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1、2DPSK调制与解调的数字通信系统软件仿真一、试验内容1、设计系统整体框图及数学模型；2、产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生2DPSK信号；3、加入信道噪声（高斯白噪声）；4、2DPSK信号相干解调，信道解码；5、系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解码带来的系统误码率性能增益，误码率与理论曲线对比等）。二、试验原理2DPSK的调制原理在传输信号中，2PSK信号具有较好的误码率性能。但是，在2PSK信号的载波复原过程中存在着180度的相位模糊，即复原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出的数字基
2、带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出输出数字信号全部出错。为了克服此缺点提出二进制差分相移键控（2DPSK）方式。2DPSK信号的产生方法是先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的肯定码变换成相对码，然后再依据相对码进行肯定调相，从而变成二进制差分相移键控信号。2DPSK信号调制器原理框图如图2-1所示。开关舱光m图2-12DPSK信号调制至原理框图2DPSK的解调原理2DPSK的解调方法分为两种：一种是相干解调加码反变换即极性比较法，另一种是差分相干解调即相位比较法。这里采纳的是第一种其解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，复原出相对码，再经
3、码反变换器变换为肯定码从而复原动身送的二进制数字信息。在解调过程中，由于载波相位模糊性的影响，使得解调出的相对码也可能是“1”和“0”倒置，但经差分译码得到的肯定码不会发生任何倒置的现象，从而解决了载波相位模糊带来的问题。2DPSK的相干解调原理框图如图2-3所示定时妹冲图2-32DPSK的相干IK语原理框图三、仿真设计S(t)2DPSK调制与解调原理框图四、试验结果&分析探讨试验仿真结果:基带信号Xx10,x10递新遍后的频谐同频同相载波波形024681012141618低通滤波输出波形协羹点捶或阱I近拽分析：通过仿真得到的误符号率和误比特率曲线与理论曲线相比差别挺大，比如在理论曲线中在信噪
4、比为12dB时的误符号率和误比特率可达到10一7数量级而在实际仿真中这一数据在IOTio-5之间。可能的缘由如下：仿真的码元数有点少，本次仿真中仿真的码元数为10万个，从曲线中可以看出在信噪比为9dB的时候，曲线起先变差，从前面的仿真来看跟仿真的码元数少有关系；另一方面，我们产生的是伪随机基带信号，可能带有肯定的周期性，在肯定程度上影响了误符号率和误比特率与信噪比的关系。程序源代码产生基带信号及码变换：functionCoded_Signal=CodeSignal(n/Num_Unit/Signal,bitRate)M=2;%二施制N三7j%(7,4)Hamming码m=3;DeCodeSig
5、naI=;DeCodeSignaI(I)=0;CodeSignal=encode(SignalfNzN-m);%Hamming编码CodeSignal=reshape(CodeSignal.zlog2(M),n*Nlog2(M).,;Signal=reshape(Signal.,log2(M),n*(N-m)log2(M).,;bit2=;fori=l:length(Signal)ifSignal(i)=Obit3=zeros(l,Num-Unit);elsebit3=ones(l,Num_Unit);endbit2=bit2,bit3;endfigure(l)SUbPlOt(3,1,1)pl
6、ot(bit2);title(基带信号),gridon;ais(0,Num-Unit*(length(Signal)-4),-1.5,l5);1.enth_Of_CoSign=length(CodeSignaI);%肯定码-相对码DeCodeSignal(l)=0+CodeSignal(l);ifDeCodeSignaI(I)=ZDeCodeSignaI(I)=O;elseDecodeSignaI(I)=DeCodeSignaI(I);endforww=2:1.enth_Of_CoSignDeCodeSignal(ww)=DeCodeSignal(ww-l)+CodeSignal(ww);if
7、DeCodeSignal(ww)=2DeCodeSignaI(Ww)=O;elseDeCodeSignal(ww)=DeCodeSignal(ww);endendCoded_Signal=DeCodeSignaI;%产生基带信号Signalrign=;fori=l:1.enth_Of_CoSignifCodeSignal(i)=0SignalOrignl=zeros(l,Num_Unit);elseSignaIOrignI=OneS(1,NUm_Unit);endSignalOrign=SignalOrign,SignalOrignl;endSUbPIOt(3,1,2)PloUSignaIOr
