基于matlab的2PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 姓 名：韓 斌 學(xué) 號(hào)：200712130 專 業(yè)：通信工程 院 系：信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：王玲 陳黎霞一、題目名稱 2psk系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、題目意義 運(yùn)用matlab編程實(shí)現(xiàn)2psk調(diào)制解調(diào)過(guò)程，并且輸出其調(diào)制及解調(diào)過(guò)程中的波形，討論其調(diào)制和解調(diào)效果。三、設(shè)計(jì)原理數(shù)字信號(hào)的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號(hào)。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：利用模擬調(diào)

2、制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個(gè)特例，把數(shù)字基帶信號(hào)當(dāng)做模擬信號(hào)的特殊情況處理；利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對(duì)載波的相位進(jìn)行鍵控，便可獲得相移鍵控（psk）基本的調(diào)制方式。 圖1 相應(yīng)的信號(hào)波形的示例 1 0 1調(diào)制原理數(shù)字調(diào)相：如果兩個(gè)頻率相同的載波同時(shí)開(kāi)始振蕩，這兩個(gè)頻率同時(shí)達(dá)到正最大值，同時(shí)達(dá)到零值，同時(shí)達(dá)到負(fù)最大值，它們應(yīng)處于同相狀態(tài)；如果其中一個(gè)開(kāi)始得遲了一點(diǎn)，就可能不相同了。如果一個(gè)達(dá)到正最大值時(shí)，另一個(gè)達(dá)到負(fù)最大值，則稱為反相。一般把信號(hào)振蕩一次（一周）作為360度。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半

3、個(gè)周期，我們說(shuō)兩個(gè)波的相位差180度，也就是反相。當(dāng)傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，1碼控制發(fā)0度相位，0碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相位就有了移動(dòng)，也就帶上了信息。相移鍵控是利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2psk中，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。因此，2psk信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為(t)=acost+) 其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：= 因此，上式可以改寫(xiě)為 圖2 2psk信號(hào)波形 解調(diào)原理2psk信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于psk信號(hào)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(hào)的相位信息來(lái)解調(diào)信號(hào)。下圖2-3中給出了一種2psk信號(hào)相干接收設(shè)備的

4、原理框圖。圖中經(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)相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形如圖 3 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).圖 32psk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)的倒現(xiàn)象,從而使得2psk方式在實(shí)際中很少采用. 四、軟件設(shè)計(jì)過(guò)程1、產(chǎn)生隨機(jī)的消息代碼2、產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)3、

5、產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)4、已調(diào)信號(hào)通過(guò)高斯白噪聲信道4、對(duì)信道輸出端的混合信號(hào)中的噪聲進(jìn)行抑制5、信號(hào)的解調(diào)6、抽樣判決碼元再生7、系統(tǒng)的分析（選做）五、源程序及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果clear all; close all;clc;max=10g=zeros(1,max);g=randint(1,max);%長(zhǎng)度為max的隨機(jī)二進(jìn)制序列cp=;mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(g); if g(n)=0; a=zeros(1,200);%每個(gè)值200個(gè)點(diǎn) else g(n)=1; a=ones(1,200); end cp=cp a; %s(t),碼

6、元寬度200 c=cos(f*t);%載波信號(hào) mod1=mod1 c;%與s(t)等長(zhǎng)的載波信號(hào),變?yōu)榫仃囆问絜ndfigure(1);subplot(4,2,1);plot(cp);grid on;axis(0 200*length(g) -2 2);title(二進(jìn)制信號(hào)序列);cm=;mod=;for n=1:length(g); if g(n)=0; b=ones(1,200);%每個(gè)值200個(gè)點(diǎn) c=cos(f*t); %載波信號(hào) else g(n)=1; b=ones(1,200); c=cos(f*t+pi); %載波信號(hào) end cm=cm b; %s(t),碼元寬度200

7、mod=mod c; %與s(t)等長(zhǎng)的載波信號(hào)endtiaoz=cm.*mod;%e(t)調(diào)制figure(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);grid on;axis(0 200*length(g) -2 2);title(2psk調(diào)制信號(hào));figure(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp);axis(0 200*length(g) 0 400);title(原始信號(hào)頻譜);figure(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz);axis(0 200*length(g) 0 400);title(2

8、psk信號(hào)頻譜);%帶有高斯白噪聲的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信號(hào)tiaoz中加入白噪聲，信噪比為10figure(1);subplot(4,2,3);plot(tz);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(通過(guò)高斯白噪聲信道后的信號(hào));figure(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz);axis(0 200*length(g) 0 400);title(加入白噪聲的2psk信號(hào)頻譜);jiet=2*mod1.*tz;%同步解調(diào)figure(1);subplot(4,2,4);plot(jiet);gri

9、d onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(相乘后信號(hào)波形)figure(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet);axis(0 200*length(g) 0 400);title(相乘后信號(hào)頻譜);%低通濾波器fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2); wp=fp/(fn/2);%計(jì)算歸一化角頻率n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);%計(jì)算階數(shù)和截止頻率b,a=butter(n,wn);%計(jì)算h(z）figure(4);freqz(b,a,1000,11025);

10、subplot(2,1,1);axis(0 4000 -100 3 )title(lpf幅頻相頻圖);jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(4,2,5);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(經(jīng)低通濾波器后信號(hào)波形)figure(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(經(jīng)低通濾波器后信號(hào)頻譜);%抽樣判決for m=1:200*length(g); if jt(m)=0; jt(m)=0; enden

11、dfigure(1);subplot(4,2,6);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(經(jīng)抽樣判決后信號(hào)s(t)波形)figure(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(經(jīng)抽樣判決后信號(hào)頻譜);六、設(shè)計(jì)心得在這次的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)自己的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力都很差。剛接過(guò)課題，按照設(shè)計(jì)步驟走的時(shí)候，在數(shù)字基帶信號(hào)的產(chǎn)生和加載載波上就卡住了，通信原理的知識(shí)忘記了很多，以至于在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)必須得先復(fù)習(xí)一下相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)自己的通信原理課程學(xué)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不能根據(jù)要求設(shè)計(jì)出最佳效果的2psk系統(tǒng)。然而，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，看了一遍通信原理課程關(guān)于2psk系統(tǒng)的內(nèi)容，再通過(guò)利用參考文獻(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)，最終完成了用matlab進(jìn)行2