基于matlab的2PSK系统的课程设计报告

通信原理课程设计报告姓名：学号：专业：通信工程院系：指导教师:联系方式:一、题目名称:2PSK系统的设计二、题目意义运用MATLAB编程实现2PSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，讨论其调制和解调效果。三、设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。图1相应的信号波形的示例调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。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2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(t)=Acost+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为图22PSK信号波形解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中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信号相干解调各点时间波形如图3所示当恢复的相干载波产生180°倒相时解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反解调器输出数字基带信号全部出错图3：2PSK信号相干解调各点时间波形这种现象通常称为倒π现象。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊所以2PSK信号的相干解调存在随机的”倒π现象,从而使得2PSk方式在实际中很少采用.四、软件设计过程1、产生随机的消息代码2、产生数字基带信号3、产生已调信号4、已调信号通过高斯白噪声信道5、对信道输出端的混合信号中的噪声进行抑制6、信号的解调7、抽样判决码元再生五、源程序及相应实验结果clearall;closeall;clc;max=12;g=zeros(1,max);g=randn(1,max)0.5;%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);endcp=[cpA];%s(t),码元宽度200c=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endfigure(1);subplot(3,2,1);plot(cp);gridon;axis([0200*length(g)-22]);title('二进制信号序列');cm=[];mod=[];forn=1:length(g);ifg(n)==0;B=ones(1,200);%每个值200个点c=cos(f*t);%载波信号elseg(n)==1;B=ones(1,200);c=cos(f*t+pi);%载波信号endcm=[cmB];%s(t),码元宽度200mod=[modc];%与s(t)等长的载波信号endtiaoz=cm.*mod;%e(t)调制figure(1);subplot(3,2,2);plot(tiaoz);gridon;axis([0200*length(g)-22]);title('2PSK调制信号');figure(2);subplot(3,2,1);plot(abs(fft(cp)));axis([0200*length(g)0400]);title('原始信号频谱');figure(2);subplot(3,2,2);plot(abs(fft(tiaoz)));axis([0200*length(g)0400]);title('2PSK信号频谱');%带有高斯白噪声的信道p=sum(tiaoz.^2)/length(tiaoz);b=p/(10^(12/10));tz=tiaoz+sqrt(b)*randn(size(tiaoz));%信号tiaoz中加入高斯白噪声，信躁比为12figure(1);subplot(3,2,3);plot(tz);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('通过高斯白噪声信道后的信号');figure(2);subplot(3,2,3);plot(abs(fft(tz)));axis([0200*length(g)0400]);title('加入白噪声的2PSK信号频谱');jiet=2*mod1.*tz;%同步解调figure(1);subplot(3,2,4);plot(jiet);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('相乘后信号波形')figure(2);subplot(3,2,4);plot(abs(fft(jiet)));axis([0200*length(g)0400]);title('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(3);freqz(b,a,1000,11025);subplot(2,1,1);axis([04000-1003])title('LPF幅频相频图');jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(3,2,5);plot(jt);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('经低通滤波器后信号波形')figure(2);subplot(3,2,5);plot(abs(fft(jt)));axis([0200*length(g)0400]);title('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;endendfigure(1);subplot(3,2,6);plot(jt);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('经抽样判决后信号s^(t)波形')figure(2);subplot(3,2,6);plot(abs(fft(jt)));axis([0200*length(g)0400]);title('经抽样判决后信号频谱');六、设计心得在这次的课程设计过程中，我发现自己的基础知识和应用能力都很差。刚接过课题，按照设计步骤走的时候，在数字基带信号的产生和加载载波上就卡住了，通信原理的知识忘记了很多，以至于在设计开始时必须得先复习一下相关的基础知识。随着实验的进行，发现自己的通信原理课程学得远远不够，不能根据要求设计出最佳效果的2PSK系统。然而，通过这次设计，看了一遍通信原理课程关于2PSK系统的内容，再通过利用参考文献与网络，最终完成了用Matlab进行2PSK系统的课程设计。加深了对课堂抽象概念的理解,巩固了课堂上所学的理论知识,并能很好地理解与掌握通信原理课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法。熟悉了MATLAB的运行环境，初步掌握了MATLAB语言在信号调制和解调中一些基本库函数的调用和编写基本程序等应用；熟悉了2PSK系统设计的一般原理，对其有了一个感性的认识，很大程度上提高了自己的实践能力。