基于MATLAB的2DPSK调制与解调系统的分析.doc

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1、目 录摘 要I关键词I1 引言11.1 课程设计目的11.2 课程设计内容12基本原理121 2DPSK调制与解调原理12.1.1调制原理12.1.2解调原理23系统设计431 2DPSK调制与解调分析43.1.1 2DPSK调制与解调电路43.1.2 2DPSK调制部分参数设置43.1.3 2DPSK解调部分参数设置73.2 2DPSK调制电路频谱分析103.3 2DPSK解调电路频谱分析123.4加有噪声源的调制解调电路分析144 仿真电路分析与总结174.1 出现的问题174.2 解决方法17结束语18参考文献18 摘 要MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2DPS

2、K调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形;用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。关键词： Simulink；2DPSK；相干解调 II1 引言2DPSK信号中，相位变化变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于载波恢复中相位有0、模糊性，导致解调过程中出现“反相工作”现象，会付出的数字信号“1”和“0”的位置倒置，从而使2psk难以实际应用。为了克服此缺点，提出了二进制差分相移键控（2dpsk）方式。1.1 课程设计目的通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会应用M

3、atlab Simulink工具对通信系统进行仿真。1.2 课程设计内容利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个2DPSK调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形;用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。2基本原理21 2DPSK调制与解调原理 二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记为2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。2.1.1调制原理2DPSK方式即是利用前后相邻码元的

4、相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移表示（定义为本码元初相与前一码元初相只差），并设=数字信息1=0数字信息0则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如如下：数字信息： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 12DPSK信号相位：0 0 0 0 0 0 或 0 0 0 0 0画出的2PSK及DPSK信号的波形如图2-1所示。图2-1 2PSK及2DPSK信号的波形2DPSK的产生基本类似于2PSK，只是调制信号需要经过码型变换，将绝对码变为相对码。2DPSK产生的原理框图如图2-2所示1，图（a）为模拟调制法，图（b）为键控法。（a）模拟调制法 （b）

5、键控法图2-2 2DPSK信号的调制原理图从上面分析可见，无论接收信号是2DPSK还是2PSK信号，单从接收端看是区分不开的。因此2DPSK信号的功率谱密度和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。2.1.2解调原理2DPSK信号可以采用相干解调法（极性比较法）和差分相干解调法（相位比较法）。本课程设计采用相干解调法，图2-3为相干解调法，解调器原理图和解调过程各点时间波形如图2-3（a）和（b）所示2。其解调原理是：先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，若相干载波产生180o相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现

6、象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊的问题。（a）（b）图2-3 2DPSK的相干解调18/203系统设计31 2DPSK调制与解调3.1.1 2DPSK调制与解调电路如图3-1所示图3-1 2DPSK调制与解调电路图3.1.2 2DPSK调制部分参数设置2DPSK的调制采用模拟调制法。调制电路的主要模块是码型变换模块，它主要是完成绝对码波形转换为相对码波形，在实际的仿真中要先经过差分编码，再进行极性双变换，得到的信号与载波一起通过相乘器，就完成了调制过程。其中要注意的是在进行差分编码之后再进行极性变换之前要有一个数据类型转换的单元，前后数据类型一

7、致才不会出错。在DPSK调制中，载波频率应比基带信号的频率大，故将载波的频率参数设置为2000*pi，抽样时间为0，其参数图如图3-2所示。将基带信号的抽样时间改成.001，其参数图如图3-3所示。图3-2 载波参数设置图3-3 基带信号参数设置在单极性到双极性变换中，M-ary number设置为2，极性为positive，如图3-4所示。图3-4 Unipolar to Bipolar Converter参数设置乘法器参数设置如图3-5所示图3-5 乘法器参数设置码变换部分参数设置如图3-6、3-7、3-8所示图3-6 Logical Operator参数设置图3-7 Unit Delay

8、参数设置图3-8 Data Type Conversion参数设置 3.1.3 2DPSK解调部分参数设置仿真中我们采用相干解调法进行2DPSK解调，解调电路中有带通滤波器、相乘器、低通滤波器、抽样判决器及码反变换组成。2DPSK相干解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。载波的参数设置同2DPSK调制的载波参数设置一致，可见图3-2。带通滤波器参数设置如图3-9所示。低通滤波器参数设置如图3-10所示。抽样判决器的参数设置如图3-11所示， 图3-9 带通滤波器参数设置图3-10 低通滤波器参数设置图3-11 抽样判决器

