基于simulink的2PSK调制解调.docx

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基于simulink的2PSK调制解调

成绩：

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报告份数：

邮电大学

通信与信息工程学院

科研训练报告

专业班级：

电科1102班

学生：

####

学号（班序号）:

03112042（01）

2014年9月19日

一、摘要

数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。

因而，数字通信更能适应对通信技术的越来越高的要求。

近二十年来，数字通信发展十分迅速，在整个通信领域中所占比重日益增长，在大多数通信系统中已代替模拟通信，成为当代通信系统的主流。

为了使数字信号有效地传输，必须使用数字基带信号的调制与解调。

由于2PSK在生活中有着广泛的应用，本文详细的介绍了PSK波形的产生和仿真过程。

可以系统的了解基本原理，以及得到数字调制波形和解调波。

利用Simulink仿真可以更好的认识2PSK信号波形、调制和解调的过程。

【关键词】2PSK、调制与解调、Simulink

二、英文摘要

Intermsofdigitalmunicationsystemthantheanalogmunicationsystemwithanti-interferenceability,easeofencryption,easytoimplementintegrated,easyadvantagesandputerconnections.Thus,thedigitalmunicationstechnologycanadapttoincreasingmunicationdemands.Thepasttwodecades,digitalmunicationdevelopedveryrapidlythroughoutthegrowingproportionofthefieldofmunication,inmostmunicationsystemshavereplacedanalogmunication,beethemainstreamofcontemporarymunicationsystems.

inordertomakethedigitalsignaltransmissioneffectively,youmustusethedigitalbasebandsignalmodulationanddemodulation.Becauseof2PSKhasbeenwidelyusedinourdailylife,thisarticledetailedintroducesthePSKwaveformisgeneratedandthesimulationprocess.Systemcanunderstandthebasicprinciple,andthemethodofdigitalmodulationwaveformanddemodulationwaveform.Simulinksimulationscanbeusedtobetterunderstand2PSKsignal,modulationanddemodulationprocess.

【keywords】2PSK，Modulationanddemodulation，Simulink

三、引言

当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑的作用。

而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。

因此，数字信号的调制与解调就显得非常的重要。

数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。

根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。

由于传输失真、传输损耗以及保证带特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。

为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

因此，大部分现代通信系统都使用数字调制技术。

另外，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合业务数字网，所以通信统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。

因此，对数字通信系统的分析与研究越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要部分之一，对它的研究也是有必要的。

通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI），这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

四、硬件设计

1.设计原理

二进制相位调制就是用二进制数字信息控制正弦载波的相位，使正弦载波的相位随着二进制数字信息的变化而变化。

二进制绝对调相就是用数字信息直接控制载波的相位。

例如，当数字信息为‘1’时，使载波反相；当数字信息为‘0’时，载波相位不变。

图1.1为2PSK波形图（为方便作图，在一个码元周期画两个周期的载波）。

图1.12PSK信号波形图

从图中可以看出，2PSK信号可以看成是双极性基带信号乘以载波而产生的。

必须强调的是：

2PSK波形相位是相对于载波相位而言的。

因此，画2PSK波形时必须先把载波画好，然后根据数字信息与载波相位的对应关系，画出2PSK波形。

下面介绍产生2PSK信号的部件，即2PSK调制器。

由以上分析可知，2PSK可以采用相乘器来实现，其框图如下：

图4.1.22PSK调制器

电平变换器的作用是将输入的数字信息变成双极性全占空数字基带信号，需注意的是相同的数字信息可以变换成两种极性相反的全占空数自己带信号，至于采用哪一种完全由调制规则决定。

如：

由于2PSK信号的频谱中无载波分量，所以2PSK信号的解调只有相干解调，这种相干解调又称极性比较法。

2PSK解调框图为：

图1.22PSK信号的相干解调

2PSK信号解调过程中的波形如图:

图1.32PSK相干解调各点波形示意图

图1.3说明此2PSK解调器在无噪声情况下能对2PSK信号正确解调。

（b）是受到的2PSK;

（C）是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（d）是接受2PSK信号与本地载波相乘得到的波形示意图，此波形经过低通滤波器滤波后得到低通信号（e）,取样判决器在位定时信号

（f）的控制下对（e）波形取样，在与门限进行比较，做出相应的判决得到恢复的信息（g）。

需要注意的是判决规则应与调制规则一致。

本次采用的调制规则为‘1’变‘0’不变所以解调规则也用‘1’变‘0’不变。

即为取样值大于门限时判为‘0’，当取样值小于门限值时判为‘1’。

但在实际通信系统中往往存在噪声，噪声会对判决值产生影响，即会产生误码率。

2.设计框图

3.参数设置

正弦波：

4HZ，幅度+2

设置依据：

载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为4HZ。

反相正弦波：

4HZ，幅度-2

设置依据：

载波频率本来应该很高，但是为了波形观察方便，故频率设为4HZ;又要求与载波反相，故幅度设为-2.

伯努利二进制随机序列产生器：

码型变化器参数设置：

采用1变0不变调制，故极性设为“Negative”.

多路选择器参数设置：

当二进制序列大于0时，输出第一路信号；当二进制序列小于0时，输出第二路信号。

高斯噪声的设置：

信噪比90

带通滤波器参数：

载波频率为4HZ，而基带号带宽为1HZ，考滤到滤波器的边沿缓降，故设置为2~7HZ。

低通滤波器参数设置：

截止频率为1HZ，二进制序列的带宽为1HZ，故取1HZ。

延时器设置：

五、测试结果

仿真波形：

调制部分

通过仿真分析结果可以看出，双极性基带脉冲信号与相干载波相乘后，得到2PSK波形。

从图中波形可以看出传送“1”和“0”时，周期没有改变，幅度没有改变，只是相位相差了180度。

该图充分证实了2PSK的调制原理以及2PSK的产生过程，通过分析该图能够清楚的分析出，基带信号和载波的关系，基带信号只是用于改变信号的相位，最终2PSK波形形状取决于相干载波。

解调部分

从2PSK的解调仿真分析结果可以看出，带通滤波器后的波形与2PSK的波形一样，带通滤波器的作用只是滤除噪声。

没有噪声的情况下，原图保持不变。

经过相干载波，相位没有发生变化，只是向后延迟了半个周期，周期，幅度和相位都没有发生变化。

这个波形完全符合2PSK的解调原理。

经过低通滤波器，图形发生了变化，类似于整流器的作用。

如果频率越高，经过低通滤波器的波形越接近矩形。

最终经过判决器，图形从双极性波形变为了单极性波形，恢复成了完全的矩形基带信号。

与解调原理完全一致。

六．心得体会

通过这次科研训练，充分的了解了有关2PSK的调制与解调，而且加深了该过程的理解程度，同时对于Simulink的使用方法有了一定的知识概念。

并为以后的学习奠定了基础。

对于我来说，收获最大的是方法和能力；那些分析和解决问题的能力。

在整个课程设计的过程中，我发现我们学生在经验方面十分缺乏，空有理论知识，没有理性的知识；有些东西可能与实际脱节。

总体来说，我觉得像科研训练这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进！

本次的科研，培养了我综合应用设计课程及其他课程的理论知识和理论联系实际，应用生产实际知识解决工程实际问题的能力；在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，同学们共同协作，解决了许多个人无法解决的问题；在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。

八、主要参考文献

[1]樊昌信等，通信原理[M]第六版，国防工业，2010。

[2]王禀军等，通信原理[M]，：

清华大学。

[3]志刚等,现代通信原理[M]：

清华大学。

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指导教师评语：

成绩:

指导（辅导）教师: