2PSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MATLAB實現(xiàn)及性能分析

1、2psk調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的matlab實現(xiàn)及性能分析學生姓名：指導老師：摘要：在數(shù)字傳輸系統(tǒng)屮，數(shù)字信號對高頻載波進行調(diào)制，變?yōu)轭l帶信號，通過信道 傳輸，在接收端解調(diào)后恢復成數(shù)字信號，由于大多數(shù)實際信號都是帶通型的，所以必須 先用數(shù)字頻帶信號對載波進行調(diào)制，形成數(shù)字調(diào)制信號再進行傳輸，因此，調(diào)制解調(diào)技 術是實現(xiàn)現(xiàn)代通信的重耍手段。數(shù)字調(diào)制地實現(xiàn)，促進了通信的飛速發(fā)展。研宄數(shù)字通 信調(diào)制理論，提供有效調(diào)制方法有著重要意義。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

2、用載波振蕩相位的變化來傳送數(shù)字信號 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，以及simulink 進行設計和仿真。關鍵詞:調(diào)制與解調(diào);2psk； simulink； matlab;1引言本課程設計主要是學會運用matlab巾的simulink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，將仿真電路到simulink之中。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進行分析，加入高斯白噪聲， 瑞利噪聲，萊斯噪聲分析調(diào)制解調(diào)后的頻譜、波形，觀察其誤

3、碼率。1.1課程設計的目的首先丫解和掌握matlab屮simulink平臺的使用；其次了解正交振幅基本電路的調(diào)制與解調(diào)的仿真，加入噪聲后觀察其頻譜和波形的變化，同吋檢測其誤碼率。1.2課程設計的要求熟悉matlab環(huán)境下的simulink仿真平臺，熟悉2psk系統(tǒng)的調(diào)制解原理，構(gòu)建 2psk調(diào)制解調(diào)電路圖.用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號的頻譜的變 化。并觀察解調(diào)前后頻譜有何變化以加深對該信號調(diào)制解調(diào)原理的理解。在調(diào)制與解調(diào)電路間加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率，并給出仿真波 形，改變信噪比并比較解調(diào)后波形，分析噪聲對系統(tǒng)造成的影響。在老師的指導下，獨立完

4、成課程設計的全部內(nèi)容。2設計原理相移鍵控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。在2psk 中，通常利用初始相位0和k分別表示二進制“1”和“0”。因此，2psk信號的時域 表達式為：c2psk=acos( o c+ ll)n)(式 2.1)就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ask信號的方法比較，只是對基帶信號要求不同，因此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)字基帶信號控制開關電路，選擇不同相位的載波輸出，這時基帶信號為單極性nrz 或雙極性nrz脈沖序列信號均可。且2psk信號屬于dsb信號，它的解調(diào)，不再能采 用包絡檢測的方法，只能進

5、行相干解調(diào)。圖2.1是產(chǎn)生2psk信號的模擬調(diào)制法框圖；圖2.2是2psk信號的相干解調(diào)法框圖?；鶐艢獯a型變換雙極件信,二歸零波2-1 2psk調(diào)制原理框圖2psk信號2-2 2psk信號的解調(diào)原理框3設計步驟3.1正交振幅調(diào)制電路分析熟悉simulink的工作環(huán)境，并建立2psk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，用功率譜密度分析儀觀察 k基帶頻譜，示波器觀察調(diào)制信號前后的波形。2psk調(diào)制解調(diào)仿真電路圖如3-1所不：density3-1 2psk調(diào)制解調(diào)原理從圖3-2到3-8是調(diào)制解調(diào)的參數(shù)設置。sour ce block parers : sine wavesin* to<v <out pxt

6、«l sin* miv « :o c t )= ami>* s i rt cf r e q* t pixsl s e) + s i ss i zte type dlet ermiztes t ixe conruxit e. t i orva. 1 t ecluxi q.ie xise dl. tlxe re.m e t ex s i rt t ixe t types ql ire rela. t edl throueh:selmples e r period =2*r» i / cf e qulertct- * sample time)hwnlx r o 3

