基于Simulink的数字通信系统仿真.docx

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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：

------

学号：

09-----

指导教师：

----

设计周数：

1周

设计成绩：

2011年7月8日

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

（2-1-1）

其中,

与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中,

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

发送概率为P

-

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

取0°相位,发送二进制符号0时,

取180°相位。

若用

表示第n个符号的绝对相位,则有

=0°,发送1符号;

=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。

S（t）S`（t）

图2-22PSK信号的调制原理图

图2-32PSK信号的解调原理图

图2-42PSK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：

式中

是信号的平均功率；

为高斯白噪声在带宽W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

/2，噪声功率为

，输出信号的平均功率受限于

，信道的信噪比SNR=

/

；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。

图2-7simulink设计图

2.3实验结果

2.3.1仿真结果

（1）频域解调后波形如图2-8所示。

频域调制波形如图2-9所示。

图2-8频域解调后波形图2-9频域调制波形

（2）各点的时间波形如图2-10所示。

图2-10示波器的波形

（3）2PSK相干解调误码率如图2-11所示。

图2-112PSK相干解调误码率

（4）随机信号参数设置如图2-12所示。

图2-12随即信号的参数设置

由图可知随机信号最大最小值分别为1、-1采样时间为0.4s

（5）低通滤波器参数设置如图2-13所示。

图2-13低通滤波器参数设置

设计为低通滤波，采样频率为400Hz，允许通过频率为50Hz,截止频率为100Hz。

（6）信噪比如图2-14所示

图2-14信噪比为6dB

（7）弦载波信号参数设置如图2-15所示

图2-15Sinwave正弦载波信号参数设置

由图知正弦载波信号幅值为1，频率为100Hz，取样时间为0.001s

2.3.2结果分析

由2-11图可以看出其误码率为0.3077，由于加性高斯白噪声的影响以及系统的不准确性和码间影响所以误码率稍微偏大。

3设计总结

此次项目设计我选的课题是建立完整的基于2PSK的模拟通信系统仿真模型并经过仿真分析，在设计的第一天基本没有头绪，后来通过上网和到图书馆搜集资料，分别对数字和模拟通信系统有了大致的了解，然后经过思考和与同学们研究，终于把基于2PSK的模拟通信系统仿真模型了解明白了。

第二天开始了电路图的设计，其实远比我想象的复杂，但是我没有放弃，经过不断的修改和调试，终于出现了理想的波形图。

通过本次设计，我发现了自己对于信息论与编码和信号与系统以及电子线路的掌握程度远远不够，但我发现我对信号的调制与解调有了更深刻的印象，这让我意识到，无论在以后的学习还是工作中，都不能泛泛地学习，而应将学到的东西用于实践，从而深刻地把握理论知识。

另外，通过对数字信号的simulink建模仿真，使我对下学期的通信原理课程中数字键控的概念又有了大致的了解，而且也熟悉了simulink软件的操作。

最后，我发现做任何事情都不能轻易放弃，而且要善于学习，每天给自己一个目标，然后去实现它。

4参考文献

[1]雪虹，宗橙.信息论与编码（第2版）.清华大学,2009.2：

65-66

[2]黄葆华，晓静.通信原理.电子科技大学大学,2007.2:

196-202

[3]王华，有军，建存.MATLAB电子仿真与应用教程.国防工业,2007.4:

124-152

课程设计

评语

课程设计

成绩

指导教师

（签字）

年月日