DQPSK課程設計

1、目錄1 設計任務41.1 設計目的和意義41.2設計任務與要求41.3設計平臺42 系統(tǒng)設計52.1 總體方案設計52.2具體模塊設計52.2.1 dqpsk調(diào)制模塊的設計52.2.2可調(diào)信道模塊的設計52.2.3dqpsk解調(diào)模塊的設計62.3系統(tǒng)總體設計62.4模型文件的參數(shù)配置63 仿真與結(jié)果分析84 出現(xiàn)的問題及解決辦法105 總結(jié)111 設計任務1.1 設計目的和意義所謂四相相對移相鍵控也是利用前后碼元之間的相對相位變化來表示數(shù)字信息。若以前一碼元相位作為參考，并令為本碼元與前一碼元的初相差，則信息編碼與載波相位變化仍可用qpsk信號相位編碼邏輯關(guān)系表來表示。對于dqpsk而言，可先

2、將輸入的雙比特碼經(jīng)碼型變換，再用碼型變換器輸出的雙比特碼進行四相絕對移相，則所得到的輸出信號便是四相相對移相信號。通常采用的方法是碼變換加調(diào)相法和碼變換加相位選擇法。本設計用差分編碼實現(xiàn)絕對碼和相對碼的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后分別在不同信噪比的信道中運行，同時，運行結(jié)果輸入顯示器和示波器，根據(jù)結(jié)果分析其在不同信噪比下系統(tǒng)的解調(diào)性能。這樣，實現(xiàn)了dqpsk數(shù)字信號頻帶傳輸系統(tǒng)的設計與建模。1.2設計任務與要求(1)設計絕對碼相對碼轉(zhuǎn)換電路；(2)設計信道模塊，信道噪聲可調(diào)；(3)測試不同噪聲下解調(diào)系統(tǒng)性能，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并分析仿真結(jié)果。1.3設計平臺simulink是matlab最重要的組件之一，它提供一個動

3、態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復雜的系統(tǒng)。simulink具有適應面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于simulink。simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設計、仿真、執(zhí)行和測試。simuli

4、nk是一種可視化工具。構(gòu)架在simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴展了simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。simulink與matlab; 緊密集成，可以直接訪問matlab大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。2 系統(tǒng)設計2.1 總體方案設計本系統(tǒng)主要包括以下4個模塊：1、dqpdk調(diào)制模塊；2、可調(diào)信道模塊；3、dqpsk解調(diào)模塊；4、誤碼率計算模塊?？傮w方案設計如圖1所示。圖1 系統(tǒng)總體方案設計2.2具體模塊設計2.2.1 dqpsk調(diào)制模塊的設計dqpsk調(diào)制模塊包含隨機數(shù)

5、發(fā)生器、差分編碼器、dqpsk調(diào)制器。隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生隨機的二進制基帶信號，由差分編碼器進行差分編碼，將絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼，相對碼經(jīng)過dqpsk調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生dqpsk碼。在simulink里的模塊化結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 dqpsk調(diào)制模塊設計2.2.2 可調(diào)信道模塊的設計 系統(tǒng)可調(diào)信道采用了simulink中的加性高斯白噪聲信道，可更改該信道的信噪比，實現(xiàn)在不同噪聲下對解調(diào)性能的測試。其機構(gòu)如圖3所示。圖3 可調(diào)信道模塊設計2.2.3 dqpsk解調(diào)模塊的設計 dqpsk解調(diào)模塊包含差分碼反變換器、dqpsk解調(diào)器，其中，dqpsk解調(diào)器用于將接收到的dqpsk碼解調(diào)為相應的相對碼，差分碼反

6、變換器將相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼。在simulink里的模塊化結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 dqpsk解調(diào)模塊設計2.3 系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)總體設計如圖5所示。圖5 系統(tǒng)總體設計2.4 模型文件的參數(shù)配置將電路圖連好后，依次對各模塊和器件進行相應的參數(shù)配置。在進行dqpsk調(diào)制時，根據(jù)實際要求分別要對基帶信號、差分編碼器、dqpsk調(diào)制器參數(shù)進行設置?；鶐盘柕牡膮?shù)設置如圖6所示。圖6 基帶信號參數(shù)設置差分編碼器的參數(shù)設置如圖7所示。圖7 差分編碼器參數(shù)設置dqpsk調(diào)制器的參數(shù)設置如圖8所示。圖8 dqpsk調(diào)制器參數(shù)設置3 仿真與結(jié)果分析接下來就是對構(gòu)建的系統(tǒng)進行仿真。運行完后，可以通過示波器和顯示器觀

