2PSK数字频带通信系统设计

成都学院（成都大学）课程设计报告I2PSK数字频带通信系统的设计与实现摘要：数字通信系统分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。本次课程设计主要是利用matlab中的simulink模块对频带传输系统进行仿真。在设计频带传输系统时，通过对原理的分析和实现过程中的实际操作问题的解决方便，采用的方案是用2PSK的调制方式，首先对信号进行PSK调制，并把运行仿真结果输入到示波器，根据示波器结果分析设计的系统性能。再通过加入高斯白噪声传输信道，接着在接收端对信号进行PSK解调，采用相干解调法，最后把输出的信号和输入的信号进行比较。通过最后仿真结果可知，在仿真过程中存在着一定的误码，该信号频带传输通信系统已初步实现了设计指标并可用于解决一些实际性的问题。关键词：数字频带；2PSK调制；高斯白噪声；Simulink；成都学院（成都大学）课程设计报告II目录第1章绪论.....................................................................................................................................11．1背景.....................................................................................................................................11.2选题的目的和意义...............................................................................................................11.3本课程设计的主要内容.......................................................................................................2第2章2PSK信号调制与解调的基本原理.....................................................................................32.1总体思想...............................................................................................................................32.22PSK信号的产生..................................................................................................................32.32PSK信号的解调原理及抗噪声性能..................................................................................52.3.12PSK信号的解调原理..................................................................................................52.3.22PSK信号相干解调误码率的计算..............................................................................6第3章simulink的介绍................................................................................................................93.1Simulink相关内容..............................................................................................................93.2Simulink仿真原理..............................................................................................................93.3Simulink仿真过程..............................................................................................................9第4章2PSK数字调制与解调系统的设计..................................................................................114.1整体电路设计......................................................................................................................114.22PSK信号调制模块设计....................................................................................................114.32PSK信号解调模块设计....................................................................................................134.4误码率计算模块设计.........................................................................................................15第5章仿真实现...........................................................................................................................185.1matlab仿真结果分析........................................................................................................185.2误码率分析..........................................................................................................................205.3仿真过程出现的问题..........................................................................................................20第6章总结...................................................................................................................................21参考文献.........................................................................................................................................22成都学院（成都大学）课程设计报告1第1章绪论1、1背景数字基带信号是低通型信号，其功率谱集中在零频附近，它可以直接在低通型信道中传输。但是，实际信道大多是带通型的，数字基带信号无法直接通过。因此，在发送端需要将其频谱搬移到通信信道的通带范围内，以便信号传输，频谱的搬移过程称为数字调制，数字基带信号称为调制信号，频谱搬移后的信号称为已调信号。相应地，频谱的反搬移过程称为数字解调。调制和解调的基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶变换的基本性质，将信号的频谱进行搬移，以使信号与信道的特性相匹配，从而完成信号的传输。在现代数字通信系统中，频带传输系统的应用最为突出。将原始的数字基带信号，经过频谱搬移，变换为适合在频带上传输的频带信号，传输这个信号的系统就称为频带传输系统。通常选择正弦波信号为载波。用载波信号参量的某些离散状态来表征所传输的信息，在接收端也只要对载波信号的调制参量有限个离散值进行判决，以便恢复出原始信号。数字基带数字基带信号输入信号输出图1-1数字频带传输系统框图1.2选题的目的和意义本次课程设计选择的是利用matlab中的simulink搭建2PSK数字调制与解调系统，并对调制与解调前后的时频域进行分析。原因是在传输信号里，2PSK信号与2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能。，。本课程设计要针对数字频带传输的性能来进行研究，在分析数字频带传输基本原理的基础上，理论分析其传输系统的基本性能。通过使用matlab软件中的simulink仿真模块得到比较符合实际情况的高斯噪声下PSK传输的波形和功率谱图，理论分析其传输性能。数字调制器信道数字解调器噪声成都学院（成都大学）课程设计报告21.3本课程设计的主要内容2PSK数字频带通信系统的设计与建模，分析题目，设计系统框图，设计仿真模块，调试，并完成设计报告。具体要求有以下五点：（1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块，解调以及信宿；（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用Matlab实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。成都学院（成都大学）课程设计报告3第2章2PSK信号调制与解调的基本原理2.1总体思想二进制数字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二进制数字信息的变化而变化。由于二进制数字信息控制载波相位的方法不同，二进制数字相位调制又分为二进制绝对相位调制（2PSK）和二进制相对相位调制（2DPSK）两种。这次的课程设计则主要采用二进制绝对相位调制（2PSK）。2PSK调制与解调原理框图如图2-1所示。二进制信息s’(t)s(t)cos2πfct输出位定时图2-12PSK调制与解调原理框图2.22PSK信号的产生二进制绝对调相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(即发生180°变化)；当数字信息为“0”时，载波相位不变。图2-2为2PSK信号波形图(为作图方便，在一个码元周期内画两个周期的载波)。图2-22PSK信号波形图图2-2中(a)为数字信息，(b)为载波，(c)为2PSK波形，(d)双极性数字基带信号。从图中可以电平变换器带通滤波器取样判决器低通滤波器信道噪声成都学院（成都大学）课程设计报告4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，即tfatstsc2PSKπ2cos)()(（2-1）图2-32PSK调制器图2-3中，电平变换器的作用是将输入的数字信息变换成双极性全占空数字基带信号s′(t)。但需要注意的