課程設計--2psk數(shù)字傳輸系統(tǒng)設計與性能分析

1、<p>　　通信系統(tǒng)仿真課程設計</p><p>　　題 目： 2PSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)設計與性能分析 </p><p>　　專業(yè)班級： 通信工程 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　成 績： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　2PSK調(diào)制是通信環(huán)節(jié)中重要的環(huán)節(jié)之一，同時2PSK調(diào)試技術的改進

3、也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。本文是主要研究2PSK信號的調(diào)制解調(diào)原理性能分析.最后用MATLAB來仿真得到相應波形，通過仿真，觀察了解調(diào)制解調(diào)過程中的各個環(huán)節(jié)的波形。并通過比較仿真與理論計算的性能，證明了仿真的可靠性。 為了使數(shù)字信號在信道中有效地傳播，必須使用數(shù)字基帶信號的調(diào)制與解調(diào)，以使得信號與信道的特性相匹配?；趍atlab實驗平臺實現(xiàn)對數(shù)字信號的2psk的調(diào)制與解調(diào)的模擬。</p><p>　　2P

4、SK是一種高傳輸效率的調(diào)制方式其抗噪聲能力比ASK和FSK都強，而且不容易受信道特性變化的影響。在高速、中低速數(shù)據(jù)傳輸中廣泛引用。本文詳細的介紹了PSK波形的產(chǎn)生和過程加深了我們對數(shù)字信號調(diào)制與解調(diào)的認知程度。實現(xiàn)調(diào)試解調(diào)的方法有很多種，本文應用了鍵控法產(chǎn)生調(diào)制與解調(diào)信號。數(shù)字相位調(diào)制又稱相移鍵控記作PSK(Phase Shift Keying),二進制相移鍵控記作2PSK，它們是利用載波振蕩相位的變化來傳送數(shù)字信號

5、的，在二進制數(shù)字解調(diào)中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，則就產(chǎn)生二進制移相鍵控2PSK信號。重點介紹了2PSK的調(diào)制與解調(diào)的工作原理.</p><p>　　關鍵詞：數(shù)字調(diào)制、2PSK、調(diào)制與解調(diào)、Matlab仿真。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b>

6、</p><p><b>　　1.1設計背景1</b></p><p>　　1.2 設計目的及意義3</p><p>　　1.3 設計要求3</p><p>　　1.4 設計思路簡介3</p><p>　　第2章 2PSK工作原理4</p><p>　　2.1

7、 2PSK數(shù)字調(diào)制4</p><p><b>　　2.2調(diào)制原理4</b></p><p>　　2.3 解調(diào)原理5</p><p>　　第3章 方案選擇7</p><p>　　3.1 信號調(diào)制結構圖7</p><p>　　3.2 信號解調(diào)結構圖7</p><

8、p>　　3.3 2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能9</p><p>　　第4章 仿真圖11</p><p>　　4．1.解調(diào)調(diào)制仿真圖11</p><p><b>　　4.2頻譜圖11</b></p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><

9、;b>　　附錄16</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1設計背景</b></p><p>　　隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，特別是與計算機技術相融合的今天，通信系統(tǒng)和信號處理技術變得越來越復雜。</p><p>　　強大的計算機輔

10、助分析與設計工具和系統(tǒng)仿真方法作為將新的技術理論成果轉(zhuǎn)換為實際產(chǎn)平的高效而低成本途徑越來越受到業(yè)界的青睞。</p><p>　　在當今高度信息化的社會，信息和與通信已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的命脈。</p><p>　　通信作為傳輸信息的手段和方法，與傳感技術、計算機技術相互融合，已經(jīng)成為21世紀國際社會和世界經(jīng)濟發(fā)展的強大推動力。</p><p>　　通信就是克服距離上的障

11、礙，從一地向另一地傳遞和交換信息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像都是消息。消息有模擬消息以及數(shù)字消息。所以消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號后才能在系統(tǒng)中傳輸。所以，信號是傳輸消息的重要手段。</p><p>　　現(xiàn)代通信都要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關鍵技術的調(diào)制解調(diào)技術一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬條幅調(diào)頻技術的完善，到現(xiàn)在的數(shù)字調(diào)制技術的廣泛引用

