第一篇：通信原理課程設(shè)計(jì)_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告
題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程
學(xué)生姓名 曾凡文
學(xué) 號(hào) 20121206
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2015年6月
基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真
摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)
一直是研究的一個(gè)重要方向。本設(shè)計(jì)主要敘述了數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，介紹了2PSK數(shù)字調(diào)制方式的
基本原理，功率譜密度，并運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn)，在MATLAB平
臺(tái)上建立2PSK和2DPSK調(diào)制技術(shù)的仿真模型。進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統(tǒng)
中數(shù)字調(diào)制知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)用MATLAB軟件
來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)的仿真。
關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)；MATLAB；2PSK；2DPSK；
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第1章 緒論
1.1 調(diào)制方式
數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號(hào)的功率一般處于從零開(kāi)始到某一頻率（如0～6M）低頻段，因而在很多實(shí)際的通信（如無(wú)線(xiàn)信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號(hào)進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號(hào)對(duì)載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化從而攜帶消息。對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制可以便于信號(hào)的傳輸；實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號(hào)占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。
數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱(chēng)為振幅鍵控（ASK，Amplitude-Shift keying）、移頻鍵控（FSK，F(xiàn)requency-Shift keying）、移相鍵控(PSK，Phase-Shift keying)和差分移相鍵（DPSK，Different Phase-Shift keying）。本次課程設(shè)計(jì)對(duì)PSK,DPSK這兩種調(diào)制方式進(jìn)行了仿真。
1.2 設(shè)計(jì)要求 1.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容
用MATLAB完成對(duì)2PSK、2DPSK的調(diào)制與解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，可編寫(xiě)程序，也可硬件設(shè)計(jì)框圖
1.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)（參數(shù)可以自行設(shè)置）
1、傳輸基帶數(shù)字信號(hào)（15位）碼元周期T=0.01S
2、載波頻率：15KHz 1.2.3 設(shè)計(jì)儀器
計(jì)算機(jī)和MATLAB軟件
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第2章 2PSK,2DPSK原理
2.1 2PSK原理 2.1.1 2PSK基本原理
二進(jìn)制移相鍵控，簡(jiǎn)記為2PSK或BPSK。2PSK信號(hào)碼元的“0”和“1”分別用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“?”來(lái)表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為:
(t)=Acos其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：
t+)
=因此，上式可以改寫(xiě)為:
這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式,稱(chēng)為二進(jìn)制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖2-1。
10011tTs圖2-1 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形
2.1.2 2PSK調(diào)制原理
在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0°和 180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的 1 和 0，模擬調(diào)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
制法用兩個(gè)反相的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。2PSK以載波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180°。
鍵控法，是用載波的相位來(lái)攜帶二進(jìn)制信息的調(diào)制方式。通常用0°和180°來(lái)分別代表0和1。其時(shí)域表達(dá)式為：
??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct
?n?其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖2-2和圖2-3所示。
圖2-2 模擬調(diào)制
原理圖
圖 2-3 鍵控法原理
圖
2.1.3 2PSK解調(diào)原理
由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖2-4所示，各點(diǎn)的波形如圖2-5所示。
由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)程中存在著180°的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需 3
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為2PSK方式的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。
e2PSK(t)帶通濾波器a相乘器c低通濾波器d抽樣判決器定時(shí)脈沖e輸出
cos?ct
b
圖 2-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖
edb10011atTstctt10011t圖 2-5 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖
2.2 2DPSK原理 2.2.1 2DPSK基本原理
二進(jìn)制差分相移鍵控常簡(jiǎn)稱(chēng)為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì) 4
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。
傳輸系統(tǒng)中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號(hào)中，2PSK信號(hào)和2ASK及2FSK信號(hào)相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號(hào)傳輸系統(tǒng)中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產(chǎn)生誤碼。為了保證2PSK的優(yōu)點(diǎn)，又不會(huì)產(chǎn)生誤碼，將2PSK體制改進(jìn)為二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK），及相對(duì)相移鍵控。
2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。現(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時(shí)域波形圖見(jiàn)圖2-6。
圖2-6 2DPSK信號(hào)波形圖(a)絕對(duì)碼(b)相對(duì)碼10參考100011011(c)2DPSKt
2.2.2 2DPSK調(diào)制原理
二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數(shù)字信息與??之間的關(guān)系為：
?0（數(shù)字信息“0”）????
?（數(shù)字信息“1 ??為前一碼元的相位。
實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖2-7所示。
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
絕對(duì)碼Dn相對(duì)碼BnCnS2dpsk(t)+延時(shí)Ts波形變換×Coswc(t)
圖2-7 2DPSK調(diào)制原理框圖
2.2.3 2DPSK解調(diào)原理
2DPSK信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。
相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。
在解調(diào)過(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生180?相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2-8和圖2-9所示。
2DPSK相干解調(diào)各點(diǎn)波形圖如圖 2-10所示。
圖 2-8 2DPSK差分相干解調(diào)原理圖
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖 2-9 2DPSK相干解調(diào)原理圖
第3章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
3.1 2PSK仿真部分 3.1.1 2PSK仿真圖
用MATLAB搭建好的2PSK仿真圖如下：
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖3-1PSK仿真圖
3.1.2 2PSK模塊的參數(shù)設(shè)置： 1）相乘模塊
圖3-2 相乘器參數(shù)設(shè)置
2）低通濾波器模塊
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖3-3 濾波器其參數(shù)設(shè)置
3）抽樣判決模塊
圖3-4 pulse generator 參數(shù)設(shè)置
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
