PSK數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、2PSK數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要： 數(shù)字通信系統(tǒng)分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)、模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)主要是利用matlab中的simulink模塊對(duì)頻帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行仿真。在設(shè)計(jì)頻帶傳輸系統(tǒng)時(shí)，通過對(duì)原理的分析和實(shí)現(xiàn)過程中的實(shí)際操作問題的解決方便，采用的方案是用2PSK的調(diào)制方式，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行PSK調(diào)制，并把運(yùn)行仿真結(jié)果輸入到示波器，根據(jù)示波器結(jié)果分析設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能。再通過加入高斯白噪聲傳輸信道，接著在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行PSK解調(diào)，采用相干解調(diào)法，最后把輸出的信號(hào)和輸入的信號(hào)進(jìn)行比較。通過最后仿真結(jié)果可知，在仿真過程中存在著一定的誤碼，該信號(hào)頻帶傳輸通

2、信系統(tǒng)已初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)指標(biāo)并可用于解決一些實(shí)際性的問題。關(guān)鍵詞：數(shù)字頻帶；2PSK調(diào)制；高斯白噪聲；Simulink； 目錄第1章 緒論111 背景11.2 選題的目的和意義11.3 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2第2章2PSK信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的基本原理32.1 總體思想32.2 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生32.3 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理及抗噪聲性能52.3.1 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理52.3.2 2PSK信號(hào)相干解調(diào)誤碼率的計(jì)算6第3章 simulink的介紹93.1 Simulink相關(guān)內(nèi)容93.2 Simulink仿真原理93.3 Simulink仿真過程9第4章 2PSK數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)114.

3、1整體電路設(shè)計(jì)114.2 2PSK信號(hào)調(diào)制模塊設(shè)計(jì)114.3 2PSK信號(hào)解調(diào)模塊設(shè)計(jì)134.4 誤碼率計(jì)算模塊設(shè)計(jì)15第5章 仿真實(shí)現(xiàn)185.1 matlab仿真結(jié)果分析185.2誤碼率分析205.3仿真過程出現(xiàn)的問題20第6章 總結(jié)21參考文獻(xiàn)22第1章 緒論1、1 背景數(shù)字基帶信號(hào)是低通型信號(hào)，其功率譜集中在零頻附近，它可以直接在低通型信道中傳輸。但是，實(shí)際信道大多是帶通型的，數(shù)字基帶信號(hào)無法直接通過。因此，在發(fā)送端需要將其頻譜搬移到通信信道的通帶范圍內(nèi)，以便信號(hào)傳輸，頻譜的搬移過程稱為數(shù)字調(diào)制，數(shù)字基帶信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，頻譜搬移后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。相應(yīng)地，頻譜的反搬移過程稱為數(shù)字解調(diào)

4、。調(diào)制和解調(diào)的基本原理是利用信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析和傅里葉變換的基本性質(zhì)，將信號(hào)的頻譜進(jìn)行搬移，以使信號(hào)與信道的特性相匹配，從而完成信號(hào)的傳輸。在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，頻帶傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用最為突出。將原始的數(shù)字基帶信號(hào)，經(jīng)過頻譜搬移，變換為適合在頻帶上傳輸?shù)念l帶信號(hào)，傳輸這個(gè)信號(hào)的系統(tǒng)就稱為頻帶傳輸系統(tǒng)。通常選擇正弦波信號(hào)為載波。用載波信號(hào)參量的某些離散狀態(tài)來表征所傳輸?shù)男畔?，在接收端也只要?duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量有限個(gè)離散值進(jìn)行判決，以便恢復(fù)出原始信號(hào)。數(shù)字解調(diào)器信道數(shù)字調(diào)制器數(shù)字基帶 數(shù)字基帶信號(hào)輸入 信號(hào)輸出噪聲圖1-1 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)框圖1.2 選題的目的和意義本次課程設(shè)計(jì)選擇的是利用matl

