2PSK和2DPSK调制解调仿真系统设计

科技大学

移动通信课程设计报告

2PSK和2DPSK调制解调仿真系统

设计

专业：通信工程班级：

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设计时间：审阅教师：

科技大学通信通信学院

目录

1．前言 (2)

1.1 设计提示 (2)

1.2 设计要求 (2)

1.3 时间安排 (2)

1.4 基本原理与论证 (2)

2．2PSK调制解调原理及系统设计 (4)

2.1 2PSK基本原理 (4)

2.2 2PSK调制原理 (4)

2.3 2PSK调制系统设计 (5)

2.4 2PSK解调原理 (14)

2.5 2PSK解调系统设计 (15)

2.6 2PSK系统设计 (17)

3．2DPSK调制解调原理及系统设计 (23)

3.1 2DPSK的基本原理 (23)

3.2 2DPSK调制原理 (23)

3.3 2DPSK调制系统设计 (25)

3.4 2DPSK解调原理 (31)

3.5 2DPSK解调系统设计 (34)

3.6 2DPSK系统设计 (39)

4. 总结 (42)

4.1 各个组员总结 (42)

4.2 组长评价 (44)

参考文献 (45)

1．前言

1.1设计提示

1.根据2PSK和2DPSK信号的产生与解调方法，利用Matlab/Simulink软件进行系统设计。

2.利用Simulink专业库Communications Blockset中的Modulation模块库所提供的实现数字信号调制解调的模块，完成系统设计，并输出误码率，信道中的噪声为高斯白噪声。

1.2设计要求

1.输出已调制信号的波形图及其频谱图；

2.将输入的基带信号波形和解调后的数字基带信号波形进行比较；

3.由三人按提示一完成系统设计，由两人按提示二完成系统设计；

4.设计报告中必须有详细的设计过程，即模块选取、参数设置、图形输出等，由组长签字，评价所有成员在设计组中的作用和表现等。

5.书写及设计方案均用A4纸打印以便统一装订成册，上交电子文本。

1.3 时间安排

1. 7.8：上午领取设计任务，下午去图书馆查阅相关资料。

2. 7.9：上午整理有关2ASK和2FSK调制解调的基本原理，下午整理其调制解调所需的框图、波形图等。

3. 7.10：上午学习有关Simulink的相关知识，并向老师了解了更多的容，下午进行对两种方式的调制解调仿真的初步设计。

4. 7.11：上午完成对两种方式中仿真的所以设计，下午每个人写各自所负责的部分的原理以及对设计后的感想心得等。

1.4 基本原理与论证

数字通信系统，按调制方式可以分为基带传输和带通传输，数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率的低频段，因而在很多实际的通信（如无线通信）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合于信道传输的数字频谱信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。

所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化，从而携带信息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参数只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信号去控制开关一样，从几个不同参量的独立振荡源中选参量，由此产生的三种基本调制方式分别称为振幅键控ASK、移频键控FSK和移相键控PSK或者是差分移相键控DPSK。数字调制系统的基本结构如图：

本次课程设计，我们小组主要运用2PSK 和2DPSK 信号的产生于解调方法，利用matlab/simulink 软件进行系统设计，接着利用simulink 专业库communication blockset 中的modulation 模块库所提供的实现数字信号调制解调的模块，完成系统设计。

数字调制系统的基本结构

2．2PSK调制解调原理及系统设计

2.1 2PSK基本原理

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使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。

数字调制技术的两种方法：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，把数字基带信号当做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，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

相应的信号波形的示例

1 0 1

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(t)=Acost+)

其中，表示第n个符号的绝对相位：

=

因此，上式可以改写为

2PSK信号波形为

2PSK调制方法主要有两种：模拟调相法和键控法（相位选择法）。

模拟调相法原理方框图如下图所示，极性变器将输入的二进制单极性码转换成双极性不归零码，然后与载波直接相乘，以实现2PSK

模拟调相法

键控法原理方框图如下图所示，用数字基带信号s（t）控制开关电路，以选择不同相位的载波输出。此时s（t）通常是单极性的，当s（t）=0时，输出e2PSK（t）=cosωc t；当

e2PSK（t）=-cosωc t。

s（t）=1时，输出

键控法

2PSK信号的调制原理框图

2.3 2PSK调制系统设计

在Matlab/Simulink中实现2PSK调制。

2.3.1 模拟调相法系统设计

模型框图如下：

参数设置如下：

示波器的波形图

已调制信号的频谱图：

2.3.2 键控法系统设计，

模型框图如下：

参数设置如下：

示波器的波形图如下图所示：

已调制信号的频谱图：

2.4 2PSK 解调原理

2PSK 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2-3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 2 - 14 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.

图 2 -32PSK 信号相干解调各点时间波形

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.

2PSK 信号的解调原理方框图如下

带通滤波

相乘 低通滤波 抽样判决

本地载波 提取 V （t ） 定时脉冲

cos ωt

2PSK

解调器

2PSK 信号的解调原理框图

2.5 2PSK解调系统设计

在Matlab/Simulink中实现2PSK解调，只能采用相干解调的方法。模型框图如下：

参数设置如下：

示波器的波形图如图所示：

2.6 2PSK系统设计

模型框图如下：

参数设计如下：