2Psk調(diào)制解解調(diào)

1、1弓I言11.1數(shù)字調(diào)制的意義仁1.2課程設(shè)計的目的仁1.3課程設(shè)計的基本任務(wù)和要求 1.1.4設(shè)計平臺2.2設(shè)計原理4.2.1通信的概念4.2.2二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）5.3設(shè)計步驟9.3.1 Simuli nk工作環(huán)境9.3.2 2PSK的調(diào)制仿真1.03.3 2PSK的相干解調(diào)仿真133.4信道中加入高斯噪聲仿真 163.5信道中加入瑞利噪聲仿真 193.6信道中加入萊斯噪聲仿真 22結(jié)束語25.致 謝26.參考文獻(xiàn)27.丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第3頁 共27頁1.1數(shù)字調(diào)制的意義數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號對載波的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而

2、變化。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)相和調(diào)頻三種 基本形式，并可以派生出多種其他形式。由于傳輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的 原因，基帶信號不適合在各種信道上進(jìn)行長距離傳輸。為了進(jìn)行長途傳輸，必須對數(shù)字 信號進(jìn)行載波調(diào)制，將信號頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。因此，大部分現(xiàn)代通 信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯控 制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN網(wǎng)），所以通信系 統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過渡的趨勢。因此，對數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來越 重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要部分之一，對它的研究也是有必

3、要的。通過對 調(diào)制系統(tǒng)的仿真，我們可以更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響性能的因素，從 而便于改進(jìn)系統(tǒng)，獲得更佳的傳輸性能。1.2課程設(shè)計的目的通信原理是通信工程專業(yè)的一門骨干的專業(yè)課，是通信工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的基 礎(chǔ)。掌握通信原理課程的知識可使學(xué)生打下一個堅實的專業(yè)基礎(chǔ)，可提高處理通信系統(tǒng) 問題能力和素質(zhì)。由于通信工程專業(yè)理論深、實踐性強，做好課程設(shè)計，對學(xué)生掌握本 專業(yè)的知識、提高其基本能力是非常重要的。通信課程設(shè)計的目的是為了學(xué)生加深對所學(xué)的通信原理知識理解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，提高利用通信原理知識處理通信系統(tǒng)問題的能力，為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè) 設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)。使學(xué)生能

4、比較扎實地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基本理論， 掌握數(shù)字通信系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的分析、開發(fā)等基本技能，受到必要工程訓(xùn)練和初步的科 學(xué)研究方法和實踐訓(xùn)練，增強分析和解決問題的能力，了解本通信專業(yè)的新發(fā)展。1.3課程設(shè)計的基本任務(wù)和要求本次課程設(shè)計的基本任務(wù):（1）使學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計掌握通信中常用的信號處理方法，能夠分析簡單通信系 統(tǒng)的性能。（2）使學(xué)生掌握通信電路的設(shè)計方法，能夠進(jìn)行設(shè)計簡單的通信電路系統(tǒng)（3）了解通信工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向。（4）與運用學(xué)過的MATLAB基本知識，熟悉MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平 臺的使用課程設(shè)計中必須遵循下列要求：（1）利用通信原理中學(xué)習(xí)的

5、理論知識，在Simulik仿真平臺中設(shè)計出各種調(diào)制與解調(diào)系 統(tǒng)、基帶傳輸系統(tǒng)、差錯控制編解碼系統(tǒng)等等，并按題目要求運行、檢測系統(tǒng)仿真結(jié)果。（2）構(gòu)建調(diào)制電路，并用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制 前后信號頻譜的變化。（3）再以調(diào)制信號為輸入，構(gòu)建解調(diào)電路，用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，用頻 譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號頻譜的變化。（4） 在調(diào)制與解調(diào)電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸：a用高斯白噪聲模擬有線信道，b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道，c用萊斯噪聲模擬無直射 分量的無線信道。將三種噪聲源的方差均設(shè)置為0.1,分析比較通過三種不同信道后的接收信號的性能

