為取樣值大于門(mén)限時(shí)判為0，當(dāng)取樣值小于門(mén)限值時(shí)判為1。但在實(shí)際通信系統(tǒng)中往往存在噪聲，噪聲會(huì)對(duì)判決值產(chǎn)生影響，即會(huì)產(chǎn)生誤碼率。2.設(shè)計(jì)框圖3.參數(shù)設(shè)置正弦波：4HZ，幅度+2設(shè)置依據(jù)：載波頻率本來(lái)應(yīng)該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設(shè)為4HZ。反相正弦波：4HZ，幅度-2設(shè)置依據(jù)：載波頻率本來(lái)應(yīng)該很高，但是為了波形觀察方便，故頻率設(shè)為4HZ;又要求與載波反相，故幅度設(shè)為-2.伯努利二進(jìn)制隨機(jī)序列產(chǎn)生器：碼型變化器參數(shù)設(shè)置：采用1變0不變調(diào)制，故極性設(shè)為“Ne

12、gative”.多路選擇器參數(shù)設(shè)置：當(dāng)二進(jìn)制序列大于0時(shí)，輸出第一路信號(hào)；當(dāng)二進(jìn)制序列小于0時(shí)，輸出第二路信號(hào)。高斯噪聲的設(shè)置：信噪比90帶通濾波器參數(shù)：載波頻率為4HZ，而基帶號(hào)帶寬為1HZ，考濾到濾波器的邊沿緩降，故設(shè)置為27HZ。低通濾波器參數(shù)設(shè)置：截止頻率為1HZ，二進(jìn)制序列的帶寬為1HZ，故取1HZ。延時(shí)器設(shè)置：五、測(cè)試結(jié)果仿真波形：調(diào)制部分通過(guò)仿真分析結(jié)果可以看出，雙極性基帶脈沖信號(hào)與相干載波相乘后，得到 2PSK 波形。從圖中 波形可以看出傳送“1”和“0”時(shí)，周期沒(méi)有改變，幅度沒(méi)有改變，只是相位相差了 180 度。 該圖 充分證實(shí)了 2PSK 的調(diào)制原理以及 2PSK 的產(chǎn)生過(guò)

13、程，通過(guò)分析該圖能夠清楚的分析出，基帶信號(hào)和 載波的關(guān)系，基帶信號(hào)只是用于改變信號(hào)的相位，最終 2PSK 波形形狀取決于相干載波。解調(diào)部分從 2PSK 的解調(diào)仿真分析結(jié)果可以看出，帶通濾波器后的波形與 2PSK 的波形一樣，帶通濾波器 的作用只是濾除噪聲。 沒(méi)有噪聲的情況下，原圖保持不變。經(jīng)過(guò)相干載波，相位沒(méi)有發(fā)生變化，只 是向后延遲了半個(gè)周期，周期，幅度和相位都沒(méi)有發(fā)生變化。這個(gè)波形完全符合 2PSK 的解調(diào)原理。 經(jīng)過(guò)低通濾波器，圖形發(fā)生了變化，類(lèi)似于整流器的作用。 如果頻率越高，經(jīng)過(guò)低通濾波器的波形 越接近矩形。最終經(jīng)過(guò)判決器，圖形從雙極性波形變?yōu)榱藛螛O性波形，恢復(fù)成了完全的矩形基帶信 號(hào)。與解調(diào)原理完全一致。六心得體會(huì)通過(guò)這次科研訓(xùn)練，充分的了解了有關(guān) 2PSK 的調(diào)制與解調(diào)，而且加深了該過(guò)程的理解程 度，同時(shí)對(duì)于Simulink的使用方法有了一定的知識(shí)概念。并為以后的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于我來(lái)說(shuō)，收獲最大的是方法和能力；那些分析和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)我們學(xué)生在經(jīng)驗(yàn)方面十分缺乏，空有理論知識(shí)，沒(méi)有理性的知識(shí)；有些東西可能與實(shí)際脫節(jié)?？傮w來(lái)說(shuō)，我覺(jué)得像科研訓(xùn)練這種類(lèi)型的作業(yè)對(duì)我們的幫助還是很大的，它需要我們將學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，從中暴露出自身的不足，以待改進(jìn)！本次的科研，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)課程及其他課程的理論知識(shí)和理論聯(lián)