12、，使得信息的傳輸更為有效和可靠。</p><p>　　數(shù)字通信息通過較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于計算和連接等優(yōu)點。</p><p>　　MATLAB軟件包最早于美國Mathwork公司于1967年提出的。早期是為了實現(xiàn)一些矩陣運算；而隨著這鐘的軟件的漸漸發(fā)展，它以計算機及繪圖功能強大而逐漸深入到了各個工程領域，比如，數(shù)學、物理、力學、信號分析以及數(shù)字

13、信號處理等，目前已是工程師們喜愛的一種分析工具，目前，已經(jīng)發(fā)展到了Matlab7.0版本。Matlab大大降低了對是用數(shù)學基礎知識和計算機語言知識方面的要求，而且編程效率較高，還可以直接在計算機上輸出結果和精美的圖形。Matlab具有以下特點：</p><p><b>　　編程效率較高。</b></p><p><b>　　語句簡單。</b>&l

14、t;/p><p>　　具有多個功能強大的應用工具。</p><p>　　方便的計算和繪圖功能。</p><p>　　本課程設計主演是運用MATLAB來實現(xiàn)數(shù)字基帶信號的模擬傳輸。在知道其傳輸原理的情況下，得到仿真電路，并且對正交振幅調(diào)制、解調(diào)過程的頻譜和波形的分析，同時在無噪聲和有噪聲的情況下分析，加入高斯白噪聲，觀察其誤碼率。</p><p>

15、　　MATLAB是一種互交式的、以矩陣為基礎的軟件開發(fā)環(huán)境，它應用于科學和工程的計算與可視化。Matlab的編程能簡單，并且容易加大和創(chuàng)造新的命令與函數(shù)。應用matlab可以反方便的解決復雜數(shù)值計算問題。Matlab具有強有力的動態(tài)仿真環(huán)境，可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　MATLAB是Mathworks公司推出的基于matlab平臺的著名仿真環(huán)境作為一種專業(yè)和功能強大的

16、且操作簡單的仿真工具，目前已被越來越多的工程技術人員所青睞，它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀，而且已經(jīng)在各個領域得到了廣泛引用。本次課程設計是基于MATLAB的仿真，通過系統(tǒng)分析，步驟來完成本次課設。</p><p>　　相移鍵控調(diào)制是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。傳統(tǒng)的2PSK調(diào)可采用直接調(diào)相法即直接相乘的方法來實現(xiàn)調(diào)制的方法。對數(shù)字信號進行調(diào)制可以便于信號的傳輸；實現(xiàn)通道復用；

17、改變信號占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。</p><p>　　相移鍵控在數(shù)據(jù)傳輸中，尤其是在中速和中高速的數(shù)傳機中得到了光泛用用。相移鍵控有很好的抗干擾性，再有衰落的信道中也能獲得很好的效果。二進制相移鍵控方式是載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式，和模擬調(diào)制不同的是，由于數(shù)字基帶信號具有離散取值的特點，所以調(diào)制后的載波參量只有有限的幾個數(shù)值，因此，數(shù)字調(diào)制在實現(xiàn)的過程中常采用鍵控的方法。就像用數(shù)字信

18、息去控制開關一樣，根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個點平，使得載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方式。當兩個載波相位相差180度時，此時，稱為反向鍵控，也稱為絕對相移方式。</p><p>　　本次課程設計旨在將理論和實踐結合。依據(jù)所學的知識，利用multisim軟件進行試驗電路設計和仿真。</p><p>　　數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應用中，大多數(shù)信道具有帶通特性

19、而不能直接傳輸基帶信號。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術的兩種方法：</p><p>　?、儆媚M調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當做模擬信號的特殊情況處理；</p><p>　　②利用數(shù)

20、字信號的離散取值特點通過開關鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的相位進行鍵控，便可獲得相移鍵控（2PSK）基本的調(diào)制方式。</p><p>　　數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字基帶信號對載波的默寫參量進行控制，使得載波的這些參量隨著基帶信號的變化而變化。</p><p>　　1.2 設計目的及意義</p><p>　　1、 綜合利用MATLAB進行《M

21、ATLAB原理及應用》、《信號與系統(tǒng)》、《通信原理》、等多門課程知識、使得學生建立通信系統(tǒng)的完整概念。</p><p>　　2、學習如何利用計算機仿真方法和技術對通信系統(tǒng)的理論知識進行驗證，并學會搭建簡單的系統(tǒng)模型。</p><p>　　3、掌握MATLAB7.0的基礎知識，熟悉MATLAB進行通信系統(tǒng)仿真中各個常用模塊的使用方法。</p><p>　　4、通過系統(tǒng)

