通信原理課程設(shè)計報告-2PSK系統(tǒng)仿真

PAGE17華南理工大學通信原理課程設(shè)計報告題目：2PSK系統(tǒng)仿真 專業(yè)： 班級：姓名：學號:日期：20XX年XX月實驗需要材料MATLAB軟件實驗要求完成規(guī)定系統(tǒng)的MATLAB編程以及simulink的仿真，基本內(nèi)容包括：輸入信號，系統(tǒng)中各個關(guān)鍵模塊的輸出情況。并調(diào)整仿真的參數(shù)得到不同的仿真結(jié)果。三、設(shè)計原理2PSK漢語全稱：二進制相移鍵控。2PSK是相移鍵控的最簡單的一種形式，它用兩個初相相隔為180的載波來傳遞二進制信息。所以也被稱為BPSK。Simulink簡介：Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平臺的著名仿真環(huán)境Simulin作為一種專業(yè)和功能強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)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術(shù)的兩種方法：①利用模擬調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當做模擬信號的特殊情況處理。②利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關(guān)鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的相位進行鍵控，便可獲得相移鍵控（PSK）基本的調(diào)制方式。圖1相應的信號波形的示例101調(diào)制原理：在二進制數(shù)字調(diào)制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號。2PSK信號調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號載波的0°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0，模擬調(diào)制法用兩個反相的載波信號進行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準的，當基帶信號為0時相位相對于初始相位為0°，當基帶信號為1時相對于初始相位為180°。鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進制信息的調(diào)制方式。通常用0°和180°來分別代表0和1。其時域表達式為：其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1模擬調(diào)制法原理圖圖1-2鍵控法原理圖2PSK信號的時間波形解調(diào)原理2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法，如圖2-1所示。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。由于2PSK的幅度是恒定的，必須進行相干解調(diào)。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，負抽樣值判為0。圖2-12PSK相干解調(diào)法原理圖假設(shè)相干載波的基準相位與2PSK信號的基準一致（通常默認為0相位，如圖2-2所示）。但是由于2PSK信號的載波回復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復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)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的基帶信號正好相反，即“1”變成“0”，“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為2PSK方式的“倒π”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，所以不存在此問題。圖2-2相干解調(diào)中各點波形圖相關(guān)公式：2PSK信號在一個碼元的持續(xù)時間Ts內(nèi)可以表示為u1T(t)發(fā)送“1”時ST(t)=uoT(t)=-u1T(t)發(fā)送“0”時其中Acosωct，0<t<Tsu1T(t)=0，其他設(shè)發(fā)送端發(fā)出的信號如上式所示，則接收端帶通濾波器輸出波形y(t)為[a+nc(t)]cosωct-ns(t)sinωct，發(fā)送“1”時y(t)=[-a+nc(t)]cosωct-ns(t)sinωct，發(fā)送“0”時y(t)經(jīng)過想干解調(diào)（相乘—低通）后，送入抽樣判決器的輸入波形為a+nc(t)，發(fā)送“1”時x(t)=-a+nc(t)，發(fā)送“0”時由最佳判決門限分析可知，在發(fā)送“1”和“0”概率相等時，即P(1)=P(0)時，最佳門限b*=0.此時，發(fā)“1”而錯判為“0”的概率為P(0/1)=P(x≦0)=∫0-∞f1(x)dx=1/2erfc()式中：r=a2/2σ2n同理，發(fā)“0而錯判為“1”的概率為P(1/0)=P(x＞0)=∫0-∞f0(x)dx=1/2erfc()故2PSK信號相干解調(diào)系統(tǒng)的總誤碼率為Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(0/1)=1/2erfc()在大信噪比(r>>1)的條件下,上式可近似為Pe≈e-r/2四、源程序及相應實驗結(jié)果1、相干調(diào)解法i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%隨機序列,基帶信號figure(1);stem(a);st1=t;forn=1:10ifa(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(2);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號，因此對上面所求單極性信號取反來與之一起構(gòu)成雙極性碼st2=t;fork=1:j;ifst1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號s1');e_psk=st3.