5、ab中的simulink搭建2PSK數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)，并對(duì)調(diào)制與解調(diào)前后的時(shí)頻域進(jìn)行分析。原因是在傳輸信號(hào)里，2PSK信號(hào)與2ASK及2FSK信號(hào)相比，具有較好的誤碼率性能。，。本課程設(shè)計(jì)要針對(duì)數(shù)字頻帶傳輸?shù)男阅軄磉M(jìn)行研究，在分析數(shù)字頻帶傳輸基本原理的基礎(chǔ)上，理論分析其傳輸系統(tǒng)的基本性能。通過使用matlab軟件中的simulink仿真模塊得到比較符合實(shí)際情況的高斯噪聲下PSK傳輸?shù)牟ㄐ魏凸β首V圖，理論分析其傳輸性能。1.3 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2PSK數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模，分析題目，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖，設(shè)計(jì)仿真模塊，調(diào)試，并完成設(shè)計(jì)報(bào)告。具體要求有以下五點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)出規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)

6、的結(jié)構(gòu)，包括信源，調(diào)制，發(fā)送濾波器模塊，信道，接受濾波器模塊，解調(diào)以及信宿； （2）根據(jù)通信原理，設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的參數(shù)（例如碼速率，濾波器的截止頻率等）； （3）用Matlab實(shí)現(xiàn)該數(shù)字通信系統(tǒng)； （4）觀察仿真并進(jìn)行波形分析； （5）系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。第2章2PSK信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的基本原理2.1 總體思想二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制就是用二進(jìn)制數(shù)字信息控制正弦載波的相位，使正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字信息的變化而變化。由于二進(jìn)制數(shù)字信息控制載波相位的方法不同，二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制又分為二進(jìn)制絕對(duì)相位調(diào)制（2PSK）和二進(jìn)制相對(duì)相位調(diào)制（2DPSK）兩種。這次的課程設(shè)計(jì)則主要采用二進(jìn)制絕對(duì)相位調(diào)制（2PSK）

7、。2PSK調(diào)制與解調(diào)原理框圖如圖2-1所示。電平變換器帶通濾波器取樣判決器低通濾波器信道噪聲二進(jìn)制信息 s(t)s(t)cos2fct 輸出位定時(shí)圖2-1 2PSK調(diào)制與解調(diào)原理框圖2.2 2PSK信號(hào)的產(chǎn)生二進(jìn)制絕對(duì)調(diào)相是用數(shù)字信息直接控制載波的相位。例如，當(dāng)數(shù)字信息為“1”時(shí)，使載波反相(即發(fā)生180°變化)； 當(dāng)數(shù)字信息為“0”時(shí)，載波相位不變。圖2-2為2PSK信號(hào)波形圖(為作圖方便，在一個(gè)碼元周期內(nèi)畫兩個(gè)周期的載波)。圖2-2 2PSK信號(hào)波形圖圖2-2中(a)為數(shù)字信息，(b)為載波，(c)為2PSK波形，(d)雙極性數(shù)字基帶信號(hào)。從圖中可以看出，2PSK信號(hào)可以看成是雙

8、極性基帶信號(hào)乘以載波而產(chǎn)生的，即 （2-1）圖2-3 2PSK調(diào)制器圖2-3中，電平變換器的作用是將輸入的數(shù)字信息變換成雙極性全占空數(shù)字基帶信號(hào)s(t)。但需要注意的是，相同的數(shù)字信息可變換成兩種極性相反的全占空數(shù)字基帶信號(hào)，如圖2-4所示。一個(gè)調(diào)制器中只能采用其中的一種變換，至于采用哪一種變換，完全由調(diào)制規(guī)則決定。如采用“1”變“0”不變的調(diào)制規(guī)則，則電平變換器將數(shù)字信息“1”變換成一個(gè)負(fù)的全占空矩形脈沖，將數(shù)字信息“0”變換成一個(gè)正的全占空矩形脈沖，如圖2-4(a)波形所示。圖2-4(b)波形對(duì)應(yīng)的調(diào)制規(guī)則是“0”變“1”不變。圖2-4 電平變換器輸入/輸出波形由式（2-1）及圖2-3可知