3.2 2DPSK仿真部分 3.2.1 2DPSK仿真圖
用MATLAB搭建好的2DPSK仿真圖如下：
圖3-5 2DPSK仿真圖
2.2.2 2DPSK模塊的參數(shù)設(shè)置： 1）載波模塊
圖3-6 載波參數(shù)設(shè)置
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
2）乘法器模塊
圖3-7 乘法器參數(shù)設(shè)置
3）基帶模塊
圖3-8 基帶信號(hào)參數(shù)設(shè)置
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
4）Unipolar to Bipolar Converte模塊
圖3-9 Unipolar to Bipolar Converter參數(shù)設(shè)置
5）碼變換模塊
圖3-10 Logical Operator參數(shù)設(shè)置
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖3-11 Unit Delay參數(shù)設(shè)置
圖3-12 Data Type Conversion參數(shù)設(shè)置
6）濾波器模塊
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖3-13 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置
圖3-14 低通濾波器參數(shù)設(shè)置
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第4章 仿真結(jié)果
4.1 2PSK仿真結(jié)果
圖4-1 2PSK電路仿真波形
4.2 2DPSK仿真結(jié)果
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖4-2 2DPSK電路仿真波形
附錄：
通過(guò)編寫(xiě)M文件程序： 2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋 clear all close all i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%隨機(jī)序列,基帶信號(hào) figure(3);stem(a);st1=t;16
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號(hào)st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號(hào)，因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取反來(lái)與之一起構(gòu)成雙極性碼 st2=t;
for k=1:j;
if st1(k)>=1;
st2(k)=0;
else
st2(k)=1;
end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號(hào)反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號(hào)st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號(hào)s1');e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;
%加入噪聲 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;
%與載波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);
%通過(guò)低通濾波器
[t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通濾波后波形');for m=0:i-1;
if psk(1,m*500+250)<0;
for j=m*500+1:(m+1)*500;
psk(1,j)=0;
end
else
for j=m*500+1:(m+1)*500;
psk(1,j)=1;
end
end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')
2DPSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋 clear all close all i=10;j=5000;fc=4;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對(duì)碼');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩陣 b(1)=a(1);for n=2:10 if a(n)>=1;if b(n-1)>=1 b(n)=0;else b(n)=1;end else b(n)=b(n-1);end end st1=t;for n=1:10 if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end subplot(323);plot(t,st1);title('相對(duì)碼st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else st2(k)=1;江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相對(duì)碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號(hào)s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);
%全零矩陣for m=0:i-1;
if dpsk(1,m*500+250)<0;
st(m+1)=0;
for j=m*500+1:(m+1)*500;
dpsk(1,j)=0;
end
else
for j=m*500+1:(m+1)*500;
st(m+1)=1;
dpsk(1,j)=1;
end
end end subplot(413);plot(t,dpsk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);
%全零矩陣 dt(1)=st(1);for n=2:10;
if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;
dt(n)=0;
else
dt(n)=1;
end end st=t;for n=1:10
if dt(n)<1;
for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n
st(m)=0;
end
else
for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n
st(m)=1;
end
end end 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形')21
第二篇：通信仿真課程設(shè)計(jì) 初稿
基于MATLAB的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信仿真
摘
要
在當(dāng)前飛速發(fā)展的信息時(shí)代，隨著數(shù)字通信技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相互融合，信息技術(shù)已成為21世紀(jì)社會(huì)國(guó)際化的強(qiáng)大動(dòng)力。Matlab軟件包含眾多的功能各異的工具箱，涉及領(lǐng)域包括：數(shù)字信號(hào)處理、通信技術(shù)、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、數(shù)值統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。作為一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件，在很多領(lǐng)域中得到本文利用Matlab對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)從信源到信宿過(guò)程的模擬并獲得信噪比與誤碼率的曲線(xiàn)圖，研究了相移鍵控調(diào)制下信噪比與誤碼率的關(guān)系并比較了不同進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下誤碼率—信噪曲線(xiàn)的異同，同時(shí)也研究了不同中繼信道對(duì)誤碼率—信噪比曲線(xiàn)的影響了廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵字：MATLAB仿真；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；PSK；中繼信道；誤碼率
基于MATLAB的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信仿真............................................................................................1 摘
要............................................................................................................................1 1 引言.................................................................................................................................2 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的和意義...........................................................................................2 1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.........................................................................................................2 2仿真環(huán)境簡(jiǎn)介....................................................................................................................3 3系統(tǒng)理論分析....................................................................................................................3 3.1通信系統(tǒng)模型..........................................................................................................3 3.2 相移鍵控原理.........................................................................................................4 3.2.1二進(jìn)制相移鍵控原理......................................................................................4 3.2.2 多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制原理..............................................................................5 