2DPSK差分相干解调器Simulink仿真
2DPSK调制与解调系统的仿真
2DPSK调制与解调系统的仿真实验课程设计题目：2DPSK调制与解调系统仿真实验目的：本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。
通过这次课程设计，使同学认识和理解通信系统，掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。
要求学生掌握通信原理的基本知识，运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。
能够根据设计任务的具体要求，掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。
对一个实际课题的软件设计有基本了解，拓展知识面，激发在此领域中继续学习和研究的兴趣，为学习后续课程做准备。
实验内容：设计了差分编码移相键控(2DPSK)调制解调系统的工作流程图,并利用 Matlab 软件对该系统的动态进行了模拟仿真。
利用仿真的结果,从基带信号的波形图可以衡量数字信号的传输质量;由系统的输入和输出波形图可以看出,仿真实验良好。
2DPSK调制解调系统的仿真设计,为以后进一步研究基于Matlab的通信实验仿真系统奠定了坚实的基础。
设计原理:2DPSK信号原理：2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对变化传递数字信息,所以又称为相对相移键控。
有用的信息具有较高的传输速率和很低的误码率，传输速率越高，延时越小，有效性越高；码元错误率低，信息失真越小，准确度越高。
为了获得较低的误码率，就得让传输的信号有较低的误码率。
在传输信号中，2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但2FSK对相位不敏感，为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控2DPSK，即对相移键控。
现假设△Φ为当前码元与前一码元的载波相位差，并规定△Φ=0表示0码，△Φ=π表示1码：二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 02DPSK信号相位：（0）π 0 0 πππ 0 ππ或：（1） 0 ππ 0 0 0 π 0 0 所以，对于相同的基带数字信息序列，由于序列初始码元的参考相位不同，2DPSK信号的相位可以不同，也就是说，2DPSK信号的相位并不代表直接基带信号，而前后码元相对相位的差才是唯一决定信息的符号。
2DPSK调制与解调的数字通信系统软件仿真
end
相干解调：
function Demoduled_coSignal=demo2DPSK(coSignalAndNoise,bitRate,Freq_Carrier,n,Num_Unit)
t=linspace(0,7/bitRate,7*Num_Unit);% 7bits 700份
c=sin(2*pi*t*Freq_Carrier);
N= length(s); %样点总数
T= 1/fs*N; %观察时间
f= [-N/2:(N/2-1)]/T; %频率采样点
tmp1= fft(s)/fs;
tmp2= N*ifft(s)/fs;
S(1:N/2)= tmp2(N/2+1: -1:2);
S(N/2+1:N)= tmp1(1:N/2);
P = abs(S).^2./T;
Moduled_coSignal = [Moduled_coSignal,c1];
else
Moduled_coSignal = [Moduled_coSignal,c2];
end
end
figure(9)
[P2,F2]=t2f(Moduled_coSignal,bitRate*N);
plot(F2,P2)
二、实验原理
2DPSK的调制原理
在传输信号中，2PSK信号具有较好的误码率性能。但是，在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180度的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送出的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出输出数字信号全部出错。为了克服此缺点提出二进制差分相移键控（2DPSK）方式。
2DPSK差分相干解调器设计
课程设计班级：通信08-4班*名：**学号：**********指导教师：**成绩：电子与信息工程学院通信工程系目录（contents）摘要-----------------------------------------------------------02 第一章：绪论---------------------------------------------------02 第二章：信号原理-----------------------------------------------02 第三章：调制和解调原理-----------------------------------------03 3.1 2DPSK信号调制原理------------------------------------------04 3.2 2DPSK信号解调原理------------------------------------------04 第四章：模型建立------------------------------------------------05 4.1 2DPSK调制模块-----------------------------------------------05 4.2 相干解调----------------------------------------------------07 4.3差分相干解调-------------------------------------------------09 第五章：心得体会-------------------------------------------------11 参考文献--------------------------------------------------------11基于simulink的2DPSK差分相干解调器设计摘要：通过对通信原理的学习和matlab的了解，利用simulink功能设计2DPSK差分相干解调器，进行仿真。
仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术
仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术仿真实现ASK、PSK、FSK、DPSK、QAM技术一(数字调制系统的相关原理数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，所以本文主要讨论二进制的调制与解调，最后简单讨论一下多进制调制中的MFSK(M元移频键控)和MPSK(M元移相键控)。