22、仿真加深對通信課程的理解。</p><p>　　5、培養(yǎng)學生系統(tǒng)設計與系統(tǒng)開發(fā)的思想。</p><p>　　6、培養(yǎng)學生利用軟件進行通信仿真的能力。</p><p><b>　　1.3 設計要求</b></p><p>　　1、熟悉掌握通信原理中的理論知識。</p><p>　　2、掌握二進制相移

23、鍵控（2PSK）調(diào)制和解調(diào)原理及實現(xiàn)方法。</p><p>　　3、根據(jù)2PSK系統(tǒng)原理給出2PSK信號的調(diào)制和解調(diào)原理框圖。</p><p>　　4、利用MATLAB7.0仿真實現(xiàn)2PSK信號的調(diào)制與解調(diào)，并仿真2PSK載波調(diào)制信號在高斯白噪聲信道下的誤碼率及比率性能，要求給出調(diào)制信號、載波信號及已調(diào)信號的波形圖和頻譜圖。</p><p>　　5、在高斯白噪聲下，

24、討論2PSK誤碼率及比率特性，得出仿真結果，并與理論值相比</p><p>　　6、在老師的指導下，獨立的完成課程設計。</p><p>　　1.4 設計思路簡介</p><p>　　熟悉掌握二進制相移鍵控（2PSK）調(diào)制和解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法。根據(jù)2PSK系統(tǒng)原給出2PSK信號的調(diào)制和解調(diào)原理框圖。在Matlab系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境下對2PSK調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)原理進行討論

25、。利用Matlab設計相應的2PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)，通過實驗仿真，利用這個系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)一個2PSK信號進處理。最后，對系統(tǒng)性能進行分析</p><p>　　第2章 2PSK工作原理</p><p>　　2.1 2PSK數(shù)字調(diào)制</p><p>　　數(shù)字調(diào)制就是利用載波信號的某些離散狀態(tài)來表征所傳送的信號，在接收機端也對載波信號的離散調(diào)制參量進行檢測，和模擬信號一樣

26、，數(shù)字調(diào)制也有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相三種基本形式。</p><p>　　二進制相移鍵控（2PSK）方式是載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而變化的一種數(shù)字調(diào)制方式，就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個點平，使得載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方式。在抗噪聲性能方面，2PSK的性能最好。</p><p>　　數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸

27、基帶信號。為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制技術的兩種方法：</p><p>　?、儆媚M調(diào)制的方法去實現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制，即把數(shù)字調(diào)制看成是模擬調(diào)制的一個特例，把數(shù)字基帶信號當做模擬信號的特殊情況處理；</p><p>　　②利用數(shù)字信號的離散取

28、值特點通過開關鍵控載波，從而實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。這種方法通常稱為鍵控法，比如對載波的相位進行鍵控，便可獲得相移鍵控（2PSK）基本的調(diào)制方式。 </p><p>　　圖1 相應的信號波形的示例</p><p><b>　　2.2調(diào)制原理</b></p><p>　　數(shù)字調(diào)制是指利用數(shù)字基帶信號對載波的某些參量進行控制，使得載波的這些參量隨著基帶信號

29、的變化而變化。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相三種。</p><p>　　數(shù)字調(diào)相：如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，這兩個頻率同時達到正最大值，同時達到零值，同時達到負最大值，它們應處于"同相"狀態(tài)；如果其中一個開始得遲了一點，就可能不相同了。如果一個達到正最大值時，另一個達到負最大值，則稱為"反相"。一般把信號振蕩一次（一周）作為360度。如果一個

30、波比另一個波相差半個周期，我們說兩個波的相位差180度，也就是反相。當傳輸數(shù)字信號時，"1"碼控制發(fā)0度相位，"0"碼控制發(fā)180度相位。載波的初始相位就有了移動，也就帶上了信息。</p><p>　　2PSK也稱為而進制相移鍵控，2PSK是相移鍵控的最簡單的一種形式。它用兩個初相相隔為180度的載波來傳遞二進制信息，也就是說相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振