4 仿真過(guò)程基于Matlab的實(shí)現(xiàn).............................................................................................6 4.1仿真條件及符號(hào)說(shuō)明................................................................................................6 4.1.1仿真條件：....................................................................................................6 4.1.2符號(hào)說(shuō)明........................................................................................................6 5仿真結(jié)果...........................................................................................................................8 6仿真模型分析....................................................................................................................9 6.1模型結(jié)果分析..........................................................................................................9 6.2模型優(yōu)缺點(diǎn)分析及改進(jìn)方案...................................................................................10 6.2.1優(yōu)缺點(diǎn)分析..................................................................................................10 6.2.2改進(jìn)發(fā)案......................................................................................................10 7小結(jié)體會(huì).........................................................................................................................10 參考文獻(xiàn)............................................................................................................................11 附錄...................................................................................................................................12 1 8PSK信噪比—誤碼率作圖代碼................................................................................12 2 QPSK信噪比—誤碼率作圖代碼................................................................................13 3 BPSK信噪比—誤碼率作圖程序................................................................................15 4 QPSK加三跳中繼作圖程序....................................................................................16 5 QPSK信號(hào)加兩跳中繼作圖程序................................................................................18 6 QPSK信號(hào)加一跳中繼作圖程序................................................................................20 引言
1.1 課程設(shè)計(jì)的目的和意義
鞏固所學(xué)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；通過(guò)課程設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)，了解并掌握通信系統(tǒng)、通信調(diào)制解調(diào)等技術(shù)的一般設(shè)計(jì)方法，訓(xùn)練并提高學(xué)生在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范和應(yīng)用計(jì)算機(jī)等方面的能力，更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。并且掌握Matlab的簡(jiǎn)單操作方法。
1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容
1）設(shè)計(jì)一個(gè)四進(jìn)制相移鍵控調(diào)制系統(tǒng)，繪出誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線(xiàn)。2）繪制不同進(jìn)制相移鍵控下誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線(xiàn)，并分析是否與理論相符，得出結(jié)論。
3）
設(shè)計(jì)一個(gè)加中繼且的四進(jìn)制相移鍵控系統(tǒng)，繪出其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線(xiàn)。
4）繪出四進(jìn)制相移系統(tǒng)加不同跳數(shù)中繼情況下其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線(xiàn)，并分析是否與理論相符，得出結(jié)論。
2仿真環(huán)境簡(jiǎn)介
本次課程設(shè)計(jì)使用
MATLAB，運(yùn)用蒙特?卡羅方法（Monte Carlo method），對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。MATLAB是一個(gè)包含大量計(jì)算算法的集合。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的各種計(jì)算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過(guò)了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++。在計(jì)算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會(huì)大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問(wèn)題其大致包括矩陣運(yùn)算和線(xiàn)性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號(hào)運(yùn)算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、工程中的優(yōu)化問(wèn)題、稀疏矩陣運(yùn)算、復(fù)數(shù)的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運(yùn)算、多維數(shù)組操作以及建模動(dòng)態(tài)仿真等。
蒙特?卡羅方法（Monte Carlo method），也稱(chēng)統(tǒng)計(jì)模擬方法，是二十世紀(jì)四十年代中期由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，而被提出的一種以概率統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)的一類(lèi)非常重要的數(shù)值計(jì)算方法。是指使用隨機(jī)數(shù)（或更常見(jiàn)的偽隨機(jī)數(shù)）來(lái)解決很多計(jì)算問(wèn)題的方法。
這里主要使用MATLAB提供的功能，包括：數(shù)值和符號(hào)計(jì)算，工程與科學(xué)繪圖等，實(shí)現(xiàn)蒙特?卡羅過(guò)程，對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。最后給出幾種不同通信系統(tǒng)的通信效果的可視化結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，比較。
3系統(tǒng)理論分析
3.1通信系統(tǒng)模型
圖2-1：通信系統(tǒng)模型
如圖2-1所示為通信系統(tǒng)的模型,由一下幾個(gè)部分組成： 信息源（簡(jiǎn)稱(chēng)信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。
發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信道：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線(xiàn)信道和無(wú)線(xiàn)信道兩大類(lèi)。
信道是信息論中的一個(gè)主要概念。它是用來(lái)傳送信息的，所以理論上應(yīng)解決它能無(wú)錯(cuò)誤地傳送的最大信息率，也就是計(jì)算信道容量問(wèn)題，并證明這樣的信息率是能達(dá)到或逼近的,最好還能知道如何實(shí)現(xiàn)，這就是信道編碼問(wèn)題。
在理論研究中，一條信道往往被分成信道編碼器、信道本身和信道譯碼器。人們可以變更編碼器、譯碼器以獲得最佳的通信效果，因此編碼器、譯碼器往往是指易于變動(dòng)和便于設(shè)計(jì)的部分，而信道就指那些比較固定的部分。但這種劃分或多或少是隨意的，可按具體情況規(guī)定。例如調(diào)制解調(diào)器和糾錯(cuò)編譯碼設(shè)備一般被認(rèn)為是屬于信道編碼器、譯碼器的，但有時(shí)把含有調(diào)制解調(diào)器的信道稱(chēng)為調(diào)制信道；含有糾錯(cuò)編碼器、譯碼器的信道稱(chēng)為編碼信道。信息通過(guò)信道傳輸，由于物理介質(zhì)的干擾和無(wú)法避免噪聲，信道的輸入和輸出之間僅具有統(tǒng)計(jì)意義上的關(guān)系，在做出唯一判決的情況下將無(wú)法避免差錯(cuò)，其差錯(cuò)概率完全取決于信道特性。因此，一個(gè)完整、實(shí)用的通信系統(tǒng)通常包括信道編譯碼模塊。視頻信號(hào)在傳輸前都會(huì)經(jīng)過(guò)高度壓縮以降低碼率，傳輸錯(cuò)誤會(huì)對(duì)最后的圖像恢復(fù)產(chǎn)生極大的影響，因此信道編碼尤為重要。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。
接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。
受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。