最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控(2-ASK)、移频键控(2-FSK)和移相键控(2-PSK和2-DPSK)。
下面是这几种调制方式以及其改进调制方式的相关原理。
1.二进制幅度键控(2-ASK)幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。
载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现;在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。
那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。
2-ASK信号功率谱密度的特点如下:(1)由连续谱和离散谱两部分构成;连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定;(2)已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。
2 .二进制频移键控(2-FSK)频移键控是利用两个不同频率f1和f2的振荡源来代表信号1和0，用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交替输出。
对二进制的频移键控调制方式，其有效带宽为B=2xF+2Fb,xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最大频偏，由于数字信号的带宽即Fb值大，所以二进制频移键控的信号带宽B较大，频带利用率小。
2-FSK功率谱密度的特点如下:(1) 2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分构成,•离散谱出现在f1和f2位置;(2) 功率谱密度中的连续谱部分一般出现双峰。
若两个载频之差|f1 -f2|?fs，则出现单峰。
3.二进制相移键控(2-PSK)在相移键控中，载波相位受数字基带信号的控制，如在二进制基带信号中为0时，载波相位为0或π，为1时载波相位为π或0。
simulink数字通信系统仿真与仿真流程图
基于Simulink的通信系统建模与仿真——数字通信系统姓名：XX完成时间：XX年XX月XX日一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明）ASK调制数字信号对载波振幅调制称为振幅键控即ASK（Amplitude－Shift Keying）。
ASK有两种实现方法：1.乘法器实现法2.键控法。
乘法器实现法的输入是随机信息序列，经过基带信号形成器，产生波形序列，乘法器用来进行频谱搬移，相乘后的信号通过带通滤波器滤除高频谐波和低频干扰。
键控法是产生ASK信号的另一种方法。
二元制ASK又称为通断控制（OOK）。
最典型的实现方法是用一个电键来控制载波振荡器的输出而获得。
乘法器实现法框图键控法实现框图ASK解调ASK的解调有两种方法：1.包络检波法2.相干解调。
同步解调也称相干解调，信号经过带通滤波器抑制来自信道的带外干扰，乘法器进行频谱反向搬移，以恢复基带信号。
低通滤波器用来抑制相乘器产生的高次谐波干扰。
由于AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故也可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。
包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。
相干解调框图包络检波框图FSK调制2FSK 信号的产生通常有两种方式：（1）频率选择法；（2）载波调频法。
由于频率选择法产生的2FSK 信号为两个彼此独立的载波振荡器输出信号之和，在二进制码元状态转换（0 →1或1 →0 ）时刻，2FSK 信号的相位通常是不连续的，这会不利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛。
载波调频法是在一个直接调频器中产生2FSK 信号，这时的已调信号出自同一个振荡器，信号相位在载频变化时始终时连续的，这将有利于已调信号功率谱旁瓣分量的收敛，使信号功率更集中于信号带宽。
在这里，我们采用的是频率选择法，其调制原理框图如下图所示：FSK解调FSK信号的解调方法很多，我们主要讨论1.非相干解调2.相干解调。
非相干解调框图如下相干解调框图如下PSK调制相移键控是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。
实验四 2DPSK系统的仿真实验
图1
Communications Blockset / Source Coding 库下的 Differential Encoder 模块
Communications Blockset / Utility Functions 库下的 Unipolar to Bipolar Converter 模块
Communications Bll Passband Modulation/PM 库下的
码元间隔与数字信号 采样周期要一致
图4
进制数 要一致
图5 仿真相对相移键控方法产生 2DPSK 时，可以用 M-DPSK Modulator Passband 模块完成 2DPSK 的调制功能，该模块的参数设置如图 7 所示，注意各参数的设置方法；M-DPSK Demodulator Passband 模块完成 2DPSK 的解调功能，该模块的参数设置如图 8 所示，注意解 调模块的参数设置必须与调制模块的相关参数设置一致。
图6 46
2DPSK 信号的频谱如图 9 所示。2DPSK 信号时域波形如图 10 所示。
图7
四、实验内容
1. 进一步熟悉并掌握 Matlab/Simulink 基本库、通信库和 DSP 库中较为重要的一些功能 模块的作用以及相应功能参数的物理意义与设置方法。
2. 搭建 2DPSK 模拟法仿真模型如图 1 所示。设置系统参数并调试，同时观测并记录 A~D 各点的时域波形以及 D 点的频谱。
数字信号 的进制数
数字信号 采样周期
图3 43
数设置如图 4 所示，注意该模块差分的性质；单双极性变换 Unipolar to Bipolar Converter 模 块的参数设置如图 5 所示，注意进制数的设置值必需与 Random Integer Generator 模块一致； Random Number 模块产生一个高斯型分布的随机噪声，该模块的参数设置如图 6 所示。
DPSK调制与相干解调系统仿真.