7、察解調(diào)結(jié)果。當信道的信噪比為1時的解調(diào)波形如圖9所示。(a)解調(diào)波形(b)誤碼率圖9 信噪比為1時的解調(diào)波形及誤碼率圖9中第一路信號為基帶信號，第二路信號為解調(diào)信號。從圖中可以看出解調(diào)信號與基帶信號相差較大，誤碼率大。當信道的信噪比為5時的解調(diào)波形以及誤碼率如圖10所示。(a)解調(diào)波形(b)誤碼率圖10 信噪比為5時的解調(diào)波形及誤碼率從圖10中可以看出當信噪比增大到5時，解調(diào)信號與基帶信號相差變小，誤碼率減小。當信道的信噪比為10時的解調(diào)波形以及誤碼率如圖11所示。(a)解調(diào)波形(b)誤碼率圖11 信噪比為10時的解調(diào)波形及誤碼率由圖11可以看出，當信道信噪比增大時，解調(diào)信號與基帶信號的相差進

8、一步減小，誤碼率也減小到0.09524。由以上仿真結(jié)果可以看出：當信道的信噪比越大，解調(diào)誤碼率越低，系統(tǒng)化的解調(diào)性能越好。 4 出現(xiàn)的問題及解決辦法(1)第一次接觸simulink，對軟件不熟悉，很多模塊找不到，為此花費了大量的時間和精力。后面，去圖書館借了本專業(yè)的書籍進行參考，經(jīng)過一個下午的學習，終于熟悉了simulink，現(xiàn)在已能迅速找到相關(guān)模塊了。(2)對于參數(shù)的設置不能正確的把握，結(jié)果有時導致圖像很粗糙或者不完整，特別是信道模塊的參數(shù)影響著最后的結(jié)果。在老師的幫助下，在老師的幫助下，我明白了各種參數(shù)設置的原理，然后設置好了各個參數(shù)。5. 總結(jié)此次通信原理課程設計只有短短的兩周時間，在這

9、兩周時間里，我學會了用matlab/simulink仿真系統(tǒng)初步的設計方法。初步了解了如何用matlab/simulink這個仿真軟件進行dqpsk調(diào)制和解調(diào)的設計。雖然在課程設計過程中遇到了不少的麻煩和困難，與此同時也深刻認識到自己存在的許多不足，理論知識的學習有待加強，實踐的能力有所欠缺，遇到困難自己獨立處理有待努力，在課程設計之前，我查閱了相關(guān)書籍，但是理論的學習并沒有讓我體會到課程設計的真諦，光憑理論實在無法實現(xiàn)書中所要表達的內(nèi)容，因此上機實踐很關(guān)鍵。通過理論知識的初步學習，加上上機的實踐，我漸漸地對simulink有了一定的認識，但是在將書上的理論方框圖轉(zhuǎn)換為simulink模塊的過程中出現(xiàn)了很大的困難，因為對軟件不熟悉的緣故，許多模塊都沒有找到，因此也大大延誤了設計的完成時間。但是在同學和老師的幫助指點下，許多問題得到了解決，同時也讓我對此次設計產(chǎn)生了濃厚的興趣，遇到問題也有了鉆研的精神。這次課程設計不僅鞏固我們在書上學習的基本內(nèi)容，還在一定程度上提高了我們的動手能力。在這次課程設計中，我不僅鞏固了過去學過的知識，同時還學到了許多書本上沒有學到的知識培養(yǎng)了我對系統(tǒng)的分析能力。通過這次課程設計，我深刻的了解到，理論與實際的結(jié)合是十分重要的，單純的理論知識學習無法培養(yǎng)我們實際動手能力。只有把理論和實踐結(jié)