31、幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和π分別表示二進制“1”和“0”。因此，2PSK信號的時域表達式為：</p><p>　　\* MERGEFORMAT (t)=Acos \* MERGEFORMAT t+ \* MERGEFORMAT )</p><p>　　其中， \* MERGEFORMAT 表示第n個符號的絕對相位：</p><p>　　

32、\* MERGEFORMAT = \* MERGEFORMAT </p><p>　　因此，上式可以改寫為：</p><p>　　\* MERGEFORMAT </p><p>　　圖2 2PSK信號波形</p><p><b>　　2.3 解調(diào)原理</b></p><p>　　2P

33、SK只能采用相干解調(diào)，因為發(fā)‘0’或發(fā)‘1’時，其采用相位變化攜帶信息。具體地說，2PSK信號可以看做是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號，它的包絡此時不在與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，它的振幅不變（無法提取不同的包絡，不能使用包絡檢波法解調(diào)）頻率也不會變（無法用濾波器分開）2PSK信號的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號本身就是利用相位傳遞信息的，所以在接收端必須利用信號的相位信息來解調(diào)信號。方案原理中給出了一種2PSK信號相干接收設

34、備的原理框圖。圖中經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進行抽樣判決。判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負抽樣值判為0.</p><p>　　2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形如圖所示.在波形中，假設相干載波的基準相位與2PSK信號的調(diào)制載波的基準相位一致（通常默認為0相位）。但是，由于在2PSK信號的載波恢復過程當中存在著的相位模糊，即恢復的本地載波與所需的相干載波可

35、能同相，也有可能反向，這種相位關系不確定的性能將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，就是說，‘1’將會變?yōu)椤?’，‘0’將會變?yōu)椤?’，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象成為當恢復的相干載波產(chǎn)生180°倒相時,解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反,解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為"倒π"現(xiàn)象.由于在2PSK信號的載波恢復過程中存在著180°的相

36、位模糊,所以2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機的"倒π"現(xiàn)象,這也是為什么在2PSK中很少采用的原因。 </p><p>　　另外，在隨機信號碼元序列中，信號波形有可能出現(xiàn)長時間連續(xù)的正玄波，導致在接收端無法辨認信號碼元的起止時間。為了解決上述問題，可以采用差分相移鍵控體制。</p><p>　　圖3 2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形</p><p>

37、;<b>　　第3章 方案選擇</b></p><p>　　3.1 信號調(diào)制結構圖</p><p>　　圖4 2PSK信號采用乘法器的調(diào)制原理框圖</p><p>　　圖5 2PSK信號采用相位選擇器的調(diào)制原理框圖</p><p><b>　　結構圖分析：</b></p><

38、;p>　　2PSK調(diào)制器可以采用相乘器，也可以采用相位選擇器就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較，只是對s(t)要求不同，故2PSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關電路，選擇不同相位的載波輸出，這時s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列號均可，2PSK信號屬于DSB信號，它的解調(diào)，不再采用包絡檢測的方法，只能進行相干解調(diào)。</p>&l

39、t;p>　　3.2 信號解調(diào)結構圖</p><p>　　圖6 信號解調(diào)原理圖</p><p><b>　　結構圖分析：</b></p><p>　　信號的解調(diào)原解調(diào)的過程，實質(zhì)上是接收的已調(diào)信號與本地載波信號進行極性比較的過程。不考慮噪聲時，帶通濾波器輸出點波形與輸入端2PSK波形相同，2PSK信號與本地恢復的同步載波相乘，得到波形其

40、表達式為：；經(jīng)低通濾波器濾掉高頻分量輸出為：</p><p>　　得到波形，經(jīng)抽樣判決，恢復出原數(shù)字信號，如圖(b)所示。x為抽樣時刻的值，判別規(guī)則為x>0,判為0，x<0,判為1。</p><p>　　在相干解調(diào)中，要求本地恢復的相干載波相位與接收的2PSK信號同頻同相，由于本地恢復的載波相位有隨機性，當恢復的載波產(chǎn)生1800倒相時，如圖（c）中波形b，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將

41、與發(fā)送的數(shù)字基帶信號“1”和“0”正好相反，解調(diào)器輸出的數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為“倒л”現(xiàn)象或稱反向工作，也稱相位模糊。這對數(shù)字傳輸來說是不能允許的?？朔辔荒：畛Ｓ玫霓k法是，采用相對相移鍵控技術（DPSK）。由于2PSK信號屬于DSB信號，PSK信號的功率譜中無載波分量，它的解調(diào)，不再能采用包絡檢測的方法，只能進行相干解調(diào)，在相干解調(diào)中，如何得到同頻同相的本地載波是個關鍵問題，只有對PSK信號進行非線性變換，才能產(chǎn)生載

42、波分量。常用的載波恢復電路有兩種：一種是平方環(huán)電路，另一種是科斯塔斯（Costas）環(huán)電路。</p><p><b>　　平方環(huán)提取載波：</b></p><p>　　圖7 平方環(huán)提取載波結構圖</p><p>　　鎖相環(huán)除了具有窄帶濾波和記憶功能外，還有良好的跟蹤性能，即相位鎖定功能。因此，二者相比，平方環(huán)法提取的載波信號和接收的載波信號之

43、間的相位差更小，載波質(zhì)量更好。故通常情況下平方環(huán)法的性能優(yōu)于平方變換法，其應用也比平方變換法更為廣泛。</p><p>　　科斯塔斯環(huán)提取載波：</p><p>　　圖8 科斯塔斯環(huán)提取載波結構圖</p><p>　　兩種恢復載波方式的比較：</p><p>　　同相正交環(huán)與平方環(huán)都利用鎖相環(huán)（PLL）提取載波，由于鎖相環(huán)電路的相位跟蹤鎖定

44、能力強，故兩種方式提取的載波質(zhì)量都比較好。相比之下，雖然Costas環(huán)在電路上要復雜一些，但它的工作頻率就是載波頻率，而平方環(huán)的工作頻率則是載頻的兩倍，當載波頻率很高時，Costas環(huán)由于工作頻率較低而更易于實現(xiàn)；當環(huán)路正常鎖定后，由于載波提取電路和解調(diào)電路合二為一，Costas環(huán)可以直接獲得解調(diào)輸出，而平方環(huán)卻不行。</p><p>　　3.3 2PSK系統(tǒng)的抗噪聲性能</p><p>

45、　　2PSK可分為絕對相移和相對相移兩種，并且指出2PSK信號從新信號的波形上看，是一對倒向信號的序列，或者說，其表達式的形式完全一致，在一個碼元的持續(xù)時間TS，都可以表示為因此討論2PSK相干解調(diào)的誤碼率性能的分析，相干解調(diào)又稱極性比較法，其性能分析模型如下圖</p><p>　　因此討論2PSK相干解調(diào)的誤碼率性能的分析，相干解調(diào)又稱極性比較法，性能分析模型如:</p><p>　　圖

46、9 2psk信號相干解調(diào)系統(tǒng)性能分析模型</p><p>　　設發(fā)送端發(fā)出的信號如下所示，則接受端帶通濾波器輸出器輸出波形y(t)為</p><p><b>　　發(fā)送“1”</b></p><p><b>　　發(fā)送“0”</b></p><p>　　y(t)經(jīng)過相干解調(diào)后，送入抽樣判決器的輸入波形為

47、</p><p><b>　　發(fā)送“1”</b></p><p><b>　　發(fā)送“0”</b></p><p>　　由于nc(t)是均值為0，方差為σn2的高斯噪聲，所以x(t)的一維概率密度函數(shù)為 </p><p>　　發(fā)送 “1” </p><p><b&g

48、t;　　發(fā)送“0”</b></p><p>　　由判決門限分析可知，在發(fā)送“1”符號和發(fā)送“0”符號的概率相等，即P(1)=P(0)時，最佳判決門限b*=0,此時，發(fā)“1”而判錯為“0”的概率為</p><p>　　同理，發(fā)送“0”而錯判為“1”的概率為</p><p><b>　　第4章 仿真圖</b></p>&l

49、t;p>　　4．1.解調(diào)調(diào)制仿真圖</p><p>　　圖 4.1.1 2PSK系統(tǒng)信號解調(diào)前波形圖 圖 4.1.2 2PSK系統(tǒng)信號解調(diào)波形圖</p><p><b>　　4.2頻譜圖</b></p><p>　　圖 4.1.3 2PSK系統(tǒng)信號解調(diào)前頻譜圖 圖 4.1.4 2PSK

