基于Simulink的数字通信系统仿真

信电学院

通信工程专业CDIO二级项目项目设计说明书（2010/2011学年第二学期）

项目名称：通信系统仿真

题目：基于Simulink的数字通信系统仿真

专业班级：通信工程09-1班

学生姓名：------

学号：09-----

指导教师：李----

设计周数：1周

设计成绩：

2011年7月8日

目录

1 项目设计的目的 (3)

1.1 任务要求 (3)

1.2 项目目的…………………………………………………………………………………………. .3

2 系统设计正文 (3)

2.1 系统分析 (3)

2.1.1 数字通信系统主要原理 (3)

2.1.2 数字通信系统模型的建立 (6)

2.2 系统设计 (6)

2.3 实验结果 (7)

2.3.1 仿真结果 (7)

2.3.2 结果分析 (10)

3 设计总结 (10)

4 参考文献 (11)

1 项目设计的目的 1.1 任务要求

（1）对数字通信系统主要原理和技术进行研究，包括二进制相移键控（2PSK ）及解调技术和高斯噪声信道原理等。

（2）建立数字通信系统数学模型；

（3）建立完整的基于2PSK 的模拟通信系统模型； （4）对系统进行仿真、分析。 1.2 项目目的

通过我们对本学期课程的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成通信系统模型的设计。以及锻炼我们查阅资料的能力，数字信号的simulink 建模仿真能力。学会简单电路的实验调试和测试方法，增强我们的动手能力。为以后学习和工作打下基础。 2 系统设计正文 2.1 系统分析

2.1.1 数字通信系统主要原理 （1）二进制相移键控（2PSK ）原理

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。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。二进制相移键控信号的时域表达式为

2()()cos PSK n s c n

e t a g t nT t ω=-∑ ( 2-1-1)

其中, n a 与2ASK 和2FSK 时的不同,在2PSK 调制中, n a 应选择双极性,即

0 发送概率为P

1 发送概率为1-P （2-1-2）

若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有

cos c t ω, 发送概率为P

-cos c t ω, 发送概率为1-P

由式(2 -1 - 1)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号2()PSK e t 取0°相位,发送二进制符

2()PSK e t =

n a =

号0时, 2()PSK e t 取180°相位。若用n ϕ表示第n 个符号的绝对相位,则有 n ϕ= 0°, 发送 1 符号;n ϕ=180°, 发送 0 符号。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,称为二进制绝对移相方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图 2 - 1 所示。

图 2 - 1 二进制移相键控信号的时间波形

二进制移相键控信号的调制原理图如图 2 - 2 所示。2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图 2- 3 所示。在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK 信号同频同相的相干载波。 2PSK 信号相干解调各点时间波形如图 2 - 4 所示。

图 2- 2 2PSK 信号的调制原理图

图 2- 3 2PSK 信号的解调原理图

cos c t

ω

图 2 -4 2PSK 信号相干解调各点时间波形

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。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。

（2）高斯噪声信道原理

高斯白噪声加性信道单位时间信道容量：

0lim

log(1)B s t t B

P c

c W t N W →∞==+

式中s P 是信号的平均功率；0N W 为高斯白噪声在带宽W 内的平均功率。

这就是香农信道容量公式。当信道的频带受限于W ，信道噪声为加性高斯白噪声，功率密度为

0N /2，噪声功率为0N W ，输出信号的平均功率受限于s P ，信道的信噪比SNR=s P /0N W ；则当

信道输入信号是平均功率受限的高斯白噪声信号时，信道中的信息传输率可以达到上式的信道容量。此为在噪声信道中可靠通信，信息传输速率的上限值。

2.1.2 数字通信系统模型的建立

数字通信系统模型如图2-5所示。

图2-5数字通信系统模型

2.2 系统设计

(1)总体设计

建立完整的通信系统模型，需要有信源、信源编码、加密、信道编码、信道、信道解码、解密、信道解码、信宿，加密过程中需要加密密钥，信道中会混入噪声源，解密过程中需要解密密钥。 此次设计需要建立完整的数字通信系统数学模型，主要探究二进制相移键控（2PSK ）及解调技术和高斯噪声信道原理，并进行仿真，分析其误码率、时域、频域波形。 （2）建立完整的基于2PSK 的模拟通信系统仿真模型原理方框图如下：

图2-6原理方框图

（3）实验设计图： 如下图2-7所示。