9、参数设置2DPSK解调电路仿真波形如图3-12所示图3-12 2DPSK解调电路仿真波形误码率模块参数设置如图3-13所示：图3-13 误码率计算模块设置图3-14 误码显示模块由图3-14得 误码率为0.001图3-15 未加高斯白噪声的眼图3.2 2DPSK调制电路频谱分析调制频谱分析电路图如图3-16所示图3-16 调制频谱分析电路图将频谱分析模块加入电路中，两个模块Zero-Order Hold、Spectrum Scope参数设置分别如图3-17、3-18所示。图3-17 Zero-Order Hold参数设置图3-18 Spectrum Scope参数设置将频谱分析模块加入到基带信

10、号处，其频谱如图3-19所示，加入到经DPSK调制后的信号处，其频谱如图3-20所示。图3-19基带信号频谱分析图图3-20 PSK调制电路输出端频谱分析图3.3 2DPSK解调电路频谱分析解调频谱分析电路图如图3-21所示图3-21 解调频谱分析电路图将频谱分析模块（其参数设置同调制电路相同）加入到解调电路输入端，其频谱如图3-22所示，加入到经2DPSK解调后的信号处，其频谱如图3-23所示。图3-22解调电路输入端频谱分析图图3-23 2DPSK解调信号频谱分析图3.4加有噪声源的调制解调电路a信道中加入高斯噪声电路图如图3-24所示图3-24 加入高斯噪声后的2DPSK调制解调电路高斯

11、噪声发生器参数设置如图3-25所示图3-25 高斯噪声发生器参数设置加入高斯噪声后的仿真波形如图3-26所示图3-26 加入高斯噪声后的2DPSK仿真波形图3-27 高斯噪声解调误码率由图3-27得误码率为0.09651根据上面波形可知高斯噪声对信道产生了一定的影响，小部分产生了译码错误。图3-28为高斯白噪声的眼图图2-28 高斯白噪声的眼图图3-29为加高斯白噪声之后的输出波形的眼图图3-29 加高斯白噪声之后的眼图对比未加高斯白噪声之前的眼图，我们可以直观的看出，两者没有很大的差异，说明所涉及的电路对噪声的滤出效果是很好的4 仿真电路分析与总结4.1 出现的问题（1）电路运行不了（2）在

12、没有加入噪声时解调出现误码率4.2 解决方法（1）原因在于MATLAB的版本问题，换了一个版本后，问题得到了解决。主要原因在于sampled quantizer encode 参数设置有问题，造成电路无法正常运行。（2）在没有加入噪声时出现误码率，是由于误码器参数设置错误的原因。将基带信号与解调信号进行对比，可发现信号经传输后有2个单位的延迟，故将误码率计算模块中Receive delay中应设置为2，再次运行simulink，误码率显示模块中显示误码率为零。在整个电路设计过程中，关键是基带信号与载波频率的设置及带通滤波器、低通滤波器的参数设置。应在掌握电路原理的基础上进行设计。另外。对于眼图

13、的仿真也是之前没有接触过的，所以这次仿真的过程中查阅了很多的资料。结束语课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 在这两周的时间里我切切实实的学到了许多知识，尤其是提高了用 MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台的实际操作能力。 这两周，我学会了用Simulink仿真平台完成实际的仿真过程，在仿真过程中，参数的选择尤其重要，它将影响仿真的准确度。在设计过程中，电路应经过不断的修改和重复，不断的仿真，我们不应急躁，要保持认真的态度和谨慎的学习作风，这样我们才能真正的学到知识。对于以前所学过的知

14、识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 参考文献1 樊昌信 曹丽娜 编著通信原理（第六版）.北京：国防工业出版社，2008.32 达新宇 林家薇 杜思深 编著. 通信原理.陕西.西北工业大学出版社，2003.3 邵玉斌 编著 Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析 北京.清华大学出版社.2008.64 王宏 编著 MATLAB6.5及其在信号处理中的应用 北京.清华大学出版社.2004.105 黄载禄，殷蔚华.通信原理m.北京：科学出版社，2005.6 刘树棠译. 现代通信系统-使用Matlab. 西安: 西安交通大学出版社, 2001.7 李建新等编著. 现代通信系统分析与仿真-Matlab通信工具箱. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2001.8 李贺冰等编. Simulink通信仿真教程. 北京: 国防工业出版社, 2006.