通信原理课程设计数字加密信号PSK调制仿真.docx

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通信原理课程设计数字加密信号PSK调制仿真

数字加密信号PSK调制仿真

学生姓名：

XX指导教师：

XX

摘要本课程设计要紧以Simulink为基础平台，对数字加密信号PSK的调制仿真。

Simulink是基于Matlab平台的闻名仿真环境，作为一种专业和功能壮大且操作简单的仿真工具。

本设计要紧利用Simulink建模，将加密后的PSK信号调制仿真，从而加倍深刻明白得PSK调制的工作原理，使我进一步巩固和明白得了课堂上所学到的知识。

关键词Simulink；加密；2PSK；调制

1引言

本课程设计要紧利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，按题目设计仿真模型图并运行，同时将模型中各点信号输入示波器，并用频谱仪对原始信号及最后输出信号运行仿真结果输入显示器，依照显示结果分析所设计的系统性能。

而且需在在信号传输信道加上噪声源，模拟信号叠加噪声后的传输，观看分析加噪声前后信号波形的转变。

课程设计目的

本次课程设计的目的是实现数字加密信号PSK调制仿真。

通过材料的搜集和分析进程，明白得PSK调制的具体进程和它在MATLAB中的实现方式。

在那个进程中，能够加倍清楚地熟悉数字加密信号PSK调制的原理，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台。

利用自主的设计进程来锻炼自己独立试探，分析和解决问题的能力。

课程设计要求

1）按题目构建仿真模型图，依照理论课中学习的原理，正确设置各模块参数，直至能正常运行。

2）将模型中各点信号输入示波器，依照显示结果分析所设计的模型是不是正确，并用频谱仪观看分析前后信号频谱的转变。

3）在信号传输信道加上噪声源，模拟信号叠加噪声后的传输：

用高斯白噪声模拟非理想信道，并记录示波器和频谱仪的波形，观看分析加噪声前后信号波形的转变。

4）在教师的指导下，要求独立完成课程设计的全数内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确论述和分析设计和实验结果。

设计平台

本次课程设计的平台是基于MATLAB的Simulink环境下的系统仿真。

2大体原理

MATLAB简介

MATLAB是由美国mathworks公司发布的要紧面对科学计算、可视化和交互式的高科技计算环境。

它将、、科学数据可视化和非动态系统的和仿真等诸多壮大功能集成在一个易于利用的视窗环境中，为科学研究、工程设计和必需进行有效的众多科学提供了一种全面的解决方案，并在专门大程度上摆脱了传统非交互式（如C、Fortran）的编辑模式，代表了现今国际科学计算软件的先进水平。

　　MATLAB和、并称为三大软件。

它在类科技应用软件中在方面数一数二。

MATLAB能够进行运算、绘制和数据、实现、创建用户界面、接其他的程序等，要紧应用于工程计算、操纵设计、与通信、、、设计与分析等。

　　MATLAB的大体数据单位是，它的指令与、工程中经常使用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的情形简捷得多，而且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优势，使MATLAB成为一个壮大的。

在新的版本中也加入了对，，，的支持。

能够直接挪用,用户也能够将自己编写的有效程序导入到MATLAB库中方便自己以后挪用，另外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户能够直接进行下载就能够够用。

Simulink简介

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最普遍的工具之一。

确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，持续、离散时刻模型，或是二者的混合。

系统还能够使多种采样频率的系统，而且系统能够是多进程的。

Simulink工作环境进过几年的进展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。

在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采纳这种结构画模型图就犹如用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能够完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的取得仿真结果。

它的要紧特点在于：

一、建模方便、快捷；二、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。

它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相较，具有更直观、方便、灵活的优势。

Simulink模块库（或函数库）包括有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每一个子模型库中包括有相应的功能模块，用户还能够依照需要定制和创建自己的模块。

用Simulink创建的模型能够具有递阶结构，因此用户能够采纳从上到下或从下到上的结构创建模型。

用户能够从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而能够看到整个模型的细节，帮忙用户明白得模型的结构和各模块之间的彼此关系。

在概念完一个模型后，用户能够通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。

菜单方式关于交互工作超级方便，而命令行方式关于运行仿真的批处置超级有效。

采纳Scope模块和其他的显示模块，能够在仿真进行的同时就可当即观看到仿真结果，假设改变模块的参数并再次运行即可观看到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。

仿真的结果还能够寄存到MATLAB的工作空间里做事后处置。

模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包括这些工具。

由于MATLAB和SIMULINK的集成在一路的，因此用户能够在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。

