基于matlab的2PSK系统的课程设计报告.doc

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1、 目 录1课程设计名称12课程设计意义.13课程设计原理14软件设计过程35程序代码46仿真图像.87实验结果分析 .108参考文献.11一、课程名称 2PSK系统的设计二、课程意义 运用MATLAB编程实现2PSK信号的调制及解调过程，并且输出其调制和解调过程的波形，讨论其调制和解调的意义。三、设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两

2、种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个

3、波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acost+) 其中，表示第n个符号的绝对相位：= 因此，上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 调制原理图如下所示：图（a） 图（b）解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解

4、调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0.2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.图 32PSK信号相干解调各点时间波形 图4 2PSK相干解调接收系统 这种现象通常称为倒现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的倒现象,从而使得2PS

5、K方式在实际中很少采用. 四、软件设计过程1、产生随机的消息代码2、产生数字基带信号3、产生已调信号4、已调信号通过高斯白噪声信道4、对信道输出端的混合信号中的噪声进行抑制5、信号的解调6、抽样判决码元再生五、源程序及相应实验结果max=10;g=zeros(1,max);g=randint(1,max);%长度为max的随机二进制序列cp=;mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(g); if g(n)=0; A=-ones(1,200);%每个值200个点 else g(n)=1; A=ones(1,200); end cp=cp A

6、; %s(t),码元宽度200 c=cos(f*t);%载波信号 mod1=mod1 c;%与s(t)等长的载波信号,变为矩阵形式endfigure(1);subplot(4,2,1);plot(cp);grid on;axis(0 200*length(g) -2 2);title(二进制信号序列);cm=;mod=;for n=1:length(g); if g(n)=0; B=ones(1,200);%每个值200个点 c=cos(f*t); %载波信号 else g(n)=1; B=ones(1,200); c=-cos(f*t); %载波信号 end cm=cm B; %s(t),码

7、元宽度200 mod=mod c; %与s(t)等长的载波信号endtiaoz=cm.*mod;%e(t)调制figure(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);grid on;axis(0 100*length(g) -2 2);title(2PSK调制信号);figure(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp);axis(0 100*length(g) 0 400);title(原始信号频谱);figure(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz);axis(0 100*length(g) 0 400);

8、title(2PSK信号频谱);%带有高斯白噪声的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz中加入白噪声，信噪比为10figure(1);subplot(4,2,3);plot(tz);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(通过高斯白噪声信道后的信号);figure(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz);axis(0 200*length(g) 0 400);title(加入白噪声的2PSK信号频谱);jiet=2*mod1.*tz;%同步解调figure(1);subplot(4,2,4);plot(ji

9、et);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(相乘后信号波形)figure(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet);axis(0 200*length(g) 0 400);title(相乘后信号频谱);%低通滤波器fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=10000;ws=fs/(fn/2); wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);%计算阶数和截止频率b,a=butter(n,wn);%计算H(z）figure(4);freqz(b,a,1000,

10、11025);subplot(2,1,1);axis(0 4000 -100 3 )title(LPF幅频相频图);jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(4,2,5);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(经低通滤波器后信号波形)figure(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(经低通滤波器后信号频谱);%抽样判决for m=1:200*length(g); if jt(m)=0; jt(m)=-

11、1; endendfigure(1);subplot(4,2,6);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(经抽样判决后信号s(t)波形)figure(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(经抽样判决后信号频谱);六、设计心得 通过这次课程设计，我深刻的认识到了自己在学习方面的不足。虽然对于matlab和通信原理也就是2PSK的原理都熟知，但是把二者相结合就感觉到了难度。尤其是编程的时候，产生随机二进制信号也并不太困难，但是在进行调制时却出现了问题，自己无法下手。后来询问了陈俊峰老师，并在他的帮助下终于迎刃而解。在加载高斯白噪声时，又遇到了一定的阻力。关键是不知道如何产生白噪声，后来在网上查阅了相关资料终于解决了。通过这次课程设计，自己不仅更加了解了2PSK的原理，同时也温习了matlab的运用，更重要的是自己发现了自己的问题，也体会到了团队的力量，学会了相互间的配合和帮助七、参考文献matlab教程通信原理课本网络资料9