2DPSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目：  PSK系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 學(xué) 號(hào)：123學(xué)生姓名：陳專 業(yè)：通信工程班 級(jí)：1221指導(dǎo)教師：涂老師 2015年 1 月 12 日2DPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真摘 要 設(shè)計(jì)了差分編碼移相鍵控(2DPSK)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的工作流程圖,并利用 Matlab 軟件對(duì)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行了模擬仿真。利用仿真的結(jié)果,從基帶信號(hào)的波形圖可以衡量數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量;由系統(tǒng)的輸入和輸出波形圖可以看出,仿真實(shí)驗(yàn)良好 。2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì),為以后進(jìn)一步研究基于Matlab的通信實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 調(diào)制解調(diào) ; 差分移相編碼

2、; 仿真設(shè)計(jì)1、 2DPSK基本原理1.1 2DPSK信號(hào)原理2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式?，F(xiàn)假設(shè)用表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：0表示0碼，表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時(shí)域波形圖如圖2.1所示。圖1.1 2DPSK信號(hào)在這種絕對(duì)移相方式中，發(fā)送端是采用某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)接收端也必須采用相同的基準(zhǔn)相位。如果基準(zhǔn)相位發(fā)生變化，則在接收端回復(fù)的信號(hào)將與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。所以在實(shí)際過程中一般不采用絕

3、對(duì)移相方式，而采用相對(duì)移相方式。定義 DF為本碼元初相與前一碼元初相之差，假設(shè)：DF=0數(shù)字信息“0”；DF=p數(shù)字信息“1”。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下：數(shù)字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1DPSK信號(hào)相位：0 p p 0 p p 0 p 0 0 p或：p 0 0 p 0 0 p 0 p p 01.2 2DPSK信號(hào)的調(diào)制原理一般來說，2DPSK信號(hào)有兩種調(diào)試方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。2DPSK信號(hào)的的模擬調(diào)制法框圖如圖1.2.1所示，其中碼變換的過程為將輸入的單極性不歸零碼轉(zhuǎn)換為雙極性不歸零碼。碼變換相乘載波s(t)eo(t)圖1.2.1 模

4、擬調(diào)制法2DPSK信號(hào)的的鍵控調(diào)制法框圖如圖1.2.2所示，其中碼變換的過程為將輸入的基帶信號(hào)差分，即變?yōu)樗南鄬?duì)碼。選相開關(guān)作用為當(dāng)輸入為數(shù)字信息“0” 時(shí)接相位0，當(dāng)輸入數(shù)字信息為“1”時(shí)接pi。圖1.2.2 鍵控法調(diào)制原理圖1.3 2DPSK信號(hào)的解調(diào)原理2DPSK信號(hào)最常用的解調(diào)方法有兩種，一種是極性比較和碼變換法，另一種是差分相干解調(diào)法。1.3.1 2DPSK信號(hào)解調(diào)的極性比較法它的原理是2DPSK信號(hào)先經(jīng)過帶通濾波器，去除調(diào)制信號(hào)頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再與本地載波相乘，去掉調(diào)制信號(hào)中的載波成分，再經(jīng)過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)，將其送入抽樣判決器中進(jìn)

5、行抽樣判決的到基帶信號(hào)的差分碼，再經(jīng)過逆差分器，就得到了基帶信號(hào)。它的原理框圖如圖1.3.1所示。延遲T相乘器低通濾波器抽樣判決器2DPSK帶通濾波器圖 1.3.1 極性比較解調(diào)原理圖1.3.2 2DPSK信號(hào)解調(diào)的差分相干解調(diào)法差分相干解調(diào)的原理是2DPSK信號(hào)先經(jīng)過帶通濾波器，去除調(diào)制信號(hào)頻帶以外的在信道中混入的噪聲，此后該信號(hào)分為兩路，一路延時(shí)一個(gè)碼元的時(shí)間后與另一路的信號(hào)相乘，再經(jīng)過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)，將其送入抽樣判決器中進(jìn)行抽樣判決，抽樣判決器的輸出即為原基帶信號(hào)。它的原理框圖如圖1.3.2所示。帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器逆碼變換本地載波2D

6、PSK圖 1.3.2 差分相干解調(diào)原理圖2、建立模型2.1 差分和逆差分變換模型差分變換模型的功能是將輸入的基帶信號(hào)變?yōu)樗牟罘执a。逆碼變換器原理圖如下：cab微分整流脈沖展寬逆碼變換器（a）原理方框圖2.2 帶通濾波器和低通濾波器的模型帶通濾波器模型的作用是只允許通過（fl，fh）范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平。低通濾波器模型的作用是只允許通過（0，fh）范圍內(nèi)的頻率分量，并且將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平。在Matlab中帶通濾波器和低通濾波器的模型可以用編寫程序來模擬。2.3 抽樣判決器模型抽樣判決器的功能是根據(jù)位同步信號(hào)和設(shè)置的判決電平來還原基帶信號(hào)。在Ma

7、tlab中抽樣判決器可以用simulink中的模塊來模擬。它的模型框圖如圖所示，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示。圖 3.3 抽樣判決器2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 2.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4.2 2調(diào)制與解調(diào)總原理框圖 圖 2.4.2 2調(diào)制與解調(diào)總原理框圖3、仿真3.1 仿真程序 %- 2DPSK 調(diào)制與解調(diào)%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_Part>>>>>>>>>>>>>>>