6、。（5）要求編寫課程設(shè)計論文，正確闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。1.4設(shè)計平臺隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)的手工分析與電路板試驗等分析設(shè)計方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)計算機模擬仿真技術(shù)日益顯示出其巨大的優(yōu)越性。計算機仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的模型，利用計算機進(jìn)行實驗研究的一種方法它具有利用 模型進(jìn)行仿真的一系列優(yōu)點，如費用低，易于進(jìn)行真實系統(tǒng)難于實現(xiàn)的各種試驗，以及易于 實現(xiàn)完全相同條件下的重復(fù)試驗等。Matlab仿真軟件就是分析通信系統(tǒng)常用的工具之。Matlab是一種交互式的、以矩陣為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)環(huán)境，它用于科學(xué)和工程的計算 與可視化。Matlab的編程功能簡單，并且很容易擴展和創(chuàng)

7、造新的命令與函數(shù)。應(yīng)用Matlab 可方便地解決復(fù)雜數(shù)值計算問題。Matlab具有強大的Simulink動態(tài)仿真環(huán)境，可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。Simulink支持連續(xù)、離散及兩者混合 的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng)；Simulink為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口 ，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比，更直觀、方便和靈活。用戶可以在 Matlab和Simulink兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。用于實現(xiàn)通信仿真的通信工具包(Communication toolbox,也叫Commlib,通信工具箱)是Matlab語

8、言中的一個科學(xué)性工具包，提供通信領(lǐng)域中計算、研究模擬發(fā)展、 系統(tǒng)設(shè)計和分析的功能，可以在Matlab環(huán)境下獨立使用，也可以配合Simulink使用。另外,Matlab的圖形界面功能GUI ( Graphical User Interface)能為仿真系統(tǒng)生成一個人機交互界面，便于仿真系統(tǒng)的操作。因此，Matlab在通信系統(tǒng)仿真中得到了廣泛應(yīng)用，本文也 選用該工具對數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第5頁 共27頁2設(shè)計原理2.1通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所 產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和

9、圖像等都是消息（Message 消息有模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息 必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal） 是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散 的，但幅度是連續(xù)的，如電話機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自 變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè) 備輸出的信號就是數(shù)字信號。通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消息中包含的有效內(nèi)容，也即信息（Information）。消息是具體

10、的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信 息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。通信 從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真， 高效率地進(jìn)行傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信 不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科 學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā) 送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿（受信者），它的一般模型如圖2.1所示。信息源T發(fā)送設(shè)備T信道T接收設(shè)備T受信者噪

11、聲源圖2.1通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳 遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖2.2所示，圖2.2數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖2.3所示圖2.3模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成 化、便于與計算機連接等優(yōu)點。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的越來越高的要求。 近二十年來，數(shù)字通信發(fā)展十分迅速，在整個通信領(lǐng)域中所占比重日益增長，在大多數(shù) 通信系統(tǒng)中已代替模擬通信，成為當(dāng)代通信系統(tǒng)的主流。2.2二進(jìn)制移相鍵控(2PSK【1)在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正

12、弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生 二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號.通常用已調(diào)信號載波的 0°和180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基 帶信號的1和0.二進(jìn)制移相鍵控信號的時域表達(dá)式為e2PSK(t)= g(t-nTs)cos w ct( 2-1)其中,an與2ASK和2FSK時的不同，在2PSK調(diào)制中,a n應(yīng)選擇雙極性,即(2-2) 若g(t)是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時，則有ePSK(t)= cos 3 ct,發(fā)送概率為 P-cos 3 ct,發(fā)送概率為1-P由式(2 -3)可看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號1時，已調(diào)信號e2PSK(t)取0°目位,發(fā)送二

13、進(jìn)制符 號0時,e2PSK(t)取 180°相位.若用 粒表示第n個符號的絕對相位，則有© n= 0 ° ,發(fā)送1符號180°, 發(fā)送0符號這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對 移相方式.二進(jìn)制移相鍵控信號的典型時間波形如圖2.4所示.圖2.4二進(jìn)制移相鍵控信號的時間波形二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖2.5所示.其中圖(a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號.2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖2.6所示.在相干解調(diào) 過程中需要用到與接收的2PSK

