2DPSK调制与解调系统的仿真 武科大课设.docx

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2DPSK调制与解调系统的仿真武科大课设

二进制差分相移键控（2DPSK）的仿真与分析

一）设计内容

利用matlab编程或simulink对2DPSK的调制和解调整个流程进行仿真。

二）设计要求

1）基本要求：

A）要求分析2DPSK的调制解调过程及其理论原理；

B）利用matlab编程或simulink实现2DPSK整个系统的仿真；

C）能够以图形化方式呈现对仿真过程中的重要接点处的波形；

D）分别设计并仿真非相关解调和相干解调这两种解调方法。

2）扩展要求：

A）解调方的载波利用载波同步原理从发送信号中提取；

B）解调方的判决脉冲利用码同步原理从发送信号中提取。

1.设计原理

1.12DPSK信号原理

2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。

现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：

Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。

在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。

如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。

所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。

定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设：

→数字信息“0”；→数字信息“1”。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：

数字信息：

0011100101

2DPSK信号相位：

000π0πππ00π

或πππ0π000ππ0

画出的2PSK及DPSK信号的波形如图2-1所示。

图2-12PSK及2DPSK信号的波形

1.22DPSK信号的调制原理

一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。

2DPSK信号的的模拟调制法框图如图2.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

2DPSK信号的的键控调制法框图如图2.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。

选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。

图1模拟调制法图2键控法调制原理图

1.32DPSK信号的解调原理

2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。

1.3.12DPSK信号解调的极性比较法

1、它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。

它的原理框图如图2.3.1所示。

延迟T

图3极性比较解调原理图

2、误码率计算

这时由抽样判决器输出数字信号（相对码）的误码率为

大信噪比时，即

的情况下，上式可进一步整理为

1.3.22DPSK信号解调的差分相干解调法

差分相干解调的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，此后该信号分为两路，一路延时一个码元的时间后与另一路的信号相乘，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决，抽样判决器的输出即为原基带信号。

它的原理框图如图2.3.2所示。

图4差分相干解调原理图

此时，系统总的误码率为

1.3.32ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图

图82ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图

2DPSK调制系统设计

根据第二章中的2DPSK的模拟调相法的原理,并且利用Simulink实现2DPSK信号模拟调相法调制仿真系统,图1是2DPSK模拟调相法的系统仿真,主要模块有:

BernoulliBinaryGenerator,Signal,Product.

