基于matlab的數(shù)字基帶通信系統(tǒng)仿真

1、 課程設計說明書 NO.23基于matlab的數(shù)字基帶通信系統(tǒng)仿真1.課程設計的目的(1)增加對仿真軟件的認識，學會對各種軟件的操作和使用方法(2)加深理解數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的概念(3)初步掌握系統(tǒng)的設計方法，培養(yǎng)獨立工作能力2.設計方案論證2.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸?shù)膶ο笸ǔＪ嵌M制數(shù)字信號，它可能是來自計算機、電傳打字機或其它數(shù)字設備的各種數(shù)字脈沖，也可能是來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼調制（PCM）信號。這些二進制數(shù)字信號的頻帶范圍通常從直流和低頻開始，直到某一頻率m f ，我們稱這種信號為數(shù)字基帶信號。在某些有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠的情況下，數(shù)字基帶信號可以不

2、經過調制和解調過程在信道中直接傳送，這種不使用調制和解調設備而直接傳輸基帶信號的通信系統(tǒng)，我們稱它為基帶傳輸系統(tǒng)。而在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號則必須經過調制過程，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸，相應地，在接收端必須經過解調過程，才能恢復數(shù)字基帶信號。我們把這種包括了調制和解調過程的傳輸系統(tǒng)稱為數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型如圖 1所示，它主要包括碼型變換器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、均衡器和取樣判決器等部分。圖1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型1.2 數(shù)字基帶信號1.2.1數(shù)字基帶信號波形 對不同的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，應根據(jù)不同的信道特性及系統(tǒng)指標要求，選

3、擇不同的數(shù)字脈沖波形。原則上可選擇任意形狀的脈沖作為基帶信號波形，如矩形脈沖、三角波、高斯脈沖及升余弦脈沖等。但實際系統(tǒng)常用的數(shù)字波形是矩形脈沖，這是由于矩形脈沖易于產生和處理。下面我們就以矩形脈沖為例，介紹常用的幾種數(shù)字基帶信號波形。（1）單極性波形（NRZ） 這是一種最簡單的二進制數(shù)字基帶信號波形。這種波形用正（或負）電平和零電平分別表示二進制碼元的“1”碼和“0”碼，也就是用脈沖的有無來表示碼元的“1”和“0”，這種波形的特點是脈沖的極性單一，有直流分量，且脈沖之間無空隙，即脈沖的寬度等于碼元寬度。故這種脈沖又稱為不歸零碼（NRZ -NonReturn to Zero）NRZ波形一般用于

4、近距離的電傳機之間的信號傳輸。（2）雙極性波形 在雙極性波形中，用正電平和負電平分別表示二進制碼元的“1”碼和“0”碼，這種波形的脈沖之間也無空隙。此外，從信源的統(tǒng)計規(guī)律來看，“1”碼和“0”碼出現(xiàn)的概率相等，所以這種波形無直流分量。同時這種波形具有較強的抗干擾能力。故雙極性波形在基帶傳輸系統(tǒng)中應用廣泛。（3）單極性歸零波形（RZ） 這種波形的特點是脈沖的寬度（）小于碼元的寬度（T），每個電脈沖在小于碼元寬度的時間內總要回到零電平，故這種波形又稱為歸零波（RZ-Return to Zero）。歸零波形由于碼元間隔明顯，因此有利于定時信息的提取。但單極性RZ波形中仍含有直流分量，且由于脈沖變窄，

5、碼元能量減小，因而在匹配接收時，輸出信噪比較不歸零波形的低。（4）雙極性歸零波形 這種波形是用正電平和負電平分別表示二進制碼元的“1”碼和“0”碼，但每個電脈沖在小于碼元寬度的時間內都要回到零電平，這種波形兼有雙極性波形和歸零波形的特點。（5）差分波形（相對碼波形） 信息碼元與脈沖電平之間的對應關系是固定不變的（絕對的），故稱這些波形為絕對碼波形，信息碼也稱為絕對碼。所謂差分波形是一種把信息碼元“1”和“0”反映在相鄰信號碼元的相對電平變化上的波形，差分波形中，碼元“1”和“0”分別用電平的跳變和不變來表示，即用相鄰信號碼元的相對電平來表示碼元“1”和“0”，故差分波形也稱為相對碼波形。差分波

