2022年通信原理课设报告PSK通信系统设计 .pdf

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1、目录1 技术要求.1 2 基本原理.1 2.1 2psk 信号的定义.1 2.2 2psk 信号调制方法.1 2.3 2psk 信号的解调方法.2 2.4 误比特率 BER 分析.3 3 建立模型描述.3 4 模块功能分析.4 4.1 调制模块.4 4.2 高斯噪声模块.7 4.3 解调模块.8 4.4 误码率比较模块.10 5 调试过程及结论.10 6 心得体会.12 7 参考文献.13名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -1 2PSK通信系统设计1 技术要求设计一个 2PSK 数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构；（2）根据通信原理，

2、设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；（3）用 Matlab 或 SystemView 实现该数字通信系统；（4）观察仿真并进行波形分析；（5）系统的性能评价。2 基本原理2.1 2psk信号的定义2psk 二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。2.2 2psk信号调制方法2psk的调制方法有模拟调制和数字键控法两种，分别如图 1、图 2 所示。2PSK的产生：模

3、拟法和数字键控法，就模拟调制法而言，与产生 2ASK 信号的方法比较，只是对 s(t)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s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性 NRZ 或双极性 NRZ 脉冲序列信号均可。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -2 2PSK信号与 2ASK 信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ 码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求 2PSK 信号的功率谱密度时，也可采用与求2A

4、SK 信号功率谱密度相同的方法。图 1 2psk模拟调制法图 2 2psk键控调制法2.3 2psk信号的解调方法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，如图 3 所示。图 3 2PSK相干解调系统框图及个测试点波形名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -3 2.4 误比特率 BER分析误比特率（BER：Bit Error Rate）是指二进制传输系统出现码传输错误的概率，也就是二进制系统的误码率，它是衡量二进制数字调制系统性能的重要指标，误比特率越低说明抗干扰性能越强。对于多进制数字调制系统，一般用误符号率（Sy

5、mble Error Rate）表示，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用格雷编码的 MPSK 系统，其误比特率和误符号率之间的换算关系近似为：。其中，M 为进制数，且误比特率小于误符号率。3 建立模型描述sinmulink 实现 2psk的仿真，包括调制模块、高斯噪声模块、解调模块和误码率比较模块，如图 4 所示。由 bernoulli binary generator产生输入信号，并经过Unipolar to Bipolar Converter 将单极性码变为双极性码。由 Sine Wave产生载波信号，通过互为相反数的振幅实现的相位跃变。由 Switch 实现键控，由 Gauss

6、ian Noise Generator产生高斯噪声。解调模块通过band pass带通、Product乘法器、low pass低通、抽样判决模块实现，其中抽样判决模块由Triggered Subsystem、Pulse Generator、Relay、Zero-Order Hold1 组成。最后，由Bipolar to Unipolar Converter将双极性码转变为单极性码输出。另外，误码率比较模块由Error Rate Calculation、Display 和 Zero-Order Hold 组成，比较输入信号与输出信号之间的误码率，并显示。图 4 sinmulink 对 2psk

7、信号的调制和解调MPPMPSKsMPSKb2,log名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -4 4 模块功能分析4.1 调制模块该模块可由如图 5 所示的仿真图实现。图 5 键控调制模块其中，sin wave和 sin wave1是反向载波，Bernoulli Binary 产生方波，参数如图 6 到 10 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -5 图 6 sin wave参数图 7 sin wave参数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -6 图 8 Bernoulli Binar

8、y Generator 参数图 9 Unipolar toBipolarConverter 参数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -7 图 10 switch 参数4.2 高斯噪声模块该模块由图 11 所示的仿真图实现。图 11 高斯噪声模块名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -8 4.3 解调模块该模块包括带通滤波器模块、乘法器模块、低通滤波器模块、抽样判决模块，最后将双极性码转变为单极性码输出显示，如图12 所示。图 12 解调模块参数设置如下：图 13 带通滤波模块参数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-

9、第 9 页，共 16 页 -9 图 14 低通滤波器模块参数图 15 Pulse Generator参数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 16 页 -10 4.4 误码率比较模块该模块比较输出信号与输入信号之间错码的概率，并显示。图 16 误码率比较模块5 调试过程及结论图 17 Scope输出波形名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 16 页 -11 图 18 Scope1输出波形注释：从上至下一次是输入信号，2psk 信号，双极性码信号，载波信号，输出波形，低通滤波信号，相乘信号，带通滤波信号。此时误码率显示如图19 所示。图 19

10、误码率 1 通过改变 Gaussian Noise Generator中的 Mean value 和 Variance(vector or matrix)可以改变高斯噪声模块产生噪声的情况，从而改变误码率。当 Gaussian Noise Generator 中参数如图 20所示时，误码率显示如图 21所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 16 页 -12 图 20 Gaussian Noise Generator 参数值图 21 误码率 2 6 心得体会这次课程设计没有和平时的实验一样连电路，而是在软件上进行仿真。刚开始拿到题目，有点不知所措，虽然学过matl

11、ab，但是并没有熟练掌握。不过，通过查找资料，还是逐渐熟悉了simulink 的操作，发现它其实和proteus差不多，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 16 页 -13 甚至更为简单，每个模块都是设定好的，可以直接使用。之后，就是设计2psk数字调制系统了。在老师课堂讲解的基础上，又查阅了相关资料，得到了一个初步的模型。在实际操作过程中出现了很多问题，但通过自己对simulink的学习以及和同学的讨论，问题被一一解决。在设计滤波器时，要注意带通滤波器的带宽应使得所需信号可以通过，即如果基带频率选择10Hz，载波频率选择 50Hz，则带通滤波器的低频选 15Hz，

12、高频选 35Hz。刚开始做时随便选的带宽，电路虽然对，但是结果波形不对。低通滤波器的带宽等于调制信号的带宽，即如果基带频率选择10Hz，低通滤波器的最高截至频率选10Hz。在进行 sinmulink的仿真时，我按原理排好了电路，但是当仿真时发现出错，检查模块的搭建以及参数设置都并没出错，在同学的帮助下发现是高斯噪声模块选择出错，更改之后，系统能正常运行。此次课程设计，获益匪浅，不仅将理论知识和实际联系起来，加深了自己对2psk的理解，通过仿真结果直观的了解到了2psk数字调制系统的波形以及误码率情况，同时也更加熟练的掌握了matlab simulink，并且提高了自己解决问题的能力。7 参考文献1樊昌信、曹丽娜.通信原理 M.北京:国防工业出版社,2006 2胡晓冬，董辰辉 MATLAB 从入门到精通.北京：人民邮电出版社，2010 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 16 页 -14 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 16 页 -15 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 16 页 -