4psk调制与解调.doc
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课程设计任务书
学生姓名：
陈欢专业班级：
通信0902班
指导教师：
艾青松工作单位：
信息工程学院
题目:
4PSK调制与解调系统仿真
设计任务与要求:
（1）任务：
设计一个4PSK调制解调系统
（2）要求：
1）4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择
2）系统中要求加入高斯白噪声
3）4PSK解调方框图采用相干接收形式
4）分析误码率
（3）说明：
设计报告必须包括建模仿真结果。
参考文献：
1.《通信原理》王福昌熊兆飞黄本雄清华大学出版社2006
2.《MATLAB仿真技术与应用教程》钟麟王峰国防工业出版社2003
3.《MATLAB通信仿真与技术应用》刘敏魏玲国防工业出版社2001
时间安排：
第18周安排任务，设计仿真，撰写报告。
第19周完成设计，提交报告，答辩。
指导教师签名：
2011年月日
系主任（或责任教师）签名：
2011年月日
目录
摘要 1
ABSTRACT 2
1基本原理与方法 3
1.1MATLAB软件介绍 3
1.24PSK的基本特点 4
1.34PSK调制解调原理 6
1.3.14PSK调制原理 6
1.3.24PSK解调原理 7
1.4误码率的分析 8
2 基于SIMULINK的4PSK调制解调系统 9
2.1信源的产生 9
2.2串并转换 9
2.3将非极性信号转换成极性信号 9
2.4调制 9
2.5 信号的传输 10
2.6 信号的解调 10
2.7比特错误率统计 12
34PSK源程序及仿真分析 14
3.14PSK调制 14
3.24PSK解调 16
3.3 4PSK误码率分析 19
4 小结 24
参考文献 25
武汉理工大学《4PSK调制与解调系统仿真》课程设计说明书
摘要
4PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
调制技术是通信领域里非常重要的环节，一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。
4PSK调制是一种具有较高频带利用率和良好的抗噪声性能的调制方式，在数字移动通信中已经得到了广泛的应用。
现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂，这就要借助于功能强大的计算及辅助分析设计技术和工具才能实现。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。
而且新的版本MATLAB提供了完整的练级查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
本设计主要研究数字通信过程中的调制解调过程。
从原理上说受调载波可以是任意的，只要已调信号适合传输就可以了。
但实际上，大多数通信系统中，都选择正弦信号作为载波。
这是因为正弦信号简单，便于产生的接收。
本次设计在理解4PSK调制解调原理的基础上应用MATLAB语言来完成仿真，仿真出了4PSK的调制以及解调的仿真图，包括已调信号的波形，解调后的信号波形和误码率。
关键词：
4PSK、调制解调、MATLAB、分析与仿真
ABSTRACT
4PSKisoneofthemostcommonlyusedadigitalsignalmodulationmode,ithashighfrequencyspectrumuseefficiency,stronganti-jamming,incircuitimplementationarerelativelysimple.Modulationtechniqueiscommunicationfieldveryimportantlink,agoodmodulationtechnologycannotonlysavespectrumresourcesandcanprovidegoodcommunicationperformance.4PSKmodulationisakindofhighefficiencyandgoodresistancetobandnoiseperformanceofthemodulationmode,indigitalmobilecommunicationhasbeenwidelyused.Modernsocialdevelopmentrequestcommunicationsystemfunctionismoreandmorestrong,performancemoreandmorehigh,constitutemoreandmorecomplex,thiswillbebypowerfulcalculationandaidedanalysistechniquesandtoolstoachievethedesign.
WiththecommercializationoftheMATLABandthesoftwareitselfescalated,MATLABuserinterfacealsomoreandmoredelicate,moreclosetotheWindowsofthestandardinterface,human-machineinteraction,stronger,moresimpleoperation.AndthenewversionMATLABoffersafullsetofLianJiinquiry,helpsystem,greatconveniencefortheuseofuser.Simpleprogrammingenvironmentprovidearelativelycompletetestingsystem,andtheprogramwithoutgoingthroughthecompilercanrundirectly,butalsototimelyreportofthemistakesanderroranalysisofthecauses.Thisdesignisthemainresearchdigitalcommunicationprocessofdemodulationprocess.Fromtheprinciplebythecarriersaidcaneitherbe,solongashasthesignalfortransmission.Butinfact,mostofthecommunicationsystem,choosethesinesignalascarrier.
KEYWORD:
4PSK,demodulation,MATLAB,analysisandsimulation
1基本原理与方法
1.1MATLAB软件介绍
MATLAB软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财经研究和高等教育等领域，被誉为“巨人肩膀上的工具”。
研发人员借助MATLAB软件能迅速测试设想构想，综合评测系统性能，快速设计更好方案来确保更高技术要求。
同时MATLAB也是国家教委重点提倡的一种计算工具。
MATLAB主要由C语言编写而成，采用LAPACK为底层支持软件包。
MATLAB的编程非常简单，它有着比其他任何计算机高级语言更高的编程效率、更好的代码可读性和移植性，以致被誉为“第四代”计算机语言，MATLAB是所有MathWorks公司产品的数值分析和图形基础环境。
此外MATLAB还拥有强大的2D和3D甚至动态图形的绘制功能，这样用户可以更直观、更迅速的进行多种算法的比较，从中找出最好的方案。
从通信系统分析与设计、滤波器设计、信号处理、小波分析、神经网络到控制系统、模糊控制等方面来看，MATLAB提供了大量的面向专业领域的工具箱。
通过工具箱，以往需要复杂编程的算法开发任务往往只需一个函数就能实现，而且工具箱是开放的可扩展集，用户可以查看或修改其中的算法，甚至开发自己的算法。
目前，MATLAB已经广泛地应用于工程设计的各个领域，如电子、通信等领域；它已成为国际上最流行的计算机仿真软件设计工具。
现在的MATLAB不再仅仅是一个矩阵实验室，而是一种实用的、功能强大的、不断更新的高级计算机编程语言。
现在从电子通信、自动控制图形分析处理到航天工业、汽车工业，甚至是财务工程。
MATLAB都凭借其强大的功能获得了极大的用武之地。
广大学生可以使用MATLAB来帮助进行信号处理、通信原理、线性系统、自动控制等课程的学习；科研工作者可以使用MATLAB进行理论研究和算法开发；工程师可以使用MATLAB进行系统级的设计与仿真。
1.24PSK的基本特点
四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
4PSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。
每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。
4PSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。
解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
数字调制用“星座图”来描述，星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数：
（1）信号分布；
（2）与调制数字比特之间的映射关系。
星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系，这种关系称为“映射”，一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。
首先将输入的串行二进制信息序列经串－并变换，变成m=log2M个并行数据流，每一路的数据率是R/m，R是串行输入码的数据率。
I/Q信号发生器将每一个m比特的字节转换成一对（pn，qn）数字，分成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号I（t）和Q（t），然后对coswct和sinwct进行调制，相加后即得到4PSK信号。
4PSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式,它被广泛应用于各种通信系统中.适合卫星广播。
例如，数字卫星电视DVB2S标准中，信道噪声门限低至4.5dB，传输码率达到45Mb/s，采用4PSK调制方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。
四进制绝对相移键控（4PSK）直接利用载波的四种不同相位来表示数字信息。
如下：
参考相位
00
0o
11180o
01
270o
1090o
45o11
135o01
00
225o
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