MATLAB2psk通信系统仿真报告.docx

1、MATLAB2psk通信系统仿真报告实验一 2PSK 调制数字通讯系统一 实验题目设计一个采纳 2PSK调制的数字通讯系统设计系统整体框图及数学模型；产生失散二进制信源 .进行信道编码（汉明码） .产生 BPSK信号；加入信道噪声（高斯白噪声）；BPSK信号相关解调 .信道解码；系统性能剖析（信号波形、频谱 .白噪声的波形、频谱 .信道编解二 实验基来源理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输 .在实质应用中 .大多半信道拥有带通特征而不可以直接传输基带信号。为了使数字信号在带通讯道中传输 .一定使用数字基带信号对载波进行调制 .以使信号与信道的特征相般配。这类用数字基带信号控制载波 .把数

2、字基带信号变换为数字带通讯号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法： 利用模拟调制的方法去实现数字式调制 .即把数字调制当作是模拟调制的一个特例 .把数字基带信号当成模拟信号的特别状况办理；利用数字信号的失散取值特色经过开重点控载波 .进而实现数字调制。 这类方法往常称为键控法 .比方对载波的相位进行键控 .即可获取相移键控（ PSK）基本的调制方式。图 1 相应的信号波形的示例1 0 1调制原理数字调相：假如两个频次同样的载波同时开始振荡 .这两个频次同时达到正最大值 .同时达到零值 .同时达到负最大值 .它们应处于 同相 状态；假如此中一个开始得迟了一点 .即可能不同样了。 假如一个达

3、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。假如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挪动 .也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传达数字信息 .而振幅和频次保持不变。在 2PSK中 .往常用初始相位 0 和分别表示二进制 “ 1”和“0”。所以 .2PSK 信号的时域表达式为 (t)=Acost+)此中 .表示第 n 个符号的绝对相位：=所以 .上式能够改写为图 2 2PSK信号波形解调原理2

4、PSK信号的解调方法是相关解调法。 因为 PSK信号自己就是利用相位传达信息的 .所以在接收端一定利用信号的相位信息来解调信号。下列图 2-3 中给出了一种 2PSK信号相关接收设施的原理框图。 图中经过带通滤波的信号在相乘器中与当地载波相乘 .而后用低通滤波器滤除高频重量 .在进行抽样裁决。裁决器是按极性来裁决的。即正抽样值判为 1.负抽样值判为 0.2PSK 信号相关解调各点时间波形如图 3 所示 . 当恢复的相关载波产生 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所有犯错 .图 3 2PSK信号相关解调各点时间波形这类现象往常称为 倒

5、 现象 .因为在 2PSK信号的载波恢复过程中存在着 180的相位模糊 ,所以 2PSK信号的相关解调存在随机的 倒 现象 ,进而使得 2PSK方式在实质中极少采纳 .三 仿真方真产生随机 汉明码 2PSKn 位二 进 信 道制码元 编 码 调制输 出2PSK误码率仿真加 性AWGN抽 样 低 通 低 通 相 干判 决 滤 波 滤 波 解 调四 程序源代码clear all;close all;clc;max = 15;s=randint(1,max);% 长度为 max 的随机二进制序列Sinput=;for n=1:length(s);if s(n)=0;A=zeros(1,2000);e

6、lse s(n)=1;A=ones(1,2000);endSinput=Sinput A;endfigure(1);subplot(211);plot(Sinput);grid onaxis(0 2000*length(s) -2 2);title( 输入信号波形 );Sbianma=encode (s,7,4,hamming);% 汉明码编码后序列a1=;b1=;f=1000;t=0:2*pi/1999:2*pi;for n=1:length(Sbianma);if Sbianma(n)=0;B=zeros(1,2000);%每个值 2000 个点else Sbianma(n)=1;B=on

7、es(1,2000);enda1=a1 B;%s(t),码元宽度 2000c=cos(2*pi*f*t);% 载波信号b1=b1 c;%与 s(t)等长的载波信号 .变成矩阵形式endfigure(2);subplot(211)plot(a1);grid on;axis(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title( 编码后二进制信号序列 ); a2=;b2=;for n = 1:length(Sbianma);if Sbianma(n) = 0;C = ones(1,2000);%每个值 2000 点d = cos(2*pi*f*t);% 载波信号else Sbian

8、ma(n) = 1;C = ones(1,2000);d = cos(2*pi*f*t+pi);% 载波信号enda2 = a2 C;%s(t).码元宽度 2000b2 = b2 d;% 与 s(t)等长的载波信号endtiaoz = a2.*b2;%e(t) 调制figure(3);subplot(211);plot(tiaoz);grid on;axis(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title(2psk 已调制信号 );figure(2);subplot(212);plot(abs(fft(a1);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 4

9、00);title( 编码后二进制信号序列频谱 );figure(3);subplot(212);plot(abs(fft(tiaoz);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 400);title(2psk 信号频谱 )%- 带有高斯白噪声的信道 -tz=awgn(tiaoz,10);% 信号 tiaoz 加入白噪声 .信噪比为 10figure(4);subplot(211);plot(tz);grid onaxis(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title( 经过高斯白噪声后的信号 );figure(4);subplot(212);plot

