2PSK与2DPSK系统性能分析要点.docx
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2PSK与2DPSK系统性能分析要点
沈阳理工大学通讯系统课程设计报告
2PSK与2DPSK系统性能解析
1.课程设计目的
1.掌握2PSK、2DPSK的调制与解调原理;
2.掌握仿真软件matlab的使用方法;
3.完成对2PSK、2DPSK的调制与解调仿真电路设计,并对仿真结果进行解析。
2.课程设计要求
1.认识2PSK系统包含几部分,及每部分的功能特征。
2.认识2DPSK系统包含几部分,及每部分的功能特征。
3.就其调制部分,利用分立元件搭建电路。
4.掌握理论联系实践的方法。
3.相关知识
3.1matlab软件的应用
MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)之意。
除具备优异的数值计
算能力外,它还供给了专业水平的符号计算,文字办理,可视化建模拟真和及时
控制等功能。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学,工程中常用的形式
十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完同样的事情简捷得
多.
MATLAB软件拥有以下特点:
1)语言简洁紧凑,使用方便灵巧,库函数极其丰富;
2)运算符丰富;
3)MATLAB既拥有结构化的控制语句(如for循环,while循环,break语句和
if语句),又有面向对象编程的特征。
4)程序限制不严格,程序设计自由度大。
比方,在MATLAB里,用户无需对矩阵
预约义即可使用。
5)程序的可移植性很好,基本上不做更正就可以在各种型号的计算机和操作系
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统上运转。
6)MATLAB的图形功能强盛。
在FORTRAN和C语言里,绘图都很不简单,但在MATLAB里,数据的可视化特别简单。
MATLAB还拥有较强的编写图形界面的能力。
7)MATLAB的弊端是,它和其余高级程序对比,程序的履行速度较慢。
因为MATLAB的程序不用编译等预办理,也不生成可履行文件,程序为解说履行,所以速度较慢。
8)功能强盛的工具箱是MATLAB的另一特点。
MATLAB包含两个部分:
中心部分和各种可选的工具箱。
中心部分中有数百此中心内部函数。
其工具箱又分为两类:
功能性工具箱和学科性工具箱。
功能性工具箱主要用来扩大其符号计算功能,图示建模拟真功能,文字办理功能以及与硬件及时交互功能。
功能性工具箱用于多种学科。
而学科性工具箱是专业性比较强的,如control,toolbox,signl
proceessingtoolbox,commumnicationtoolbox等。
这些工具箱都是由该领域
内学术水平很高的专家编写的,所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序,
而直接进行高,精,尖的研究。
9)源程序的开放性。
开放性也许是MATLAB最受人们欢迎的特点。
除内部函数以
外,全部MATLAB的中心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件,用户可经过
对源文件的更正以及加入自己的文件构成新的工具箱。
3.22PSK部分
信号的定义
数字信号的“1”都对应于已调信号中的载波0相位;数字信号
的“0”都对应于已调信号中载波相位,反之亦然。
这类调相方式
称为“绝对调相”。
又称二相绝对调相(2PSK)。
信号的产生
第一种方法:
键控法
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图12PSK信号的键控法框图
第二种方法:
模拟调制法
图22PSK信号的模拟调制法框图
信号的解调
因2PSK已调信号的包络幅度不变,所以不可以采纳包络检波法,平时采纳相
干解调法解出2PSK的已调信号。
图32PSK信号的相关解调框图
2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采纳包络检测的方法,只好进
行相关解调。
2PSK相关解调系统框图以下(图4)
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图42PSK信相关解调各点波形图
3.32DPSK部分
信号的定义
当数字信号为“1”时,码元中载波的相位有对于前一个码元的载波相位
变化π;当数字信号为“0”时,码元中载波的相位有对于前一码元的载波相位不变化,反之亦然。
这类调相方式称为二相相对调相(2DPSK)。
二进制移相键控2PSK是利用载波相位的绝对数值来传递数字信息,也称为
绝对移相。
而2DPSK则是利用相邻的码元之间的载波相位差来传递信息,即相对
移相。
的产生
2DPSK信号的产生
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图52DPSK信号的调制方框图
图5中,波形变换器用来完成单极性不归零波形到双极性波形的变换,其
变换关系为,因为,所以有。
相对移相信号可以
看作是把信息码(绝对码)变换成相对码,而后再对相对码进行绝对移相形成的。
信号的解调
差分相关解调法
图62DPSK信号的差分相关解调方框图
2PSK相关解调系统框图以下:
图72PSK及2DPSK信号的波形
2DPSK的差分相关解调法,不需要特地的当地相关载波,将2DPSK信号延时
一个码元间隔后与2DPSK信号自己相乘,相乘的结果反响了前后码元的相对相位关系,经低通滤波器后送到抽样判决器,抽样判决器抽样的结果即为原始数字信息,不需要差分译码。
只有2DPSK信号才能采纳这类方法解调,因为它是从前一个码元的载波相位作为参照相位,而不是未调载波的相位。
采纳差分相关解调法的2DPSK方式,固然不需要当地相关载波,但需要可以
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精确地延缓一个码元间隔的延缓电路,延缓电路的精度要求很准,实质实现时,
延时线不好作,并且2DPSK的抗噪声性能不如2PSK。
4课程设计解析
4.12PSK、2DPSK调制解调原理
调制与解调
2PSK信号的产生方法主要有两种,即相乘法和开关法。
方框图以以下图1(a),
(b)所示:
(a)开关法
(b)相乘法
图8PSK调制方法
4.1.22DPSK调制与解调
2DPSK调制原理方框图以以下图9:
图9间接法信号调制器原理方框图
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2DPSK信号的解调,主要有两种方法,即相位比较法和相关解调法。
相关解调
法原理方框图以以下图4:
图10相关解调法原理方框图
4.22PSK及2DPSK系统的抗噪声性能
在相关接收时的误码率
2PSK相关接收的模型如图13所示。
图132PSK相关接收的框图
绝对相移键控信号只好采纳相关接收,?