6、形也可以看成是差分碼序列bn 對應的絕對碼波形，差分碼bn 與絕對碼an之間的關系可用以下的編碼方程表示 bnbn1 an （1.1）式中，為模2和運算符號。 由上式看出，當絕對碼an 每出現(xiàn)一個“1”碼時，差分碼bn電平變化一次；當 an 出現(xiàn)“0”碼時，差分碼bn 電平與前一碼元bn-1 相同?？梢?， bn 前后碼元取值的變化代表了原信碼n a 中的“1”和“0”。由式（1.1）可以導出譯碼方程為 an bn-1bn （1.2） 由上式可看出，譯碼時只要檢查前后碼元電平是否有變化就可以判決發(fā)送的是“1”碼還是“0”碼。（6）多電平脈沖波形（多進制波形） 上述各種波形都是二進制波形，實際上還

7、存在多電平脈沖波形，也稱為多進制波形。這種波形的取值不是兩值而是多值的。例如，代表四種狀態(tài)的四電平脈沖波形，每種電平可用兩位二進制碼元來表示，如00 代表-3E， 代表-E， 代 01 10表E，11 代表3E，這種波形一般在高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中用來壓縮碼元速率，提高系統(tǒng)的頻帶利用率。但在相同信號功率的條件下，多進制傳輸系統(tǒng)的抗干擾性能不如二進制系統(tǒng)。1.2.2常用的基帶傳輸碼型為滿足基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求，還必須選擇合適的傳輸碼型?；鶐鬏斚到y(tǒng)中常用的線路傳輸型碼主要有：傳號交替反轉碼-AMI 碼、三階高密度雙極性碼- 3 HDB碼、分相碼-Manchester 碼、傳號反轉碼-CMI 碼以及

8、4B3T 碼等。下面我們詳細地介紹這些碼型。（1）傳號交替反轉碼-AMI 碼 （ AMI Alternate Mark Inversion）碼又稱為平衡對稱碼。這種碼的編碼規(guī)則是：把碼元序列中的“1”碼變?yōu)闃O性交替變化的傳輸碼1、-1、1、-1、，而碼元序列中的“0”碼保持不變。由AMI 碼的編碼規(guī)則可以看出，由于1和-1各占一半，因此，這種碼中無直流分量，且其低頻和高頻分量也較少，信號的能量主要集中在2 T f 處，其中Tf 為碼元速率。此外，AMI 碼編碼過程中，將一個二進制符號變成了一個三進制符號，即這種碼脈沖有三種電平，因此我們把這種碼稱為偽三電平碼，也稱為1B/1T 碼型。AMI碼除

9、了上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點。但是AMI碼有一個重要的缺陷，就是當碼元序列中出現(xiàn)長連“0”時，會造成提取定時信號的困難，因而實際系統(tǒng)中常采用AMI 碼的改進型 HDB3碼。（2）HDB3 碼HDB3（High Density Bipolar 3）是三階高密度雙極性碼，它是為了克服傳輸波形中出現(xiàn)長連“0”碼情況而設計的AMI 碼的改進型。HDB3 碼的編碼規(guī)則是：1把碼元序列進行AMI 編碼，然后去檢查AMI 碼中連0 的個數(shù)，如果沒有四個以上（包括四個）連0 串時，則這時的AMI 碼就是3 HDB 碼。2如果出現(xiàn)四個以上連0 串時，則將每4 個連0 小段的第4 個0

10、變成與其前一個非0 碼（1 或-1）相同的碼。顯然，這個碼破壞了“極性交替反轉”的規(guī)則，因而稱其為破壞碼，用符號V 表示（即1 記為V，記為-V） -1 。3為了使附加V 碼后的序列中仍不含直流分量，必須保證相鄰的V 碼極性交替。這一點，當相鄰的V 碼之間有奇數(shù)個非0 碼時，是能得到保證的；但當相鄰的V 碼之間有偶數(shù)個非0 碼時，則得不到保證。這時再將該連0 小段中的第1 個0 變成B 或-B，B 的極性與其前一個非0 碼相反，并讓后面的非零碼從V 碼后開始再極性交替變化。例如： 碼元序列： 1 0000 1 0 1 0 0 0 0 1 000 0 1 1 AMI 碼： 1 0000 -1 0