3.2 相移鍵控原理
數(shù)字相位調(diào)制(phase shift keying,PSK)又稱(chēng)相移鍵控。二進(jìn)制相移鍵控記做2PSK是相移鍵控最簡(jiǎn)單的形式，還有多進(jìn)制相移鍵控MPSK是二進(jìn)制相移鍵控的推廣，本次仿真實(shí)驗(yàn)主要用到了二進(jìn)制相移鍵控（BPSK），四進(jìn)制相移鍵控（QPSK）及八進(jìn)制相移鍵控（8PSK）三種調(diào)制方式
3.2.1二進(jìn)制相移鍵控原理
二進(jìn)制相移鍵控是用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)去控制載波的相位，使已調(diào)等幅、恒定載波的載波相位與待發(fā)數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)；只有兩種對(duì)應(yīng)狀態(tài)，例如載波相位以0相與（傳號(hào)）和“0”（空號(hào)）。如果數(shù)字基帶信號(hào)g(t)的的幅度是
1、p相分別代表“1”寬度為T(mén)b的矩形脈沖，則2PSK信號(hào)可表示為：
j2PSK(t)=Acos(w0t+q)
q取0時(shí)代表“1”，取p時(shí)代表“0”
由于2PSK信號(hào)相當(dāng)于DSB信號(hào)，因而不能采用包絡(luò)解調(diào)，要采用相干解調(diào)；但必須在DSB解調(diào)后加一抽樣判決以便恢復(fù)原數(shù)字信號(hào)。其判決準(zhǔn)則為：抽養(yǎng)值大于0，判為1 ；抽養(yǎng)值小于0，判為0 下圖為2PSK信號(hào)的波形圖及矢量圖
圖3-1：2PSK信號(hào)波形圖 圖3-2:2PSK信號(hào)矢量圖
3.2.2 多進(jìn)制相移鍵控調(diào)制原理
多進(jìn)制相移鍵控是二進(jìn)制的推廣。它用多個(gè)相位狀態(tài)的正弦震蕩分別表示不同的數(shù)字信息，通常相位用M=2n計(jì)算，有2,4,8,16相制等，M取不同的相位，分別于n為二進(jìn)制碼元的不同組合相對(duì)應(yīng)。其信號(hào)的產(chǎn)生于BPSK類(lèi)似只是維度不同在處理時(shí)略有差別，在此不再詳細(xì)介紹
圖3-3和圖3-4分別為QPSK信號(hào)及8PSK信號(hào)的矢量圖
010011013π/4相11π/4相1103π/8相111π/8相0-π/8相101-3π/8相100
5π/8相7π/8相-7π/8相0010-3π/4相 0010-π/4相-5π/8相000
圖3-3:QPSK信號(hào)矢量圖 圖3-4:8PSK信號(hào)矢量圖 仿真過(guò)程基于Matlab的實(shí)現(xiàn)
4.1仿真條件及符號(hào)說(shuō)明 4.1.1仿真條件：
(1)整個(gè)通信的等效高斯白噪聲方差為1；（2）假設(shè)信道估計(jì)是理想的；
(3)經(jīng)過(guò)不同跳數(shù)中繼的QPSK信號(hào)總的增益相同
4.1.2符號(hào)說(shuō)明
(1)ray為瑞利衰落信道（2）n為高斯噪聲
(3)r為信號(hào)經(jīng)過(guò)瑞利衰落信道后的接受信號(hào)（4）y為接收端對(duì)接收信號(hào)還原處理后的信號(hào)（5）snr為信噪比
（6）xigma為噪聲方差（7）ber為誤碼率（8）li為單位虛數(shù)i（9）s為調(diào)制信號(hào)的相位
（10）G為經(jīng)過(guò)中繼轉(zhuǎn)發(fā)是信號(hào)的增益
4.2仿真過(guò)程的實(shí)現(xiàn)
（1）調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生（以QPSK為例）
產(chǎn)生兩個(gè)（0,1）的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)兩個(gè)數(shù)的范圍，規(guī)定發(fā)送的兩位原碼的值及其相位
ss1=rand(1,2);if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=1;s1(1,2)=1;s=exp(1i*(pi/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=1;s=exp(1i*pi*(3/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(7/4));
（2）信道的產(chǎn)生
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（3）高斯噪聲的產(chǎn)生
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（4）接收信號(hào)
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;（5）接收信號(hào)的還原
y=r/ray;（6）接受判決的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)接受信號(hào)最終落在矢量圖中的位置判斷發(fā)送的QPSK信號(hào)的值，程序如下： if(real(y)>0)y1=1;else y1=-1;end
if(imag(y)>0)y2=1;else
y2=-1;end
if((y1==1)&&(y2==1))rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));elseif((y1==-1)&&(y2==1))rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));elseif((y1==-1)&&(y2==-1))rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
（7）信號(hào)經(jīng)過(guò)中繼轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;y1=r/ray;ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));r1=y1*ray1*G1+n1;
5仿真結(jié)果
仿真結(jié)果如下圖所示：
圖5-1為8PSK，QPSK,BPSK信號(hào)加高斯白噪聲經(jīng)過(guò)相同信道，其誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線(xiàn) 圖5-2為QPSK信號(hào)分別經(jīng)過(guò)一跳中繼，兩跳中繼及三跳中繼后信噪比與誤碼率的關(guān)系曲線(xiàn) 100 M進(jìn)制相位調(diào)制誤碼率—信噪比曲線(xiàn)圖8PSK10-1QPSKBPSKber(誤碼率)10-210-310-410-50 ***0snr(信噪比)圖5-1：M進(jìn)制相位調(diào)制信噪比—誤碼率曲線(xiàn)圖
100對(duì)比加不同跳數(shù)中繼是信噪比與誤碼率的關(guān)系加三跳中繼加兩跳中繼加一跳中繼10-1誤碼率10-210-3012345678910信噪比(dB)圖5-2：對(duì)比加不同跳數(shù)中繼時(shí)信噪比與誤碼率的關(guān)系
6仿真模型分析
6.1模型結(jié)果分析
圖5-1所示為M進(jìn)制相位調(diào)制信號(hào)誤碼率—信噪比的關(guān)系曲線(xiàn) 由圖可知：誤碼率隨著信噪比的增大而減小，即要想減小信號(hào)在傳輸過(guò)程中的失真度必須增加信號(hào)的發(fā)射功率以減小信號(hào)的誤碼率；對(duì)于BPSK、QPSK及8PSK相位調(diào)制，在相同信噪比的情況下BPSK的誤碼率最小QPSK次之，8PSK的誤碼率最大；同時(shí)，要想實(shí)現(xiàn)想同的誤碼率，8PSK調(diào)制時(shí)必須提供更大的信號(hào)功率，QPSK次之，BPSK所需的信號(hào)功率最小。然而對(duì)于MPSK系統(tǒng)，M的值越大，其功率譜的主瓣越大頻帶利用率越高，發(fā)送數(shù)據(jù)的速率越快。因此為提供較高的服務(wù)質(zhì)量，在實(shí)際的運(yùn)用中需均衡考慮信號(hào)的誤碼率及發(fā)送速率，因而MPSK系統(tǒng)一般很少取較大的M值，一般取M ￡16，并且以M=4的QPSK使用最多，其次是8PSK，16PSK及BPSK都較少使用。
圖5-2所示為在信號(hào)的總增益相同的情況下對(duì)比QPSK信號(hào)加不同跳數(shù)中繼時(shí)信噪比與誤碼率的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。由圖可知在相同信噪比的情況下，信號(hào)所經(jīng)過(guò)的中繼跳數(shù)越多其誤碼率就越大，原因是所經(jīng)過(guò)的中繼跳數(shù)增加后所加入噪聲也怎加了，同時(shí)每經(jīng)過(guò)一個(gè)信道時(shí)也會(huì)增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。
6.2模型優(yōu)缺點(diǎn)分析及改進(jìn)方案 6.2.1優(yōu)缺點(diǎn)分析
本文對(duì)MPSK信號(hào)經(jīng)高斯信道傳輸?shù)慕邮苷`碼率進(jìn)行蒙特卡羅仿真，仿真過(guò)程取了1000000個(gè)點(diǎn)，得到了較為準(zhǔn)確的信噪比—誤碼率的關(guān)系曲線(xiàn)；同時(shí)本文還考慮了加入中繼時(shí)的情況，對(duì)比了加不同跳數(shù)中繼對(duì)信噪比—誤碼率曲線(xiàn)的影響獲得了比較正確的結(jié)論；當(dāng)然本模型也有一些不足之處，例如通信系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單沒(méi)有加入編碼和解碼的過(guò)程，算法的設(shè)計(jì)也還不是特別簡(jiǎn)化，所獲得的信噪比與誤碼率的關(guān)系曲線(xiàn)也沒(méi)有和實(shí)際的曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)的說(shuō)服力還不夠強(qiáng)。
6.2.2改進(jìn)發(fā)案
由于時(shí)間有限，我們現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)有限，整個(gè)仿真模型存在大量的不足之處，我在此提出以下改進(jìn)方案：
（1）本通信仿真模型還可以加入編碼解碼的過(guò)程
（2）加中繼時(shí)的模型還可以討論一下協(xié)作中繼時(shí)的情況（3）本模型還可以用Simulink模塊來(lái)進(jìn)行仿真
（4）可以把仿真所獲得的的曲線(xiàn)與實(shí)際情況下的信噪比—誤碼率的曲線(xiàn)拿來(lái)對(duì)比
7小結(jié)體會(huì)
歷時(shí)兩個(gè)月的軟件課程設(shè)計(jì)讓我們受益良多，從開(kāi)始不懂matlab做起課程設(shè)計(jì)來(lái)一頭霧水到后期可以和老師討論自己想法，這中間都離不開(kāi)老師的悉心教誨。
這次軟件課程設(shè)計(jì)的開(kāi)展，其目的在于讓我們了解通信過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的，以及讓我們深入了解matlab是如何作為仿真軟件仿真通信過(guò)程并結(jié)合相關(guān)的實(shí)例讓我們?cè)谠辛私獾幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)完成老師布置的課題。
在進(jìn)行軟件課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們遇到了一系列的問(wèn)題，首先是對(duì)于matlab軟件的不熟悉，好在在大家的摸索和交流以及和老師的交流中慢慢熟悉。其次，由于在本專(zhuān)業(yè)的推薦課表中未導(dǎo)入通信原理等相關(guān)課程，使得我們對(duì)于調(diào)制解調(diào)，信道，編碼，接受判別等方面并不了解，大家一起查閱相關(guān)書(shū)籍，積極交流，積極主動(dòng)的詢(xún)問(wèn)老師，自己嘗試編碼，錯(cuò)誤共享，成果共享，在老師的幫助下將上述模糊的概念一一攻克，并在錯(cuò)誤中學(xué)會(huì)了進(jìn)步。
