通信原理课设2DPSK报告

目录1.技术要求..................................................................................................................................12.基本原理..................................................................................................................................12.12DPSK通信系统的调制方法......................................................................................12.22DPSK通信系统的解调方法......................................................................................23.建立模型描述..........................................................................................................................43.1模型概述.......................................................................................................................43.2模块设计思路阐述.......................................................................................................53.2.1几个信号发生器的参数.....................................................................................53.2.2差分编码与差分译码电路的设计.....................................................................53.2.3模拟调制与相干解调部分的参数设计.............................................................63.2.4误码率的计算与显示模块的设计.....................................................................64.模块功能分析..........................................................................................................................65.调试过程及结论......................................................................................................................75.1差分编码及码型变换模块的调试...............................................................................75.2调制模块的调试...........................................................................................................85.3解调模块的调试...........................................................................................................85.4系统可靠性的评价.......................................................................................................95.5结论...............................................................................................................................96.心得体会..................................................................................................................................97.参考文献................................................................................................................................10武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书12DPSK通信系统设计1.技术要求设计一个2DPSK数字频带通信系统，要求：(1)按照2DPSK数字频带通信系统的原理对其结构进行设计；(2)设计出各个模块的参数（例如码速率，载波频率，滤波器的传输特性等）；(3)用Matlab实现该数字通信系统并观察仿真并进行波形分析；(4)系统的性能评价。2.基本原理数字信号的传输方式分为两种，一种是基带传输，一种是频带传输。由于实际中的数字信号往往具有丰富的低频分量，不适合在带通特性的信道中传输，因此必须用数字基带信号对载波进行调制，从而使得信号能与信道的特性相匹配。2DPSK是数字频带传输中的一种常用的通信系统。2.12DPSK通信系统的调制方法2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，又被称为相对相移键控。假设为当前码元与前一码元的载波相位差，可定义一种数字信息与之间的关系为：00A1，表示数字信号“”方式：（或反之），表示数字信号“”02B-12，表示数字信号“”方式：（或反之），表示数字信号“”于是可以将一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系示例如图1所示。武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书2图12DPSK调制的示例由图可以看出，2DPSK的调制信号可以看做是原始基带信号的二进制差分信号的2PSK调制输出。综上，2DPSK通信系统的调制信号的产生有两种方法，一种是键控法，另外一种是模拟相乘法。这两种方法的原理如图2所示。差分编码开关电路1开关电路2调制输出反相器载波NRZ输入(a)键控法差分编码电路码型转换器乘法器单极性NRZ二进制差分双极性码调制输出载波(b)模拟相乘法图22DPSK通信系统的两种调制方法的原理框图本次课程设计选用模拟相乘法作为调制方法。2.22DPSK通信系统的解调方法2DPSK通信系统最常用的两种解调方法是相干解调-码反变换法和差分相干解调法。这两种方法的原理极为相似。相干解调-码反变换法，是指将已调信号与一个与信号发送端武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书3同频同相的载波信号相乘，再经过低通滤波器滤波之后，经过抽样判决和码反变换还原出原始基带信号，因此相干解调法需要进行载波同步。差分相干解调法则不需要载波信号，而是由收到的2DPSK调制输出信号延时一个码元宽度sT，然后与2DPSK已调信号输出，经低通滤波器、抽样判决器和码反变换还原原始基带信号。两种解调方法的原理框图如图3所示。乘法器LPF相乘输出载波抽样判决滤波输出定时脉冲差分译码已调信号判压输出解调输出afedcb(a)相干解调-码反变换法乘法器LPF相乘输出抽样判决滤波输出定时脉冲差分译码已调信号判压输出解调输出afedcb延时Ts(b)差分相干解调法图32DPSK的两种解调方法原理框图差分相干解调法的各个节点的波形如图4所示。图4差分相干解调法关键节点波形本次课程设计及采用相干解调法进行解调。武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书43.建立模型描述3.1模型概述如前所述，本次课程设计所设计的2DPSK通信系统的调制部分采用模拟调制法，解调部分采用相干解调-码反变换法，在已调信号向解调器输入端输入的过程中引入加性高斯白噪声的干扰，系统的原理框图如图5所示。原始基带信号（随机二进制信源）差分编码电路码型转换器乘法器BPF噪声源（加性高斯白噪声）LPF乘法器抽样判决器码反变换电路载波信号（sinewave）单极性NRZ二进制差分双极性码已调信号解调器输出图52DPSK通信系统原理框图用MATLAB的simulink模块对上述系统进行设计与仿真，通信系统的原理图如图6所示。图62DPSK通信系统原理图除了随机二进制信号发生器作为原始基带信号的信源之外，整个通信系统由差分编武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书5码、码型变换-模拟调制、相干解调、差分译码（码反变换）以及误码率计算与显示等5个模块构成。为了对通信系统的仿真结果进行直观的观测，设置了4个示波器：scope1用来输出基带码型变换的波形，scope2用来输出调制信号、载波信号与已调信号的波形，scope3用来输出解调器各节点的波形，scope4用来对比原始基带信号与解调器输出信号。3.2模块设计思路阐述3.2.1几个信号发生器的参数整个通信系统用到了随机二进制信号发生器、正弦信号、高斯噪声源等三个信号发生器，这三个信号发生器的参数如表1所示。表1几个信号发生器的参数控件采样时间/s频率/Hz周期/s随机二进制信号发生器111正弦信号发生器0.00140.25高斯噪声源0.001--由表1可知，原始基带信号的码元宽度1sTs，码元传输速率1BRB。高斯噪声源的采样时间要远小于载波信号及原始基带信号的周期，这样做的目的是使得调制输出信号在一个码元宽度的时间内所受到的高斯噪声的干扰的均值为零。需要说明的是，上述参数的设置是为了使得仿真的结果更为直观，实际的2DPSK通信系统的码元传输速率及载波功率要高得多。3.2.2差分编码与差分译码电路的设计差分码的编码规则为：1nnnbab式中：na为原始基带信号序列，nb为原始基带序列的二进制差分序列，最初的1nb可以任意给定。所以，差分编码通过原始基带信号与其经过一个码元宽度sT的延时之后的信号经异或运算实现。那么，差分编码过程中所用到的unitdelay模块的延时应设置为1s。与之相反，差分译码的规则为：1nnnabb式中：na为解调器还原的原始基带信号序列，nb为抽样判决器输出的的二进制序列。差分译码电路的结构与差分编码电路相似，其中用到的unitdelay模块的延时仍然设置为1s。武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书63.2.3模拟调制与相干解调部分的参数设计模拟调制部分的电路比较简单，首先将二进制差分码的输出数据类型转换为double型，再通过码型转换器unipolartobipolarconverter(以下简称UBC)将单极性非归零信号转换为双极性非归零信号，UBC的参数设置：M-arynumber-2，Polarity-Positive，这样的设置能够保证双极性信号的高低电平值分别为1和-1。之后通过乘法器将变换后的基带信号与载波信号相乘便可得到调制输出信号。解调部分首先通过一个带通滤波器，用来滤除调制输出信号频段之外的噪声信号，再通过乘法器实