武科大通信原理课程设计

二○一一～二○一二学年第二学期电子信息工程系课程设计计划书班级：课程名称：通信原理课程设计学号：姓名：指导教师：王文武二○一二年六月二十七日一、课程设计目的：通过课程设计，巩固对课堂上基本理论知识的理解，加强理论联系实际，增强动手能力和通信系统仿真的技能。二、课程设计时间安排：（1）查资料（2）熟悉仿真软件（3）设计算法流程（4）实现（5）分析仿真结果三、课程设计内容及要求：1）设计任务：设计一种数字调制系统（2FSK,2PSk,2ASK,2DPSK）信源调制发滤波器信道n(t)收滤波器解调信宿2）设计基本要求：（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）观察仿真结果并进行波形分析（眼图，）；（4）分析影响系统性能的因素。3）实施要求具体要求如下：使用Matlab/Simulink进行仿真a)完成2ASK、2FSK、2PSk或QPSK中任何一种调制和解调系统。传输信道模型选用下面三种之一：AWGNChannel、Rayleighfadingpropagationchannel和BinarySymmetricChannelChannel；b)分析已调信号的功率谱密度；c)分析信道噪声对误码率的影响。四、实验原理1二进制振幅键控(2ASK)振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控.设发送的二进制符号序列由0,1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独立.该二进制符号序列可表示为（2-1-1）其中（2-1-2）Ts是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:（2-1-3）则二进制振幅键控信号可表示为（2-1-4）二进制振幅键控信号时间波型如图2-2所示.由图2-2可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号).二进制振幅键控信号的产生方法如图2-3所示,图(a)是采用模拟相乘的方法实现,图(b)是采用数字键控的方法实现.由图2-2可以看出,2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似.所以,对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),其相应原理方框图如图2-4所示.2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图2-5所示._图2–2二进制振幅键控信号时间波型图2-3二进制振幅键控信号调制器原理框图a、相乘法调制b、开关法调制本人采用开关法调制调制仿真如下调制信号参数设置载波参数设置调制信号波形与已调信号波形如下：调制信号已调信号我采用非相干解调仿真如下眼图解调信号如下2二进制移频键控在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK信号).二进制移频键控信号的时间波形如图2-所示,图中波形g可分解为波形e和波形f,即二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加.若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为212()()cos()()cos()FSKnsnnbnnnetagtnTtagtnTt（2-1-5）（2-1-6）产生方法：调频法：相位连续开关法：相位不连续我采用的是开关法仿真如下参数设置同2ASK，但载波设置两个频率，分别为20Hz和10Hz解调方法我采用包络检波仿真如下带通滤波器设置由于载波信号频率分别为10Hz和20Hz那么带同频率分别设置为9.5~10.5Hz和19.5~20.5HzS设置如下低通滤波器都是滤除高频载波留下低频调制信号，截止频率为1.5Hz设置如下抽样判决采用继电器relay眼图调制信号已调信号解调信号3、二进制差分相移键控(2DPSK)表示式则，信号可以表示为式中，0＝2f0为前一码元的相位。我直接使用开关法产生2PSK的调制信号仿真如下解调仿真如下由于时间有限2DPSK没有完全成功，眼图显示图形不正确五、二进制数字信号的功率谱密度1．2ASK信号的功率谱密度若二进制基带信号s(t)的功率谱密度Ps(f)为（2-1-13）则二进制振幅键控信号的功率谱密度为（2-1-14）整理后可得（2-1-15）式（2-1-15）中用到1,2P1ssfT。二进制振幅键控信号的功率谱密度如图2-19所示，由离散谱和连续谱两部分组成。续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进制振幅键控信号的带宽B2AS是基带信号波形带宽B的两倍,即B2ASK=2B图2-19二进制振幅键控信号的功率谱密度2．2FSK信号的功率谱密度相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱密度可以近似表示成两个不同载波的二进制振幅键控信号功率谱密度的叠加。（2-1-16）（2-1-17）（2-1-18）（2-1-19）令概率12P，将二进制数字基带信号的功率谱密度公式带入式（2-1-19）可得（2-1-20）由式(7.1-20)可得，相位不连续的二进制移频键控信号的功率谱由离散谱和连续谱所组成，其中，离散谱位于两个载频f1和f2处；连续谱由两个中心位于f1和f2处的双边谱叠加形成；若两个载波频差小于fs，则连续谱在fc处出现单峰；若载频差大于fs，则连续谱出现双峰。若以二进制移频键控信号功率谱第一个零点之间的频率间隔计算二进制移频键控信号的带宽，则该二进制移频键控信号的带宽B2FSK为（2-1-21）图2-20相位不连续二进制频移键控信号的功率谱示意图3．2PSK及2DPSK信号的功率谱密度2PSK与2DPSK信号有相同的功率谱。由式(2.1-9)可知，2PSK信号可表示为双极性不归零二进制基带信号与正弦载波相乘，则2PSK信号的功率谱为（2-1-22）代入基带信号功率谱密度可得（2-1-23）若二进制基带信号采用矩形脉冲，且P=1/2时，则2PSK信号的功率谱简化为（2-1-24）由式（2-1-23）和式（2-1-24）可以看出，一般情况下二进制频移键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱组成，其结构与二进制振幅键控信号的功率谱密度相类似，带宽也是基带信号带宽的两倍。当二进制基带信号的“1”符号和“0”符号出现概率相等时，则不存在离散谱。2PSK信号的功率谱密度如图2-21所示。图2-212PSK信号的功率谱密度六、小结通过对数字信号的simulink建模仿真，使我数字键控的概念又有了更深的了解，而且也熟悉了simulink软件的操作。虽然时间不长，只有两天，但是让我学到了很多知识，尤其是有关matlab的。这次课设过程中遇到了很多问题，大部分通过在网上查找资料，查阅书籍解决了。但是还是有些没有解决。没解决的都是有关2DPSK的，由于matlab不熟悉，有许多模块找不到，不知道如何建立微分振流和脉冲展宽，所以我码逆变换是采用的异或的方法解决的，虽然解码时正确的，但是有很大延迟，而且眼图图形相当不理想，还需要继续研究。这次课设学到很多东西，十分开心，感谢老师。