在老師未布置課程題目時(shí)，老師給了我們積極思考的空間，通過(guò)自己在個(gè)人電腦上的編碼實(shí)踐和結(jié)合借閱的有關(guān)書(shū)籍，老師傳給我們的實(shí)例和學(xué)習(xí)資料，自己摸索，在上課時(shí)間和老師溝通，進(jìn)行每人為時(shí)3分鐘的問(wèn)題陳述，自己進(jìn)程的陳述，結(jié)合陳述，老師給予相應(yīng)的解答和指導(dǎo)。大家都表示在這個(gè)自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中受益匪淺。
老師布置課程設(shè)計(jì)題目后，大家結(jié)合開(kāi)始做的準(zhǔn)備工作一步一個(gè)腳印的慢慢完善我們的程序和功能，在學(xué)會(huì)如何對(duì)多進(jìn)制調(diào)制進(jìn)行編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行課程題目相關(guān)的仿真，并針對(duì)matlab仿真的結(jié)果進(jìn)行交流，在原本點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單信道通信的基礎(chǔ)上加了中繼信道，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于不同跳數(shù)的仿真，并進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)由于不同的調(diào)制方式對(duì)誤碼率也有一定的影響，我們?cè)诨诙噙M(jìn)制調(diào)制方式仿真上做了一個(gè)單信道的8PSK,QPSK,BPSK不同調(diào)制方式對(duì)接受端誤碼率的影響的仿真，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比得出了相同信噪比時(shí)BPSK的誤碼率最低，QPSK其次，8PSK的誤碼率最高的仿真結(jié)果。
在本次課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)中，我們認(rèn)識(shí)到了實(shí)訓(xùn)遠(yuǎn)比理論學(xué)習(xí)更有樂(lè)趣，仿真的意義就在于無(wú)需花費(fèi)過(guò)大的成本就可以在計(jì)算機(jī)上通過(guò)matlab等仿真軟件模擬通信的過(guò)程，對(duì)最終的結(jié)果有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)和了解，并與理論結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，找出產(chǎn)生差異的原因，同時(shí)節(jié)省了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的成本。
而對(duì)于這歷時(shí)兩個(gè)月的自我學(xué)習(xí)和共同學(xué)習(xí)，我們意識(shí)到學(xué)習(xí)有時(shí)候不是一個(gè)人的過(guò)程，它可以是一群人共同進(jìn)步的過(guò)程。在交流和溝通中共同學(xué)習(xí)，共同協(xié)作，共同完成課題。在老師的幫助、在理解的基礎(chǔ)上、在實(shí)踐和理論相結(jié)合的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)，無(wú)疑是進(jìn)步和積極的。
總之，在這次軟件課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)論是學(xué)習(xí)方法還是軟件仿真方法，我們都獲益匪淺，同時(shí)也感謝在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中智慧老師不遺余力的教誨和給予我們的幫助。過(guò)程是艱辛的，但成果是美麗的。
參考文獻(xiàn)
[1] 王秉鈞,馮玉珉 通信原理 清華大學(xué)出版社 [2] 樊昌信.通信原理.國(guó)防工業(yè)出版社
[3] 黃載祿，殷蔚華.通信原理.科學(xué)出版社
[4] 李宗豪.基本通信原理.北京郵電大學(xué)出版社
[5] 甘勤濤.MATLAB 2012數(shù)學(xué)計(jì)算與工程分析從入門(mén)到精通.機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 求是科技編著.MATLAB 7.0從入門(mén)到精通.人民郵電出版社
[7](美)William J.Palm III著;黃開(kāi)枝譯.MAtlab基礎(chǔ)教程.清華大學(xué)出版社
附錄
部分程序代碼： 8PSK信噪比—誤碼率作圖代碼
clear all;clf;
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber8PSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,3);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,1,1];
s=exp(1i*(pi/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,1,0];
s=exp(1i*pi*(3/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,1,0];
s=exp(1i*pi*(5/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,1,1];
s=exp(1i*pi*(7/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,0,1];
s=exp(1i*pi*(9/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,0,0];
s=exp(1i*pi*(11/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,0,0];
s=exp(1i*pi*(13/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,0,1];
s=exp(1i*pi*(15/8));
end ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
a=real(y);
b=imag(y);
c=atan(b/a);
if(a>0&&b>0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[1,1,1];
elseif(a>0&&b>0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[1,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[0,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/4)&&c<0)rs=[0,1,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[0,0,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[0,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[1,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/4)&&c<0)
rs=[1,0,1];
end
if(rs(1,1)~=s1(1,1)||rs(1,2)~=s1(1,2)||rs(1,3)~=s1(1,3))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber8PSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,ber8PSK,'r>-');gtext('8PSK')hold on;QPSK信噪比—誤碼率作圖代碼
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));berQPSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
berQPSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,berQPSK,'r>-');gtext('QPSK')hold on;
BPSK信噪比—誤碼率作圖程序
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand;if ss1>0.5
s1=1;
s=exp(1i*0);
elseif ss1<0.5
s1=0;
s=exp(1i*pi);
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
rs=1;
else
rs=0;
end
if(rs~=s1)
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/1000000;end
semilogy(snrindb,ber,'r>-');gtext('BPSK')hold on;QPSK加三跳中繼作圖程序
clear all;clf;
snrindb=0:1:10;snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=2;
G2=3;G3=6;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y3=r2/ray2;
ray3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r3=y3*ray3*G3+n3;
y=r3/ray3;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信號(hào)加兩跳中繼作圖程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=3;
G2=12;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y=r2/ray2;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
%í3??′í?óbitêy
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信號(hào)加一跳中繼作圖程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G=36;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G+n1;
y=r1/ray1;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;
第三篇：通信原理仿真
通信原理仿真實(shí)驗(yàn)提綱
1.任意產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制信號(hào)，畫(huà)出其波形及其頻譜；
2.產(chǎn)生一個(gè)余弦載波信號(hào)，畫(huà)出其波形及其頻譜；
3.分別采用AM（幅度），DSB（雙邊），SSB（單邊）的方式對(duì)調(diào)
制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，畫(huà)出已調(diào)信號(hào)的波形及頻譜；
4.采用適當(dāng)?shù)姆绞?，分別對(duì)3中得到的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，畫(huà)
