實驗五 2PSK調(diào)制解調(diào).doc

實驗五 2PSK調(diào)制解調(diào)仿真（院、系） 專業(yè) 班 課程學(xué)號 姓名 實驗日期 教師評定 一、實驗?zāi)康?熟悉2PSK調(diào)制解調(diào)原理。2掌握編寫2PSK調(diào)制解調(diào)程序的要點。3掌握使用Matlab調(diào)制解調(diào)仿真的要點。二、實驗內(nèi)容1根據(jù)2PSK調(diào)制解調(diào)原理，設(shè)計源程序代碼。2通過Matlab軟件仿真給定信號的調(diào)制波形。3. 對比給定信號的理論調(diào)制波形和仿真解調(diào)波形。三、實驗原理1. 2PSK的調(diào)制原理所謂的二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）信號，是指在二進(jìn)制調(diào)制中，正弦載波的相位隨著二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化而產(chǎn)生的信號。已調(diào)信號載波可以用“0”和“”或者“+/2”和“-/2”來表示二進(jìn)制基帶信號的“0”和“1”。2PSK信號的時域表達(dá)式為： 其中，表示第n個符號的絕對相位： 即2PSK表達(dá)式也可以為： 即發(fā)送二進(jìn)制符號“0”時（取1），取0相位；發(fā)送二進(jìn)制符號“1”時（取1），取相位。所以二進(jìn)制絕對相移，則是以載波的不同相位直接去表示相應(yīng) 二進(jìn)制數(shù)字信號。由于表示信號的兩種碼元的波形相同，極性相反，故2PSK信號一般可以表述為一個雙極性全占空矩形脈沖序列與一個正弦載波的相乘。由于2PSK信號是雙極性不歸零碼的雙邊帶調(diào)制，所以如果數(shù)字基帶信號不是雙極性不歸零碼時，則要先轉(zhuǎn)成雙極性不歸零碼，然后再進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制方法有模擬法和相位鍵控選擇法。2PSK調(diào)制原理圖如圖1和圖2所示。模擬法使源信號如果不是雙極性不歸零，則轉(zhuǎn)成雙極性不歸零碼后與本地載波相乘即可調(diào)制成2PSK信號。相位鍵控選擇法則是通過電子開關(guān)來實現(xiàn)的，當(dāng)雙極性不歸零碼通過電子開關(guān)時，遇低電平就以180度相移的本地載波相乘輸出，遇高電平，電子開關(guān)則連通沒相移的本地載波上然后輸出。圖1 2PSK信號的模擬調(diào)制原理框圖圖2 2PSK信號的相位鍵控調(diào)制原理框圖2. 2PSK的解調(diào)原理 2PSK信號的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)器原理框圖如圖3所示。在相干解調(diào)中，如何得到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波是個關(guān)鍵問題。至于解調(diào)的方式，因為雙極性不歸零碼在“1”和“0”等概時沒有直流分量，所以2PSK信號的功率譜密度是無載波分量，必須用相干解調(diào)的方式。過程中需要用到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波相乘，然后通過低通濾波器，再進(jìn)行抽樣判決恢復(fù)數(shù)據(jù)。當(dāng)恢復(fù)相干載波產(chǎn)生180度倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為“倒”現(xiàn)象。因而2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機的“倒”現(xiàn)象，使得2PSK方式在實際中很少采用。圖3 2PSK信號的解調(diào)原理框圖四、程序設(shè)計1. 首先給定一組輸入信號序列，也利用rand隨機產(chǎn)生一組元素為10的數(shù)字序列。2. 根據(jù)2PSK的調(diào)制原理，先產(chǎn)生2個信號，碼元為0時，初始相位用為零 ，記為f1,同理，碼元為1時，初始相位用為pi ，記為f2,將f1和f2相加可以得到經(jīng)過2psk調(diào)制后的信號，用MATLAB畫出調(diào)制后的波形。3. 利用相干解調(diào)法，畫出2PSK解調(diào)后的信號。五、設(shè)計流程1.利用rand隨機產(chǎn)生一組元素為10的數(shù)字序列。2.根據(jù)2PSK的調(diào)制原理，畫出調(diào)制信號3.根據(jù)相干解調(diào)法，調(diào)制信號經(jīng)過帶通濾波器，再和余弦信號相乘，再經(jīng)過低通濾波器，進(jìn)行抽樣判決，畫出解調(diào)后的波形，與原始信號波形進(jìn)行比較。六、源程序代碼clear allclose allfs=2000;dt=1/2000;T=1;f=20;a=round(rand(1,10);g1=a;g2=a;g11=(ones(1,2000)*g1;g1a=g11(:);g21=(ones(1,2000)*g2;g2a=g21(:);t=0:dt:10-dt;t1=length(t);psk1=g1a.*cos(2*pi*f*t);psk2=g2a.*cos(2*pi*f*t+pi);sig_psk=psk1+psk2;no=0.01*randn(1,t1);sn=sig_psk+no;figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,no);title(噪聲波形);ylabel(幅度);subplot(3,1,2);plot(t,sig_psk);title(psk信號波形);ylabel(幅度);subplot(3,1,3);plot(t,sn);title(經(jīng)過信道后的信號);ylabel(幅度);bpf=fir1(101,19/1000,21/1000);H=filter(bpf,1,sn);sw=H.*cos(2*pi*f*t);lpf=fir1(101,1/1000,10/1000);st=filter(lpf,1,sw);figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,sw);title(乘法器輸出信號);ylabel(幅度);subplot(2,1,2);plot(t,st);title(低通濾波后輸出信號);ylabel(幅度);sig=zeros(1:t);for i=1:length(t)if(st(i)=0) sig(i)=0;else sig(i)=1;endendfigure(3)subplot(2,1,1);plot(sig);axis(0 20000 0 2);title(經(jīng)過抽樣判決后解調(diào)出的波形);ylabel(幅度);subplot(2,1,2);plot(g1a);axis(0 20000 0 2);title(原始信號);ylabel(幅度);七、MATLAB繪制波形 八、實驗總結(jié)和心得經(jīng)過這次實驗，我學(xué)到了很多不一樣的東西。PSK信號的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，