50、系統(tǒng)信號解調(diào)頻譜</p><p>　　圖 4.1.1說明：基帶信號經(jīng)過調(diào)制系統(tǒng)生成PSK信號，信道中可能會有噪音干擾，經(jīng)過帶通濾波器過濾出有用信號。</p><p>　　圖 4.1.2說明：信道內(nèi)的PSK信號經(jīng)過帶通濾波器過濾出有用信號，經(jīng)過相乘器和載波信號相乘，所得信號通過低通濾波器得到低頻信號，再經(jīng)抽樣判決得到基帶信號。</p><p>　　圖 4.1.3說明：

51、信源信號是低頻信號，能量主要集中在低頻部分。調(diào)制之后信號變?yōu)殡p邊帶信號，加入噪聲之后會干擾原信號。</p><p>　　圖 4.1.3說明：經(jīng)過帶通濾波處理之后的信號是雙邊帶信號，帶通濾波增加了信號的信噪比。通過低通濾波器后得到低頻信息。經(jīng)過最后判決解調(diào)之后，與原信號頻譜很相近，說明仿真很理</p><p><b>　　實驗總結</b></p><

52、p>　　這次課程設計，我們要在三個星期內(nèi)完成課程設計，在同學幫助，圖書館借閱相關書籍，網(wǎng)上查閱資料和自己努力下，就2PSK設計而言，我成功實現(xiàn)了使用Matlab編程，收獲很大。</p><p>　　這次課程設計，給我影響最深的就是Matlab的強大功能和廣泛應用。無論是學習信號與系統(tǒng)，通信原理，數(shù)字信號處理，數(shù)字圖像處理，發(fā)現(xiàn)這些課程的應用都要大力借助于Matlab來實現(xiàn)?？梢哉f沒學好Matlab對于我這種

53、準備往信息發(fā)面發(fā)展的人來說就跟沒有輪子的汽車一樣，是個擺設。經(jīng)過這次學習，我略通Matlab的使用，對信號處理常用的函數(shù)和基本的編程思想有了一定的認識和提高。 </p><p>　　通過理論學習，我了解到2PSK相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞信息的，而振幅和頻率保持不變。并且通過對2PSK功率譜密度的分析和仿真，我更加深刻的理解了二進制相移鍵控信號的頻譜特性與2ASK的很像。在本次課設中

54、，我也學到了很多東西，無論是學習方面還是做人方面我都學到了許多，這次的課程設計讓我懂得了團隊合作的重要性，這次的課程設計就是我和隊友共同努力下才能這樣順利的完成，這次我們設計的課題是2PSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)設計與性能分析，讓我掌握了設計一個Matlab編程實現(xiàn)一個調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，掌握了2PSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，實際解決了設計中出現(xiàn)的問題，增強了尋找問題和解決問題的能力，使我的動手能力大大提高，讓我懂得了如何讓理論知識去轉(zhuǎn)化為實際的產(chǎn)品，增強

55、了我的實干能力，再有通過此次課程設計的成功不僅幫助我們更好地掌握書本上匯編語言知識的掌握，尤其重要的是增強了我們的自信，培養(yǎng)了我們獨立思考的能力！</p><p>　　總之，希望以后有更多相關這方面的學習，其實在最初學習通信原理的時候，覺得不是那么難，可是通過此次課設我才知道，當我們把理論和實踐相結合的時候，原來不是我們所想的那樣簡單，以后， 還得加強這方面。</p><p><b&

56、gt;　　參考文獻</b></p><p>　　[1]樊昌信《通信原理》電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2]王秉軍等《通信原理》清華大學出版社</p><p>　　[3]曹志剛《現(xiàn)代通信原理》清華大學出版社</p><p>　　[4]劉衛(wèi)國《MATLAB程序設計與應用（第二版）》高等教育出版社</p><

57、p>　　[5]王嘉梅《基于MATLAB的數(shù)字信號處理與時間開發(fā)》西安電子科技大學出版社</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過將近三周的努力，課程設計終于劃上了一個句號，在此我由衷感謝我的指導老師，在做課程設計時他給了我耐心的指導和幫助！</p><p>　　感謝我們組的組員，是我們一起的共同努力才能這樣

58、出色的完成這次課程設計， 在這次的課程設計的過程中我們的確遇到了不少的困難和挫折，但這都難不倒我們，因為我們是一個團結的整體給了我們戰(zhàn)勝一切的力量，真的很感謝他們。</p><p>　　最后，感謝李立老師評閱本論文并提出寶貴意見。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　程序設計源代碼：</b>