14、信號同頻同相的相干載波。2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖 2.7所示.3性riIf(a)模擬調(diào)制方法(b)鍵控法圖2.5 2PSK信號的調(diào)制原理框圖(243)丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第7頁 共27頁+ 扌燈 1-切)也 0)f5(f+Q +罠/_£)(2-5)丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁+ 扌燈 1-切)也 0)f5(f+Q +罠/_£)(2-5)丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁+ 扌燈 1-切)也 0)f5(f+Q +罠/_£)(2-5)丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁

15、 共27頁圖2.6 2PSK信號的解調(diào)原理框圖1 L L 00 L 00 WWW A/WWWV/YVYWy /V aaa/ Xaw廠1L圖2 .7 2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形2PSK信號的功率譜密度 若二進(jìn)制基帶信號s(t)的功率譜密度Ps( f )為i£i)(;(_ 尸曲吋 和 j -吋- 'JI'7"I(2-4)=jxS'o"(對??；+ 6 (f) (設(shè) P =)則二進(jìn)制相移鍵控信號的功率譜密度為恥二如"+伽"-久)1斗+ 扌燈 1-切)也 0)f5(f+Q +罠/_£)(2-5)丄歹密，乂孝2PSK

16、調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁整理后可得+ Z )7；JL血列才一無?？俉 + J )7；WT J7；丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁+丄汛f r)w/j(2-6)I. ft二進(jìn)制相移鍵控信號的功率譜密度如圖2.8所示，由離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。續(xù)譜兩部分組成。離散譜由載波分量確定，連續(xù)譜由基帶信號波形g(t)確定，二進(jìn)制相移鍵控信號的帶寬B2PSK是基帶信號波形帶寬B的兩倍,即B2PSK=2B 。圖2.8 2PSK信號功率譜密度2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第9頁 共27頁3設(shè)計步驟3.1 Simu

17、link 1工作環(huán)境（1）模型庫在MATLAB命令窗口輸入“simulink并回車，就可進(jìn)入Simulink模型庫單擊工具欄上的按鈕也可進(jìn)入Simulik模塊庫按功能進(jìn)行分為以下8類子庫：Continuous （連續(xù)模塊）Discrete （離散 模塊）Function&Tables （函數(shù)和平臺模塊） Math （數(shù)學(xué)模塊）Nonlinear （非線性模塊） Signals&Systems （信號和系統(tǒng)模塊）Sinks （接收器模塊）Sources （輸入源模塊）用戶 可以根據(jù)需要混合使用歌庫中的模塊來組合系統(tǒng)，也可以封裝自己的模塊，自定義模塊 庫、從而實現(xiàn)全圖形化仿真。Si

18、mulink模型庫中的仿真模塊組織成三級樹結(jié)構(gòu)Simulink子模型庫中包含了Continous、Discontinus等下一級模型庫 Continous模型庫中又包含了若干模塊，可直接加入仿真模型。W Sirnulink Library BrowserFile Edit View HelpLibradea：T“BB3QEntsr SBarch tenm= C-ommanly Used BlocksCctinugus:-Disco nturtiesjj- DiscreteJK Loga亡 andOpfrralj&nsi p Lookup TablesI*a, Math OperBt&#

19、187;Dris:M odel Verification k-Model-WidB- Utilities=h Ports & SutksysteiTBjh Sign I Attributes h" Sign a I Routin gP SinksJ Source-s:User-Defined FunOionsj * !i AdditiDiial Math & Drscrete + -f| Aerospace Backset 時 CDnnmuinicBtioris BkacksetShowing. SimuinkLibrafy. SimulinkCcnrHTKjnily

