通信仿真课程设计-matlab-simulink

成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 《通信仿真课程设计》报告《通信仿真课程设计》报告 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 信息工程 1 班 寇路军 201620101133 周玲 2019 2019 年年 3 3 月月 23 23 日日 目录 通信仿真课程设计报告 . 2 一.绪论 . 2 二．课程设计的目的 . 2 三． 模拟调制系统的设计 . 3 3.1 二进制相移键控调制基本原理 3 3.2 2PSK 信号的调制 3 3.2.1 模拟调制的方法 . 3 3.3 2PSK 信号的解调 4 3.4 2PSK 的“倒∏现象”或“反向工作”. 5 3.5 功率谱密度 . 5 四．数字调制技术设计 . 7 4.1 2PSK 的仿真 7 4.1.1 仿真原理图 7 4.1.2 仿真数据 7 4.1.3 输出结果 9 总结 . 10 参考文献 . 11 1 通信仿真课程设计报告通信仿真课程设计报告 一一. .绪论绪论 随着社会的快速发展，通信系统在社会上表现出越来越重要的作用。目前， 我们生活中使用的手机，电话，Internet，ATM机等通信设备都离不开通信系统。 随着通信系统与我们生活越来越密切，使用越来越广泛，对社会对通信系统的 性能也越高。另外，随着人们对通信设备更新换代速度越来越快。不得不缩短 通信系统的开发周期以及提高系统性能。针对这两方面的要求，必需要通过强 大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。自从现代以来，计算机科技走 上了快速发展道路，实现了可视化的仿真软件。 通信系统仿真，在目前的通信系统工程设计当中。已成为了不可替代的一 部分。它表现出很强的灵活性和适应性。为我们更好地研究通信系统性能带来 了很大的帮助。本论文主要针对模拟调制系统中的二进制相移键控调制技术进 行设计和基于 Simulink 进行仿真。通过系统仿真验证理论中的结论。本论文设 计的目的之一是进一步加强理论知识，熟悉 Matlab 软件。 Simulink 是 MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真 和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单 直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程 清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第 三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink。 二．课程设计的目的二．课程设计的目的 1.掌握模拟系统 2PSK 调制和解调原理及设计方法。 2.熟悉基于 Simulink 的通信系统仿真。 2 三．三． 模拟调制系统的设计模拟调制系统的设计 3.13.1 二进制相移键控调制基本原理二进制相移键控调制基本原理 相移键是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。 在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和π分别表示二进制“0”和“1” 。因此，2PSK 信号的时域表达式 S 2PSK (t)  Acos( ct   n ) 式中，n 表示第 n 个符号的绝对相位： 1”时 0， 发送“  n  , 发送“0”时 01100 t 因此，上式可以改写为: 图 1 概率为 P Acosct, S 2PSK (t) Acos t, 概率为1 P c  Ts s 由于两种码元的波形相同，极性相反，故 2PSK 信号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的相乘： t)  ftc os ct 式中:f (t)   a n g(t nT s ) K S 2 P S ( n 这里，g(t)是脉宽为 Ts的单个矩形脉冲，而 an 的统计特性为: 概率为 P  1, a n 1, 概率为1 P 即发送二进制符号“1”时（an 取+1） ，S2PSK(t)取 0 相位；发送二进制符号“0” 时（ an 取 -1） ， S2PSK(t)取  相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二 进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。 3.2 2PSK3.2 2PSK 信号的调制信号的调制 3.2.13.2.1 模拟调制的方法模拟调制的方法 f(t) 3 双极性 码型变换不归零 单/双 乘法器 S 2PSK (t) cost 0 图 2图 3 3.2.23.2.2 键控法键控法 图 4 3.3 2PSK3.3 2PSK 信号的解调信号的解调 2PSK 只能采用相干解调,因为发”0”或发”1”时,其采用相位变化携带信息。 具体地说： 其振幅不变(无法提取不同的包络); 频率也不变(无法用滤波器分开)。 acde 带通低通抽样 相乘器 滤波器判决器S 2 (t)滤波器 输出 PSK 定时cost b c 脉冲 图 5 11000 a t T b t 图 6 t c d t 01100 e t 11000 a t T b t c t d t 图 7 s s 开关电路 cost c 0 180 移相 0  S 2PSK (t) f(t) e 0110 4 0 t 3.4 2PSK3.4 2PSK 的“倒的“倒∏∏现象”或“反向工作”现象”或“反向工作” 10111011 {an}{an} tt tt2PSK信号2PSK信号 本地载波t本地载波t zttztt xttxtt 定时脉冲t定时脉冲t 抽样值t抽样值t 10110100 tt {a {a n}n} bc 图 8图 9 波形图中，假设相干载波的基准相位与 2PSK 信号的调制载波的基准相位一致 （通常默认为 0 相位） 。但是，由于在 2PSK 信号的载波恢复过程中存在着的相 位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相 位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好 相反，即“1”变为“0”， “0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现 象称为 2PSK 方式的“倒 π”现象或“反相工作”。这也是 2PSK 方式在实际中很少 采用的主要原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间 连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。 3.53.5 功率谱密度功率谱密度 比较 2ASK 信号的表达式和 2PSK 信号的表达式： 2ASK：S 2ASK (t)  ftcos ct 概率为 P Acosct, 2PSK：S 2PSK (t)  Acosct, 概率为1 P 可知，两者的表示形式完全一样，区别仅在于基带信号 f(t)不同（an 不同） ，前 者为单极性，后者为双极性。因此，我们可以直接引用 2ASK 信号功率谱密度 的公式来表述 2PSK 信号的功率谱，即： 5 1 P s ( f  f c ) P s ( f  f c ) 4 应当注意，这里的 Ps(f)是双极性矩形脉冲序列的功率谱。 双极性的全占空矩形随机脉冲序列的功率谱密度为： P 2PSK ( f )  P s f 4 f s P(1 P)G( f ) 