8、>>>>>>%-function y=dpsk2()fs = 30000;Time_Hold_On = 0.1;Num_Unit = fs * Time_Hold_On;High_Level = ones ( 1, Num_Unit );Low_Level = zeros ( 1, Num_Unit );w = 300;A = 1;%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>Initial_The_Signal>>>>>&g

9、t;>>>>>>>>>%-Sign_Set = 0,1,1,0,1,0,0,1Lenth_Of_Sign = length ( Sign_Set );st = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );sign_orign = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );sign_result = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );t = 0 : 1/fs : Time_Hold_On * Lenth_Of_Sign - 1/fs;%

10、-%>>>>>>>>>>>Generate_The_Original_Signal>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of_Signif Sign_Set(I) = 1sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level;elsesign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level;endend%-%>&

11、gt;>>>>>>>>>>>>>>>>Modulation_Part>>>>>>>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of_Signif Sign_Set(I) = 1st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) +

12、( pi / 2 ) );elsest( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) ); endendfiguresubplot ( 2, 1, 1 )plot(t, sign_orign);axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - (A / 2), A + (A / 2) );title ( '原始信號(hào)' );gridsubplot ( 2, 1, 2 );plot ( t,

13、st );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '調(diào)制后的信號(hào)' );grid%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>相乘>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

14、%-dt = st .* cos ( 2 * pi * w * t );figuresubplot(2,1,1)plot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '相乘后的波形' );grid%-%>>>>>>>>>>>>>>>>>>>低通濾波部分>>>>>>>>>>&g

15、t;>>>>>>>>>%-N,Wn = buttord( 2*pi*50, 2*pi*150,3,25,'s'); %臨界頻率采用角頻率表示b,a=butter(N,Wn,'s');bz,az=impinvar(b,a,fs); %映射為數(shù)字的dt = filter(bz,az,dt);subplot(2,1,2)plot ( t, dt );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '

16、低通濾波后的波形' );grid%-%>>>>>>>>>>>>>抽樣判決 & 逆碼變換部分>>>>>>>>>>>>>>>%-for I = 1 : Lenth_Of_Signif dt(2*I-1)*Num_Unit/2) < 0.25sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level;elsesign_result( (I-1)*Num_U

17、nit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endendfigureplot ( t, sign_result );axis( 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) );title ( '逆碼變換后的波形' );grid3.2.1 2DPSK模擬調(diào)制和差分相干解調(diào)法仿真圖 圖3.4.2 2DPSK模擬調(diào)制和差分相干解調(diào)法仿真圖4、調(diào)試過程及結(jié)論4.1 差分相干法2DPSK信號(hào)經(jīng)相關(guān)模塊調(diào)試后的波形圖如下：調(diào)制過后加入高斯白噪聲，連接到帶通濾波器，去除調(diào)制信號(hào)以外的在

18、信道中混入的噪聲，再連接到相乘器。此相乘器是一路延時(shí)一個(gè)碼元時(shí)間后與另一路信號(hào)相乘。作用是去除調(diào)制信號(hào)中的載波成分。信號(hào)經(jīng)過低通濾波器后，去除高頻成分，得到包含基帶信號(hào)的低頻信號(hào)。經(jīng)過抽樣判決，便還原成原始信號(hào)。5、心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)在剛開始的過程中無從下手，手忙腳亂，時(shí)間又緊，最終決定用軟件仿真來實(shí)現(xiàn)2DPSK調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)我們能夠比較系統(tǒng)的了解理論知識(shí)，掌握了2DPSK調(diào)制解調(diào)的工作原理及2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的工作過程，學(xué)會(huì)了使用仿真軟件Matlab，并學(xué)會(huì)通過應(yīng)用軟件仿真來實(shí)現(xiàn)某些通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都起到了一定的作用，加強(qiáng)了動(dòng)手能力和學(xué)業(yè)技能。 通過

19、這次課程設(shè)計(jì)還讓我們知道了，我們平時(shí)所學(xué)的知識(shí)如果不加以實(shí)踐的話等于紙上談兵。課程設(shè)計(jì)主要是我們理論知識(shí)的延伸，它的目的主要是要在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問題，并且自己要能找到解決問題的方案，形成一種獨(dú)立的意識(shí)。我們還能從設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)我們所學(xué)的理論知識(shí)到底有多少，鞏固我們已經(jīng)學(xué)會(huì)的，不斷學(xué)習(xí)我們所遺漏的新知識(shí)，把這門課學(xué)的扎實(shí)。當(dāng)然在做課程設(shè)計(jì)的過程中總會(huì)出現(xiàn)各種問題，在這種情況下我們都會(huì)努力尋求最佳路徑解決問題，無形間提高了我們的動(dòng)手，動(dòng)腦能力，并且同學(xué)之間還能相互探討問題，研究解決方案，增進(jìn)大家的團(tuán)隊(duì)意識(shí)?？偟膩碚f，這次課程設(shè)計(jì)讓我們收獲頗多，不僅讓我們更深一步理解書本的知識(shí)，提高我們分析問題和解決問題的能力，而且讓我們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)的重要性。The design and simulation of 2DPSK modulation systemAbstract The simulation design of the overall structure and the sub-modules of a 2DPSK communication system are finished according to the principle of binary di