7、t o 3t 3f s t s<mp 1 «s = pk< s« * s<mp 1 x r period /(2 本 pi)use t lie sa.mx> 1 eb色 s e <1 s 1 zxe type i t zxxifn e r 1 ea. 1 problems due t o rvirurll ner1a.xreetimes ( e. e. overflow irt «li> so 1 it e time) occvix*.p 色 x-a.m e t e r samp lit xdl« :okcancelh

8、elptim(ct):usesimvxla.t i ort timeilsi rte type :i m e b 色 s e d.圖3-2載波參數(shù)3-3基帶參數(shù)3-4 analog filter design 參數(shù)function block parameters: analog filter designl analoe filter desi en (mask) (link)desi en one of several standard analoc filters implemented in stat espace form.paramet ers3-5 analog filter d

9、esignl 參數(shù)elfunct ion block par：et ers1janpedlquantizer encodesa.mp led qxa.zxt i z e r exico de cma. sk) c 1 i nlc?jqxan.t i ze :an a.rta 1 oe si erta 1 to (1 di ei t a. 1 si erta 1 z c3) distortion a. t every sample time point.(2 qxxalxtt i za.t ion va. 1ndlthe injput cart be ei tker a. sea. 1 a.a.

10、 sa.mpl e""based vector or a.baiserd rowvector. this block processes ea. clx vector el ement i xidep endextt ly.pa. ra.me t e r sq-ua.ixt i zat ion part i t ion:qubaxit i zgl t i ort co debook :|0 1input s i ezra 1 vector 1 erte t hsamp1e time0. 2okca.nc e 1jlhelpajpplt"3-6 sampled qu

11、antizer encode 參數(shù)powe r sp e c t ra. 1 d ens i t y (ma. sk) plot the psd of t ke input.c1 i rdc)pa. ram e t e r sl enc t lx of biif f e r :1 2shiamb e r o f point s for f ft :51 2plot a. f t e r tvow many points: &4sa.mp 1 e time:0. 001applxqkj help圖 3-7 power spectral density 參數(shù)po we r sp e c t

12、 ra 1 density cma. sk) c 1 i rlk) plot the psd of the injpxit .elpa ra.m e t e r slertetlx of t>ulf f er :1 2skruri'b e r o f points f o r f f t :51 2plot after ixow ma.ny i>o i rtt&4s&mp1e time:okca.nc e 1helpajpplx圖 3-8 power spectral densityl 參數(shù)圖3-9和圖3-10是帶信號和解調(diào)信號功率譜密度圖。圖3-9基帶信號

13、功率譜密度圖power回 istime historyfrequency (rads/sec)-2000-4000-6000-8000-10000-12000-14000圖3-10解調(diào)信號功率譜密度圖圖3-11是示波器顯示圖，分別顯示：載波信號，基帶信號，2psk信號。sco peb回e閣3-11 scope波形3.2誤碼率分析在原先的電路圖加入誤碼率分析儀觀察無噪聲時的誤碼率無噪聲時2psk調(diào)制解調(diào) 仿真電路閣如閣3-2-1所示：error ratecjloulitionoispijy圖3-12無噪聲誤碼率2psk調(diào)制解調(diào)原理閣3-13無噪聲2psk調(diào)制解調(diào)誤碼率圖 3-14 error r

14、ate 參數(shù)圖345 2psk無噪聲波形3.3有噪聲的2psk調(diào)制解調(diào)電路及誤碼率分析在上面的電路圖調(diào)制之后的信號中通過加入高斯白噪聲，并同時觀察噪聲對頻譜的 干擾和波形的影響。之后分析誤碼率，來確定qam對抗高斯白噪聲的性能。圖3-16加入高斯噪聲2psk調(diào)制解調(diào)誤碼率原理0.02083圖3-17高斯噪聲誤碼率圖3-18高斯噪聲參數(shù)iscope|備舀p涔勢典es® e3 a虧11t a' a" * 'aa"' a' a ' !rt h yl a n a a n a a a a a fr a -a k ?11 iii a.