可是Simulink不能离开MATLAB而独立工作。

2PSK调制的大体原理

2PSK信号产生的方式有两种：

模拟调制法和数字调制法。

图2-12PSK调制模拟相乘法原理框图

上图2-1是2PSK调制模拟相乘法原理框图。

信号源模块提供码速度96K的NRZ码和384K正弦载波。

在2ASK中数字基带信号是单极性的，而在2PSK中数字基带信号是双极性的。

故先将单极性NRZ码经码型变换电路转换为双极性NRZ码，然后与384K正弦载波相乘，便得2PSK调制信号。

乘法器的调制深度可由“调制深度调剂”旋转电位器调剂。

图2-22PSK调制数字键控法原理框图

上图2-2是2PSK调制数字键控法原理框图。

为便于实验观测，由信号源模块提供码速度为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号，NRZ码为“1”的一个码元对应0相位起始的正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应π相位起始的正弦载波的4个周期。

实验中采纳模拟开关作为正弦载波的输出通/断操纵门，数字基带信号NRZ码用来操纵门的通/断。

当NRZ码为高电平常，模拟开关1导通，模拟开关2截止，0相位起始的正弦载波通过门1输出；当NRZ码为低电平常，模拟开关2导通，模拟开关1截止，π相位起始的正弦载波通过门2输出。

门的输出即为2FSK调制信号，如图2-3所示。

图2-32PSK调制波形

通信加密原理

数字通信的一个重要的优势是容易做到高度保密性的加密。

在这方面伪随机序列十分有效。

数字信号加密的大体原理图如图2-4所示。

图2-4利用伪随机序列加密的原理

将信源产生的二进制数字消息和一个周期很长的伪随机序列模2相加，如此就将原先的消息变成不可明白得的另外一个序列将这种加密序列在信道中传输，被他人窃听后也不可明白得其内容。

在同意端必需在加上一一样的伪随机序列，才能恢恢复发的消息。

因为将此序列模2假设两次，就等于未加入。

3系统设计

系统原理图

图3-1调制系统原理图

其中，sinewave1和sinewave2是反相的载波，方波作为信号源。

在那个进程中，伪随机序列PNSequenceGenerator提供加密信号。

而且在高斯白噪声条件下运行。

各模块参数设定

图3-2Sinewave1信号参数设定

图3-3Sinewave2参数设定

由上面两个图能够看出两个载波是幅度为3频率为4Hz采样时刻为的反相信号。

图3-4脉冲信号参数设定

脉冲信号是幅度为2周期为1占空比为50%的基于时刻的信号。

图3-5伪随机序列参数设定

图3-6高斯白噪声参数设定

图3-7基带频谱参数设定

调制结果

图3-8基带频谱波形

图3-9调制后频谱波形

图3-10示波器波形

其中，波形1是加密后的基带波形，波形2是sinewave2的波形波形3是sinewave1的波形，波形4是PSK加密信号，波形5是加高斯白噪声的PSK加密信号

4仿真电路分析与总结

在本次课程设计运用了MATLAB软件下Simulink成立工作模型，在仿真的进程中碰到了各类不同的问题，通过自己的探讨和在教师和同窗的帮忙下总算得以解决。

问题及解决方式：

1），两个载波的幅度及频率不一致，致使调制失败。

经认真检查后发觉问题，并得以解决。

2），在加入高斯白噪声以后，示波器波形失真。

经教师指导后，改变其参数，问题解决。

5终止语

在这次为期2周的课程设计中，我主若是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台上设计数字加密信号PSK调制仿真,大二就已经学习了MATLAB这一壮大应用工具，可是却没有进一步的学习，通过这次的课程设计,我不仅通信原理所学的知识明白得更深刻了，也发觉了自己的许多不足，不能专门好的把理论与实践相结合.通过这次课程设计,我的动手能力和自学能力都取得了专门大的提高。

通过为期2个礼拜的课程设计，我学到了很多。

它不仅专门好地让我明白得讲义上的知识，利用相关知识进行仿真，更重要的是让我意识到，在课程设计的进程中，需要的不单单是相关的知识点，更重要的是细心和耐心。

细心能幸免自己因错误而浪费大量时刻来反复检查，浪费时刻和精力，而且在设计进程中会碰到各类各样的问题，这就需要咱们要用耐心，坚持下来，一步一步完成。

我想这可能是我本次课程设计最大的收成。

固然，在那个进程中，我也加倍深切的了解到了系统仿真的重要性，而且进一步巩固和明白得了教师在课堂上所讲的有关通信原理的知识。

由于个人能力有限，在设计和论文中可能存在各类的不足的地方，希望指导教师予以指出，谢谢.

通过这段时刻的亲生经历，我感觉自己学到了搜集、整理资料、一起协作、分析及处置问题等许多方面的知识，感激这期间黄红兵教师给予我的帮忙和指导。

参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜.通信原理.第六版.北京：

国防工业出版社，2012

[2]达新宇．通信原理实验与课程设计．北京：

北京邮电大学出版社，2003

[3]徐远明.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安：

西安电子科技大学出版社，2005

[4]张化光,孙秋野.MATLAB/Simulink有效教程.北京：

人民邮电出版社，2020

[5]姚俊，马松辉.Simulink建模与仿真基础.北京：

西安电子科技大学出版社，2002

[6]邓华．MATLAB通信仿真及应用实例详解．北京：

国防工业出版社，2003