DPSK调制与相干解调系统仿真学生姓名：*** 指导老师：***摘要本课程设计主要用Simulink平台仿真一个DPSK调制与相干解调通信系统，在信道中运行并分别解调。
并用图形输入法设计相关电路，用示波器和频谱模块分析系统性能。
在课程设计中，首先根据原理画出图形，然后构建调制解调电路，再在Simulink 中调出各元件组成电路，接着设置调制解调电路中各个模块的参数值并加以运行，并把运行仿真结果输入显示器，根据显示结果分析所设置的系统性能。
通过波形分析，了解到本课程设计非常成功。
关键词Simulink；DPSK；调制；解调；仿真1引言通信就是信息的传输，在当今高度信息化的社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”。
信息作为一种资源，应该得到很好的利用，因此我们必须对信息进行有效的传输，通信的目的就是传递消息所包含的信息。
我们的生活中，通信是一个重要的组成部分。
我们的手机，电话，上网聊天……我们总和通信有着各种各样的联系。
目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。
但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。
与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
数字通信的缺点是，一般需要较大的带宽。
另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。
但是，随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大降低。
同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。
因此，数字通信的应用必将越来越广泛。
1.1课程设计的目的课程设计,主要是让我们更好地了解书本上的知识,在实践中加深对于知识点的印象.此次实践,就是为了更好地了解AM与ASK的调制与解调过程,体会低通滤波器与带通滤波器的应用,以及高斯噪声对于信道传输的影响.通过课程设计，可以进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系统信号传输质量的检测等方面的相关知识。
2DPSK的调制和解调(键控调制 相干解调)解析
用SystemView 仿真实现二进制差分相位键控（2DPSK ）的调制1、实验目的：（1）了解2DPSK 系统的电路组成、工作原理和特点；（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK 系统中的基带信号、载波及已调信号； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。
2、实验内容：以PN 码作为系统输入信号，码速率Rb ＝10kbit/s 。
（1）采用键控法实现2DPSK 的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2DPSK 等信号的波形。
（2）获取主要信号的功率谱密度。
3、实验原理：2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。
假设前后相邻码元的载波相位差为∆ϕ，可定义一种数字信息与∆ϕ之间的关系为则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系如下表所示数字信息与∆ϕ 之间的关系也可以定义为2DPSK 信号调制过程波形如图1所示。
0,01φπ⎧∆=⎨⎩表示数字信息“”，表示数字信息“”()()1 1 0 1 0 0 1 102DPSK 0 0 0 0 0 00 0 0 0ππππππππππ二进制数字信息：信号相位：或0,10φπ⎧∆=⎨⎩表示数字信息“”，表示数字信息“”图1 2DPSK 信号调制过程波形可以看出，2DPSK 信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。
2DPSK 信号调制器原理图如图2所示。
图2 2DPSK 信号调制器原理图其中码变换即差分编码器如图3所示。
在差分编码器中：{a n }为二进制绝对码序列，{dn }为差分编码序列。
D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不采用D 触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。
绝对码相对码载波DPSK 信号101100101 0 0 1 0 1 1 0 2开关电路图3差分编码器4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：键控法：采用键控法进行调制的组成如图4所示。
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课程设计
班级：通信09—2班
*名：**
学号：**********
指导教师：***
成绩：
电子与信息工程学院
通信工程系
目录（contents）
摘要-----------------------------------------------------------02 第一章：绪论---------------------------------------------------02 第二章：2DPSK信号调制原理--------------------- ----------------02 第三章：2DPSK调制和解调原理------------------------------------03 3.1 2DPSK信号调制原理------------------------------------------04 3.2 2DPSK信号解调原理------------------------------------------04 第四章：Simulink模型建立---------------------------------------05 4.1 2DPSK调制模块-----------------------------------------------05 4.2 相干解调----------------------------------------------------07 4.3差分相干解调-------------------------------------------------09 第五章：心得体会-------------------------------------------------11 参考文献--------------------------------------------------------11
基于simulink的2DPSK差分相干解调器设计Abstract:using communication principle in the knowledge and understanding of matlab simulink, use simulin function design 2 DPSK difference coherent modem and simulation.