9、，雙極性全占空數(shù)字基帶信號(hào)s(t)乘以A cos2fct產(chǎn)生2PSK信號(hào)，所以，根據(jù)頻譜變換原理，2PSK信號(hào)的功率譜為 其中，為雙極性全占空矩形脈沖序列s(t)的功率譜。功率譜及P2PSK(f)的示意圖如圖2-5所示。2PSK信號(hào)的功率譜與2ASK信號(hào)的功率譜形狀相同，只是少了一個(gè)離散的載波分量，這是由于雙極性數(shù)字基帶信號(hào)在“1”、“0”等概時(shí)直流分量等于零的緣故。 圖2-5 2PSK信號(hào)的功率譜由圖2-5可知，2PSK信號(hào)的帶寬為B2PSK=2fs即2PSK信號(hào)的帶寬是數(shù)字信息碼元速率值的兩倍。2.3 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理及抗噪聲性能2.3.1 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理由于2PSK信號(hào)信息

10、攜帶在2PSK信號(hào)與載波的相位差上，因此2PSK信號(hào)的解調(diào)通常采用相干解調(diào)法，解調(diào)原理框圖如圖2.2所示。首先是2PSK信號(hào)通過一個(gè)帶通濾波器，然后與本地載波相乘，再通過低通濾波器，經(jīng)過抽樣判決器來恢復(fù)出基帶信號(hào)。 圖2-6 2PSK信號(hào)的相干解調(diào)器 2PSK信號(hào)解調(diào)過程中的波形如圖2-7所示。為對(duì)比方便，圖中畫出了原調(diào)制信息s(t)。圖2-7 2PSK相干解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖圖2-7中，(b)是收到的2PSK波形；(c)是本地載波提取電路提取的載波信號(hào)，此載波信號(hào)與調(diào)制用的載波信號(hào)同頻同相。(d)是接收2PSK信號(hào)(b)與本地載波(c)相乘得到的波形示意圖，此波形經(jīng)低通濾波器濾波后得低通信號(hào)

11、(e)，取樣判決器在位定時(shí)信號(hào)(f)的控制下對(duì)(e)波形取樣，再與門限進(jìn)行比較，作出相應(yīng)的判決，得到恢復(fù)的信息(g)。需要強(qiáng)調(diào)的是：判決規(guī)則應(yīng)與調(diào)制規(guī)則相一致。如當(dāng)調(diào)制規(guī)則采用“1”變“0”不變時(shí)，判決規(guī)則相應(yīng)為：當(dāng)取樣值大于門限Vd時(shí)判為“0”，當(dāng)取樣值小于門限Vd時(shí)判為“1”。當(dāng)“1”、“0”等概時(shí)，判決門限Vd=0。反之，當(dāng)調(diào)制規(guī)則采用“0”變“1”不變時(shí)，判決規(guī)則應(yīng)為：當(dāng)取樣值大于門限Vd時(shí)判為“1”，當(dāng)取樣值小于門限Vd時(shí)判為“0”。以上說明圖2-6所示的2PSK解調(diào)器在無噪聲情況下能對(duì)2PSK信號(hào)正確解調(diào)。下面討論此2PSK解調(diào)器在噪聲干擾下的誤碼率。2.3.2 2PSK信號(hào)相干解

12、調(diào)誤碼率的計(jì)算誤碼率的基本分析方法是：(1) 求出發(fā)“1”及發(fā)“0”時(shí)低通濾波器輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(2) 求出取樣值的概率密度函數(shù)。(3) 求出解調(diào)器的平均誤碼率公式。設(shè)調(diào)制采用“1”變“0”不變規(guī)則。當(dāng)發(fā)端發(fā)“1”時(shí)，收到的2PSK信號(hào)為s2PSK(t)=-acos2fct帶通濾波器的輸出是信號(hào)加窄帶噪聲 上式與本地載波cos2fct相乘，得 （2-2） 式(2-2)所示信號(hào)經(jīng)低通濾波后得x(t)=-a+nI(t)顯然，x(t)的瞬時(shí)值是均值為-a、方差為的高斯隨機(jī)變量。所以，x(t)的取樣值的概率密度函數(shù)為 (2-3)同理，發(fā)端發(fā)“0”時(shí)，收到的2PSK信號(hào)為帶通濾波器的輸出是信號(hào)加窄

