2psk仿真

1设计原理1.12PSK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信号的时域表达式为ｅ2psk(t)=Acos(ωct+φn)其中，φn表示第n个符号的绝对相位：0发送“0”时φn=π发送“1”时因此，上式可以改写为Acosωct概率为Pｅ2psk(t)=-Acosωct概率为1-P错误!未找到引用源。图1-12PSK调制的键控法1.2解调原理CDIO实践教学——调研报告22PSK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1-2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1-3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.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.故用2DPSK来进行避免这种情况的发生。图1-22PSK相干解调原理图图1-3相干解调各时间点的波形2系统仿真2.1M文件下的仿真2.1.1源程序代码CDIO实践教学——调研报告3clearall;closeall;clc;max=10;g=zeros(1,max);g=randint(1,max);%长度为max的随机二进制序列cp=[];mod1=[];f=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(311);plot(cp);gridon;axis([0100*length(g)-22]);title('二进制信号随机序列');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(312);plot(tiaoz);gridon;axis([0100*length(g)-22]);title('2PSK调制后的信号');%带有高斯白噪声的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz中加入白噪声，信噪比为10CDIO实践教学——调研报告4figure(1);subplot(313);plot(tz);gridonaxis([0100*length(g)-22]);title('加入高斯白噪声后的信号');jiet=2*mod1.*tz;%同步解调figure(2);subplot(311);plot(jiet);gridonaxis([0100*length(g)-22]);title('相乘后信号')%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([02000-1003])title('低通滤波器幅频相频图');jt=filter(b,a,jiet);figure(2);subplot(312);plot(jt);gridonaxis([0100*length(g)-22]);title('经低通滤波器后信号')%抽样判决form=1:100*length(g);ifjt(m)0;jt(m)=1;elsejt(m)=0;jt(m)=0;endendfigure(2);subplot(313);plot(jt);gridonaxis([0100*length(g)-22]);title('解调后的信号')2.1.2仿真结果CDIO实践教学——调研报告5图2-12PSK调制波形图2-22PSK解调波形图2-3低通滤波器幅频相频图2.1.3结果分析根据上面的图形观察可知，程序代码实现的是发送0时，相位为零度，发送1时，相位为180度。在解调的过程中带通滤波器滤除其他频率的信号，经过同频同相的载波CDIO实践教学——调研报告6相乘出现了高频分量经低通滤波器后只剩低频分量，在进行抽样判决时，抽样值小于零的判为1，抽样值大于零的判为0.不过有时在给出的基带信号出会出现反相，导致后面的调制与解调都会出现错误。将调制的波形和解调的波形进行对比，会发现存在一定的误码。在图样上可以估算出误码率大致为0.2，这是由于在传送过程和接收解调过程出现了一定接受错误，导致了有一定的误码情况。2.2使用Simulink仿真2.2.1仿真原理图图2-42PSK调制解调的模块仿真图2.2.2参数的设置（1）正弦载波参数设置：设置的振幅是2v，频率为2hz，相位为。（2）与载波反相正弦波参数设置：设置的振幅是-2v，，频率也是4hz，相位为0。CDIO实践教学——调研报告7（3）伯努利二进制随机序列产生器：0和1的出现概率为0.5，抽样时间为1秒，采用是基于采样的，其幅度设置为2，周期为3，占1比为2/3。（4）码型变化器参数设置：设置依据：采用1变0不变调制，故极性设为“Negative”。（5）多路选择器参数设置：当二进制序列大于0时，输出第一路信号；当二进制序列小于0时，输出第二路信号。（6）带通滤波器参数：带通范围为2~7HZ，载波频率为4HZ，而基带号带宽为1HZ，考滤到滤波器的边沿缓降，故设置为2~7HZ。（7）低通滤波器参数设置：截止频率为1HZ，二进制序列的带宽为1HZ，故取1HZ。（8）取样判决器参数设置：门限值取为0.5，取样时间为1，当大于0.5时输出0，当小于0.5时输出1，能达到在1变0不变的取样规则下正确解码的目的。2.2.3仿真结果图2-52PSK调制的波形CDIO实践教学——调研报告8图2-6无噪声时的解调波形图2-7加入高斯白噪声后的解调波形2.2.3仿真结果分析在simnlink下能够清晰的看到2PSK调制和解调的波形。2PSK数字调制系统采用的是双极性矩形波，所以在基带信号产生后要进行极性变换。2PSK的调制是通过键控法实现的，还可以采用模拟调制的方法。2PSK的解调只有相干解调一种办法。可以发现在无噪情况下解调的波形与调制的波形一样，误码率为零。而在加入高斯白噪声后，依然可以得到解调的波形，但是存在一定的误码率。且信噪比越大，误码率越低。3设计结果分析基于MATLAB的2PSK的调制和仿真的实现，可以从两个方面入手：simulink和代码来实现。每种方法都有各自的特点。但是通过这两种方法的实现，充分的说明了2PSK的调制和解调原理，以及发现的共性：二进制数字调制要根据发0发1的情况来进行判断。可以假设发0相位为180度或为0度，发1反之。实现调制的方法有键控法和模拟法。在解调时要注意相干解调的载波必须为同频同相，在抽样时选择最佳门限值进行判断得到解调波形。CDIO实践教学——调研报告92PSK的调制和解调过程中存在一定的误码现象，解调后的波形存在一定的误差。从波形中可以估算出误码率，会发现无噪情况下的误码率比有噪情况小的多，但是在现实生活中不可能有无噪的情况，所以只要不影响通信质量有一定的误码是可以的。从仿真中可以看出在2PSK调制系统中由于存在信道干扰和码间干扰，会影响调制系统的性能，及存在一定的误码率，误码率与信噪比相关，当信噪比提高时，误码率下降。4总结体会本次项目使用了MATLAB的SIMULINK功能对2PSK系统进行建模仿真，对数字调制有了更进一步的认识，也对MATLAB中的SIMULINK有了一定的了解，熟悉了它的一些操作。加深了之前课设的印象。对于我来说，收获最大的是学会尝试和改正，经历多次失败后才会有成功。在整个设计的过程中，我发现我在实践经验方面十分缺乏，只有理论知识，没有知实践的尝试，有些东西可能与实际脱节。总体来说，我觉得这次设计这种类型的作业对我的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来，学会总体思考问题，锻炼了自己设计一个完整项目奠定了基础，培养了我综合应用设计课程及其他课程的理论知识和理论联系实际，应用生产实际知识解决实际问题的能力。CDIO实践教学——调研报告10参考文献[1]徐文燕，武振国.通信原理[M].北京:北京邮电大学出版社,2010[2]胡晓冬，董辰辉．MATLAB从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社,2010[3]刘莲青，黄一平，数字通信技术[M].北京:机械工业出版社,2009[4]邵玉斌.Matlab/Simlink通信系统建模与仿真实例分析[M].清华大学出版社,2008[5]黄葆华，杨晓静，某华坤.通信原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007[6]常华，袁刚，常敏嘉.仿真软件教程[M].清华大学出版社，2006[7]樊昌信，等.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2001CDIO实践教学——调研报告11