11、 1 0 0 0 0 1 000 0 11 HDB3 碼： 1 000V -1 0 1 -B00-V 1 000V -1 1 上例中，第1個V碼和第2個V碼之間，有2個非0 碼（偶數(shù)），故將第2個4 連0小段中的第1個0變成-B；第2個V碼和第3個V碼之間，有1個非0碼（奇數(shù)），不需變化。最后可看出，HDB3 碼中，V碼與其前一個非0碼（1 或-1）極性相同，起破壞作用；相鄰的V碼極性交替；除V碼外，包括B碼在內的所有非0碼極性交替。雖然HDB3 碼的編碼規(guī)則比較復雜，但譯碼卻比較簡單。從編碼過程中可以看出，每一個V碼總是與其前一個非0碼（包括B碼在內）同極性，因此從收到的碼序列中可以很容易地

12、找到破壞點V碼，于是可斷定V碼及其前3個碼都為0碼，再將所有的-1變?yōu)?后，便可恢復原始信息代碼。HDB3碼的特點是明顯的，它既保留AMI碼無直流分量，便于直接傳輸?shù)膬?yōu)點，又克服了長連0串（連0的個數(shù)最多3個）的出現(xiàn)，HDB3 碼的頻譜中既消除了直流和甚低頻分量，又消除了方波中的高頻分量，非常適合基帶傳輸系統(tǒng)的特性要求。因此，HDB3碼是目前實際系統(tǒng)中應用最廣泛的碼型。雖然HDB3碼比AMI 碼的性能更好，但它仍屬于1B/1T 碼型。（3）曼徹斯特Manchester碼曼徹斯特碼又稱數(shù)字雙相碼或分相碼，曼徹斯特碼用一個周期的方波來代表碼元“1”，而用它的反相波形來代表碼元“0”。這種碼在每個碼

13、元的中心部位都發(fā)生電平跳變，因此有利于定時同步信號的提取，而且定時分量的大小不受信源統(tǒng)計特性的影響。曼徹斯特碼中，由于正負脈沖各占一半，因此無直流分量，但這種碼占用的頻帶增加了一倍。曼徹斯特碼適合在較短距離的同軸電纜信道上傳輸。（4）CMI 碼 CMI 碼稱為傳號反轉碼。在CMI 碼中，“1”碼（傳號）交替地用正、負電平脈沖來表示，而“0”碼則用固定相位的一個周期方波表示，CMI 碼和曼徹斯特碼相似，不含有直流分量，且易于提取同步信號。CMI 碼的另一個特點是具有一定的誤碼檢測能力。這是因為，CMI 碼中的“1”碼相當于用交替的“00”和“11”兩位碼組表示，而“0”碼則固定地用“01” 碼組

14、表示。正常情況下，序列中不會出現(xiàn)“10”碼組，且“00”和“11”碼組連續(xù)出現(xiàn)的情況也不會發(fā)生，這種相關性可以用來檢測因干擾而產生的部分錯碼。根據(jù)原CCITT 的建議，CMI碼可用作脈沖編碼調制四次群的接口碼型以及速率低于8448 kb / s的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的線路傳輸碼型。此外，CMI 碼和曼徹斯特碼一樣都是將一位二進制碼用一組兩位二進制碼表示，因此稱其為1B2B 碼。（5）4B/3T 碼4B/3T 碼是1B/1T 碼的改進型它把4 個二進制碼元變換為3個三進制碼元。顯然，在相同信息速率的條件下，4B/3T 碼的碼元傳輸速率要比1B/1T 碼的低，因而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。4B/3T 碼

15、的變換過程中需要同步信號，變換電路比較復雜，故一般較少采用。1.3.2數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型圖2，數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型數(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)字信號在有限帶寬的高頻信道中傳輸，必須對數(shù)字信號進行載波調制,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)字調制。如同傳輸模擬信號時一樣，傳輸數(shù)字信號時也有三種基本的調制方式：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。它們分別對應于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基帶信號，可以看成是模

16、擬線性調制和角度調制的特殊情況。理論上，數(shù)字調制與模擬調制在本質上沒有什么不同，它們都是屬正弦波調制。但是，數(shù)字調制是調制信號為數(shù)字型的正弦波調制，而模擬調制則是調制信號為連續(xù)型的正弦波調制。在數(shù)字通信的三種調制方式（ASK、FSK、PSK)中，就頻帶利用率和抗噪聲性能（或功率利用率）兩個方面來看，一般而言，都是PSK系統(tǒng)最佳。所以PSK在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應用。 3.設計的過程與分析3.1二進制頻移鍵控（2FSK）2FSK是利用數(shù)字基帶信號控制在波的頻率來傳送信息。例如，1碼用頻率f1來傳輸，0碼用頻率f2來傳輸，而其振幅和初始相位不變。故其表示式為 式中，假設碼元的初始相位分別