相关接收用的当地载波可以单独产
生,?
也可以从接收信号中提取,?
从相关接收的模型图6.3-7可见,?
与2ASK相关接
收时的模型同样。
差别在于判决门限为0,而2ASK为的判决门限为a/2。
发“1信”号时,解调器的输入
发“0信”号时,解调器的输出为
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所以当发“1信”号时,应当是x>0,但因为噪声的存在,可能出现x<0,这就使得
“1错”判为“0。
”所以“1错”判为“0的”概率则为
同理,发“0信”号,错判为“1”的概率为
信号的差分相关解调
1)差分相关接收机的构成
差分相关接收机的构成如图14所示。
图14差分相关接收的框图
可见,采纳差分相关接收2DPSK信号时,不用当地载波,?
而是使用一个1bit
的时延电路。
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工作原理:
判决规则
θk
θk-1
cos(θk-θk-1)
判决后的数字信号
0
0
+1
0
π
0
-1
1
0
π
-1
1
π
π
+1
0
2)、误码率
发“1”信号的状况下,且前一码元为“1”,
利用恒等式
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此中nc1、nc2、ns1和ns2是互相独立的正态随机变量;且均值为0,?
方差为σ2。
拜见公式(6.3-30)可知,随机变量R1遵从广义瑞利分布,随机变量R2遵从瑞利分布。
在这里,R1可以看作余弦信号2acosωct+窄带高斯变量的包络,?
窄带高斯变量的同相重量为(n1c+n2c),正交重量为(n1s+n2s),所以f(R1)?
遵从Rice分布:
2
可看作是一窄带高斯变量的包络,同相重量
(n1c-n2c)
?
正交重量(n1s-n2s)且
R
均值为0,方差为σ2,所以f(R2)遵从瑞利分布。
将分布函数代入公式(6.3-48),整理得
同理可得
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可见误码率比采纳相关解调接收2PSK要高,原由是相关接收时,采纳的本
地载波没有噪声,?
而在差分相关接收相对相移键控信号时,取代当地载波的是
1bit时延电路的输出,它带来了信道噪声,所以使误码率增添。
5仿真
5.12PSK仿真部分
用matlab搭建好的2PSK仿真图以下:
图152PSK仿真图
2PSK模块的参数设置:
1)载波模型
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图16载波参数设置
2)乘法器模块
图17乘法器参数设置
3)基带模块
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图18基带信号模块
4)UnipolartoBipolarConverte模块
图19UnipolartoBipolarConverter参数设置
5)数据种类变换模块
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图20DataTypeConversion参数设置
6)滤波器模块
图21带通滤波器参数设置
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图22低通滤波器参数设置
5.22DPSK仿真部分
用matlab搭建好的2DPSK仿真图以下:
图232DPSK仿真图
2DPSK模块的参数设置:
1)载波模块
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图24载波参数设置
2)乘法器模块
图25乘法器参数设置
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3)基带模块
图26基带信号参数设置
4)UnipolartoBipolarConverte模块
图27UnipolartoBipolarConverter参数设置
5)码变换模块
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图28LogicalOperator参数设置
图29UnitDelay参数设置
图30DataTypeConversion参数设置
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6)滤波器模块
图31带通滤波器参数设置
图32低通滤波器参数设置
6结果解析
6.12PSK仿真结果
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图332PSK电路仿真波形
6.22DPSK仿真结果
图342DPSK电路仿真波形
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结论:
从以上比较可以看出,对同一调制方式,采纳相关解调方式的误码率低于采
用非相关解调方式淡定误码率。
若采纳同样的解调方式,2PSK的信噪比比较低。
反过来,若信噪比r必定,2PSK误码率比较低。
由此看来,在抗加性高斯白噪
声方面,相关2PSK性能最好。
7参照文件
[1]张辉,曹丽娜编著.《现代通讯原理与技术》.西安.西安电子科技大学第一版社.2002
[2]张辉,曹丽娜编著.《通讯原理学习指导》.西安.西安电子科技大学第一版社.2003
[3]曹志刚,钱亚生编著.《现代通讯原理》.北京.清华大学第一版社.1992
[4]王形亮等编著.《数字通讯原理与技术》.西安.西安电子科技大学第一版
社.2000
[5]王秉钧,孙学军等编著.《现代通讯系统原理》.天津.天津大学第一版
社.2000
[6]周庆龙编著.《现代通讯系统原理》.北京.北京邮电学院第一版社.1992
[7]张厥盛,郑继禹编著.《锁相技术》.西安.西安大学第一版社1992
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