59、;</p><p><b>　　clc;</b></p><p>　　clear all; </p><p>　　close all; </p><p>　　fs=8e5;%抽樣頻率 </p><p>　　fm=20e3;%基帶頻率 </p><p>　　n=2*(6*fs

60、/fm); </p><p>　　final=(1/fs)*(n-1); </p><p>　　fc=2e5; % 載波頻率 </p><p>　　t=0:1/fs:(final); </p><p>　　Fn=fs/2;%耐奎斯特頻率 </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

61、%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 用正弦波產(chǎn)生方波 </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　twopi_fc_t=2*pi*fm*t; </p><p><b>　　A=1; </b></p

62、><p><b>　　phi=0; </b></p><p>　　x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波 </p><p><b>　　am=1; </b></p><p>　　x(x>0)=am; </p><p>　　x(x<0)=

63、-1; </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 信源信號</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　figure(1) </p>

64、;<p>　　subplot(321); </p><p>　　plot(t,x); </p><p>　　axis([0 2e-4 -2 2]); </p><p>　　title('信源信號'); </p><p><b>　　grid on </b></p><p&

65、gt;　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% PSK調(diào)制信號</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　car=sin(2*pi*fc*t);%載波 </p><p&

66、gt;　　ask=x.*car;%載波調(diào)制 </p><p>　　subplot(322); </p><p>　　plot(t,ask); </p><p>　　axis([0 200e-6 -2 2]); </p><p>　　title('PSK信號'); </p><p><b>　　

67、grid on; </b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 噪音信號</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p><b&g

68、t;　　vn=0.1; </b></p><p>　　noise=vn*(randn(size(t)));%產(chǎn)生噪音 </p><p>　　subplot(323); </p><p>　　plot(t,noise); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p

69、>　　title('噪音信號'); </p><p>　　axis([0 .2e-3 -1 1]); </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 調(diào)制后加噪</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%

70、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　askn=(ask+noise);%調(diào)制后加噪 </p><p>　　subplot(324); </p><p>　　plot(t,askn); </p><p>　　axis([0 200e-6 -2 2]); </p><p>　　ti

71、tle('加噪后調(diào)制信號'); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 帶通濾波器 </p><p>　　%%%%%%%%%%%

72、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　fBW=40e3; </p><p>　　f=[0:3e3:4e5]; </p><p>　　w=2*pi*f/fs; </p><p>　　z=exp(w*j); </p><p>　　BW=2*pi*fBW/fs; </p&g

73、t;<p>　　a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a) </p><p>　　p=(j^2*a^2); </p><p>　　gain=.135; </p><p>　　Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p)); </p><p>　　subplot(325); </p>&l

74、t;p>　　hh=abs(Hz);</p><p>　　plot(f,hh); </p><p>　　title('帶通濾波器'); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　Hz(Hz==0)=10^(8);%avoid log(0) </p>&

75、lt;p>　　subplot(326); </p><p>　　hhb=20*log10(hh);</p><p>　　plot(f,hhb); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　title('Receiver -3dB Filter Response')

76、; </p><p>　　axis([1e5 3e5 -3 1]); </p><p>　　set (gcf, 'num', 'off', 'name', ['系統(tǒng)信號調(diào)制波形'...</p><p>　　blanks(10)]);</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%

77、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 帶通濾波后輸出</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　a=[1 0 0.7305];%[1 0 p] </p><p>　　b=[0.135 0 -0.

78、135];%gain*[1 0 -1] </p><p>　　faskn=filter(b,a,askn); </p><p>　　figure(2) </p><p>　　subplot(321); </p><p>　　plot(t,faskn); </p><p>　　axis([0 100e-6 -2 2]);

79、 </p><p>　　title('通過帶通濾波后輸出'); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　cm=faskn.*car;%解調(diào) </p><p>　　subplot(322); </p><p>　　plot(t,cm); <

80、/p><p>　　axis([0 100e-6 -2 2]); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　title('通過相乘器后輸出'); </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p>

81、<p>　　% 低通濾波器 </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p><b>　　p=0.72; </b></p><p>　　gain1=0.14;%gain=(1-p)/2 </p><p>　　Hz1=g