20、 UsedEH&dsiDrscontnniuities.Logic and Bit OperationsMathOpetatiari!Model-Wide UtilitiesSignal AfiribuE.SantaFunctionsSearch Results, (none,Conti nLEO-usLookup TabluMod*lVferiifiEAEiAHPorts &SubsystemsSi-gn-al RoutingMost Fre<yuerbtt| <Addition*I M®th 呂 lL>i>Qrel«4Di&

21、;oreteSource-s2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁圖3.1 Simulink工具箱2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁(2) 設(shè)計仿真模型在MATLAB子窗口或Simulink模型庫的菜單欄依次選擇 “File ” |“New |，“Model”即可生成空白仿真模型窗口圖3.2新建仿真模型窗口2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁(3) 運行仿真兩種方式分 別是菜單 方式和命令 行方式，菜單方式：在菜單欄 中依次選擇"Simulation"

22、| "Start"或在工具欄上單擊一。命令行方式：輸入“ sim啟動仿真進(jìn)程比較這兩種不同的運行方式：菜單方式的優(yōu)點在于交互性，通過設(shè)置示波器或顯示 模塊即可在仿真過程中觀察輸出信號。命令行方式啟動模型后，不能觀察仿真進(jìn)程，但 仍可通過顯示模塊觀察輸出，適用于批處理方式3。3.2 2PSK的調(diào)制仿真建立simulink模型方框圖如下:B<EfnouiliBinaryBgfnoulli BinaryGer&rBtDTUnipolar toBipols-r Co 件 verte*Unipolar to Bipolar Comwert&raProduciSc

23、apePower Spectral Pow« SpectralDensitylDensity2圖3.1 2PSK調(diào)制其中Bernoulli Bin ary Ge nerator為伯努利二進(jìn)制隨機數(shù)產(chǎn)生器，Si ne Wave為載波模塊，Un ipolar2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第11頁 共27頁圖3.2基帶信號的參數(shù)設(shè)置圖3.3載波的參數(shù)設(shè)置H Function Block Parameters： Unipolar to Bipolar ConverterPolarity:PositiveOutput dal a type:Inherit via internal ruleTM

24、-ary number;E-lCancslHelpApply圖3.4極性變換參數(shù)設(shè)定丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第13頁 共27頁圖3.5頻譜分析模塊參數(shù)設(shè)定各點的時間波形如下所示，其中第一路為基帶信號；第二路是經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換的雙極性碼；第三路是載波波形；第四路是調(diào)制的2PSK波形，原來PN碼的+1電平用' 表示，-1電平用 表示。2圖3.6 2PSK調(diào)制的時間波形丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁Time tMtoryTime hioryTime (kbcs)D6Pcrwtr Spwiraii Density_D oPower Specfiral

25、Den&ity12QOT軸6440201 軸 so4Q20FreqMeflcy VadsseclDDD-6Spftdrai Denskytphsso2D 40 G4 列 10012D140F 停昭gy frsdg/sec測0J -4000-BOWPower Sp«loi Densiphssei D2D 40W 100120140Frequency (呻曲 /sec(a)調(diào)制前(b)調(diào)制后丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁圖3.7 2PSK調(diào)制功率譜從頻譜圖3.7可看出基帶的頻譜在0到20之間，調(diào)

26、制好的2PSK信號頻率譜在100 到160之間，即載波頻率（40*pi）-基帶頻率至載波頻率（40*pi） +基帶頻率。3.3 2PSK的相干解調(diào)仿真建立simulink模型方框圖如下linipaliaf to Bipolar CanverttfBefnoulhiBinaryB«fnQ>ulli 日in>ryGtrw.lQrBip-glvrCDnvwrtfl*aSfcn-E Wa -EProductbutt曰An. IMFifiar DmignPnjdiJCtTzr*Bipl toUnrivrConwwftsfSignBipclrtaH Unipol arCcnwedMP