图12DPSK模拟调相法的系统仿真图

对主要各模块参数进行设置,图2是BernoulliBinaryGenerator的参数设置,其

中采样时间是1。

图2BernoulliBinaryGenerator的参数

图3是SignalGeneeator的参数设置，其中幅度为1，频率为2HZ。

图3SignalGeneeator的参数

图4是Product的参数设置。

图4Product的参数

图5是调制后输出的波形，第一条波形为原始的方波信号，第二条波形为经过差分编码后的信号，第三条是一个正弦信号，第四条是调制后2DPSK的信号。

由图可以看出0码的时候为原波形，1码的时候为π波形，则符合调制原理。

图5调制后输出的波形

2DPSK解调系统设计

1.极性比较——码变换法系统设计

用相干解调法即极性比较法来进行2DPSK信号的解调。

先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

图6就是用极性比较法进行的2DPSK解调系统仿真设计，主要模块有PulseGenerator,Switch,Gain,TransportDelay。

图6用极性比较法进行的2DPSK解调系统仿真设计

对主要各模块参数进行设置，图7是PulseGenerator模块的参数设置，幅度为

1，周期为1。

图7PulseGenerator模块的参数

图8是Switch模块的参数设置，其中临界值为0.5，取样时间为1。

图8Switch模块的参数

图9是TransportDelay模块的参数设置。

图9TransportDelay模块的参数

图10是Gain模块的参数设置，其中增益为1，取样时间为1。

图10Gain模块的参数

图11是调制后输出的波形，第一条波形为原始的基带信号，第二条为差分编码后的信号，第三条是原始正弦信号，第四条是2DPSK信号的波形，第五条为解调后信号的波形。

并且可以由图看出第一条和第五条的波形相同，说明解调后的波形为真确的。

图11解调后输出的波形

2.差分检测法系统设计

用差分相干解调法即差分检测法来进行2DPSK信号的解调。

图12就是用差分检测法进行的2DPSK解调系统仿真。

主要的模块有PulseGenerator，Gain，Switch，AnalogFilterDesign。

图12差分检测法进行的2DPSK解调系统仿真设计

图13是PulseGenerator模块的参数设置，其中幅度是1，周期是2。

图13PulseGenerator模块的参数

图14是Gain模块的参数设置，其中增益为1，取样时间为1。

图14Gain模块的参数

图15是Switch模块的参数设置，临界值为0.5，取样时间为1。

图15Switch模块的参数

图16是AnalogFilterDesign的参数设置。

通频带的边缘频率为5HZ。

图16AnalogFilterDesign的参数

图17是解调后输出的波形，第一条波形为原始的基带信号，第二条经过滤波器后的波形，第三条是2DPSK信号的波形，第四条是原始的正弦信号，第五条为解调后信号的波形。

并且可以由图看出第一条和第五条的波形相同，说明解调后的波形为正确的。

图17是解调后输出的波形

3.2DPSK调制解调系统设计

1.仿真模型

2DPSK的各参数设置与2PSK的原理基本基本相同，只是选用的调制解调模块不同，2DPSK的调制解调用2DPSKmodulator和2DPSKdemodulator模块。

图18就是2DPSK调制解调的系统仿真设计。

其中主要模块有，

图182DPSK调制解调的系统仿真设计

2.参数设置

图19是RandomIntegerGenerator模块的参数设置，其中取样时间为0.2,原始参数为0，取样频率为1。

图19RandomIntegerGenerator模块的参数

图20是DBPSKModulatorBaseband的模块参数设置，其中取样频率为1，相移为0rad。

图20DBPSKModulatorBaseband的模块参数

图21是AWGNChannel1的模块的参数设置，原始参数为67。

图21AWGNChannel1的模块的参数

图22是DBPSKDemodulatorBaseband的模块参数设置,其中取样频率为1,相移为0rad。

图22DBPSKDemodulatorBaseband的模块参数

图23是SineWave的模块的参数设置,通过离散的采样模式,其幅度为1，频率为10HZ，相移为0rad。

图23SineWave的模块的参数

图24是Product的模块参数设置，输入数据为2，采样时间为1。

图24Product的模块参数

图25是SpectrumScope的模块参数设置，缓冲大小为1024，FFT长度为1024，平均频谱数为64。

图25SpectrumScope的模块参数

图26是SpectrumScope的模块参数设置，频率单位为HZ，频率范围在0到Fs之间Y限的最大值为1,43，最小值为—69.81。

图26SpectrumScope的模块参数

3.仿真结果及分析

图27是由图18得出的2DPSK调制解调的信号的波形�第一条是原始的基带信号，第二条为2DPSK信号的波形，第三条为通过滤波器后的信号的波形，第四条为解调后的波形。

可以看出第一条和第四条的波形相同，说明了仿真正确。

图27输出的波形

图28是2DPSK调制信号加载波后用频谱仪测得频谱图。

图282DPSK调制信号加载波后的频谱图

加有噪声源的调制解调电路

在调制与解调电路间加上噪声源，信道中加入高斯噪声电路图如图29所示

图29加入高斯噪声后的2DPSK调制解调电路

高斯噪声发生器参数设置如图30所示

图30高斯噪声发生器参数设置

加入高斯噪声后的仿真波形如图31所示

图31加入高斯噪声后的2DPSK仿真波形

2DPSK的调制与解调（MATLAB实现）

1.系统结构图

系统结构图

1调制系统设计

1）产生基带信号

本例中使用matlab中的rand函数随机产生10个随机数，并采用就近取整的办法使其值为0、1.此过程产生的码为绝对码。

并且，每个值需要分配一定的长度。

代码如下：

clearall

closeall

i=10;%码元的个数

j=5000;

fc=4;

fm=i/5;

B=2*fm;

t=linspace（0,5,j）;%将0-5区间平均分为j份

%%%%%%%%%%%%%产生基带信号%%%%%%%%%%%%%%%%

a=round（rand（1,i））;%产生10个随机码，记为a

st1=t;

forn=1:

10

ifa（n）<1;

form=j/i*（n-1）+1:

j/i*n%j/i为每个码元的

st1（