82、ain1*(z+1)./(z-(p)); </p><p>　　subplot(323); </p><p>　　Hz1(Hz1==0)=10^(-8);%avoid log(0) </p><p>　　plot(f,20*log10(abs(Hz1))); </p><p><b>　　grid on; </b><

83、;/p><p>　　title('LPF -3dB response'); </p><p>　　axis([0 5e4 -3 1]); </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 濾波器系數(shù) </p><

84、;p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　a1=[1 -0.72];%(z-(p)) </p><p>　　b1=[0.14 0.14];%gain*[1 1] </p><p>　　so=filter(b1,a1,cm); </p><p>　　so=so*10

85、;%add gain </p><p>　　so=so-mean(so);%removes DC component </p><p>　　subplot(324); </p><p>　　plot(t,so); </p><p>　　axis([0 8e-4 -3.5 3.5]); </p><p>　　title(

86、'通過低通濾波器后輸出'); </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　%Comparator </p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 判定并輸出波形

87、</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　High=2.5; </p><p>　　Low=-2.5; </p><p>　　vt=0;%設立比較標準 </p><p><b>　　error=0; </b>&l

88、t;/p><p>　　len1=length(so); </p><p>　　for ii=1:len1 </p><p>　　if so(ii) >= vt </p><p>　　Vs(ii)=High; </p><p><b>　　else </b></p><p>

89、;　　Vs(ii)=Low; </p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　Vo=Vs; </b></p><p>　　subplot(325); </p><p>　　plot

90、 (t,Vo), title('解調(diào)后輸出信號'), </p><p>　　axis([0 2e-4 -5 5]) </p><p><b>　　grid on; </b></p><p>　　xlabel('時間 (s)'), ylabel('幅度(V)')</p><p&g

91、t;　　set (gcf, 'num', 'off', 'name', ['系統(tǒng)信號解調(diào)波形'...</p><p>　　blanks(10)]);</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　%

92、 系統(tǒng)調(diào)制信號頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p><b>　　T=t(end);</b></p><p><b>　　df=1/T;</b></p><p>　　N=length(ask);</p&g

93、t;<p>　　f=(-N/2:N/2-1)*df;</p><p><b>　　figure(3)</b></p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 信源頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%

94、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　xf=fftshift(abs(fft(x)));</p><p>　　subplot(221)</p><p>　　plot(f,xf)</p><p>　　title('信源頻譜')</p><p>　　%%%%

95、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 調(diào)制信號頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　askf=fftshift(abs(fft(ask)));</p><p>　　su

96、bplot(222)</p><p>　　plot(f,askf)</p><p>　　title('調(diào)制信號頻譜')</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 噪音信號頻譜</p><p>　　%

97、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　noisef=fftshift(abs(fft(noise)));</p><p>　　subplot(223)</p><p>　　plot(f,noisef)</p><p>　　title('噪音信號頻譜')</

98、p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 調(diào)制后加噪音信號頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　asknf=fftshift(abs(fft(askn)

99、));</p><p>　　subplot(224)</p><p>　　plot(f,asknf)</p><p>　　title('調(diào)制后加噪音信號頻譜')</p><p>　　set (gcf, 'num', 'off', 'name', ['系統(tǒng)調(diào)制信號頻譜

100、9;...</p><p>　　blanks(10)]);</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 通過帶通濾波后信號頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

101、/p><p><b>　　figure(4)</b></p><p>　　fasknf=fftshift(abs(fft(faskn)));</p><p>　　subplot(221)</p><p>　　plot(f,fasknf)</p><p>　　title(' 通過帶通濾波后信號頻

102、譜')</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 通過相乘器后信號頻譜</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　cmf=fftshift(abs

103、(fft(cm)));</p><p>　　subplot(222)</p><p>　　plot(f,cmf)</p><p>　　title(' 通過相乘器后信號頻譜')</p><p>　　sof=fftshift(abs(fft(so)));</p><p>　　subplot(223)<

104、/p><p>　　plot(f,sof)</p><p>　　title('通過低通濾波器后輸出信號頻譜')</p><p>　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　% 通過判決解調(diào)后輸出信號頻譜</p><p>　　%

105、%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%</p><p>　　Vof=fftshift(abs(fft(Vo)));</p><p>　　subplot(224)</p><p>　　plot(f,Vof)</p><p>　　title('通過判決解調(diào)后輸出信號頻譜')</p&