27、o*H< Speeds I P-OTW S>QCtrBlDeosiiylDensityS圖3.8 2PSK調(diào)制和相干解調(diào)框圖Bipolar to Unipolar Converter 為極性變換模塊， Analog Filter Design1 為濾波器模塊，Sign 為判決 模塊，Scope為示波器，Power Spectral Density2為頻譜分析模塊。參數(shù)設(shè)置如下：丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第15頁 共27頁呂 Function Block Parameteni； Analog Filter Des!gn2AnaLog Filter Design, (n

28、ask) (link)D&sign one of sevetal si: andard an-alo£ filterSj inpl evented in st at er space f orn.ParanetersDesignFilterFilterm.ethod: But t erworthtype: Lowpassorder:Passband edge frequsncy (rad/s):300KCancelHelpApply圖3.9帶通、低通濾波器參數(shù)設(shè)置丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27

29、頁圖3.10 sign函數(shù)參數(shù)設(shè)置丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁圖3.11極性變換參數(shù)設(shè)定調(diào)制信號經(jīng)過帶通濾波器之后，與本地的載波相乘，然后通過低通濾波器，去除信 號中的高頻成分，得到包含基帶信號的低頻成分。最后抽樣判決，得到基帶信號的差分 碼波形丄歹密，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁各點的時間波形如圖3.12所示，其中第一路為基帶信號；第二路是經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換的雙極性碼；第三路為調(diào)制的2PSK波形；第四路是2PSK信號與載波相乘的波形，由于調(diào)制波形通過了調(diào)制信道，疊加了噪 聲，并且通過恢復(fù)載

30、波，最后的波形就變成了下面的圖形。這是因為經(jīng)過了恢復(fù)載波乘 法器之后，2PSK疊加噪聲之后的波形與恢復(fù)載波相乘，正正得正，正負(fù)得負(fù)，所以才 形成了上下不一的圖形；第五路是低通濾波后的波形，通過低通濾波器之后相當(dāng)于載波提取后的波形與低通 濾波器的波形相互卷積，最后得出了下圖。并且下圖的大概包絡(luò)與載波提取后的波形包 絡(luò)大概相同，而且還有噪聲的濾波器的一些不理想因素造成了濾波后的波形出現(xiàn)了波紋 幅度；第六路為抽樣判決的波形，此圖把濾波器輸出波形大于0的部分判決成了 +1電平,把小于0的判成了 -1電平；第八路為經(jīng)過極性變換后的波形；通過波形對比分析可知2PSK信號解調(diào)很成功。2圖3.12 2PSK解

31、調(diào)各點的時間波形2羅If 7術(shù)孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第16頁 共27頁7 5Tim# (»ks)Power Spectral Density15204060 SO- 1OT 120140Frequency (radsec)8.59Time估ec引9.6Time hisEaiyF*ciw&r Spectral Defiiarty前 4060 帥 1001 対140Frequency (rads/sec)Pcwar Speclral Density(phas：g)曲W»NOW)400020406090104120140Fraquflncy (radsec-20

32、0040006000-S000Power Spectral DBHsrty(phaBe)20 軸 6080100Frequency (rads/sec)I2d 140(a)濾波前(b)濾波前圖3.13 2PSK解調(diào)調(diào)功率譜從圖3.13(a)(b河看出(a)(b)功率密度譜在0至25與圖3.7(a)是相同的即基帶信號功率譜，3.4信道中加入高斯噪聲仿真所謂高斯白噪聲是指由于熱噪聲是由大量自由電子的運動產(chǎn)生的，其統(tǒng)計特性服從高斯分布的這類熱噪聲。圖3.12是加入高斯白噪聲的模型，在調(diào)制信道與相干解調(diào)信道 之間加入高斯白噪聲，將調(diào)制信號與白噪聲相加即可。再進(jìn)行相干解調(diào)，高斯噪聲的， 參數(shù)設(shè)置如圖3.