15、6 ' ' a ' * lx 'ia a a a /1 a a a fa *1 jl ll / i l fl八 k a a*/i ll m jii i i j i i 1 i ia "a h* a' * h aa ft a ll a fla a a * a.a a. m 八a a a amn04/u u u hwin mriyt/ vr11 ? 1 i i ri/vuv/iii i 1 ilfljv v/vf u ilvfwuv/v/w /v i v/ i 117 1 j i / .ii/v/hv/ln .l/v/hi if , i ii i1

16、 i l il/ l| / ir ifij lz if |i111 1j 1 a 1 lr v ii l 1/ iiif 11 ll l/ 1/ i1 l k f uif li )n1.v. .v. v.va vv v vi.v.m .v|. v. .v v. '.v. !/ .v. .vc . .u . v. v|. y. v.v. v . vj. .v. v. r. v. jq. .v. wjlija05圖3-19加高斯噪聲2psk顯示波形圖3-20加入瑞利噪聲2psk調(diào)制解調(diào)誤碼率原理閣3-21瑞利誤碼率圖3-22瑞利噪聲參數(shù)scope0110 5 0202ww1/ u r. 1

17、/ l1ihb攀««著參0«攀嚳參壽 11i1ii.w/wvx/wwvwvvwwf fzv rzi zaza/vvv/vvvxv/r /*/ *v, v/a / v/ax/a / *z.j j y f1 b /* f <1 f 1 /i j f cjr fi i1>x / . j1iw v v v -v v v vv viiiv vv v. v v v v v *vvi1.一ai1.；xaa；.11.a fr. j1 i | maa lt'a/vwj.kvvv.vj a ju jf vvv1v a v1aaaj wv v v vvzvvvwww

18、l a/v*1<iyv uf|a/vv1012024 go-o.-o.-o10.5 000511 522.533.544 55time offset: 5圖3-23加瑞利噪聲2psk顯示波形sine wavebernoullibinaryunipolar to bipolir converterproductanalog filter designproducttanalogfitter designlsampled quantizer encodescopebernoulli binarygeneratorunipolar tobipolarconverterricianrician

19、noiseerror rate calculationdisplayvenerator圖3-24加入萊斯噪聲2psk調(diào)制解調(diào)誤碼率原理0.020833-25萊斯誤碼率閣3-26萊斯噪聲參數(shù)圖3-27加萊斯噪聲2psk顯示波形4結(jié)束語在還沒有開始做課程設計時，由于所用電腦安裝的matlab中沒有simulixk模塊， 所以和同學要丫 7.4版本的。第一次點進模塊時，根本不知道如何使用，看丫老師給的 課件，一邊看一邊操作才慢慢知道怎么做。在網(wǎng)上查閱了 2psk相關資料，但并沒有完 整的方案。在老師來講解課程設計以及給了資料后，原木十分迷惑的原理圖所需的一些 模塊完全確定了下來。我所使用的版本沒有抽

20、樣判決器，只好找有的同學耍了抽樣判決 器模塊。連接和設置參數(shù)時，設置參數(shù)較難，由于不知道該如何設置才合適，就參照了 老師給的資料上的設置，在7. 4的matlab版本屮，單雙極性轉(zhuǎn)換模塊還有抽樣判決屮 有一參數(shù)設置為0.2,做出來的波形誤差較小，但是在后來由同學幫忙檢查吋，發(fā)現(xiàn)由 于版木過高，而在其他人的電腦上打不開，我怕老師檢查時也同樣的打不開，于是乂重 裝了 matlab7. 1版本的重新做。做的時候改變了單雙極性轉(zhuǎn)換器和抽樣判決器的參數(shù)設 置，誤碼率增大了，但并不是很明白在無噪聲的情況下誤碼率為0,由于誤碼率的增大， 波形的變化也很大，而導致結(jié)果的出錯。后來在老師的指導之卜*，我漸漸的明白y如何 正確判斷波形，如何降低誤碼率，還知道了每個模塊在原理中的正確運用原來