2PSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析.docx
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2PSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析
2PSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析
学生姓名：
指导老师：
摘要：
在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号，由于大多数实际信号都是带通型的，所以必须先用数字频带信号对载波进行调制，形成数字调制信号再进行传输，因此，调制解调技术是实现现代通信的重要手段。
数字调制地实现，促进了通信的飞速发展。
研究数字通信调制理论，提供有效调制方法有着重要意义。
实现调试解调的方法有很多种，本文应用了键控法产生调制与解调信号。
数字相位调制又称相移键控记作PSK（PhaseShiftKeying）,二进制相移键控记作2PSK，它们是利用载波振荡相位的变化来传送数字信号的，在二进制数字解调中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化，则就产生二进制移相键控2PSK信号。
重点介绍了2PSK的调制与解调的工作原理，以及Simulink进行设计和仿真。
关键词：
调制与解调；2PSK；Simulink；MATLAB;
1引言
本课程设计主要是学会运用MATLAB中的Simulink来实现数字基带信号的模拟传输。
在知道其传输原理的情况下，将仿真电路到Simulink之中。
并且对正交振幅调制、解调过程的频谱和波形的分析，同时在无噪声和有噪声的进行分析，加入高斯白噪声，瑞利噪声，莱斯噪声分析调制解调后的频谱、波形，观察其误码率。
1.1课程设计的目的
首先了解和掌握MATLAB中Simulink平台的使用；其次了解正交振幅基本电路的
调制与解调的仿真，加入噪声后观察其频谱和波形的变化，同时检测其误码率。
1.2课程设计的要求
熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉2PSK系统的调制解原理，构建2PSK调制解调电路图.
用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。
并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。
在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率,并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。
在老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容。
2设计原理
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，通常利用初始相位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：
e2psk=Acos（ωc+ψn）（式2.1）
就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对基带信号要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。
而就键控法来说，用数字基带信号控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时基带信号为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。
且2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。
图2.1是产生2PSK信号的模拟调制法框图；图2.2是2PSK信号的相干解调法框图。
图2-12PSK调制原理框图
输出
2PSK信号
图2-22PSK信号的解调原理框图
3设计步骤
3.1正交振幅调制电路分析
熟悉Simulink的工作环境，并建立2PSK调制解调系统，用功率谱密度分析仪观察其基带频谱，示波器观察调制信号前后的波形。
2PSK调制解调仿真电路图如3-1所示：
3-12PSK调制解调原理图
从图3-2到3-8是调制解调的参数设置。
图3-2载波参数
3-3基带参数
图3-4AnalogFilterDesign参数
图3-5AnalogFilterDesign1参数
图3-6SampledQuantizerEncode参数
图3-7PowerSpectralDensity参数
图3-8PowerSpectralDensity1参数
图3-9和图3-10是带信号和解调信号功率谱密度图。
图3-9基带信号功率谱密度图
图3-10解调信号功率谱密度图
图3-11是示波器显示图，分别显示：
载波信号，基带信号，2PSK信号。
图3-11Scope波形
3.2误码率分析
在原先的电路图加入误码率分析仪观察无噪声时的误码率无噪声时2PSK调制解调仿真电路图如图3-2-1所示：
图3-12无噪声误码率2PSK调制解调原理图
图3-13无噪声2PSK调制解调误码率
图3-14Errorrate参数
图3-152PSK无噪声波形
3.3有噪声的2PSK调制解调电路及误码率分析
在上面的电路图调制之后的信号中通过加入高斯白噪声，并同时观察噪声对频谱的干扰和波形的影响。
之后分析误码率，来确定QAM对抗高斯白噪声的性能。
图3-16加入高斯噪声2PSK调制解调误码率原理图
图3-17高斯噪声误码率
图3-18高斯噪声参数
图3-19加高斯噪声2PSK显示波形
图3-20加入瑞利噪声2PSK调制解调误码率原理图
图3-21瑞利误码率
图3-22瑞利噪声参数
图3-23加瑞利噪声2PSK显示波形
图3-24加入莱斯噪声2PSK调制解调误码率原理图
3-25莱斯误码率
图3-26莱斯噪声参数
图3-27加莱斯噪声2PSK显示波形
4结束语
在还没有开始做课程设计时，由于所用电脑安装的MATLAB中没有SIMULINK模块，所以和同学要了7.4版本的。
第一次点进模块时，根本不知道如何使用，看了老师给的课件，一边看一边操作才慢慢知道怎么做。
在网上查阅了2PSK相关资料，但并没有完整的方案。
在老师来讲解课程设计以及给了资料后，原本十分迷惑的原理图所需的一些模块完全确定了下来。
我所使用的版本没有抽样判决器，只好找有的同学要了抽样判决器模块。
连接和设置参数时，设置参数较难，由于不知道该如何设置才合适，就参照了老师给的资料上的设置，在7.4的MATLAB版本中，单双极性转换模块还有抽样判决中有一参数设置为0.2，做出来的波形误差较小，但是在后来由同学帮忙检查时，发现由于版本过高，而在其他人的电脑上打不开，我怕老师检查时也同样的打不开，于是又重装了MATLAB7.1版本的重新做。
做的时候改变了单双极性转换器和抽样判决器的参数设置，误码率增大了，但并不是很明白在无噪声的情况下误码率为0，由于误码率的增大，波形的变化也很大，而导致结果的出错。
后来在老师的指导之下，我渐渐的明白了如何
正确判断波形，如何降低误码率，还知道了每个模块在原理中的正确运用原来模块的参数设置，都是经过精密的运算得出来的，终于，在一次次的计算之下，我终于得出了正确的波形。
再加入噪声后，发现误码率仍然为0，很是不解，一直没想通为什么再有噪声的情况下，误码率仍然为0.在同学的细心调节和知道下，知道了原来没有设置好噪声的频率，噪声并没有通过带通而到达解调器中，噪声被虑掉了。
重新调整了噪声频率后，我终于成功仿真出2PSK的调制与解调。
刚拿到课题，看了要求后，根本就不知道应该怎么做，虽然我们经常在使用MATLAB，可还是没接触到SIMULLINK部分，一时间无从下手。
在老师讲解后才了解如何使用，但是课程设计不像我想象的那么简单，往往一个小小的参数的设置都关系到结果的正确与否。
而考虑合适的参数就用到相关的专业基础知识，这提醒了我们必须好好学习专业知识。
从参数设置问题我看到了自己的不足，看到了自己与他人的区别，并深刻认识到学好专业知识的重要性和必要性，鞭策我以后更加学习。
通过这次课程设计，我收获了很多，从什么都不知道到在老师帮助下顺利完成课程设计，让我多了一份有意义的经历。
在这里，重心感谢蔡老师对我们认真耐心的知道，给了我们那么多的帮助，真的非常感谢。
在今后的学习中，我将更加认真的学习专业知识，巩固对专业知识的运用。
参考文献
[1]张圣勤.MATLAB7.0实用教材.北京：
机械工业出版社，2006
[2]桑林，郝建军，刘丹谱.数字通信.北京邮电大学出版社，2002
[3]樊昌信，曹丽娜.通信原理.北京国防工业出版社，2008
[4]邓华.Matlab通信仿真及应用实例详解.北京：
人民邮电出版社，2003
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