相移键控psk

相移键控的数字调制和解调摘要：移动通信迅速发展的得以实现，离不开数字处理技术。其中，数字调制与解调技术在通信领域中发挥着重大作用。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匹配，再在接收端通过解调恢复出原始数字信号，实现数字信息的传递。相移键控就是数字信号调制的一种有用并且广泛使用的方式。关键词：相移键控数字调制解调0引言信息社会的发展，数字信号处理技术趋于成熟，相移键控调制解调技术在数字信号的传输处理中得到的广泛的应用。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的一种数字信号传递方法，它具有很好的抗干扰性，满足数字通信的要求。我们将通过matlab的仿真，来实现相移键控技术对数字信号的调制与解调。1相移键控的数字调制相移键控又分为绝对相移（psk）和相对相移（dpsk）。1.1PSK原理设二进制序列用随机序列B()n表示，数字调制就是把二进制序列逐位映射成相角序列()n，然后用此相角序列去调制载波信号cos2cft。随机相位序列()n定义为B(n)=1()=0B(n)=0n如果用()n表示持续时间的角度过程，则ass(t)(k),kT(1)tkT其中sT是传输每一位的时间间隔，通常sc1/fT。PSK信号的时域表达式为2()cos()cosPSKcncetAtstt。其中，()()nsnstagtnT，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而na的统计特性为1,1,1nPaP概率为概率为PSK调制原理框图如下图所示角度产生器余弦信号产生器B(n)Θ(n)X(t)图1、psk调制原理2.2DPSK原理差分相移键控（DPSK）是利用相邻二个码元的载波信号初始相位的相对变化来表示所传输的码元。现在用θ表示载波的初始相位。设Δθ为当前码元和前一码元的相位之差：”时发送“”时发送“100则信号码元可以表示为：0stcos0,tT，为前一码元相位。仿真结果：输入随机序列为:1011010010Psk信号相位为：0000dPsk信号相位为：0002相移键控的解调PSK信号的解调一般采用相干解调法。带通滤波器的作用是让有用信号（已调信号）通过，滤除一部分噪声，在a处得到有用信号()coscatstt。在c处，222211()()cos()cos()()cos222PKScccctettsttststt。通过低通滤波器后，得到21()()2dtst。原理框图如下图所示：带通滤波器低通滤波器相乘器抽样判决器e2pskacdeCos(wct)b定时脉冲图2、PSK相干解调原理2DPSK信号的解调主要有相干解调法和差分相干解调法两种方法。相干解调法：是对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。码反变换器的功能是将相对码恢复为绝对码，其规则为原理框图如下图所示：1abkkkb带通滤波器码反变换器抽样判决器低通滤波器乘法器(a)(b)(c)(d)(e)(f)输出coswcte2DPSK(t)图3、2DPSK相干解调原理差分相干解调法：不需要恢复本地载波，而是通过直接比较前后码元的相位差，即只需要将2DPSK信号延时一个码元间隔然后与2DPSK信号本身相乘。相乘结果反映了前后码元的相对相位关系，经低通滤波后可直接抽样判决恢复出原始数字基带信号。原理框图如下图所示：带通滤波器延迟器抽样判决器低通滤波器乘法器(a)(b)(c)(d)(e)输出e2dpsk(t)图4、2DPSK差分相干解调原理仿真结果为：0500100015002000-202相乘后信号波形05001000150020000200400相乘后信号频谱0500100015002000-202经低通滤波器后信号波形05001000150020000200400经低通滤波器后信号频谱0500100015002000-202经抽样判决后信号波形05001000150020000200400经抽样判决后信号频谱3总结通过本次课程论文的撰写，不仅巩固了在课堂上学到的随机信号处理相关的知识，而且在资料搜集、分析及团队协作的能力方面得到了一定的锻炼。我们通过Matlab的编程仿真，实现了对数字信号传输过程的模拟，同时加深了对数字信号处理必要性及重要作用的理解，进一步掌握了信号处理的基本方法，特别是对Matlab这一工具的使用有了更深的理解。此外在试验仿真过程中遇到的一些问题，能通过查阅资料、相互讨论等方式加以解决，实践能力有一定的增强。参考文献[1]罗鹏飞，张文明.随机信号分析与处理[M].北京：清华大学出版社，2008.[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2010.[3]丁新.基于MATLAB的数字调制信号仿真系统设计[J].长江大学学报，2009.[4]陈杰，Matlab宝典[M].北京：电子工业出版社.2009附录1、相移键控调制代码：a=[1011010010];d=length(a);l=linspace(0,2*pi,100);f=sin(2*l);t=linspace(0,20*pi,600);out=1:600;Dout=1:600;b=1:600;w=1:600;forj=1:50Dout(j)=f(j);fori=1:difi==1ifa(1)==0Dout(j+50*i)=f(j);elseDout(j+50*i)=-f(j);endelseifa(i)==a(i-1)Dout(j+50*i)=f(j);elseDout(j+50*i)=-f(j);endendendendfori=1:d%dspifa(i)==0forj=1:50out(j+50*(i-1))=f(j);endelseforj=1:50out(j+50*(i-1))=-f(j);endendforj=1:50b(j+50*(i-1))=a(i);w(j+50*(i-1))=f(j);endendsubplot(4,1,1),plot(t,b),axis([020*pi-0.21.2]),xlabel('t'),ylabel('调制信号');subplot(4,1,2),plot(t,w),axis([020*pi-1.21.2]),xlabel('t'),ylabel('载波');subplot(4,1,3),plot(t,out),axis([020*pi-1.21.2]),xlabel('t'),ylabel('PSK波形');subplot(4,1,4),plot(t,Dout),axis([020*pi-1.21.2]),xlabel('t'),ylabel('DPSK波形');2、相移键控解调代码：g=[1011010010];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end%figure(1);subplot(3,2,1);plot(cp);gridon;%axis([0200*length(g)-22]);title('随机二进制信号序列');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tz=awgn(tiaoz,10);%信号调制中加入白噪声，信噪比为10jiet=2*mod1.*tz;%同步解调figure(1);subplot(3,2,1);plot(jiet);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('相乘后信号波形')figure(1);subplot(3,2,2);plot(abs(fft(jiet)));axis([0200*length(g)0400]);title('相乘后信号频谱');%低通滤波器[n,wn]=buttord(0.05,0.07,3,20);%计算阶数和截止频率[b,a]=butter(n,wn);%计算H(z）jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(3,2,3);plot(jt);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('经低通滤波器后信号波形')figure(1);subplot(3,2,4);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(3,2,5);plot(jt);gridonaxis([0200*length(g)-22]);title('经抽样判决后信号波形')figure(1);subplot(3,2,6);plot(abs(fft(jt)));axis([0200*length(g)0400]);title('经抽样判决后信号频谱');