通信原理設(shè)計(jì)

1、1.設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)，鞏固已經(jīng)學(xué)過的通信原理課程中有關(guān)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的知識，加深對相關(guān)知識的理解和應(yīng)用，學(xué)會應(yīng)用Matlab Simulink工具對通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真和調(diào)試。設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中充分利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源，提高發(fā)現(xiàn)問題和自主解決問題的能力。2.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一個采用不同調(diào)制方式的數(shù)字通信系統(tǒng)完成2PSK系統(tǒng)。要求：（1）基本工作原理 調(diào)制方法 解調(diào)方法（2）設(shè)計(jì)系統(tǒng) 框圖 工作原理 設(shè)定參數(shù)（碼速率、仿真時間、系統(tǒng)抽樣頻率、載波頻率、高斯白噪聲的方差或信噪比、濾波器的截止頻率等）（3） Matlab仿真 顯示系統(tǒng)不同部分的信號波形（基帶信號、已調(diào)信號、加噪信號、解調(diào)后的信號等）

2、 要求系統(tǒng)中加入高斯白噪聲 用眼圖觀察是否有碼間串?dāng)_ 分析基帶信號和已調(diào)信號的功率譜密度 分析誤碼率 對2PSK系統(tǒng)，試分析信道兩側(cè)的星座圖*注：加“*”號項(xiàng)為選作。3. 設(shè)計(jì)思想3.1 2PSK調(diào)制方法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。2PSK信號可表示為：，式中當(dāng)發(fā)送“0”時，=0；當(dāng)發(fā)送“1”時=。或者表示為發(fā)送“0”時，發(fā)送“1”時。2PSK信號的產(chǎn)生方法有兩種，第一種叫相乘法，是用二進(jìn)制雙極性矩形脈沖信號A(t)去和載波相乘，得到相位相反的兩種碼元，如圖1所示。第二種方法叫選擇法，用此基帶信號控制一個開關(guān)電路，以選擇輸入信號，

3、開關(guān)電路的輸入信號是相位相差的同頻載波，如圖2所示。產(chǎn)生的2PSK時域波形如圖3所示。圖3.1-1：相乘法 圖3.1-2：選擇法圖3.1-3：2PSK時域波形3.2 2PSK解調(diào)方法2PSK的解調(diào)方法是相干接收法。由于PSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。圖1中給出了一種2PSK信號的相干解調(diào)的設(shè)備原理方框圖，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。但這種解調(diào)方法有兩個難點(diǎn)：第一，難于確定本地載波的相位，因?yàn)橥ǔＴ诮邮斩藦慕邮战邮招盘栔刑崛≥d

4、波的方法是用倍頻分頻法，即將接收信號做全波整流，濾出信號載波的倍頻分量，再進(jìn)行分頻，恢復(fù)出載波。 因有分頻器的相位不確定性、信道不穩(wěn)定性。這樣可能把得到的載波相位有兩種可能性，它依賴于分頻器的初始相位等一些隨機(jī)因素。這樣可能把相位0和顛倒，從而把信號碼元“0”和“1”顛倒，做出錯誤判決。第二，信號波形長時間地為連續(xù)的正（余）弦波形時，使在接收端無法辨認(rèn)碼元的起止時刻。這樣抽樣判決時刻也就隨之不能正確決定。因此在本次仿真中直接給和接收的2PSK信號同頻同相的相干載波信號，所以不存在此問題。圖3.2-1:2PSK信號相干解調(diào)原理方框圖圖3.2-2：在無噪聲情況下，2PSK信號的解調(diào)各點(diǎn)波形（a）

5、是收到的2PSK信號；(b)是本地載波提取電路提取的同頻同相載波信號；（c）是接收的2PSK信號與本地載波相乘得到的信號；(d)是經(jīng)過低通濾波器的信號；（e）是對(d)波形取樣，再與門限進(jìn)行比較，做出相應(yīng)的判決得到恢復(fù)的信號。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。即為取樣值大于門限時判為0，當(dāng)取樣值小于門限值時判為1。4. 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖4-1：整體設(shè)計(jì)圖4.1調(diào)制部分本次設(shè)計(jì)采用選擇法調(diào)制數(shù)字基帶信號產(chǎn)生2PSK信號，通過初始相位為0和的載波以及伯努利隨機(jī)序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的數(shù)字基帶信號經(jīng)過開關(guān)電路的選擇，產(chǎn)生2PSK信號。圖4.1-1：

6、2PSK調(diào)制部分設(shè)計(jì)4.2信道部分給調(diào)制后的2PSK信號加入帶限高斯白噪聲。圖4.2-1：加入噪聲 圖4.2-2：帶限白噪聲參數(shù)4.3解調(diào)部分采用相干解調(diào)的方法，將2PSK信號通過帶通濾波器、與本地相干相乘、經(jīng)過低通濾波器、最后經(jīng)過抽樣判決得到解調(diào)信號。 圖4.3-1：解調(diào)部分設(shè)計(jì)圖載波頻率為20HZ，基帶信號為10HZ，帶通濾波器的通帶設(shè)置為1426HZ。本地相干載波與前面的載波一致。低通濾波器截止頻率設(shè)置為10HZ。抽樣判決器閾值上限為1.5，下限為-1.5，上限輸出為0，下限輸出為1。4.4誤碼率部分將數(shù)字基帶信號與抽樣判決得出的信號進(jìn)行比較，得出誤碼率。圖4.4-1誤碼率部分設(shè)計(jì)4.5

7、功率譜部分求得數(shù)字基帶信號和2PSK信號的功率譜。圖4.5-1：功率譜部分4.6眼圖部分觀測2PSK信號和加入噪聲后的信號的眼圖。圖4.6-1：眼圖部分設(shè)計(jì)5. 仿真結(jié)果及分析調(diào)制部分結(jié)果：從上至下分別為：載波波形、數(shù)字基帶信號、2PSK信號、加入噪聲后的信號解調(diào)部分結(jié)果：從上至下分別：通過帶通濾波器的信號、相乘后的信號、經(jīng)過低通濾波器后的信號、抽樣判決后的信號輸入基帶信號與判決后信號比較：判決后的信號與基帶信號相比存在延時，沒有誤碼。誤碼率結(jié)果：經(jīng)過比較得到，誤碼率為0.01，表明調(diào)制解調(diào)的效果很好。功率譜結(jié)果：數(shù)字基帶信號的功率譜密度為在原點(diǎn)處的沖擊。2PSK信號的功率譜密度，因?yàn)闉榱吮阌谟^察調(diào)制與解調(diào)波形載波頻率與基帶頻率都很低，因此頻譜搬移