出解調(diào)信號(hào)的波形；
5.產(chǎn)生一個(gè)高斯白噪聲，疊加在已調(diào)信號(hào)上，然后進(jìn)行解調(diào)，畫(huà)出解調(diào)信號(hào)的波形；
6.比較4和5中的結(jié)果；
7.編寫(xiě)A律13折線(xiàn)PCM編碼的程序，能夠?qū)θ我廨斎胄盘?hào)輸
出其PCM編碼；
8.產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)字信號(hào)，分別進(jìn)行ASK，F(xiàn)SK，PSK調(diào)制解調(diào)，畫(huà)出解調(diào)前后的波形
第四篇：通信原理課程設(shè)計(jì)_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告
題 目 基于Matlab的相移鍵控仿真設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程
學(xué)生姓名 曾凡文
學(xué) 號(hào) 20121206
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 二 0 一五 年 六 月
基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真
摘要：現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好，作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)一直是研究的一個(gè)重要方向。本設(shè)計(jì)主要敘述了數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，介紹了2PSK數(shù)字調(diào)制方式的基本原理，功率譜密度，并運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字調(diào)制方式2PSK進(jìn)行了編程仿真實(shí)現(xiàn),在MATLAB平臺(tái)上建立2PSK和2DPSK調(diào)制技術(shù)的仿真模型。進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MATLAB編程軟件，將MATLAB與通信系統(tǒng)中數(shù)字調(diào)制知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，為以后在通信領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究打下了基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)用MATLAB軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)的仿真。
課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)，鞏固已學(xué)過(guò)的*****知識(shí)，加深對(duì)其理解和應(yīng)用，學(xué)會(huì)應(yīng)用Matlab Simulink工具對(duì)通信系統(tǒng)仿真。
關(guān)鍵詞：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)；MATLAB；2PSK；2DPSK；
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第1章 基本工作原理
1.1 2PSK原理
1.1.1 2PSK基本原理
二進(jìn)制移相鍵控，簡(jiǎn)記為2PSK或BPSK。2PSK信號(hào)碼元的“0”和“1”分別用兩個(gè)不同的初始相位“0”和“?”來(lái)表示，而其振幅和頻率保持不變.因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為:
(t)=Acos其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：
t+)
=因此，上式可以改寫(xiě)為:
這種以載波的不同相位直接表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式,稱(chēng)為二進(jìn)制移相鍵控方式。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖1-1。
10011tTs江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖1-1 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形
1.1.2 2PSK調(diào)制原理
在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。2PSK信號(hào)調(diào)制有兩種方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信180°分別表示信號(hào)的 1 和 兩個(gè)反相的載制。2PSK以載
號(hào)載波的 0°和 二進(jìn)制數(shù)字基帶0，模擬調(diào)制法用波信號(hào)進(jìn)行調(diào)波的相位變化作為參考基準(zhǔn)的，當(dāng)基帶信號(hào)為0時(shí)相位相對(duì)于初始相位為0°，當(dāng)基帶信號(hào)為1時(shí)相對(duì)于初始相位為180°。鍵控法，是用載二進(jìn)制信息的調(diào)制和180°來(lái)分別代表達(dá)式為：
波的相位來(lái)攜帶方式。通常用0°表0和1。其時(shí)域
??e2PSK???ang(t?nTs)?cos?ct
?n?其中，2PSK的調(diào)制中an必須為雙極性碼。兩種方法原理圖分別如圖1-2和圖1-3所示。
圖1-2 模擬調(diào)制原理圖
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖 1-3 鍵控法原理圖
帶通濾波器ae2PSK(t)相乘器c低通濾波器d抽樣判決器定時(shí)脈沖e輸出
cos?ct
1.1.3 2PSK解調(diào)原理
b由于2PSK的幅度是恒定的，必須進(jìn)行相干解調(diào)。經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。2PSK信號(hào)的相干解調(diào)原理圖如圖1-4所示，各點(diǎn)的波形如圖1-5所示。
由于2PSK信號(hào)的載波回復(fù)過(guò)程中存在著180°的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”嗎“0”變成“1”，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為2PSK方式的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。
圖 1-4 2PSK的相干解調(diào)原理圖
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
edb10011atTstctt10011t
圖 1-5 相干解調(diào)中各點(diǎn)波形圖
1.2 2DPSK原理
1.2.1 2DPSK基本原理
二進(jìn)制差分相移鍵控常簡(jiǎn)稱(chēng)為二相相對(duì)調(diào)相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對(duì)載波相位值傳送數(shù)字信息。所謂相對(duì)載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。
傳輸系統(tǒng)中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號(hào)中，2PSK信號(hào)和2ASK及2FSK信號(hào)相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK信號(hào)傳輸系統(tǒng)中存在相位不確定性，并將造成接收碼元“0”和“1”的顛倒，產(chǎn)生誤碼。為了保證2PSK的優(yōu)點(diǎn)，又不會(huì)產(chǎn)生誤碼，將2PSK體制改進(jìn)為二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK），及相對(duì)相移鍵控。
2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)相位值去表示數(shù)字信息的一種方式?，F(xiàn)假設(shè)用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，并規(guī)定：Φ＝0表示0碼，Φ＝π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號(hào)的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時(shí)域波形圖見(jiàn)圖1-6。
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖1-6 2DPSK信號(hào)波形圖
(a)絕對(duì)碼(b)相對(duì)碼10參考100011011(c)2DPSKt1.2.2 2DPSK調(diào)制原理
二進(jìn)制差分相移鍵控。2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為??，可定義一種數(shù)字信息與??之間的關(guān)系為：
?0（數(shù)字信息“0”）????
??（數(shù)字信息“1 ?為前一碼元的相位。
實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相移鍵控的最常用的方法是：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，然后對(duì)變換出的差分碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相即可。2DPSK調(diào)制原理圖如圖1-7所示。
絕對(duì)碼Dn相對(duì)碼BnCnS2dpsk(t)+延時(shí)Ts波形變換×Coswc(t)
圖1-7 2DPSK調(diào)制原理框圖
1.2.3 2DPSK解調(diào)原理
2DPSK信號(hào)解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時(shí)不需要恢復(fù)本地載波，只要將DPSK信號(hào)精確地延遲一個(gè)碼元時(shí)間間隔，然后與DPSK信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息，而不需要在進(jìn)行差分解碼。
第二章 設(shè)計(jì)系統(tǒng)
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2.1框圖
兩種解調(diào)方式的原理框圖如圖1-8和圖1-9所示。
圖 1-8 2DPSK差分相干解調(diào)原理框圖
圖 1-9 2DPSK相干解調(diào)原理框圖
2.2工作原理
相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是，先對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過(guò)碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。
在解調(diào)過(guò)程中，若相干載波產(chǎn)生180?相位模糊，解調(diào)出的相對(duì)碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過(guò)碼反變換器后，輸出的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)采用相干解調(diào)。