33、13所示ProductburtefUnipolar toBipci liarConvftMAnalogProd u >32H3SignlUnlipDlsi toBi pclvCcnverterGaussian Mg is®GeneratDfdrAddlBernDuiliBmarjA3«v44i«n<burtMbutterAHtl&QFilter Cfeiign2Analc ChfciiQnSAnFilter DesigMBsnaulli Bina/y3的時.infGausaian HoissG譽n日Powm '£pfrsi,a

34、l Paw&t SpeetralDn-nsitylDttn-tiiy2Power SpBUra IDensiity4Power Se ms IDensity丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第17頁 共27頁圖3.14加入高斯噪聲的2PSK信號調(diào)制與相干解調(diào)各點的時間波形如圖3.16所示，其中第一路是初始雙極性碼，第二路為加入方差為 5的高斯白噪聲后的解調(diào)信號，第三路為加入方差為15的高斯噪聲后的解調(diào)信號對比可知，加入方差為5的高斯噪聲對2PSK相干解調(diào)幾乎沒影響，而加入方差為 15的高斯噪聲則有誤碼出現(xiàn)。圖3.16加入高斯噪聲波形圖丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第

35、#頁 共27頁丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第19頁 共27頁0誥豈2芋?壬Time tiitoryTimt (s«cs)Power Speclral Dens<tyZ F ''' lTime historyPower Spectral Densrty1- 5ou嚼6|養(yǎng)260 80F requency (radi/sec)120sa looFirnQusncy (radsecjiPower Special DensMy<'phase)(a)方差為5(b)方差為15圖3.17加入高斯噪聲后的功率譜Frequency (radss

36、ec)a)方差為方差為15(b)Tima伽匸司Power Spectral Density圖3.18濾波后的功率譜2羅If 7術(shù)孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第19頁 共27頁分析圖3.13 (a)圖3.17 (a) (b)可知加入高斯白噪聲，調(diào)制信號的波形發(fā)生了變 化。加入噪聲后，調(diào)制的波形發(fā)生了失真， 2PSK調(diào)制在加入噪聲以后，其波形隨著高 斯噪聲的方差增大失真更嚴(yán)重，其頻譜圖也與初始信號的頻譜圖相差更多。分析圖3.18，信號經(jīng)過低通濾波器后，去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信 號，加入方差越小的波形濾波后得到的信號與基帶信號更相似。3.5信道中加入瑞利噪聲仿真瑞利噪聲實質(zhì)是指噪聲

37、服從瑞利分布的噪聲。瑞利噪聲是加性干擾，通過加法器加 入信道，再對加了瑞利噪聲的調(diào)制信號進(jìn)行相干解調(diào)，信道加入瑞利噪聲的模型如3.19所示。其它的器件參數(shù)設(shè)置不改變，瑞利噪聲方差參數(shù)設(shè)置如3.20所示。圖3.佃加入瑞利噪聲的2PSK信號調(diào)制與相干解調(diào)耳 Source Block Parameters Rayleigh Noise Gen,.-呂 Source Black Parameters Rayleigh Noise Gen.ParametersParametersSigna:Signa:Initial eed:Initial eed:Help 'Sample time:0. 1F

38、raine-based output sInterpret vector parameters as 1-DOutput data type? doubleCancel0. 1Fr：ime-based outputHelpSample time:Output data type?Interpret vector parameters as 1-D圖3.20瑞利噪聲參數(shù)設(shè)置2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁各點的時間波形如圖3.17，其中第一路是初始雙極性碼，第二路為加入方差為1瑞利噪聲后的解調(diào)信號，第三路為加入方差為 5的瑞利噪聲后的解調(diào)信號。對比可知，加入方差為1的瑞利噪聲對2P

39、SK相干解調(diào)幾乎沒影響，而加入方差為5的瑞利噪聲則有誤碼出現(xiàn)。2圖3.21加入瑞利噪聲波形圖分析圖3.13（a）圖3.22（a）（b）、加入瑞利噪聲，我們發(fā)現(xiàn)調(diào)制信號的波形發(fā)生 了變化。加入噪聲后，調(diào)制的波形發(fā)生了失真，2PSK調(diào)制在加入噪聲以后，其波形隨著瑞利噪聲的方差增大失真更嚴(yán)重，其頻譜圖也與初始信號的頻譜圖相差更多。分析圖3.23,信號經(jīng)過低通濾波器后，去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信 號，加入方差越小的波形濾波后得到的信號與基帶信號更相似2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第21頁 共27頁7 588599.5Time(5&CS)Tim* hnsl«y161075T