10、(abs(fft(tz);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title( 加入白噪声的 2psk 信号频谱 );%- 同步解调 -jiet=2*b1.*tz;% 同步解调figure(5);subplot(211);plot(jiet);grid onaxis(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title( 相乘后的信号波形 )figure(5);subplot(212);plot(abs(fft(jiet);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title( 相乘后的信号频次 );%- 低通滤波器 -

11、fp=500;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2);wp=fp/(fn/2);% 计算归一化角频次n,wn=buttord(wp,ws,rp,rs);% 计算阶数和截止频次b,a=butter(n,wn);% 计算 H（ z）figure(6);freqz(b,a,1000,11025);subplot(211);axis(0 40000 -100 3)title(lpf 频谱图 );jt=filter(b,a,jiet);figure(7);subplot(211);plot(jt);grid onaxis(0 2000*length(Sbianma

12、) -2 2 );title( 经低通滤波器后的信号波形 );figure(7);subplot(212);plot(abs(fft(jt);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title( 经低通滤波器后的信号频次 );%- 抽样裁决 -for m=1:2000*length(Sbianma);if jt(m)0;jt(m)=0;endendfigure(8);subplot(211);plot(jt)grid onaxis(0 2000*length(Sbianma) -2 2);title( 经抽样裁决后信号 jt(t) 波形 )figure(8);su

13、bplot(212);plot(abs(fft(jt);axis(0 2000*length(Sbianma) 0 800);title( 经抽样裁决后的信号频谱 );grid on;n=500:2000:2000*length(Sbianma);a5=;a5=a5 jt(n);s1=decode (a5,7,4,hamming);a6=;for n=1:length(s1);if s1(n)=0;G=zeros(1,2000);else s1(n)=1;G=ones(1,2000);enda6=a6 G;endfigure(1);subplot(212);plot(a6);grid onax

14、is(0 2000*length(s) -2 2);title( 汉明码译码后的波形 )grid on%-2psk 误码率仿真 -snrdB_min=-10;snrdB_max=10;snrdB=snrdB_min:1:snrdB_max;Nsymbols=200;snr=10.(snrdB/10);h=waitbar(0,SNR Iteration);len_snr=length(snrdB);for j=1:len_snrwaitbar(j/len_snr);sigma=sqrt(1/(2*snr(j);error_count=0;for k=1:Nsymbolsd=round(rand(

15、1);x_d=2*d-1;n_d=sigma*randn(1);y_d=x_d+n_d;if y_d0d_est=1;%随即数据%分别转变成%加噪%加噪后接收elsed_est=0;endif(d_est=d)error_count=error_count+1;endenderrors(j)=error_count;endber_sim=errors/Nsymbols;ber_theor=(erfc(sqrt(snr).*erfc(sqrt(snr);figure(9);semilogy(snrdB,ber_theor,-,snrdB,ber_sim,*);axis(snrdB_min snr

16、dB_max 1);xlabel( 信噪比 );ylabel( 误码率 );title(2psk 信噪比误码率关系图 );legend( 理论值 ,实质值 )、五 实验结果及剖析图 1.随机产生的 15 位二进制序列波形图 2.汉明码编码后的序列波形极其频谱由图 2 可看出输入信号经过汉明码编码后的波形与理论推出的序列同样图 3.经过 2psk 调制后的信号波形及其频谱图 3 中显示的 2psk 因为显示幅度限制已叠在一同 .放大看可获取以理论同样的正弦波波形 .在变换出有的相位变化 .而且信号的频谱图切合信号频次被载波搬移的解说。图 4.信号经过信道加入白噪声后的波形极其频谱图 4 所示是信

17、号加入高斯白噪声后的波形 .此中信噪比可调 .实验中信噪比为 10dB。在频谱图下方能够看到高斯白噪声的频谱密度 .和理论的高斯白噪声频谱密度同样。图 5.经过相关解调后的信号波形及其频谱经过调制的 2psk 信号只好经过相关解调。实验中当信号与载波相乘后与实验原理中的推导符合。图 6.经过低通滤波器后的信号波形及其频谱经过低通滤波后 .除掉信号中的高频成分和大多半高斯白噪声图 7.低通滤波器的传输函数的频谱及相谱图图 8.经过抽样裁决后的信号极其频谱经过抽样裁决后输出的波形与编码后的波形一致图 9.裁决后的信号经过汉明码译码后的波形将上一步中的信号经过汉明码译码后获取与输入波形同样的信号。可得出这个 2psk 通讯系统可实现。图信噪比与误码率关系图六 心得领会经过此次通讯原理实验 .我发现自己的基础知识和应用能力都很差。刚拿到题目时 .在怎样实现汉明码编码处就卡住 .再以后的译码 .因为程序有问题 .每次都进入死循环。最后经过各样网上的资料解决了各种问题。经过了此次实验 .我加深了讲堂上所学的理论知识 .提升了知识的应用能力。熟习了 MATLAB的运转环境 .掌握了一些 MATLAB语言和函数的调用 . 很大程度上提升了自己的能力。