2PSK调制解调技术的设计与仿真.docx

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1、Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的闻名仿真环境，Simulink作为一种专业和功能强大且操作简洁的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建的积木式建仿照真方式既简洁又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。本次设计主要是以SinIUIink为基础平台，对2PSK信号进行仿真。介绍了2PSK信号，及其调制和解调的基本原理，并运用SimUIink搭建仿真电路，分析在混入噪声及码间串扰的环境下的误码率，以及运用MatIab生成界面。本设计的主要目的是对MatIab的熟识和对数字通信理论的更加深化、理解。关键词:Simulink;2PSK；误码率Blf

2、21设计基础31. 1Matlab/Simulink的简介31.2数字调制概述4数字调制系统各个环节分析41.2.2数字调制的意义422PSK基本原理与实现62. 12PSK的基本原理62.22PSK的实现72.3误码率分析83Smulink的模型建立和仿真113.1模型建立113.2参数设置113.3仿真波形163.4不同信噪比下的误码率17总结20致谢20参考文献21当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。因此，数字信号的调制就显得特别重要。调制分为基带调制和带通调制。不过一般狭义的理解调制为带通调制。带通调制

3、通常须要一个正弦波作为载波，把基带信号调制到这个载波上，使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息，并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。特殊是在无线电通信中，调制是必不行少的，因为要使信号能以电磁波的方式发送出去，信号所占用的频带位置必需足够高，并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带，所以基带信号的频谱必需用一个频率很高的载波调制，使期带信号搬移到足够高的频率上，才能够通过天线发送出去。主要通过对它们的三个参数进行调制，振幅，角频率，和相位。使这三个参量都按时间变更。所以基带的数字信号调制主要有三种方式：FSK,PSK,ASKo在这三种调制的基础上为了得到

4、更高的效果也出现了很多其它的调制方式，如：DPSK,MASK,MFSK,MPSK,APKo它们其中有的一些是将基本的调制方式用在多进制上或者引入了一些新的方式来解决基本调制的一些问题如相位模糊和无法提取位定时信号，另外一些由是组合多种基本的调制方式来达到更好的效果。基带信号的调制主要分为线性调制和非线性调制，线性调制是指已调信号的频谱结构与原基带信号的频谱结构基本相同，只是占用的频率位置搬移了。而非线性调制则是指它们的结构完全不同不仅仅是频谱搬移，在接收方会出现很多新的频谱重量。在三种基本的调制中,ASK属于线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。已调信号会在接收方通过各种方式通过解调得到，

5、但是由于噪声和码间串扰，总会有肯定的失真。所以人们总是在找寻不同的接收方式来降低误码率，其中的接收方式主要有相干接收和非相干接收。在接收方通过载波的相位信号去检测信号的方法称为相干检测，反之若不利用就称为非相干检测，而对于一些特殊的调制有特殊的解调方式，如过零检测法。系统的性能好坏取决于传输信号的误码率，而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采纳的调制方式有很大的关系。我们探讨的ASK,FSK,PSK等就主要是发送方的调制方式。本文主要对2PSK信号的原理及其相干解调系统性能进行了分析和仿真，这样能让我们对数字调制方式有一个更清晰的相识。1设计基础1.1 Matlab/Simulink的

6、简介美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵试验室Matrix1.aboratOry（缩写为Matlab）,这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从MatIab诞生起先，由于其高度的集成性及应用的便利性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它运用便利，能特别快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。MatIab是一种说明性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它运用简洁，扩充便利，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充

7、Matlab的功能，使其成为了巨大的学问宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门特别重要的科学学问。科研工作者通常可以通过Mauab来学习某个领域的科学学问，这就是MatIab真正在全世界推广开来的缘由。目前的Matlab版本已经可以便利的设计美丽的界面，它可以像VB等语言一样设计美丽的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简洁，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以便利的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了MaHab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为高校生的必修课之一

8、，驾驭这门工具对学习各门学科有特别重要的推动作用。Simulink是Matlab中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。准确的说，SimUIink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。SimUlink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在SimUlink环境中，它为用户供应了方框图进行建模的图形接口，采纳这种结构画模型图就犹如用手在纸上画模型一样自如、便利，故用户只需进行简洁的点击和拖动就

9、能完成建模，并可干脆进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模便利、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、便利、敏捷的优点。SimUlink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、1.inear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和EXtra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的SimUIink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以依据须要定制和创建自己的模块。用SimUlink创建的模型可以具

10、有递阶结构，因此用户可以采纳从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级起先观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细微环节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过SimUlink的菜单或Matlab的吩咐窗口键入吩咐来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作特别便利，而吩咐行方式对于运行仿真的批处理特别有用。采纳SCoPe模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可马上观看到仿真结果，若变更模块的参数并再次运行即可视察到相应的结果，这适用于因果关系的问题探讨。仿真的结果还可以存放到Matlab的

11、工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，Matlab的全部工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于Matlab和SIMU1.INK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是SimUlink不能脱离Matlab而独立工作。1.2 数字调制概述数字调制系统各个环节分析典型的数字通信系统由信源、编码解码、调制解调、信道及信宿等环节构成，其框图如图1.1所示，数字调制是数字通信系统的重要组成部分，数字调制系统的输入端是经编码器编码后适合在信道中传输的基带信号。对数字调制系统进行仿真时，我们并不关切基带信号的码型，因此，我们在仿

12、真的时候可以给数字调制系统干脆输入数字基带信号，不用在经过编码器。图1.I数字通信系统模型数字调制的意义数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行限制，使载波的这些参量随基带信号的变更而变更。依据限制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式,并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的缘由，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必需对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。因此，大部分现代通信系统都运用数字调制技术。另外，由于数字通信具有建网敏捷，简洁采纳数字差错限制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入综合

13、业务数字网（ISDN网），所以通信系统都有由模拟方式向数字方式过渡的趋势。因此，对数字通信系统的分析与探讨越来越重要，数字调制作为数字通信系统的重要部分之一，对它的探讨也是有必要的。通过对调制系统的仿真，我们可以更加直观的了解数字调制系统的性能及影响性能的因素，从而便于改进系统，获得更佳的传输性能。1.1 2PSK基本原理与实现1.2 2PSK的基本原理相移键控是利用载波的相位变更来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位为。和n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(ctn)(2.1)其中，6n表示第n个符号的肯定相位

14、：r0发送“0”时n=（2.2）In发送“1”时因此，上式可改写为Acosct概率为Pe（t）-（2.3）C2psk1./一-Acosct概率为I-P图2.12PSK信号的时间波形由于表示信号的两种码元的波形相同，记性相反，鼓2PSK信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即（2.4）e2psk(t)=s(t)cosct其中(2.5)s(t)=ang(t-nTs)这里，g（t）是脉宽为TS的单个矩形脉冲，而an得统计特性为1概率为P311-V（2.6）、-1概率为I-P即发送二进制符号“0”时（an取+1）,e2psk（发取0相位;发送二进制符号“1”时（an取T）,

15、e2psk（t）取11相位。1.3 2PSK的实现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，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊状况处理；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。数字调相：假如两个频率相同的载波同时起先振荡，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；假如其中一个起先得迟了一点，就可能不相同了。假如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

16、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，码限制发0度相位，码限制发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更来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和冗分别表示二进制“1”和“0”。二进制移相键控信号的调制原理图如图2.2所示.其中图（八）是采纳模拟调制的方法产生2PSK信号，图（b）是采纳数字键控的方法产生2PSK信号。（八）(b)2PSK信号的解调通常都是采纳相干解调，解调器原理图如图2.3所示.在相干解调过程中须要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。