17、為和；和為兩個不同的碼元的角頻率；幅度為A為一常數(shù)，表示碼元的包絡為矩形脈沖。2FSK信號的產生方法有兩種：（1） 模擬法，即用數(shù)字基帶信號作為調制信號進行調頻。如圖3（a）所示。（2） 鍵控法，用數(shù)字基帶信號及其反相分別控制兩個開關門電路，以此對兩個載波發(fā)生器進行選通。如圖3（b）所示。這兩種方法產生的2FSK信號的波形基本相同，只有一點差異，即由調頻器產生的2FSK信號在相鄰碼元之間的相位是連續(xù)的，而鍵控法產生的2FSK信號，則分別有兩個獨立的頻率源產生兩個不同頻率的信號，故相鄰碼元的相位不一定是連續(xù)的 (a) (b) 圖3,2FSK信號產生原理圖 由鍵控法產生原理可知，一位相位離散的2F

18、SK信號可看成不同頻率交替發(fā)送的兩個2ASK信號之和，即 其中是脈寬為的矩形脈沖表示的NRZ數(shù)字基帶信號。 其中，為的反碼，即若，則；若，則。2FSK信號的頻譜特性：由于相位離散的2FSK信號可看成是兩個2ASK信號之和，所以，這里可以直接應用2ASK信號的頻譜分析結果，比較方便，即 2FSK信號帶寬為 式中，是基帶信號的帶寬。2FSK解調原理：仿真是基于非相干解調進行的，即不要求載波相位知識的解調和檢測方法。其非相干檢測解調框圖如下 圖4，M信號非相干檢測解調框圖當k=m時檢測器采樣值為：當km時在樣本和中的信號分量將是0，只要相繼頻率之間的頻率間隔是,就與相移值無關了，于是其余相關器的輸出

19、僅有噪聲組成。其中噪聲樣本和都是零均值，具有相等的方差 對于平方律檢測器而言，即先計算平方包絡并取其最大值信號。二進制FSK系統(tǒng)的理論誤碼率與信噪比的關系給出如下 2FSK調制與解調基于MATLAB仿真:fs=2000; dt=1/fs;f1=20;f2=120; a=round(rand(1,10); g1=ag2=a; g11=(ones(1,2000)'*g1; g1a=g11(:)'g21=(ones(1,2000)'*g2;g2a=g21(:)'t=0:dt:10-dt;t1=length(t);fsk1=g1a.*cos(2*pi*f1.*t);fs

20、k2=g2a.*cos(2*pi*f2.*t);fsk=fsk1+fsk2; no=0.01*randn(1,t1); sn=fsk+no;subplot(311);plot(t,no); title('噪聲波形')ylabel('幅度')subplot(312);plot(t,fsk);title('產生的波形')ylabel('幅度')subplot(313);plot(t,sn);title('將要通過濾波器的波形')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')figu

21、re(2) b1=fir1(101,10/800 20/800);b2=fir1(101,90/800 110/800); H1=filter(b1,1,sn);H2=filter(b2,1,sn); subplot(211);plot(t,H1);title('經過帶通濾波器f1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,H2);title('經過帶通濾波器f2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;sw2=H2.*H2; %經過相乘器fig

22、ure(3)subplot(211);plot(t,sw1);title('經過相乘器h1后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);title('經過相乘器h2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,2/800 ,10/800); figure(4)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('經過低通濾波器sw1后的波形

23、')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,st2);title('經過低通濾波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')figure(5)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title('經過抽樣判決器后的波形')ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sn);title('原始的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')fo

24、r i=1:length(t) if(st1(i)>=st2(i) st(i)=0; else st(i)=st2(i); endend 仿真結果1仿真結果2 仿真結果3 仿真結果4 仿真結果5 3.2二進制振幅鍵控(2ASK）數(shù)字幅度調制又稱幅度鍵控（ASK），二進制幅度鍵控記作2ASK。2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1”，無載波輸出時表示發(fā)送“0”。借助于第3章幅度調制的原理，2ASK信號可表示為        &#

