基于Simulink的2PSK调制解调仿真实现.docx

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基于Simulink的2PSK调制解调仿真实现

《通信原理》

课程设计报告

题目：

基于Simulink的2PSK调制解调仿真实现

系别：

计算机与信息工程学院

专业：

通信工程

班级：

14通信

学号：

姓名：

时间：

2016年12月12日至2016年12月23日

指导老师：

第一阶段

1、项目名称

基于MATLAB/Simulink的2PSK调制解调系统仿真实现

2、项目内容

本课程设计主要运用MATLAB集成环境下的simulink仿真平台对2PSK调制解调系统进行建模仿真。

首先回顾2PSK调制与解调的基本原理，分析2PSK调制与解调的实现方法；接着基于simulink仿真平台设计出2PSK数字通信系统的结构，包括信源，调制，发送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿；根据通信原理，设计出各个模块，并进行参数设置；最后进行仿真，根据显示结果进行性能分析。

3、项目完成计划

本课程设计时间为两周，分五个阶段完成；第一阶段用来熟悉MATLAB软件，以及各模块元器件；第二阶段回顾基本原理；第三阶段构建仿真模型；第四阶段进行参数设置并进行仿真调试；第五阶段撰写课程设计报告，并为答辩准备。

4、设计软件介绍

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。

为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI） ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink的主要功能包括：

（1）交互式、图形化的建模环境 ；

（2）交互式的仿真环 ；（3）专用模块库；（4）提供了仿真库的补充和定制机制 。

并且，Simulink和MTLAB之间可以进行灵活的交互操作。

5、参考资料

[1]通信原理及MATLAB/simulink仿真，张水英、徐伟强编著，人民邮电出版社

[2]MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用，徐明远、邵玉斌编著，西安电子科技大学出版社

[3]MATLAB/simulink通信系统建模与仿真实例分析，邵玉斌编著，清华大学出版社

[4]通信系统课程设计与实验教程，雷箐主编，科学出版社

第二阶段

1、2PSK的简述（基本原理分析）

二进制移相键控（2PSK）也称作BPSK。

它是用两个频率相同但相位不同的载波信号来表示二进制数字1和0，通常这两个信号的相位差为180°。

2PSK的基本原理

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，通常用初始相位为0和π表示二进制的“1”和“0”。

因此2PSK的信号的时域表达式为：

ｅ2psk（t）=Acos（ωct+φn）

因此，上式可改写为

ｅ2psk（t）=

-Acosωct概率为1-P

Acosωct概率为P

2、2PSK调制与解调的实现方法（原理分析）

2PSK信号的产生方法

下面介绍产生2PSK信号的部件即2PSK调制器。

由以上分析可知2PSK可以采用相乘器来实现其框图如下;

从图中可以看出2PSK信号可以看成是双极性基带信号乘以载波而产生的。

必须强调的是2PSK波形相位是相对于载波相位而言的。

因此画2PSK波形时必须先把载波画好然后根据数字信息与载波相位的对应关系画出2PSK波形。

电平变换器的作用是将输入的数字信息变成双极性全占空数字基带信号需注意的是相同的数字信息可以变换成两种极性相反的全占空数自己带信号至于采用哪一种完全由调制规则决定如a采用‘1’变‘0’不变（b）采用‘0’变‘1’不变。

在本次课程设计中采用‘1’变‘0’不变的准则

图4.1.3电平变换器输入输出波形

2PSK信号的功率谱及带宽

由图可2PSK信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬移其频谱的主要带宽是二进制基带信号频谱主瓣宽度的两倍,即

2PSK信号的解调及抗噪声性能的分析

由于2PSK信号的频谱中无载波分量，所以2PSK信号的解调只有相干解调，这种相干解调又称极性比较法。

2PSK解调框图为

2PSK信号解调过程中的波形如图:

需要注意的是判决规则应与调制规则一致。

本次采用的调制规则为‘1’变‘0’不变所以解调规则也用‘1’变‘0’不变。

即为取样值大于门限时判为‘0’当取样值小于门限值时判为‘1’。

但在实际通信系统中往往存在噪声噪声会对判决值产生影响即会产生误码率一般假设信道的噪声为高斯白噪声。

第三阶段

1、2PSK信号调制器模型方框图

2PSK信号调制与解调的模型方框图如下所示各模块的名称已标注在图上。

上半部分为调制部分，下半部分为解调部分。

2、信道

3、2PSK信号相干解调器

第四阶段

1、参数设置

建立好模型之后就要设置系统参数以达到系统的最佳仿真。

（1）伯努利二进制随机序列产生器（BernoulliBinaryGenerator）参数设置

RateTransition的参数设置：

取样判决器Relay的参数设置：

正弦载波（SignalGenerator、SignalGenerator1）参数设置

乘法器Product、Product1、Product2的参数设置：

加性高斯白噪声信道（AWGNChannel）的参数设置：

PulseGenerator的参数设置：

Upsample的参数设置：

低通滤波器AnalogFilterDesign的参数设置：

2、仿真结果

第五阶段

个人总结

在老师和同学的帮助下我顺利的完成了这次课程设计，在这次课程设计中，我们使用了MATLAB的SIMULINK功能对2PSK系统进行建模仿真及分析，使我们对数字调制有了更进一步的认识，也对MATLAB中的SIMULINK有了一定的了解，熟悉了它的一些操作。

通过理论指导，从仿真中可以看出，在2PSK调制系统中由于存在信道干扰和码间串扰，会影响调制系统的性能，即存在一定的误码率，误码率与信噪比相关，当信噪比提高时，误码率下降。

对于我来说，收获最大的是方法和能力——那些分析和解决问题的能力。

在整个课程设计的过程中，我发现我们在经验方面十分缺乏，空有理论知识，而没有实际的操作经验，有些东西可能与实际脱节。

总体来说，我觉得像课程设计这种类型的课程对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学过的相关知识系统地联系起来，并运用与实际中，这样从中暴露出自身的不足，以待改进。

本次的课程设计，培养了我综合应用设计课程与其他课程的理论知识相结合、理论联系实际和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。

在设计的过程中还培养了我们的团队精神，同学们共同协作，解决了许多个人无法解决的问题，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。