8、ign);tit，编码后基带信号Igridon;axis(O,Num_Unit*1.enth_Of_CoSign厂1.5,1.5);SUbPIOt(3,1,3)%plot(abs(fft(SignalOrign);P,F=t2f(Signal0rign,Num_Unit*bitRate);Pot(F,P)tit，基带信号频谱，)；end2DPSK调制:functionModuled_coSignal=Modu2DPSK(coSignal,bitRate,Freq_Carrier,N)t=linspace(O,lbitRate,N);cl=sin(2*pi*t*Freq-Carrier);c2=
9、sin(2*pi*t*Freq_Carrier+pi);Moduled_coSignal=;forii=l:length(coSignal)ifcoSignal(ii)=lModuled_coSignal=Moduled-coSignalfcl;elseModuIed_coSignaI=Moduled-coSignabc2;endendfigure(9)P2,F2=t2f(Moduled_coSignal,bitRate*N);plot(F2zP2)tit同，调制后频谱)%figure(2)%画调制图%plot(l:length(transmittedSignal),transmittedSi
10、gnal);title(ModulationofBPSK);gridon;%figure(3)%画频谱图%m=0:length(Moduled_Signal)-l;%F=fft(Moduled_Signal);%plot(m,abs(real(F),title(BPSK-frequency-domainanalysisreal);%gridon;EndfunctionP,f=t2f(s,fs)%s代表输入信号，S代表S的频谱，fs是采样频率N=length(三);%样点总数T=lfs*N;%视察时间f=-N/2:(N/2-l)/T;%频率采样点tmpl=fft(三)fs;tmp2=N*ifft
11、(三)fs;S(l:N/2)=tmp2(N2+l:-1:2);S(N/2+l:N)=tmpl(l:N/2);P=abs(三)2T;EndfunctionSignal=SignalSet(nzNum-UnitzbitRate)Signal=randint(n,4,2);end编码：functioncoSignalAndNoise=lnforChannel(Moduled-coSignal,ebno,Num-UnitzbitRate,Freq-Carrier,n,conumbits,numbits)Eb=(l/conumbits)*sum(Moduled_coSignal.A2);EbNo=10.
12、(ebno.10);No=Eb./EbNo;nstdv=sqrt(No.2);k=1;Noise(k,:)=nstdv.*randn(l,length(Moduled-coSignal);coSignalAndNoise(kz:)=NOiSe(k,:)+MOdUIed_coSignal;figure(2)SUbPIOt(3,1,1)plot(Moduled_coSignal);title(巳调信号,),gridon;%axis(0,Num-Unit*1.enth-Of_CoSign,-2.5,2.5);SUbPlOt(3,1,2)PlOt(INength(Noise),Noise),grido
13、n;tit，噪声叫%ais(ONum_Unit*1.enth_Of_CoSignO400);SUbPlOt(3,1,3)Plot(Idength(CosignalAndNoise)zCoSignaIAndNoise),gridon;title。加噪声的已调信号%ais(ONum_Unit*1.enth_Of_CoSignO400);figure(ll)subplot(311)p3,f3=t2f(coSignalAndNoise,Num_Unit*bitRate);plot(f3,p3)t=linspace(0,(7*n)bitRate,7*n*Nun-Unit)%7bits700份wp=2*p
14、i*Freq_Carrier*0.92*pi*Freq_Carrier*l.l;ws=2*pi*Freq_Carrier*0.82*pi*Freq_Carrier*1.2;Rp=l;Rs=2;N,wc=buttord(wp,ws,Rp,Rss,);B,A=butter(N,wcs,);H,W=freqz(B,A);H=tf(B,A);coSignalAndNoise,tl=sim(H,CoSignaIAndNoise,t)；p4J4=t2f(coSignalAndNoise,Num_Unit*bitRate);subplot(313)plot(f4,p4);title(通过带通后的频谱)end