25、160;            （3-1）式中，為載波角頻率，為單極性NRZ矩形脈沖序列                  （3-2）其中，是持續(xù)時間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進制數(shù)字          

26、    （3-3）2ASK信號的產生方法（調制方法）有兩種，如圖3-1所示。圖（a）是一般的模擬幅度調制方法，不過這里的由式（3-2）規(guī)定；圖（b）是一種鍵控方法，這里的開關電路受控制。圖（c）給出了及的波形示例。二進制幅度鍵控信號，由于一個信號狀態(tài)始終為0，相當于處于斷開狀態(tài)，故又常稱為通斷鍵控信號（OOK信號）。圖5 2ASK產生原理框圖和示意波形2ASK信號解調的常用方法主要有兩種：包絡檢波法和相干檢測法。包絡檢波法的原理方框圖如圖6所示。帶通濾波器（BPF）恰好使2ASK信號完整地通過，經包絡檢測后，輸出其包絡。低通濾波器（LPF）的作用是濾除高

27、頻雜波，使基帶信號（包絡）通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖（位同步信號）是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復周期等于碼元的寬度。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即，包絡檢波器輸出為。經抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復出數(shù)字序列。圖6 2ASK的包絡（非相干）解調原理框圖相干檢測法原理方框圖如圖7所示。相干檢測就是同步解調，要求接收機產生一個與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波。利用此載波與收到的已調信號相乘，輸出為圖7 2ASK的相干解調原理框圖經低通濾波濾除第二項高頻分量后，即可輸出信號。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信

28、號的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器輸出波形有失真，經抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。雖然2ASK信號中確實存在著載波分量，原則上可以通過窄帶濾波器或鎖相環(huán)來提取同步載波，但這會給接收設備增加復雜性。因此，實際中很少采用相干解調法來解調2ASK信號。2ASK調制與解調基于MATLAB仿真：function ask1()sim('dm');t1=ScopeData5(:,1);y1=ScopeData5(:,2);t2=ScopeData2(:,1);y2=ScopeData2(:,2);t3=ScopeData(:,1);y3=ScopeData(:,

29、2);t5=ScopeData1(:,1);y5=ScopeData1(:,2);t6=ScopeData7(:,1);y6=ScopeData7(:,2);t7=ScopeData3(:,1);y7=ScopeData3(:,2); subplot(3,2,5);plot(t1,y1),grid;xlabel('濾波后的波形')subplot(3,2,4);plot(t2,y2),grid;xlabel('相干解調后的波形')subplot(3,2,1);stairs(t3,y3),axis(0 20 -0.5 2.5),grid;title(' AS

30、K調制與解調各環(huán)節(jié)波形')xlabel('源信號')subplot(3,2,2);plot(t5,y5),grid;xlabel('調制后的波形')subplot(3,2,3);plot(t6,y6),grid;xlabel('經過高斯信道后的波形')subplot(3,2,6);stairs(t7,y7),axis(0 20 -0.5 2.5),grid;xlabel('抽樣判決后的波形')figure(2)n1=1024;f1=(-n1/2:1:n1/2-1);s=fft(y3,n1);subplot(3,2,1);p

31、lot(f1,abs(fftshift(s),%axis(-30 30 0 7)xlabel('源信號頻譜')n2=1024;f2=(-n2/2:1:n2/2-1);s=fft(y5,n2);subplot(3,2,2);plot(f2,abs(fftshift(s),%axis(-400 400 0 300)xlabel('調制后的頻譜')s=fft(y2,n2);subplot(3,2,3);plot(f2,abs(fftshift(s),%axis(-400 400 0 300)xlabel('相干解調后的頻譜')s=fft(y1,n2);

32、subplot(3,2,4);plot(f2,abs(fftshift(s),%axis(-400 400 0 300)xlabel('濾波后的頻譜')s=fft(y7,n2);subplot(3,2,5);plot(f2,abs(fftshift(s),%axis(-400 400 0 300)xlabel('抽樣判決后的頻譜') 仿真結果：3.3二進制相移鍵控(2PSK）絕對相移是利用載波的相位（指初相）直接表示數(shù)字信號的相移方式。二進制相移鍵控中，通常用相位0和來分別表示“0”或“1”。2PSK已調信號的時域表達式為   &#