*s1;figure(3);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;%與載波相乘subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');lpf=fir1(101,[2/1000,52/1000]);%低通濾波器設(shè)置st=filter(lpf,1,psk);%經(jīng)過低通濾波器后的信號subplot(514);plot(t,st);title('低通濾波后波形');form=0:i-1;ifst(1,m*500+250)<0;forj=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=0;endelseforj=m*500+1:(m+1)*500;st(1,j)=1;endendendsubplot(515);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')模擬調(diào)制法clearallclosealli=10;j=5000;fc=4;%載波頻率fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;forn=1:10ifa(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendfigure(5);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對碼');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩陣b(1)=a(1);forn=2:10ifa(n)>=1;ifb(n-1)>=1b(n)=0;elseb(n)=1;endelseb(n)=b(n-1);endendst1=t;forn=1:10ifb(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst1(m)=1;endendendsubplot(323);plot(t,st1);title('相對碼st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;fork=1:j;ifst1(k)>=1;st2(k)=0;elsest2(k)=1;endend;subplot(324);plot(t,st2);title('相對碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title('載波信號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=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪聲subplot(414);plot(t,dpsk);title('加噪聲后信號');dpsk=dpsk.*s1;%與載波s1相乘figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('與載波相乘后波形');lpf=fir1(101,[2/1000,52/1000]);%低通濾波器設(shè)置k=filter(lpf,1,dpsk);%經(jīng)過低通濾波器后的信號subplot(412);plot(t,k);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);%全零矩陣form=0:i-1;ifk(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;forj=m*500+1:(m+1)*500;k(1,j)=0;endelseforj=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;k(1,j)=1;endendendsubplot(413);plot(t,k);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);%全零矩陣dt(1)=st(1);forn=2:10;if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;dt(n)=0;elsedt(n)=1;endendst=t;forn=1:10ifdt(n)<1;form=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=0;endelseform=j/i*(n-1)+1:j/i*nst(m)=1;endendendsubplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形');st=real(st);運行示例：方法一效果圖：方法二效果圖：參考文獻[1]李曉峰.通信原理：清華大學出版社五、個人體會及感想這次課程設(shè)計對我的自身能力有了進一步了解。第一點，這進一步端正了我的學習態(tài)度，學會了實事求是、嚴謹?shù)淖黠L，提高了動手能力。也要對自己嚴格要求，不能夠一知半解，要力求明明白白。浮躁的性格對于搞設(shè)計來說或者學習是致命的，一定要靜下心來，踏實的做事。第二點，我覺得動手之前，頭腦里必須清楚應該怎么做，這一點是很重要的，所謂三思而后行。第三點，在這兩周的時間里，深深感覺到我對所學的知識的了解還是很局限、很膚淺的，在以后的時間里還要繼續(xù)加深對這門課程的理解，加強知識儲備。在這次課程設(shè)計中我們遇到了許多的困難，由于粗心大意出了一些簡單的錯誤，浪費了許多時間去改正。還好在同學和老師的幫助下，給我指出了錯誤的原因以及改正的方法，我們組才順利的完成了本次課程設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，我學到了很多書本上沒有的知識。鍛煉了我們獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力。而且本次設(shè)計有自己和本組成員共同完成。加強了和別人溝通的能力以及團隊精神，對我們走向社會是個很好的鍛煉。這個課程設(shè)計完成倉促，在編程過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的程序還有很多地方可以完善，其中若有不足之前，請老師指出，我將及時改正。通信原理課程設(shè)計評語完成情況優(yōu)秀良好中等及格不及格出勤方案設(shè)計安裝調(diào)試答辯報告總成績基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計基于MSP430單片機具有數(shù)據(jù)存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的