基于matlab的2PSK系统的课程设计报告.docx
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基于matlab的2PSK系统的课程设计报告
一、课程名称2PSK系统的设计
二、课程意义
运用MATLAB编程实现2PSK信号的调制及解调过程，并且输出其调制和解调过程的波形，讨论其调制和解调的意义。
三、设计原理
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
数字调制技术的两种方法：
①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。
这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。
图1相应的信号波形的示例
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调制原理
数字调相：
如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。
如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。
一般把信号振荡一次（一周）作为360度。
如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。
当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。
载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。
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
（t）=Acos
t+
）
其中，
表示第n个符号的绝对相位：
=
因此，上式可以改写为
图22PSK信号波形
调制原理图如下所示：
图（a）图（b）
解调原理
2PSK信号的解调方法是相干解调法。
由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。
下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。
图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。
判决器是按极性来判决的。
即正抽样值判为1，负抽样值判为0.
2PSK信号相干解调各点时间波形如图3所示.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.
图32PSK信号相干解调各点时间波形
图42PSK相干解调接收系统
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.
四、软件设计过程
1、产生随机的消息代码
2、产生数字基带信号
3、产生已调信号
4、已调信号通过高斯白噪声信道
4、对信道输出端的混合信号中的噪声进行抑制
5、信号的解调
6、抽样判决码元再生
五、源程序及相应实验结果
max=10;
g=zeros（1,max）;
g=randint（1,max）;%长度为max的随机二进制序列
cp=[];mod1=[];f=2*2*pi;t=0:
2*pi/199:
2*pi;
forn=1:
length（g）;
ifg（n）==0;
A=-ones（1,200）;%每个值200个点
elseg（n）==1;
A=ones（1,200）;
end
cp=[cpA];%s（t）,码元宽度200
c=cos（f*t）;%载波信号
mod1=[mod1c];%与s（t）等长的载波信号,变为矩阵形式
end
figure
（1）;subplot（4,2,1）;plot（cp）;gridon;
axis（[0200*length（g）-22]）;title（'二进制信号序列'）;
cm=[];mod=[];
forn=1:
length（g）;
ifg（n）==0;
B=ones（1,200）;%每个值200个点
c=cos（f*t）;%载波信号
elseg（n）==1;
B=ones（1,200）;
c=-cos（f*t）;%载波信号
end
cm=[cmB];%s（t）,码元宽度200
mod=[modc];%与s（t）等长的载波信号
end
tiaoz=cm.*mod;%e（t）调制
figure
（1）;subplot（4,2,2）;plot（tiaoz）;gridon;
axis（[0100*length（g）-22]）;title（'2PSK调制信号'）;
figure
（2）;subplot（4,2,1）;plot（abs（fft（cp）））;
axis（[0100*length（g）0400]）;title（'原始信号频谱'）;
figure
（2）;subplot（4,2,2）;plot（abs（fft（tiaoz）））;
axis（[0100*length（g）0400]）;title（'2PSK信号频谱'）;
%带有高斯白噪声的信道
tz=awgn（tiaoz,10）;%信号tiaoz中加入白噪声，信噪比为10
figure
（1）;subplot（4,2,3）;plot（tz）;gridon
axis（[0200*length（g）-22]）;title（'通过高斯白噪声信道后的信号'）;
figure
（2）;subplot（4,2,3）;plot（abs（fft（tz）））;
axis（[0200*length（g）0400]）;title（'加入白噪声的2PSK信号频谱'）;
jiet=2*mod1.*tz;%同步解调
figure
（1）;subplot（4,2,4）;plot（jiet）;gridon
axis（[0200*length（g）-22]）;title（'相乘后信号波形'）
figure
（2）;subplot（4,2,4）;plot（abs（fft（jiet）））;
axis（[0200*length（g）0400]）;title（'相乘后信号频谱'）;
%低通滤波器
fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=10000;
ws=fs/（fn/2）;wp=fp/（fn/2）;%计算归一化角频率
[n,wn]=buttord（wp,ws,rp,rs）;%计算阶数和截止频率
[b,a]=butter（n,wn）;%计算H（z）
figure（4）;freqz（b,a,1000,11025）;subplot（2,1,1）;
axis（[04000-1003]）
title（'LPF幅频相频图'）;
jt=filter（b,a,jiet）;
figure
（1）;subplot（4,2,5）;plot（jt）;gridon
axis（[0200*length（g）-22]）;title（'经低通滤波器后信号波形'）
figure
（2）;subplot（4,2,5）;plot（abs（fft（jt）））;
axis（[0200*length（g）0400]）;title（'经低通滤波器后信号频谱'）;
%抽样判决
form=1:
200*length（g）;
ifjt（m）<0;
jt（m）=1;
elsejt（m）>=0;
jt（m）=-1;
end
end
figure
（1）;subplot（4,2,6）;plot（jt）;gridon
axis（[0200*length（g）-22]）;title（'经抽样判决后信号s^（t）波形'）
figure
（2）;subplot（4,2,6）;plot（abs（fft（jt）））;
axis（[0200*length（g）0400]）;title（'经抽样判决后信号频谱'）;
六、设计心得
通过这次课程设计，我深刻的认识到了自己在学习方面的不足。
虽然对于matlab和通信原理也就是2PSK的原理都熟知，但是把二者相结合就感觉到了难度。
尤其是编程的时候，产生随机二进制信号也并不太困难，但是在进行调制时却出现了问题，自己无法下手。
后来询问了陈俊峰老师，并在他的帮助下终于迎刃而解。
在加载高斯白噪声时，又遇到了一定的阻力。
关键是不知道如何产生白噪声，后来在网上查阅了相关资料终于解决了。
通过这次课程设计，自己不仅更加了解了2PSK的原理，同时也温习了matlab的运用，更重要的是自己发现了自己的问题，也体会到了团队的力量，学会了相互间的配合和帮助
七、参考文献
①matlab教程
②通信原理课本
③网络资料
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