2.3設(shè)定參數(shù) 如附錄1
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
第三章 Matlab仿真
3.1顯示系統(tǒng)不同部分的信號(hào)波形
3.1.1PSK如圖3-1和圖3-2所示
圖3-1
圖3-2
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
3.1.2 2DPSK如圖3-
3、圖3-4和圖3-5所示
圖3-3
圖3-4
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
圖3-5 3.2各種相移系統(tǒng)的比較和分析
例如“倒π”現(xiàn)象
對(duì)于相同的數(shù)字信號(hào)基帶序列，由于初始相位不同，2DPSK信號(hào)的相位并不直接代表基帶信號(hào)，而前后碼元相對(duì)相位的差才唯一決定信號(hào)的符號(hào)。2PSK信號(hào)載波恢復(fù)過(guò)程中，存在著180°的相位模糊即恢復(fù)的本地載波與與所需的想干載波可能同相也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出來(lái)的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即“1”變成“0”，“0”變成“1”，判決器輸出的數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò), 這種現(xiàn)象稱(chēng)為2PSK的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”。本地載波與發(fā)送端載波反向時(shí)，2PSK的解調(diào)波形與2DPSK完全相反
3.3不同方式解調(diào)下PSK、DPSK的誤碼率
誤碼率是指接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，即：
誤碼率錯(cuò)誤碼元數(shù)傳輸總碼元數(shù) PSK相干解調(diào)：
誤碼率（r/2）DPSK相干解調(diào)：
誤碼率 DPSK差分非相干解調(diào)：
誤碼率1/2e^(-r)r為信噪比。
誤碼率是衡量一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。在信道高斯白噪聲的干擾下，各種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率取決于解調(diào)器輸入信噪比，而誤碼率表達(dá)式的形式則取決于解調(diào)方式。對(duì)于所有的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率與信噪比的關(guān)系的圖表來(lái)看，所有的曲線(xiàn)呈減函數(shù)的下降曲線(xiàn)，即隨著信噪比的增大，誤碼率降低。橫向比較來(lái)看，對(duì)于同一種調(diào)制方式，當(dāng)信噪比相同時(shí)，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于非相干解調(diào)方式的誤碼率；縱向比較來(lái)看，對(duì)2PSK,2DPSK兩種調(diào)制方式若采用同一種解調(diào)方式
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（相干解調(diào)或非相干解調(diào)），則2PSK的誤碼率最低，2DSPK的誤碼率次之。當(dāng)信噪比一定時(shí)，誤碼率由低到高依次是：2PSK的相干解調(diào)，2DPSK的相干解調(diào)，2DPSK的差分解的非相干調(diào)。
附錄1 2PSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋?zhuān)?clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%隨機(jī)序列,基帶信號(hào) figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基帶信號(hào)st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是雙極性信號(hào)，因此對(duì)上面所求單極性信號(hào)取反來(lái)與之一起構(gòu)成雙極性碼
st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 st2(k)=1;end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基帶信號(hào)反碼st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('雙極性基帶信號(hào)st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('載波信號(hào)s1');e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪聲 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;%與載波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('與載波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);%通過(guò)低通濾波器 [t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通濾波后波形');for m=0:i-1;if psk(1,m*500+250)<0;for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=1;end
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')
2DPSK調(diào)制解調(diào)程序及注釋: clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%載波頻率 fm=i/5;%碼元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('絕對(duì)碼');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩陣 b(1)=a(1);for n=2:10 if a(n)>=1;
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 if b(n-1)>=1 b(n)=0;else b(n)=1;end else b(n)=b(n-1);end end st1=t;for n=1:10 if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end subplot(323);plot(t,st1);title('相對(duì)碼st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else st2(k)=1;end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相對(duì)碼反碼st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('載波信號(hào)s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 title('載波信號(hào)s2');d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title('st1*s1');subplot(412);plot(t,d2);title('st2*s2');e_dpsk=d1+d2;subplot(413);plot(t,e_dpsk);title('調(diào)制后波形');noise=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪聲 subplot(414);plot(t,dpsk);title('加噪聲后信號(hào)');dpsk=dpsk.*s1;%與載波s1相乘 figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('與載波相乘后波形');[f,af]=T2F(t,dpsk);%通過(guò)低通濾波器 [t,dpsk]=lpf(f,af,B);subplot(412);plot(t,dpsk);title('低通濾波后波形');st=zeros(1,i);%全零矩陣 for m=0:i-1;if dpsk(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500;dpsk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;dpsk(1,j)=1;end end end subplot(413);
江西農(nóng)業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 plot(t,dpsk);axis([0,5,-1,2]);title('抽樣判決后波形')dt=zeros(1,i);%全零矩陣 dt(1)=st(1);for n=2:10;if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;dt(n)=0;else dt(n)=1;end end st=t;for n=1:10 if dt(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;end end end subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('碼反變換后波形');
第五篇：通信原理課程設(shè)計(jì)[范文]
通
題目：
信 原 理課程設(shè)計(jì)
基于MATLAB的系統(tǒng)的2ASK仿真
五、設(shè)計(jì)心得和體會(huì)???????????????????????
1、心得和體會(huì)……………………………………………………………
2、致謝……………………………………………………………………
參考文獻(xiàn)????????????????????????????????
一、2ASK通信系統(tǒng)發(fā)展背景
隨著通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是數(shù)字通信的快速發(fā)展越來(lái)越普及，研究人員對(duì)其相關(guān)技術(shù)投入了極大的興趣。為使數(shù)字信號(hào)能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式與模擬信號(hào)調(diào)制相類(lèi)似。根據(jù)數(shù)字信號(hào)控制載波的參量不同也分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。因數(shù)字信號(hào)對(duì)載波參數(shù)的調(diào)制通常采用數(shù)字信號(hào)的離散值對(duì)載波進(jìn)行鍵控，故這三種數(shù)字調(diào)制方式被稱(chēng)為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。經(jīng)調(diào)制后的信號(hào)，通過(guò)信道傳輸，在接收端解調(diào)后恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。因此，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信的重要手段，促進(jìn)通信的快速發(fā)展。
現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個(gè)重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日臻完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。
