武汉理工大学信号分析处理课程设计报告Word文档格式.docx
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）；
⑹参考文献（不少于5篇）。
时间安排：
周一、周二查阅资料，了解设计内容；
周三、周四程序设计，上机调试程序；
周五、整理实验结果，撰写课程设计说明书。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
目录
绪论1
1.软件介绍2
2.基本原理3
2.12PSK信号的基本原理3
2.22PSK信号的调制3
2.32PSK信号的解调4
3.电路设计5
3.1调制部分原理图5
3.2调制部分参数设计5
3.3解调部分原理图7
3.4解调部分参数设计8
3.5总原理图9
4.Simulink仿真结果10
5.Matlab程序设计11
5.1程序设计框图11
5.2程序代码12
6.心得体会17
7.参考文献18
绪论
Psk调制是通信系统仿真中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。
本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用matlab软件仿真。
通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。
最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。
1.软件介绍
MATLAB集成环境下的Simulink：
MATLAB是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式集成界面能够帮助用户快速地完成数值分析、矩阵运算、数字信号处理、仿真建模、系统控制和优化等功能。
MATLAB语言采用与数学表达相同的形式，不需要传统的程序设计语言，由于MATLAB的这些特性，它已经成为科研工作和工程仿真中的高效助手。
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
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。
2.基本原理
2.12PSK信号的基本原理
2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。
就是根据数字基带信号的两个电平（或符号）使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。
两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控（PSK）,也称为绝对相移方式。
2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
图2.12PSK信号典型波形
2.22PSK信号的调制
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。
在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。
因此，2PSK信号的时域表达式为：
其中，
表示第n个符号的绝对相位：
因此，上式可以改写为：
本次试验采取的是模拟调制法，它的原理图如下：
图2.2模拟调制法框图
2.32PSK信号的解调
由于2PSK的幅度是恒定的，必须进行相干解调。
经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。
判决器是按极性来判决的。
即正抽样值判为1，负抽样值判为0。
2PSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，本次采用的是极性比较法对2PSK信号进行解调。
图2.3.1PSK解调原理框图
图2.3.2PSK相干解调各点波形示意图
3.电路设计
3.1调制部分原理图
调制部分采用的是模拟调制法，如图3.1所示，先产生一个二进制的随机序列，再经过码型变换，将单极性的二进制码转换为双极性不归零码；
最后将正弦波信号和双极性码输入到乘法器中，得到PSK的调制信号。
图3.1调制部分原理图
3.2调制部分参数设计
图3.2.1正弦波信号参数
说明：
将载波频率设置为20Hz，由于在载波参数设置里，频率的单位是rad/sec，所以这里20Hz即为40*pi，对话框中“Frequency（rad/sec）:
”中应填“40*pi”。
图3.2.2二进制序列参数
说明：
对话框中“Sampletime：
”为抽样时间，其倒数就是信号源的频率，设信号源的数码率为1bit/s，所以“Sampletime：
”中应填“1”。
图3.2.3码型转换参数
根据PSK调制解调原理，要将输入的单极性码转换为双极性码，且是二进制非归零码。
对话框中“M-arynumber：
”即为进制数，所以应填“2”。
图3.2.4乘法器参数
3.3解调部分原理图
将psk的调制信号输入到带通滤波器中，与正弦波信号一起再输入到乘法器，最后再经过低通滤波器和抽样判决器得到解调的psk信号。
图3.3解调部分原理图
3.4解调部分参数设计
图3.4.1带通滤波器参数
因为正弦波频率为40π，故可以设置低通频率为100HZ,高通频率为180HZ。
图3.4.2低通滤波器参数
图3.4.3判决器参数设置
3.5总原理图
图3.5总原理图
4.Simulink仿真结果
图4.1调制和解调仿真结果
如上图所示，第一路是正弦信号，第二路是二进制的随机序列，第三路是psk调制信号，第四路是通过带通滤波器后的波形，第五路是通过低通滤波器后的波形，它与第四路相比滤除了高频信号，使波形平滑，第六路是经过抽样判决最终得到的psk解调信号。
通过比较第二路和第六路波形发现，输入波形和最终解调出来的psk波形，是一致的，只是解调出来的波形存在时延。
这是由于此次电路设计用到了很多数字器件，会引起一定的延时。
仿真结果表明，设计的电路可以完成2PSK信号的产生以及解调。
5.Matlab程序设计
5.1程序设计框图
图5.1程序流程图
5.2程序代码
clearall;
closeall;
clc;
max=10
g=zeros（1,max）;
g=randint（1,max）;
%长度为max的随机二进制序列
cp=[];
mod1=[];
f=2*2*pi;
t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（g）;
ifg（n）==0;
A=zeros（1,200）;
%每个值200个点
elseg（n）==1;
A=ones（1,200）;
end
cp=[cpA];
%s（t）,码元宽度200
c=cos（f*t）;
%载波信号
mod1=[mod1c];
%与s（t）等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure
（1）;
subplot（6,1,1）;
plot（cp）;
gridon;
axis（[0200*length（g）-22]）;
title（'
二进制信号序列'
）;
cm=[];
mod=[];
B=ones（1,200）;
%载波信号
c=cos（f*t+pi）;
cm=[cmB];
mod=[modc];
%与s（t）等长的载波信号
tiaoz=cm.*mod;
%e（t）调制
subplot（6,1,2）;
plot（tiaoz）;
2PSK调制信号'
figure
（2）;
plot（abs（fft（cp）））;
axis（[0200*length（g）0400]）;
原始信号频谱'
plot（abs（fft（tiaoz）））;
2PSK信号频谱'
%带有高斯白噪声的信道
tz=awgn（tiaoz,10）;
%信号tiaoz中加入白噪声，信噪比为10
subplot（6,1,3）;
plot（tz）;
gridon
通过高斯白噪声信道后的信号'
plot（abs（fft（tz）））;
加入白噪声的2PSK信号频谱'
jiet=2*mod1.*tz;
%同步解调
subplot（6,1,4）;
plot（jiet）;
相乘后信号波形'
）
plot（abs（fft（jiet）））;
相乘后信号频谱'
%低通滤波器
fp=500;
fs=700;
rp=3;
rs=20;
fn=11025;
ws=fs/（fn/2）;
wp=fp/（fn/2）;
%计算归一化角频率
[n,wn]=buttord（wp,ws,rp,rs）;
%计算阶数和截止频率
[b,a]=butter（n,wn）;
%计算H（z）
figure（4）;
freqz（b,a,1000,11025）;
subplot（2,1,1）;
axis（[04000-1003]）
LPF幅频相频图'
jt=filter（b,a,jiet）;
subplot（6,1,5）;
plot（jt）;
经低通滤波器后信号波形'
plot（abs（fft（jt）））;
经低通滤波器后信号频谱'
%抽样判决
form=1:
200*length（g）;
ifjt（m）<
0;
jt（m）=1;
elsejt（m）>
=0;
jt（m）=0;
subplot（6,1,6）;
经抽样判决后信号s^（t）波形'
经抽样判决后信号频谱'
5.3实验结果
图5.3.1实验结果1
图5.3.2实验结果2
图5.3.2实验结果3
6.心得体会
7.参考文献
[1]樊昌信.张甫翔.通信原理.国防工业出版社，2001[2]曹志刚.现代通信原理.清华大学大学出版社，1992[3]康华光.模拟电子技术基础.高等教育出版社，2006[4]钱恭斌.实用通信与电子线路的计算机仿真.电子工业出版社，2001[5]陈刚.Matlab基础与实例进阶.清华大学出版社，2012
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