13、帶噪聲 上式與本地載波cos2fct相乘，得 （2-4）式(2-4)所示信號(hào)經(jīng)低通濾波后得（不計(jì)系數(shù)1/2）x(t)=a+nI(t)x(t)的瞬時(shí)值是均值為a、方差為 的高斯隨機(jī)變量。所以，x(t)的取樣值的概率密度函數(shù)為 (2-5)式(2-3)及式(2-5)的概率密度函數(shù)曲線如圖2-8所示。 圖2-8 取樣值概率密度函數(shù)示意圖當(dāng)“1”、“0”等概時(shí)，最佳判決門限為0。由圖可知，發(fā)“1”錯(cuò)判成“0”的概率為 將式（2-3）代入上式得 “0”錯(cuò)判成“1”的概率等于“1”錯(cuò)判成“0”的概率，即 根據(jù)平均誤碼率公式Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)得解調(diào)器平均誤碼率為 式中，。第3章

14、simulink的介紹3.1 Simulink相關(guān)內(nèi)容Simulink是MATLAB【2】最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)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(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。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）Functi

15、on&Tables（函數(shù)和平臺(tái)模塊）Math（數(shù)學(xué)模塊）Nonlinear（非線性模塊）Signals&Systems（信號(hào)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)需要混合使用庫中的模塊來組合系統(tǒng)，自定義模塊庫、從而實(shí)現(xiàn)全圖形化仿真。Simulink模型庫中的仿真模塊組織成三級(jí)樹結(jié)構(gòu)Simulink子模型庫中包含了Continous、Discontinus等下一級(jí)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。3.2 Simulink仿真原理Simulink通過利用模塊組合的方法可以方便用戶快速、準(zhǔn)確地創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算

16、機(jī)模型。它可以用來模擬線性與非線性系統(tǒng)，連續(xù)與非連續(xù)系統(tǒng)，或者這些混合的系統(tǒng)，是強(qiáng)大的系統(tǒng)仿真工具。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。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。3.3 Simulink仿真過程Simulink仿真分為兩個(gè)階段：初始化和模型執(zhí)行。1、初始化階段初始化階段需要完成的主要工作及其步驟如下：（1）對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，得到它們實(shí)際計(jì)算的值。（2）展開模型的各個(gè)層次。（3）按照更新的次序?qū)δK進(jìn)行排序

17、。（4）確定那些非顯示化的信號(hào)屬性，并檢查每個(gè)模塊是否能夠接受連接到它們輸入端的信號(hào)。（5）確定所有非顯示化的信號(hào)采樣時(shí)間模塊的采樣時(shí)間。（6）分配和初始化存儲(chǔ)空間，以便存儲(chǔ)每個(gè)模塊的狀態(tài)和當(dāng)前值的輸出。2、模型執(zhí)行階段對(duì)于一般的仿真模型是通過采用數(shù)值積分來來進(jìn)行仿真的，計(jì)算數(shù)積分可以采用以下兩步來進(jìn)行：（1）按照秩序計(jì)算每個(gè)模塊的積分。（2）根據(jù)當(dāng)前輸入和狀態(tài)來決定狀態(tài)的微分，得到微分矢量，然后把它返回給解法器，以計(jì)算下一個(gè)采樣點(diǎn)的狀態(tài)矢量。（3）運(yùn)行仿真方式有兩種方式，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" | "St

18、art" 或在工具欄上單擊。命令行方式：輸入“sim”啟動(dòng)仿真進(jìn)程。比較這兩種不同的運(yùn)行方式：菜單方式的優(yōu)點(diǎn)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(hào)。命令行方式啟動(dòng)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。第4章 2PSK數(shù)字調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1整體電路設(shè)計(jì)通過對(duì)上述原理的分析，所設(shè)計(jì)的方案是采用模擬調(diào)制和相干解調(diào)。整個(gè)PSK的仿真系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)過程為：由于本次設(shè)計(jì)使用的是巴克碼，無需進(jìn)行碼型變換，所以首先將信號(hào)源的輸出信號(hào)與載波通過相乘器進(jìn)行相乘，送入加性高斯白噪聲（AWGN）信道中傳輸。在接收端通過帶通濾波器后再次與載

19、波相乘，接著通過低通濾波器、抽樣判決器，最后由示波器顯示出各階段波形，并用誤碼器觀察誤碼率。PSK調(diào)制與解調(diào)仿真電路圖如圖4-1所示。圖4-1 2PSK調(diào)制與解調(diào)仿真電路圖4.2 2PSK信號(hào)調(diào)制模塊設(shè)計(jì)利用模擬調(diào)制法二進(jìn)制相位調(diào)制，由于使用的是巴克碼，所以不需要進(jìn)行碼型變換，巴克碼直接與載波相乘，再通過加性高斯噪聲信道，仿真電路圖如圖4-2所示。圖4-2 2PSK模擬調(diào)制模塊電路其中Barker Code Generator為巴克碼產(chǎn)生器，Sine Wave為載波模塊。各個(gè)模塊參數(shù)設(shè)置如下：Barker Code Generator（巴克碼產(chǎn)生器）：要求碼元速率為100KHZ，則采樣時(shí)間為1

20、0-5s，如圖4-3所示。圖4-3 Barker Code Generator參數(shù)設(shè)置Sine Wave（正弦波）：載波頻率為1MHZ，故設(shè)置Frequancy為2*pi*106，采樣時(shí)間為10-7s，如圖4-4所示。圖4-4 Sine Wave參數(shù)設(shè)置Product（乘法器）參數(shù)設(shè)置如圖4-5所示圖4-5 Product參數(shù)設(shè)置AWGN Channel（加性高斯噪聲信道）如圖4-6所示，信噪比為10dB。圖4-6 AWGN Channel參數(shù)設(shè)置4.3 2PSK信號(hào)解調(diào)模塊設(shè)計(jì)解調(diào)模塊中，采用相干解調(diào)的方法，調(diào)制信號(hào)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(hào)中的高頻成

21、分，得到包含基帶信號(hào)的低頻成分。最后抽樣判決，得到基帶信號(hào)波形，仿真電路圖如圖4-7所示。圖4-7 2PSK相干解調(diào)模塊電路相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：Sine Wave（正弦波）：本地載波，與調(diào)制時(shí)的載波設(shè)置一樣。如圖4-8所示。圖4-8 Sine Wave參數(shù)設(shè)置Digital Filter Designl（帶通濾波器）參數(shù)設(shè)置如圖4-9所示。圖4-9 Digital Filter Designl（帶通濾波器）參數(shù)設(shè)置Product參數(shù)設(shè)置如圖4-10所示圖4-10 Product參數(shù)設(shè)置Digital Filter Designl（低通濾波器）參數(shù)設(shè)置如圖4-11所示。圖4-11 Digital

22、Filter Designl（低通濾波器）參數(shù)設(shè)置Relay（抽樣判決）參數(shù)設(shè)置如圖4-12所示。圖4-12 Relay（抽樣判決）參數(shù)設(shè)置4.4 誤碼率計(jì)算模塊設(shè)計(jì)由于解調(diào)后波形比原波形有一定的延遲，所以將原始巴克碼經(jīng)過一個(gè)延遲模塊與解調(diào)后的二進(jìn)制序列一同送入誤碼率計(jì)算模塊，利用顯示器得出誤碼率。仿真電路圖如圖4-13。 圖4-13 誤碼率計(jì)算仿真電路圖相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：Unit Delay(延遲)參數(shù)設(shè)置如圖4-14所示。圖4-14 Unit Delay(延遲)參數(shù)設(shè)置誤碼率計(jì)算模塊參數(shù)設(shè)置如圖4-15所示。圖4-15 誤碼率計(jì)算模塊參數(shù)設(shè)置Display（顯示器）參數(shù)設(shè)置如圖4-16所示

23、。圖4-16 Display（顯示器）參數(shù)設(shè)置Spectrum Scope1（頻譜分析模塊）參數(shù)設(shè)置如圖4-17、4-18、4-19所示。圖4-17圖4-18圖4-19第5章 仿真實(shí)現(xiàn)5.1 matlab仿真結(jié)果分析2PSK信號(hào)調(diào)制的仿真結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1 2PSK信號(hào)調(diào)制的仿真結(jié)果輸入調(diào)制系統(tǒng)的基帶信號(hào)時(shí)通過Barker Code Generator（巴克碼產(chǎn)生器）隨機(jī)產(chǎn)生的5個(gè)數(shù)字信號(hào)-1,-1,1,-1,-1。用載波對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，圖5-1中第一個(gè)和第二個(gè)波形分別是原始數(shù)字信號(hào)和載波，最終的調(diào)制波形如圖5-1中第三個(gè)波形。當(dāng)加入噪聲后，到達(dá)解調(diào)器的波形如圖5-1中的第四個(gè)波

