2PSK系统课程设计

.Word资料《通信原理》课程设计说明书基于Matlab的2PSK系统设计学院：电气与信息工程学院学生：指导教师：职称副教授专业：通信工程班级：通信1302班学号：完成时间：2016年5月学院：电气与信息工程学院专业：通信工程.Word资料指导教师学生课题名称基于MATLAB的2PSK系统设计容及任务一、设计任务利用MATLAB设计一个2PSK系统。二、设计容2PSK系统中包括调制、加噪滤噪与解调部分，具体容如下：（1）产生基带信号；（2）产生已调信号；（3）已调信号通过高斯白噪声信道；（4）对信号输出端的混合信号中的噪声进行滤除；（5）信号的解调；（6）抽样判决码元再生。三、设计要求设计出一个2PSK系统，对2PSK系统进行仿真分析，并编写设计说明书。主要参考资料[1]樊昌信,丽娜.通信原理[M].:国防工业,2015.[2]晓东,董辰辉.MATLAB从入门到精通[M].:人民邮电,2010.[3]常华,袁刚,常敏嘉.仿真软件教程.:清华大学,2006.[4]wk.baidu./view/17338d1733687e21af45a9c8?Pcf=2#6,2015-12-14[5]朱阳燕.基于MATLAB的2PSK系统仿真[J].科技信息,2008(17):82.教研室意见教研室主任：年月日.Word资料摘要现代通信系统是一个十分复杂的工程系统，通信系统设计研究也是一项十分复杂的技术。由于技术的复杂性，在现代通信技术中，越来越重视采用计算机仿真技术来进行系统分析和设计。随着电子信息技术的发展，已经从仿真研究和设计辅助工具，发展成为今天的软件无线电技术，这就使通信系统的仿真研究具有更重要和更实用的意义。课程设计首先介绍了课题的研究背景及意义和课题的研究容，其次描写了2PSK系统的相关知识理论，着重讲解了2PSK系统的两种调制方式：模拟调制法和键控法，和它的解调方式，相干解调。然后在掌握了2PSK系统原理的基础上利用MATLAB软件对数字调制方式2PSK进行了编程仿真实现，MATLAB是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析工具，可用于信号处理、滤波器设计及复杂的通信系统数学模型的建立等。在MATLAB平台上建立2PSK调制和解调技术的仿真模型，并在建立模型过程中加入一个加噪滤噪的过程。构思好2PSK系统设计的流程后即可在MATLAB仿真平台上进行2PSK系统的调制与解调，加噪和滤噪，并对仿真模型进行分析，得出仿真系统的波形图，能够更直观的了解其系统的工作流程，得出更好的结论。通过2PSK系统的仿真过程进一步学习了MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统中数字调制解调知识联系起来，从理论学习的轨道逐步引向实际应用，为以后在通信领域学习和研究打下基础。关键词：数字调制和解调；MATLAB；2PSK.Word资料目录1绪论...................................................................11.1课题的研究背景与意义.............................................11.2课题的研究容.....................................................122PSK系统相关知识理论..................................................22.12PSK系统的基本介绍...............................................22.22PSK系统的基本原理...............................................22.2.12PSK系统的调制.............................................32.2.22PSK系统的解调.............................................42.3本章小结.........................................................53基于MATLAB的2PSK系统设计.............................................63.1系统仿真平台简介.................................................63.22PSK系统结构搭建.................................................63.32PSK系统参数设置及调用函数.......................................83.4本章小结........................................................1042PSK系统仿真及分析...................................................114.1已调信号的产生..................................................114.2已调信号的解调..................................................134.3仿真结果分析....................................................144.4本章小结........................................................14结束语...................................................................15参考文献.................................................................16致.....................................................................17附录程序清单............................................................18.Word资料1绪论1.1课题的研究背景与意义通信的主要任务就是可靠并有效地实现信息的传输，实际的通信系统是复杂的大规模系统，在噪声和各种随机因素的影响下，要完成实际设计的通信系统的实验研究比较困难，有时要改变系统的某一两个参数就可能意味着整个系统需要重做。利用MATLAB进行系统仿真，具有经济可靠简便等特点，在工程领域中得到了广泛应用。近年来数字通信因为其抗干扰能力强、便于进行各种数字信号处理、易于实现集成化、经济效益正赶上或超过模拟通信等优点在近20年来得到了迅速的发展。进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，基于PSK的数字通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。（1）微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。（2）超声波水下通信编码，解决了载人潜水器之类的水下运动工具的通信问题，使国外开始深入研究水下通信问题。（3）基于PSK技术的电力线通信由于具有投资少、无需重新布线、覆盖围广、维护成本低等优点,得到广泛的应用。2PSK在数字通信中应用十分广泛，2PSK是相移键控的最简单的一种形式，它用两个初相相隔为180的载波来传递二进制信息。由于2PSK具有良好的抗干扰性和频带利用率，因此在中高速数字通信中得到了广泛的应用。课程设计利用MATLAB进行系统设计仿真，其优点是便于实现，减少了设计和开发的时间成本。1.2课题的研究容课题主要对2PSK信号的原理及其相干解调系统性能进行了分析和仿真。这样可以对数字调制方式有一个更清楚的认识。通过MATLAB软件，仿真2PSK调制与解调的具体过程，加深对2PSK调制与解调技术的掌握。.Word资料22PSK系统相关知识理论2.12PSK系统的基本介绍数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。这使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此数字调制技术有两种方法：（1）利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；（2）利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。2.22PSK系统的基本原理2PSK，二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。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。2PSK信元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位“0”和“”来表示，而其振幅和频率保持不变.因此，2PSK信号的时域表达式为:)cos()(2ncPSKAte（1）其中，表示第n个符号的绝对相位：”时发送“”时发送“100n（2)因此，上式可以改写为:.Word资料PPtAtAPSKccte概率为概率为1coscos2)(（3）这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制移相键控方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图1所示。图1移相键控波形图2.2.12PSK系统的调制2PSK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；数字键控法的开关电路受s（t）控制。2PSK信号基本的解调方法是相干解调。在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK）信号。2PSK信号调制有两种方法，即模拟调制方法和键控法。通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s（t）要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制。2PSK以载波的相位变化作为参考基准的当基带信号为0时相位相对于初始相位为0°，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。模拟调制法原理图如图2所示。图2模拟调制法原理图而就键控法来说，用数字基带信号s（t）控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s（t）为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。键控法是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式。通常用0°和180°来分别代表0和1。其时域表达式为：tnTtgaecnsnPSKcos)(2（4）1101t0sT码型变换乘法器)(ts)(2tPSKe双极性不归零tccos.Word资料开关电路2PSK的调制中na必须为双极性码，键控法原理图如图3所示。图3键控法调制原理图2.2.22PSK系统的解调2PSK信号属于DSB信号,且2PSK的幅度是恒定的它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。经