摘要：利用在通信原理中所学知识和对matlab中simulink的了解，利用simulin功能设计2DPSK差分相干解调器和进行仿真。
Keywords:simulink 2 DPSK difference coherent demodulation signal generator
关键词：simulink 2DPSK 差分相干解调信号源
第一章：绪论
2DPSK信号中，相位变化变化是以未调载波的相位作为参考基准的。
由于载波恢复中相位有0、π模糊性，导致解调过程中出现“反相工作”现象，会付出的数字信号“1”和“0”的位置倒置，从而使2psk难以实际应用。
为了克服此缺点，提出了二进制差分相移键控（2dpsk）方式。
第二章:信号调制原理
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，所以又称为相移键控。
假设用ϕ表示本码元与前一码元的载波相位差，可以规定一种对应关系：ϕ=0 表示数字信息0，ϕ=π表示数字信息1
则可以将一组二进制数字信息序列表示成其对应的2DPSK信号。
例如：
二进制数字信息： 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1
2DPSK信号或相位：（0）π0 0 π0 0 0 π0 π
或 （π） 0 π π 0 π 0 0 π 0 π
相应的波形如图所示
第三章：2DPSK 信号调制和解调原理
3.1 2DPSK 信号调制原理
2DPSK 产生的方法：先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的绝对编码变成相对码（查分吗），然后根据相对吗进行绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。
2DPSK 调制器原理框图：
π
S(t)
图3-1 2DPSK 信号调制原理框图
3.2 2DPSK 信号解调原理
2DPSK 信号的解调方法有两种，一种是相干解调（极性比较法），另一种是差分相干解调（相位比较法）。
3.2.1相干解调原理图
输入 a
c d
e
f
输出
Cos wt
定时
Cos wt
180°相移 码变换
带通滤波器 相乘器 低通滤波器 抽样判决器
码反变换器
脉冲
图 3-2 2DPSK 相干解调原理图
3.2.2 差分相干解调（相位比较法）原理图
输入
a c
d
e
输出
b
定时 脉冲
图3-3 3-2 2DPSK 差分相干解调原理图
第四章：模型建立
4.1 2DPSK 调制模块
调制模块主要包括两部分，一个是差分编码模块，另一个是开关电路。
因为调制过程中需要用到相对码，所以需要进行差分编码，把绝对码变换成相对码，然后对绝对码调相从而产生二进制差分相移键控信号。
开关电路部分的主要功能是根据差分码和所给的针线波信号生成二进制差分相依键控信号。
调制系统模型如下：
图 4-1 2DPSK 信号调制系统
其中第一个示波器（Scope ）用来观察把绝对码转换成差分码，显示如下（设参考相位为0），第一行为绝对码，第二行为相对码。
带通滤 波器
相乘器 低通滤波器 抽样判决器 延迟ts
图4-2 绝对码转换为差分码
第二个示波器（Scope1）主要用来观察调制出来的波形，显示如下：
图 4-3 调制波形图
4.2 相干解调设计
相干解调主要有带通滤波器，相乘器，低通滤波器，抽样判决器，码反变换器构成。
其中抽样变换器把经过低通滤波器后的正弦波信号转变成为二进制电平信号，即转换成为相对码。
各阶段的波形分别用示波器（scope2）和（scope4）观察。
波形如图4-5和4-6所示。
系统图如下：
图4-4 2DPSK差分相干解调系统图
码反变换器是用来把二进制相对码（差分码）变换成为绝对码，即相对码和它的前一位模二加。
这样，2DPSK的调制和相干解调完成。
图4-5 过程a、b、c的波形图图4-7 解调输出波形
图4-6 过程d、e、f的波形图
示波器（scope3）用来观察调制解调后的二进制信息码，并和信息源码进行比较，结果如图4-7。
改变信号源伪随机序列的输入，可以得到不同的输入信号的解调结果。
4.2 差分相干解调设计
相比相干解调，差分相干解调就容易多了，可以少了码反变换器模块，调制部分和前面相同，解调少有改变，总的系统设计图如下：
图 4-8 2DPSK差分相干解调器系统图
经过带通滤波器的信号和它延迟一个Ts的信号相乘，然后经过低通滤波器，抽样判决器，完成解调。
a、b、c、d、e各点的波形可以通过示波器（scope1）观察得到，波形如图4-9所示。
调制解调结果如图4-10所示。
图 4-10 2DPSK差分相干解调输出波形
图4-9 a、b、c、d、e各点输出波形图
解调后的波形表明相干解调和差分解调的过程不一样，但结果一致，同样可以改变信号源，输入不同的信号，可以得到对应的解调信号。
第五章：心得体会
这次的课程设计需要使用Matlab软件进行仿真，我以前对这软件一无所知，在开始的时候觉得十分困难，通过查阅相关书籍，和上网查阅有关Matlab的使用，下载教程学习Matlab软件的使用方法，最后终于完成了设计要求。
这次的2DPSK差分相干解调系统设计与Matlab仿真使我加强了对2DPSK信号的认识，并且使我了解到利用Matlab软件进行仿真的基本方法。
在仿真的过程中遇到了许多的问题，比如基带信号的产生方法，对基带信号的差分方法以及最后抽样判决还原基带信号的方法都曾使我感到困惑。
在仿真中遇到的一个难题是基带码差分的问题，由于对差分的过程及其表达式理解不清，使我在这个问题上耽搁了很长的时间。
最后在同学的提醒下才完成了差分模块的设计。
总之，这次课程设计对我产生的意义十分深远。
参考文献：
[1]《通信原理（第六版）》樊昌信曹丽娜国防工业出版社，2008.
[2]《Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析》邵玉斌清华大学出版社，2008.
[3]《MATLAB7.0实用教程》张圣勤机器工业出版社，2006.。