通信原理课设报告通信专业系统设计.doc

目录
1 技术规定 1
2 基本原理 1
2.1 2psk信号定义 1
2.2 2psk信号调制办法 1
2.3 2psk信号解调办法 2
2.4 误比特率BER分析 3
3 建立模型描述 3
4 模块功能分析 4
4.1 调制模块 4
4.2 高斯噪声模块 7
4.3 解调模块 8
4.4 误码率比较模块 10
5调试过程及结论 10
6 心得体会 12
7 参照文献 13

2PSK通信系统设计
1 技术规定
设计一种2PSK数字调制系统，规定：
（1）设计出规定数字通信系统构造；
（2）依照通信原理，设计出各个模块参数（例如码速率滤波器截止
频率等）；
（3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；
（4）观测仿真并进行波形分析；
（5）系统性能评价。
2 基本原理
2.1 2psk信号定义
2psk二进制移相键控方式，是键控载波相位按基带脉冲序列规律而变化一种数字调制方式。就是依照数字基带信号两个电平(或符号)使载波相位在两个不同数值之间切换一种相位调制办法。两个载波相位普通相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。
2.2 2psk信号调制办法
2psk调制办法有模仿调制和数字键控法两种，分别如图1、图2所示。2PSK产生：模仿法和数字键控法，就模仿调制法而言，与产生2ASK信号办法比较，只是对s(t)规定不同，因而2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选取不同相位载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。
2PSK信号与2ASK信号时域表达式在形式上是完全相似，所不同只是两者基带信号s(t)构成，一种由双极性NRZ码构成，另一种由单极性NRZ码构成。因而，求2PSK信号功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相似办法。
图1 2psk模仿调制法 图2 2psk键控调制法
2.3 2psk信号解调办法
2PSK信号属于DSB信号,它解调,不再能采用包络检测办法,只能进行相干解调，如图3所示。
图3 2PSK相干解调系统框图及个测试点波形

2.4 误比特率BER分析
误比特率（BER：Bit Error Rate）是指二进制传播系统浮现码传播错误概率，也就是二进制系统误码率，它是衡量二进制数字调制系统性能重要指标，误比特率越低阐明抗干扰性能越强。对于多进制数字调制系统，普通用误符号率（Symble Error Rate）表达，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用格雷编码MPSK系统，其误比特率和误符号率之间换算关系近似为：
。其中，M为进制数，且误比特率不大于误符号率。
3 建立模型描述
sinmulink实现2psk仿真，涉及调制模块、高斯噪声模块、解调模块和误码率比较模块，如图4所示。由bernoulli binary generator产生输入信号，并通过Unipolar to Bipolar Converter将单极性码变为双极性码。由Sine Wave产生载波信号，通过互为相反数振幅实现π相位跃变。由Switch实现键控，由Gaussian Noise Generator产生高斯噪声。解调模块通过band pass带通、Product乘法器、low pass低通、抽样判决模块实现，其中抽样判决模块由Triggered Subsystem、Pulse Generator、Relay、Zero-Order Hold1构成。最后，由Bipolar to Unipolar
Converter将双极性码转变为单极性码输出。此外，误码率比较模块由Error Rate
Calculation、Display和Zero-Order Hold构成，比较输入信号与输出信号之间误码率，并显示。

图4 sinmulink对2psk信号调制和解调
4 模块功能分析
4.1 调制模块
该模块可由如图5所示仿真图实现。

图5 键控调制模块
其中，sin wave和sin wave1是反向载波，Bernoulli Binary产生方波，参数如图6到10所示。

图6 sin wave参数

图7 sin wave参数

图8 Bernoulli Binary Generator参数

图9 Unipolar toBipolarConverter参数

图10 switch参数
4.2 高斯噪声模块
该模块由图11所示仿真图实现。

图11 高斯噪声模块
4.3 解调模块
该模块涉及带通滤波器模块、乘法器模块、低通滤波器模块、抽样判决模块，最后将双极性码转变为单极性码输出显示，如图12所示。

图12 解调模块
参数设立如下：

图13 带通滤波模块参数

图14 低通滤波器模块参数

图15 Pulse Generator参数
4.4 误码率比较模块
该模块比较输出信号与输入信号之间错码概率，并显示。

图16 误码率比较模块

5调试过程及结论

图17 Scope输出波形

图18 Scope1输出波形
注释：从上至下一次是输入信号，2psk信号，双极性码信号，载波信号，输出波形，低通滤波信号，相乘信号，带通滤波信号。
此时误码率显示如图19所示。

图19 误码率1
通过变化Gaussian Noise Generator中Mean value和Variance (vector or matrix)可以变化高斯噪声模块产生噪声状况，从而变化误码率。
当Gaussian Noise Generator中参数如图20所示时，误码率显示如图21所示。

图20 Gaussian Noise Generator参数值

图21 误码率2
6 心得体会
这次课程设计没有和平时实验同样连电路，而是在软件上进行仿真。刚开始拿到题目，有点不知所措，虽然学过matlab，但是并没有纯熟掌握。但是，通过查找资料，还是逐渐熟悉了simulink操作，发现它其实和proteus差不多，甚至更为简朴，每个模块都是设定好，可以直接使用。之后，就是设计2psk数字调制系统了。在教师课堂解说基本上，又查阅了有关资料，得到了一种初步模型。
在实际操作过程中浮现了诸多问题，但通过自己对simulink学习以及和同窗讨论，问题被一一解决。在设计滤波器时，要注意带通滤波器带宽应使得所需信号可以通过，即如果基带频率选取10Hz，载波频率选取50Hz，则带通滤波器低频选15Hz，高频选35Hz。刚开始做时随便选带宽，电路虽然对，但是成果波形不对。低通滤波器带宽等于调制信号带宽，即如果基带频率选取10Hz，低通滤波器最高截至频率选10Hz。
在进行sinmulink仿真时，我按原理排好了电路，但是当仿真时发现出错，检查模块搭建以及参数设立都并没出错，在同窗协助下发现是高斯噪声模块选取出错，更改之后，系统能正常运营。
本次课程设计，获益匪浅，不但将理论知识和实际联系起来，加深了自己对2psk理解，通过仿真成果直观理解到了2psk数字调制系统波形以及误码率状况，同步也更加纯熟掌握了matlab simulink，并且提高了自己解决问题能力。
7 参照文献
[1]樊昌信、曹丽娜.《通信原理》[M] . 北京:国防工业出版社,
[2]胡晓冬，董辰辉 ．《MATLAB 从入门到精通》.北京：人民邮电出版社，