40、ime hislcxy«95!Time (s#cs)Power Spectral DensiLrQ201 oo.u逋PBi.諂曹4060 SO 1W 120140Frequency frds/sec20Power Special Density4 2 oo. um縣PB亭2014040603010D120Frequency (radsec)'Piswgr Speciral Den$rty(phase)-5000 dQOOol：0.5R0 =-0 54060 SO 100120140Frequency (rad百/sec)-1WWQ-500020140Power Special

41、 Density(phase)406080100Frequency (rad-sfsecj(a)萬差為1圖3.22加入瑞利噪聲后的功率譜(b)方差為5Tiin& hisfioeyf 7.585Time (sees)9.5Pwer Spectral Density10500 517.5Time history8.5!Time (sees)Power Spectral Density»5020406080100 H2fl MOFrequency (radssecjix10J140406080100120Frequency (radssecPqwer Spectral De*n$i

42、ty(ph須刑 050002Dm 1400| -500010DDD20140Power Spectral Density phased4060 B0 100120-Freou&ncy (radssec40608010DiFrfr&ue ncy (radsec(a)方差為1(b)方差為5圖3.23濾波后的功率譜2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第23頁 共27頁3.6信道中加入萊斯噪聲仿真萊斯噪聲實質(zhì)是指噪聲服從萊斯分布的噪聲。萊斯噪聲是乘性干擾，在調(diào)制信道與相干解調(diào)信道之間加入萊斯噪聲，其模型如圖3.24，運行加入萊斯噪聲模型，用示波器觀察加入方差為1和3的萊斯噪聲解調(diào)后的時域波形

43、區(qū)別。萊斯噪聲的參數(shù)設(shè)置框如圖3.25所示，其它參數(shù)不變。Unipolar IdKi pel arUnipolar IdKi pel arBinaryRisiAriGln-nCorlAnfilci Filter DEsignSRician Noi&E G&narBEorbutierAnalogPradualProdudliPow»f Sp»Gtr«l Pqwk SvgCtbIDensity 1DensityFiller !>HiQn2Fills* D«ign4ScopelSign2Power SpectralD*-nilty4Po#

44、ef SpectralDMiltyS2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁圖3.24加入萊斯噪聲的2PSK信號調(diào)制與相干解調(diào)2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁(a)方差為1(b)方差為3圖3.25萊斯噪聲參數(shù)設(shè)置2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁各點的時間波形如圖3.20,其中第一路是初始雙性碼，第二路為加入方差為 1萊斯 噪聲后的解調(diào)信號，第三路為加入方差為 3萊斯噪聲后的解調(diào)信號。對比可知，加入方差為1的萊斯噪聲對2PSK相干解調(diào)幾乎沒影響，而加入方差為3的萊斯噪聲則

45、有誤碼出現(xiàn)。2圖3.27加入萊斯噪聲后的功率譜2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第#頁 共27頁圖3.26加入萊斯噪聲波形圖0.MO0-0 0417.STime (»a)Power Spectral Dnrly204060 BD 10012014QFreqwwcy (嗣號合冒cPower Spectral DwErty(ph日坊日204060 BD 100120140Freqjueftcy (rwis/jsec誥£?(7.588599 5Time (secsTime historyPower Spedral DensityD14D1.2OQSD604020Frequeincy radsec)-100OTPower Spectral Densflytphase) 0加 4060 SD 100Frequency (rwJs/sec)12D(a)方差為1(b)方差為3圖3.27加入萊斯噪聲后的功率譜丄歹疙，乂孝2PSK調(diào)制與相干解調(diào)系統(tǒng)仿真第25頁 共27頁Power Spedral Density10 5Q-Q E7.586.599.5Ti