基于MATLAB_SIMULINK的4DPSK通信系统仿真

（课程设计名称）设计说明书基于MATLAB/SIMULINK的4DPSK通信系统仿真学生姓名牛超学号1018064011班级网络工程101班成绩指导教师贾伟数学与计算机科学学院2012年7月1日i通信原理课程设计评阅书题目4DPSK的设计与仿真学生姓名牛超学号1018064011指导教师评语及成绩成绩：教师签名：年月日答辩教师评语及成绩成绩：教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日ii注：指导教师成绩60%，答辩成绩40%，总成绩合成后按五级制记入。iii课程设计任务书2012—2013学年第一学期专业：网络工程学号：1018064011姓名：牛超课程设计名称：通信原理设计题目：4DPSK的设计与仿真完成期限：自年月日至年月日共周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日4引言利用MATLAB平台的SIMULINK功能编写了一套4DPSK通用功能模块库，并在此基础上进行了多项可视化仿真,较好地显示了数字通信的工作方式和优越性，以及采用SIMULINK进行仿真的良好的演示效果，为4DPSK数字通信系统的研究提供了一个较好的软件平台。关键词：通信系统;仿真;4DPSK5目录14DPSK技术简介...................................................21.1调制原理....................................错误!未定义书签。1.2解调原理.....................................错误!未定义书签。2系统仿真模型的建立...............................错误!未定义书签。2.14DPSK调制器的构成...........................错误!未定义书签。2.24DPSK解调器的构成...........................错误!未定义书签。4仿真结果及分析...................................错误!未定义书签。总结................................................错误!未定义书签。参考文献............................................错误!未定义书签。614DPSK技术简介1.1调制原理多进制数字相位调制又称多相制，它利用载波的多种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。4DPSK（四相相对移相调制）信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位作为参考，Δφn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，四相相对码变换的逻辑关系如表一所示。表一QDPSK编码与载波相位变化关系4DPSK信号的调制通常采用码变换加调相法。先将输入的双比特码进行码形变换，再用码形变换器输出的双比特码进行四相绝对移相，所得到的输出信号便是四相相对移相信号（4DPSK信号），其调制原理如图一所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行序列ab,码变换器的作用是将输入的双比特码ab转换成双比特码cd，并且信号cd与信号ab的关系能够满足表一的要求，此时码形变换器输出的为四相绝对移相信号（4PSK信号），最后再进行绝对调相即可得到4DPSK信号。图一4DPSK信号的调制原理图71.2解调原理4DPSK信号的解调通常采用码反变换加相干解调法。4DPSK信号可以看作两个载波正交2DPSK信号的合成，因此对4DPSK信号的解调可以采用与2DPSK信号类似的解调方法进行解调。解调原理如图二所示，它可以看成是由4PSK信号解调器和码反变换器组成，同相支路和正交支路采用相干解调方式解调，经抽样判决和并/串变换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据，如此即可完成4DPSK信号的解调。图二QDPSK信号的解调原理图2系统仿真模型的建立图三为基于MATLAB/SIMULINK的4DPSK通信系统仿真模型。因为传输信道中的噪声干扰会使发射端的功率降低，所以引入增益（系统增益参数设置为2.8184），以使发射端信号在进入信道传输前增大功率，防止功率衰减82.14DPSK调制器的构成(1)信源模块本仿真系统信源为自定义模块，此模块为反馈连接方式构建的反馈移位寄存器。它产生二进制m序列,即带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列，共有4级移位寄存器，16种不同状态。除全“0”状态外，剩下15种状态可用，即由4级反馈移位寄存器产生序列的周期最长为15。(2)串并变换模块此模块为自定义模块，串并转换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列，每一对序列称为一个双比特码元，一路为同相支路信号，另一路为正交支路信号。(3)差分相位编码模块此模块为自定义模块，差分相位编码器的作用是将串并模块输出的两个并行序列绝对码变换为相对码（四进制差分码），然后再进行绝对调相，这样就避免了相位模糊问题。(4)乘法器及加法器对载波进行正交调制，最后加法器的输出即为4DPSK信号。2.24DPSK解调器的构成(1)乘法器Produce2和Produce3模块接收端的两个乘法器完成载波同步解调，同时将接收的绝对码变换为相对码。(2)低通滤波器LPF和LPF1模块用低通滤波器滤除带外噪声。(3)解码电路模块此模块为自定义模块，解码电路完成绝对码到相对码的转变。(4)符号取值模块Sign和Sign1此模块是参数固定的模块，实现的功能为:若输入为正，则输出“+1”;若输入为负，则输出“-1”;若输入为0，则输出“0”。(5)并串变换模块此模块为自定义模块，脉冲发生器为采样保持器提供门控信号。采样保持器对输入信号采样，并保持采样信号波形输出。3仿真结果及分析为了全面客观地观测整个调制解调过程，在该4DPSK通信系统仿真模型的关键点处都设置了示波器，由信源模块产生一组m序列（100011110101100）作为输入信号。系统仿真结果如下:4DPSK调制部分末端波形（由示波器Scope1观测）如图四所示，示波器Scope1的四个窗口分别显示:①绝对码经差分相位编码器后产生的上路相形；②绝对码经差分相位编码器后产生的下支路相对码波形；③QDPSK信号调制后的波形；④道中的高斯噪声波形。示波器scope14DPSK解调部分末端波形（由示波器Scope3观测）如图五所示，示波器Scope3的四个窗口分别显示:①解码电路输出的上支路信号经符号取植模块后输出的信号;②解码电路输出的下支路信号经符号取植模块后输出的信号;③两路并行接受信号经并串变换后输出的一路串行信号;9⑤双极性信号经Fcn2模块后变为单极性二进制信号。图五示波器Scope3输入输出仿真结果波形对比（由示波器Scope观测）如图六所示，示波器Scope的两个窗口分别显示:①信宿波形;②信源波形。从显示器Display中可以看出系统仿真结果:系统传输差错率为0.006;差错码数量为300;码元总数为5×104。从示波器Scope中可以看出，系统接收端能够很好地恢复信源发出的数字信号。由于采用的是相对正交移相键控（4DPSK），同相支路和正交支路均加入了差分编码器，将绝对码变为相对码，然后再进行相位调制，这样就避免了相位模糊问题，减小了误码数，降低了系统差错率，从而改善了传输质量。由此可见，该系统能够很好地模拟4DPSK数字通信系统10图六示波器Scope