24、形所示，加入高斯噪聲后的已調(diào)信號(hào)明顯與為加入時(shí)的信號(hào)在邊界處變得模糊。2PSK信號(hào)相干解調(diào)的仿真結(jié)果如圖5-2所示圖5-2 2PSK信號(hào)相干解調(diào)的仿真結(jié)果圖5-2中第一個(gè)和第二個(gè)波形分別是原始數(shù)字信號(hào)和加入高斯噪聲后的調(diào)制波形；通過帶通濾波器所得的波形如圖5-2中第三個(gè)波形所示，可以看出，濾除了噪聲；與本地載波相乘后再通過低通濾波器的兩個(gè)波形分別是圖5-2中第四個(gè)波形和第五個(gè)波形，明顯看出，經(jīng)過低通濾波器后，高頻成分已被濾掉，波形變的平滑；圖5-2中最后一個(gè)波形是經(jīng)過抽樣判決器所得到的最終恢復(fù)出來的信號(hào)，與原始數(shù)字信號(hào)相比，大致相同，只是有一定的延遲，這是正?，F(xiàn)象，是由兩個(gè)濾波器所引起的。2P

25、SK信號(hào)調(diào)制前后及解調(diào)前后的頻譜仿真結(jié)果如圖5-3、5-4、5-5所示。 圖5-3 調(diào)制后的頻譜圖5-4 解調(diào)前的頻譜圖5-5 解調(diào)后的頻譜從圖5-3、5-4、5-5中可以看出二進(jìn)制相位調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)就是一個(gè)頻譜搬移與反搬移的過程。5.2誤碼率分析誤碼率是衡量一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。在信道高斯白噪聲的干擾下，各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率取決于解調(diào)器輸入信噪比，而誤碼率表達(dá)示的形式則取決于解調(diào)方式。通過波形對(duì)比分析可知， 2PSK的調(diào)制過程的仿真波形達(dá)到了預(yù)期的效果，就解調(diào)模塊單獨(dú)而言，它的每一步得到的圖形也是達(dá)到了預(yù)期的效果，但是在恢復(fù)出來的碼型產(chǎn)生了時(shí)延，這就說明有誤碼存在，而且在

26、仿真的過程中也可以看出，但是具體的設(shè)計(jì)還是符合系統(tǒng)要求的。從仿真中可以看出，在2PSK調(diào)制系統(tǒng)中由于存在信道干擾和碼間串?dāng)_，會(huì)影響調(diào)制系統(tǒng)的性能，即存在一定的誤碼率。出現(xiàn)誤碼的原因可能有以下幾個(gè)方面：1、誤碼有可能是由于噪聲造成的。由于噪聲的存在，可能會(huì)使原有基帶信號(hào)的正負(fù)電平出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，由于抽樣判決門限為0，造成判決出錯(cuò)出現(xiàn)誤碼。2、有可能是碼間干擾的原因。雖然理論分析可以完全消除碼間干擾，但是由于平方根升余弦濾波器等部件不可能是完全理想的，所以在仿真及實(shí)際工程中碼間干擾是不會(huì)完全消除的。3、由于采用相乘器等模塊構(gòu)造解碼器，其解碼過程也有可能會(huì)出錯(cuò)。5.3仿真過程出現(xiàn)的問題第一，示波器圖形顯示不全。第二，信號(hào)在經(jīng)過所設(shè)計(jì)的帶通通信仿真系統(tǒng)后波形出現(xiàn)失真。第三，在沒有加入高斯白噪聲的情況下解調(diào)誤碼率不為0。第四，加入噪聲之后，誤碼率顯著提高。第五，解調(diào)波形時(shí)無失真，但解碼后波形嚴(yán)重失真。解決方法：第一，在示波器圖中修改data history中的limit data points to last的數(shù)據(jù)再重新運(yùn)行simulink觀察示波器即可看到準(zhǔn)確圖形。第二，因?yàn)樾盘?hào)進(jìn)行抽樣時(shí)沒有滿足奈奎斯特定理。為了能從取樣信號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)，抽樣必須滿足奈奎斯特定理，即抽樣頻率應(yīng)大于或等于兩倍的原始信號(hào)頻率。第三，在出現(xiàn)誤碼數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以通