33、160;               （3-20）這里，與2ASK及2FSK時不同，為雙極性數(shù)字基帶信號，即                   （3-21）式中，是高度為1，寬度為的門函數(shù)；     

34、0;           （3-22）因此，在某一個碼元持續(xù)時間內觀察時，有，或          （3-23）當碼元寬度為載波周期的整數(shù)倍時，2PSK信號的典型波形如圖8所示圖8  2PSK信號的典型波形2PSK信號的調制方框圖如圖9示。圖（a）是產生2PSK信號的模擬調制法框圖；圖（b）是產生2PSK信號的鍵控法框圖。圖9  2PSK調制器框圖

35、就模擬調制法而言，與產生2ASK信號的方法比較，只是對要求不同，因此2PSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調幅信號。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號控制開關電路，選擇不同相位的載波輸出，這時為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。2PSK信號屬于DSB信號，它的解調，不再能采用包絡檢測的方法，只能進行相干解調，其方框圖如圖10。工作原理簡要分析如下。圖10 2PSK信號接收系統(tǒng)方框圖不考慮噪聲時，帶通濾波器輸出可表示為          （3-24）式中為2PSK信號某一碼元的初

36、相。時，代表數(shù)字“0”；時，代表數(shù)字“1”。與同步載波相乘后，輸出為       （3-25）經低通濾波器濾除高頻分量，得解調器輸出為              （3-26）根據(jù)發(fā)端產生2PSK信號時（0或）代表數(shù)字信息（“1”或“0”）的規(guī)定，以及收端與的關系的特性，抽樣判決器的判決準則為         

37、           （3-28）其中為在抽樣時刻的值。2PSK接收系統(tǒng)各點波形如圖11所示。圖11 2PSK解調各點波形可見，2PSK信號相干解調的過程實際上是輸入已調信號與本地載波信號進行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調。由于2PSK信號實際上是以一個固定初相的末調載波為參考的，因此，解調時必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化，如0相位變?yōu)橄辔换蛳辔蛔優(yōu)?相位，則恢復的數(shù)字信息就會發(fā)生“0”變“1”或“1”變“0”，從而造成錯誤的恢復。這種因為本地參考載波

38、倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復的現(xiàn)象稱為“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點是容易產生相位模糊，造成反向工作。2PSK基于MATLAB的仿真：clear all; close all; fs=8e5; fm=20e3;n=2*(6*fs/fm); final=(1/fs)*(n-1); fc=2e5; t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2; twopi_fc_t=2*pi*fm*t; A=1; phi=0; x = A * cos(twopi_fc_t + phi); am=1; x(x>0)=am; x(x<0)=-1; figure(1) subplot

39、(321); plot(t,x); axis(0 2e-4 -2 2); title('基帶信號'); grid on car=sin(2*pi*fc*t); ask=x.*car; subplot(322); plot(t,ask); axis(0 200e-6 -2 2); title('PSK信號'); grid on; vn=0.1; noise=vn*(randn(size(t); subplot(323); plot(t,noise); grid on; title('噪音信號'); axis(0 .2e-3 -1 1); askn=

40、(ask+noise); subplot(324); plot(t,askn); axis(0 200e-6 -2 2); title('加噪后信號'); grid on; fBW=40e3; f=0:3e3:4e5; w=2*pi*f/fs; z=exp(w*j); BW=2*pi*fBW/fs; a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a) p=(j2*a2); gain=.135; Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.2-(p); subplot(325); plot(f,abs(Hz); title('帶通濾波器'); grid o

41、n; Hz(Hz=0)=10(8);%avoid log(0) subplot(326); plot(f,20*log10(abs(Hz); grid on; title('Receiver -3dB Filter Response'); axis(1e5 3e5 -3 1); a=1 0 0.7305;%1 0 p b=0.135 0 -0.135;%gain*1 0 -1 faskn=filter(b,a,askn); figure(2) subplot(321); plot(t,faskn); axis(0 100e-6 -2 2); title('通過帶通濾波后輸出'); grid on; cm=faskn.*car; subplot(322); plot(t,cm); axis(0 100e-6 -2 2); grid on; title('通過相乘器后輸出'); p=0.72; gain1=0.14;%gain=(1-p)/2 Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p); subplot(323); Hz1(Hz1=0)=10(-8);%avoid log(0) plot(f,20*log10(ab