根據(jù)matlab的2PSK的系統(tǒng)仿真

1、基于matlab的2PSK的系統(tǒng)仿真和功能強(qiáng)大且操作簡單的仿真工具，目前已被越來越多的工程技術(shù)人員所青睞，它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀，而且已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)是基于MATLAB 的2PSK和2DPSK仿真，通過系統(tǒng)分析，步驟來完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過課程設(shè)計(jì)從理論學(xué)習(xí) 的軌道逐步引向?qū)嶋H應(yīng)用，把理論上熟悉的定性分析、定量計(jì)算逐步和工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段 結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事 信息處理技術(shù)的實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：MATLAB 2PSK 2DPSK 仿真1.二進(jìn)制相移鍵控設(shè)計(jì)流程圖如圖2-1所

2、示。cos ctcos ctn(t)圖2-1 2PSK調(diào)制解調(diào)框圖1.1 PSK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)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，是用載波的相位來攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0°和180°來分別代表0

3、和1。其時(shí)域表達(dá)式為:e2PSKang(t nTD cos 衣n其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。本次設(shè)計(jì)中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-2和圖2-3所示。以槪t生圖2-2模擬調(diào)制法原理圖1_1J圖2-3鍵控法原理圖2PSK信號(hào)的時(shí)間波形1.2 PSK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)過程中存在著180

4、6;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n”現(xiàn)象或“反相工作”。但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號(hào)，所以不存在此問題。圖2-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖圖2-5相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖圖中,假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位與 2PSK信號(hào)的基準(zhǔn)一致（通常默認(rèn)為0相位）。但是由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過程中存在著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

5、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n”現(xiàn)象或“反相工作”2PSK信號(hào)在一個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間 Ts內(nèi)可以表示為1T（t）發(fā)送“ T時(shí)oT（t）=- U1T（t）發(fā)送“ 0”時(shí)期中Acos3 ct0< t < TsiT（t）=其他a+nc(t)cosw ct-n s(t)sin w ct發(fā)送“ 1”y(t)設(shè)發(fā)送端發(fā)出的信號(hào)如上式所示，則接收端帶通濾波器輸出波形y(t)=-a+nc(t)cos3 ct-n s(t)sinw ct發(fā)送“0”

6、y(t)經(jīng)過想干解調(diào)(相乘一低通)后，送入抽樣判決器的輸入波形為a+nc(t)發(fā)送“ 1”時(shí)x(t)=-a+n發(fā)送“ 0”時(shí)c(t)由于nc(t)是均值為0,方差為C 2的高斯噪聲，所以x(t)的一維概率密度函數(shù)為由最佳判決門限分析可知，在發(fā)送“1”和“0”概率相等時(shí)，即P(1)=P(0)時(shí)，最佳門限b*=0.此時(shí)，發(fā)“ 1”而錯(cuò)判為“ 0”的概率為P (0/1)=P(x 式中：r=a2/2 c 2n=0)= / 0 -f 1(x)dx=1/2erfc(aAF )同理，發(fā)“ 0而錯(cuò)判為“ 1”的概率為P (1/0)=P(x> 0)= /0 <4 o(x)dx=1/2erfc(-x/

7、T )故2PSK信號(hào)相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為e=P(1)P(0/1)+P(0)P(0/1)= 1/2erfc(打)在大信噪比（r>>1）的條件下，上式可近似為介 e-r/2 nr2.基于matlab的2PSK的系統(tǒng)仿真通過編寫M文件程序:2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10;載波頻率碼元速率隨機(jī)序列,基帶信號(hào)j=5000; fc=4;fm=i/5;B=2*fm;t=li nsp ace(0,5,j); a=ro un d(ra nd(1,i); figure (3);stem(a);st1=t;for n=1:10if a(n )<1;for

8、 m=j/i*( n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;endelsefor m=j/i*( n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendendfigure(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)取反來與之一起構(gòu)成雙極 性碼st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1; st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(412);plot(t,st2);title(' 基帶

9、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);加入噪聲title('e_2psk'); noise=rand(1,j); psk=e_psk+noise;sub

10、plot(512);plot(t,psk);title(' 加噪后波形 ');psk=psk.*s1; % subplot(513);plot(t,psk);title(' 與載波 s1 相乘后波形 ');f,af = T2F(t,psk);%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與載波相乘通過低通濾波器el

11、sefor j=m*500+1:(m+1)*500; psk(1,j)=1;endendendsubplot(515);plot(t,psk);axis(0,5,-1,2);title(' 抽樣判決后波形 ')2DP S調(diào)制解調(diào)程序及注釋clear allclose alli=10; j=5000;fc=4;fm=i/5;載波頻率碼元速率B=2*fm; t=linspace(0,5,j); a=round(rand(1,i); figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m

12、)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendend全零矩陣figure(1); subplot(321); plot(t,st1); title(' 絕對(duì)碼 '); axis(0,5,-1,2); b=zeros(1,i); b(1)=a(1);for n=2:10if a(n)>=1;if b(n-1)>=1 b(n)=0;elseb(n)=1;endelseb(n)=b(n-1);endendst1=t;for n=1:10if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m

13、)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;endendendsubplot(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;elsest2(k)=1;endend;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(&#

14、39; 載波信號(hào) s1'); s2=sin(2*pi*fc*t+pi); subplot(326);plot(s2);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

15、=rand(1,j); dpsk=e_dpsk+noise; subplot(414); plot(t,dpsk); title(' 加噪聲后信號(hào) '); dpsk=dpsk.*s1; figure(3); subplot(411); plot(t,dpsk); title(' 與載波相乘后波形 f,af=T2F(t,dpsk); t,dpsk=lpf(f,af,B); subplot(412); plot(t,dpsk); title(' 低通濾波后波形 '); st=zeros(1,i);%for m=0:i-1;');%if dpsk(1,

16、m*500+250)<0;st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500;dpsk(1,j)=0;加入噪聲與載波s1相乘通過低通濾波器全零矩陣endelsefor j=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;dpsk(1,j)=1;endend end subplot(413);plot(t,dpsk);axis(0,5,-1,2);title(' 抽樣判決后波形 ')全零矩陣dt=zeros(1,i); % dt(1)=st(1);for n=2:10;if (st(n)-st(n-1)<=0&&(st(n)-s

17、t(n-1)>-1; dt(n)=0;elsedt(n)=1;end end st=t;for n=1:10if dt(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0;endelsefor m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;endend end subplot(414);plot(t,st);axis（0,5,-1,2）;title（' 碼反變換后波形 '）;啊用FFT計(jì)算信號(hào)的頻譜并與信號(hào)的真實(shí)頻譜的抽樣比較。%卻本文件T2F.m定義了函數(shù)T2F,計(jì)算信號(hào)的傅立葉變換。function f,sf= T2F(t,st)

18、 %This is a function using the FFT function to calculate a signal's Fourier %Translation %Input is the time and the signal vectors,the length of time must greater %than 2 %Output is the frequency and the signal spectrum dt = t(2)-t(1);T=t(end);df = 1/T;N = length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf =

19、fft(st);sf = T/N*fftshift(s）；用到的低通濾波器函數(shù) function t,st=lpf(f,sf,B) %This function filter an input data using a lowpass filter %Inputs: f: frequency samples% sf: input data spectrum samples% B: lowpass's bandwidth with a rectangle lowpass %Outputs: t: time samples% st: output data's time samples df = f(2)-f(1);T = 1/df;全零矩陣hf = zeros(1,length(f);bf = -floor( B/df ): floor( B/df ) + floor( length(f)/2 ); hf(bf