基于matlab的2PSK系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、通信原理課程設(shè)計報告 姓 名：韓 斌 學(xué) 號：200712130 專 業(yè)：通信工程 院 系：信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：王玲 陳黎霞一、題目名稱 2psk系統(tǒng)的設(shè)計二、題目意義 運用matlab編程實現(xiàn)2psk調(diào)制解調(diào)過程，并且輸出其調(diào)制及解調(diào)過程中的波形，討論其調(diào)制和解調(diào)效果。三、設(shè)計原理數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應(yīng)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：利用模擬調(diào)

2、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；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(yīng)的信號波形的示例 1 0 1調(diào)制原理數(shù)字調(diào)相：如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，這兩個頻率同時達到正最大值，同時達到零值，同時達到負最大值，它們應(yīng)處于同相狀態(tài)；如果其中一個開始得遲了一點，就可能不相同了。如果一個達到正最大值時，另一個達到負最大值，則稱為反相。一般把信號振蕩一次（一周）作為360度。如果一個波比另一個波相差半

3、個周期，我們說兩個波的相位差180度，也就是反相。當傳輸數(shù)字信號時，1碼控制發(fā)0度相位，0碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相位就有了移動，也就帶上了信息。相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2psk中，通常用初始相位0和分別表示二進制“1”和“0”。因此，2psk信號的時域表達式為(t)=acost+) 其中，表示第n個符號的絕對相位：= 因此，上式可以改寫為 圖2 2psk信號波形 解調(diào)原理2psk信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。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。下圖2-3中給出了一種2psk信號相干接收設(shè)備的

4、原理框圖。圖中經(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0.2psk信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 3 所示. 當恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯.圖 32psk信號相干解調(diào)各點時間波形 這種現(xiàn)象通常稱為倒現(xiàn)象.由于在2psk信號的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊,所以2psk信號的相干解調(diào)存在隨機的倒現(xiàn)象,從而使得2psk方式在實際中很少采用. 四、軟件設(shè)計過程1、產(chǎn)生隨機的消息代碼2、產(chǎn)生數(shù)字基帶信號3、

5、產(chǎn)生已調(diào)信號4、已調(diào)信號通過高斯白噪聲信道4、對信道輸出端的混合信號中的噪聲進行抑制5、信號的解調(diào)6、抽樣判決碼元再生7、系統(tǒng)的分析（選做）五、源程序及相應(yīng)實驗結(jié)果clear all; close all;clc;max=10g=zeros(1,max);g=randint(1,max);%長度為max的隨機二進制序列cp=;mod1=;f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(g); if g(n)=0; a=zeros(1,200);%每個值200個點 else g(n)=1; a=ones(1,200); end cp=cp a; %s(t),碼

6、元寬度200 c=cos(f*t);%載波信號 mod1=mod1 c;%與s(t)等長的載波信號,變?yōu)榫仃囆问絜ndfigure(1);subplot(4,2,1);plot(cp);grid on;axis(0 200*length(g) -2 2);title(二進制信號序列);cm=;mod=;for n=1:length(g); if g(n)=0; b=ones(1,200);%每個值200個點 c=cos(f*t); %載波信號 else g(n)=1; b=ones(1,200); c=cos(f*t+pi); %載波信號 end cm=cm b; %s(t),碼元寬度200

7、mod=mod c; %與s(t)等長的載波信號endtiaoz=cm.*mod;%e(t)調(diào)制figure(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);grid on;axis(0 200*length(g) -2 2);title(2psk調(diào)制信號);figure(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp);axis(0 200*length(g) 0 400);title(原始信號頻譜);figure(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz);axis(0 200*length(g) 0 400);title(2

8、psk信號頻譜);%帶有高斯白噪聲的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信號tiaoz中加入白噪聲，信噪比為10figure(1);subplot(4,2,3);plot(tz);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(通過高斯白噪聲信道后的信號);figure(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz);axis(0 200*length(g) 0 400);title(加入白噪聲的2psk信號頻譜);jiet=2*mod1.*tz;%同步解調(diào)figure(1);subplot(4,2,4);plot(jiet);gri

9、d onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(相乘后信號波形)figure(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet);axis(0 200*length(g) 0 400);title(相乘后信號頻譜);%低通濾波器fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2); wp=fp/(fn/2);%計算歸一化角頻率n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);%計算階數(shù)和截止頻率b,a=butter(n,wn);%計算h(z）figure(4);freqz(b,a,1000,11025);

10、subplot(2,1,1);axis(0 4000 -100 3 )title(lpf幅頻相頻圖);jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(4,2,5);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(經(jīng)低通濾波器后信號波形)figure(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(經(jīng)低通濾波器后信號頻譜);%抽樣判決for m=1:200*length(g); if jt(m)=0; jt(m)=0; enden

11、dfigure(1);subplot(4,2,6);plot(jt);grid onaxis(0 200*length(g) -2 2);title(經(jīng)抽樣判決后信號s(t)波形)figure(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(jt);axis(0 200*length(g) 0 400);title(經(jīng)抽樣判決后信號頻譜);六、設(shè)計心得在這次的課程設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用能力都很差。剛接過課題，按照設(shè)計步驟走的時候，在數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生和加載載波上就卡住了，通信原理的知識忘記了很多，以至于在設(shè)計開始時必須得先復(fù)習(xí)一下相關(guān)的基礎(chǔ)知識。隨著實驗的進行，發(fā)現(xiàn)自己的通信原理課程學(xué)得遠遠不夠，不能根據(jù)要求設(shè)計出最佳效果的2psk系統(tǒng)。然而，通過這次設(shè)計，看了一遍通信原理課程關(guān)于2psk系統(tǒng)的內(nèi)容，再通過利用參考文獻與網(wǎng)絡(luò)，最終完成了用matlab進行2