二、仿真設(shè)計(jì)原理 1、2ASK信號(hào)的調(diào)制
2ASK技術(shù)是通過(guò)改變載波信號(hào)的幅值變化來(lái)表示二進(jìn)制0或1的。載波0，1信息只改變其振幅，而頻率和相位保持不變。通常使用其最大值A(chǔ)cos(?t??)和0分別表示1和0.有一種常用的幅值鍵控技術(shù)是開(kāi)關(guān)鍵控（OOK）在OOK中，把一個(gè)幅度取為0，另一個(gè)幅度取為非0,其優(yōu)點(diǎn)是傳輸信息所需的能量下降了，且調(diào)制方法簡(jiǎn)單.ＯＯＫ的產(chǎn)生原理如圖2、2ASK信號(hào)的解調(diào)
接收端接收信號(hào)傳來(lái)的2ASK信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾掉傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲干擾，再?gòu)闹谢貜?fù)原始數(shù)據(jù)信號(hào)。常用的解調(diào)方法有兩種：包絡(luò)解調(diào)法和相干解調(diào)法。
相干解調(diào)法
相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是利用相干波和接收到的2ASK信號(hào)相乘分離出包含原始信號(hào)的低頻信號(hào)，再進(jìn)行抽樣判決恢復(fù)數(shù)字序列。相干波必須是與發(fā)送端同頻同相的正弦信號(hào)。Z（t）=y(t)cos(?t)=m(t)cos2(?t)=111m(t)[1+cos(2?t)]=m(t)+m(t)cos(2?t).式中1/2m(t)是基帶信號(hào)，2221/2m(t)cos(2?t)是頻率為2?的高頻信號(hào)，利用低通濾波器可檢測(cè)出基帶信號(hào)，再經(jīng)過(guò)抽樣判決，即可恢復(fù)出原始數(shù)字信號(hào)序列{an},2ASK信號(hào)帶寬為碼元速率的2倍，即：B2ASK=2Rb.式中Rb為信息速率。
相干解調(diào)的原理圖如下
三、直接用MATLAB編程仿真
1、實(shí)驗(yàn)框圖
在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生
元速率Rb=1000Band,載波頻率為f=4kHZ.以下是仿真程序及注釋。例子中采用OOK鍵控方式實(shí)現(xiàn)2ASK調(diào)制。第一行為數(shù)字序列波***1的單極性不歸零碼，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s，第二行為載波波形，在一個(gè)碼元寬度，有4個(gè)周期的正玄波載波信號(hào)f=1/4Tb=4kHz;第三行為調(diào)整之后的波形，碼元1對(duì)應(yīng)的調(diào)制后波形對(duì)應(yīng)正玄波，0對(duì)應(yīng)的調(diào)制后波形為0，結(jié)果滿(mǎn)足要求.。
%數(shù)字信號(hào)的ASK調(diào)制
3、使用MATLAB編程
Clear;
%清空空間變量 m=[1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1];
%數(shù)字信號(hào)序列 Lm=length(m);
%序列的長(zhǎng)度
F=200;
%數(shù)字信號(hào)的帶寬
f=800;
%正弦載波信號(hào)的頻率 A=1;
%載波的幅度
Q=f/F;
%頻率比，即一個(gè)碼元寬度中的正弦周期個(gè)數(shù)，為適配下面的濾波器參數(shù)選取，Q>=1/3 M=500；
%一個(gè)正弦周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù) t=(0:M-1)/M/f;
%一個(gè)正弦信號(hào)周期內(nèi)的時(shí)間
carry1=repmat(A*sin(2*pi*f*t),1,Q);%一個(gè)碼元寬度內(nèi)的正弦載波信號(hào) Lcarry1=length(carry1);
%一個(gè)碼元寬度內(nèi)的信號(hào)長(zhǎng)度 carry2=kron(ones(size(m)),carry1);%載波信號(hào)
ask=kron(m,carry1);
%調(diào)制后的信號(hào) N=length(ask);
%長(zhǎng)度 tau=(0:N-1)/(M-1)/f;
%時(shí)間 Tmin=min(tau);
%最小時(shí)刻 Tmax=max(tau);
%最大時(shí)刻 T=ones(size(carry1));
%一個(gè)數(shù)字信號(hào)1 dsig=kron(m,T);
%數(shù)字信號(hào)波形 subplot(3,1,1);
%子圖分割 plot（tau,dsig）
%畫(huà)出載波波形 grid on
%添加網(wǎng) axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])
%設(shè)置坐標(biāo)范圍 subplot(3,1,2)
%子圖分割 plot(tau,carry2)
%畫(huà)出載波波形 grid on
%添加網(wǎng)絡(luò)
axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A]);%設(shè)置坐標(biāo)范圍 subplot(3,1,3)
%子圖分割 plot(tau,ask)
%畫(huà)出調(diào)制后的波形 grid on
%添加網(wǎng)絡(luò)
axis([Tmin Tmax-1.2*A 1.2*A])%設(shè)置坐標(biāo)范圍
y=(x(t_judge));
%抽樣判決時(shí)刻的信號(hào)值 y_judge=1*(y>=th)+0*(y<=th);
%抽樣判決信號(hào)的0階保持 y_value=kron(y_judge,ones(size(carry1)));
%抽樣判決后的數(shù)字信號(hào)波形 n_tau=tau+0.5/F;
%抽樣判決后的信號(hào)對(duì)應(yīng)時(shí)間 subplot(4,1,3)
plot(n_tau,y_value)
axis([min(n_tau)max(n_tau)grid on subplot(4,1,4)plot(tau,dsig)
axis([Tmin Tmax-0.2 1.2])grid on
1、圖示
%子圖分割
%畫(huà)出抽樣判決后的數(shù)字信號(hào)波形-0.2 1.2])
%畫(huà)出原始信號(hào)波形與解調(diào)后信號(hào)作對(duì)比
四、仿真結(jié)果
011
為使仿真過(guò)程清晰，忽略了信道的傳輸延時(shí)等，僅考慮了抽樣判決點(diǎn)選取時(shí)的延時(shí)0.5Tb，因碼元波特率RB=1000Band，碼元寬度Tb=1/Rb=0.001s 故0.5Tb=0.0005s，從圖中標(biāo)注可以看出，信號(hào)的起始點(diǎn)為0.0005s。
五、設(shè)計(jì)心得和體會(huì)
1、心得和體會(huì)
通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我們主解了要了2ASK調(diào)制與解調(diào)原理，特別是2ASK調(diào)制解調(diào)電路的MATLAB實(shí)現(xiàn)與調(diào)制性能分析，把本學(xué)期學(xué)的通信原理等通信類(lèi)科目的內(nèi)容應(yīng)用到本課程設(shè)計(jì)中來(lái)，進(jìn)一步鞏固復(fù)習(xí)通信原理，MATLAB等課程，以達(dá)到融會(huì)貫通的目的。
通過(guò)對(duì)通信系統(tǒng)原理和MATLAB的學(xué)習(xí)，在通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)時(shí)不時(shí)地會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，諸如：某個(gè)芯片的用法、其適用范圍、其典型應(yīng)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題、濾波器的設(shè)計(jì)、模擬電路中反饋電阻與控制增益器件的調(diào)節(jié)等等，都需要理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合才能解決。在此期間，首先，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍、文獻(xiàn)，搞清楚原理框圖，為今后的實(shí)驗(yàn)及論文寫(xiě)作奠定比較扎實(shí)的理論；其次，在原理圖的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)具體的硬件實(shí)現(xiàn)流程圖，利用將一個(gè)大而復(fù)雜的系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化為多個(gè)小而簡(jiǎn)單的模塊的思想，在進(jìn)行整合、連接，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。了解了更多關(guān)于通信的知識(shí)，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作又了莫大的幫助。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了對(duì)通信系統(tǒng)原理的理解，學(xué)會(huì)查尋資料、方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算及仿真等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高了分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)習(xí)通信原理理論后進(jìn)行一次電子設(shè)計(jì)與制作，鍛煉了分析、解決電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)。為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通信，多媒體技術(shù)等課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果把課堂上學(xué)的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，嘗試性的應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提高一些有真惰性的建議和設(shè)想，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工作到底有多大差距，并通過(guò)綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的不足，以便為完善學(xué)習(xí)計(jì)劃，更邊學(xué)習(xí)內(nèi)容提供實(shí)踐依據(jù)。
2、致謝
在此，首先要感謝蔡老師對(duì)我們一直以來(lái)的關(guān)心和照顧，細(xì)心給我們解答疑惑，幫助我們更好的學(xué)習(xí)，同時(shí)還要謝謝同學(xué)們熱情的幫助。最后，祝老師新年快樂(lè)！笑口常開(kāi)！
參考文獻(xiàn)
[1]《通信原理》（第2版）樊昌信 等編著
國(guó)防工業(yè)出版社 北京
2012年 [2]《MATLAB信息工程工具箱技術(shù)手冊(cè)》魏巍 主編 國(guó)防工業(yè)出版社 北京 2004年 [3]《MATLAB通信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)》孫屹 主編 李妍 編著國(guó)防工業(yè)出版社 北京2004年
點(diǎn)擊咨詢(xún) 