15、相干解调：functionDemoduled-coSignal=demo2DPSK(coSignalAndNoise,bitRate,Freq_Carrier,n,Num-Unit)t=linspace(0,7bitRate,7*NumUnit)j%7bits700份c=sin(2*pi*t*Freq_Carrier);Carrier=;fori=l:nCarrier=Carrier,c;end%SignaIAndNoise%CarrierOCosignalAndNoise=CoSignaIAndNoisel;Demoduled-coSignalO=coSignalAndNoise.*Carr
16、ier;%乘同频同相sinfigure(8)p,f=t2f(Demoduled-coSignalO,bitRate*Num-Unit);Pot(tp);tit，相干输出波形频谱匕figure(3)SUbPIOt(3,1,1)plot(l:length(Carrier),Carrier);gridon;tit，同频同相载波波形)%axis(0,Num-Unit*1.enth-Of_CoSign,-2.5,2.5);SUbPlOt(3,1,2)plot(ldength(Demoduled-coSignalO),Demoduled-coSignalO),gridon;title(,相干输出波形力%a
17、is(ONum_Unit*1.enth_Of_CoSignO400);%ais(ONum_Unit*1.enth_Of_CoSignO400);%figure(8)%相干输出波形%plot(signal2);gridon;%figure(10);plot(abs(fft(signal2);低通滤波器：wp=2*pi*Freq_Carrier*0.1;ws=2*pi*Freq_Carrier*0.11;Rp=l;Rs=4;N,wc=buttord(wp,ws,Rp,Rss);B,A=butter(N,wc,s,);H,W=freqz(B,A);H=tf(B,A);t=linspace(0,(7*
18、n)bitRate,7*n*Num-Unit)7bits700份Demoduled_coSignall/tl=lsim(H/Demoduled_coSignalO/t);SUbPlOt(3,1,3)plot(ldength(Demoduled-coSignall),Demoduled-coSignall),gridon;tit，低通滤波输出波形)%figure(4)%plot(W,abs（三）);%tit，低通滤波器幅频特性)%XIabeT相对频率Wabelc幅频)；抽样判决：1.1.=NUm_Unit;i=1.1.+1.1.2;x=l;while(i=length(Demoduled_coS
19、ignall)-6*1.1.)ifDemoduled_coSignall(i)接收信号波形bit=;fori=l:length(cosign_resultl)ifcosign_resultl(i)=0bitl=zeros(l,Num_Unit);elsebitl=ones(l,Num_Unit);endbit=bit,bitl;endfigure(5)%二进制接收信号波形SUbPlOt(2,1,1)plot(bit1.titlec接收信号波形);gridon;ais(0,Num-Unit*length(cosign-resultl),-1.5,l5);%i$55cosign_resultl=r
20、eshape(cosign_resultl.,7,n-l);cosign_resultl=cosign_resultl.;%译码cosign-result2=decode(cosign-resultl,7,4);cosign_result2=reshape(cosign_result2.,l/(n-l)*4).;Demoduled_coSignal=cosign_result2;bitl=;fori=l:length(Demoduled_coSignal)ifDemoduled_coSignal(i)=0bit2=zeros(l,Num-Unit);elsebit2=ones(l,Num_Un
21、it);endbitl=bitl,bt2;endSUbPlOt(2,1,2)plot(bitl);title(译码后波形);gridon;ais(0,Num-,Unit*length(Demoduled_coSignal),-1.5,l5);endfunctiontransmittedSignal=bpskModu(signal,bitRate,fc,N)k=0;t=linspace(O,lbitRate,N);cl=sin(2*pi*t*fc+k*pi);%c2=sin(2*pi*t*fc+pi);transmittedSignal=;fori=ldength(signal)cl=sin(2
22、*pi*t*fc+k*pi);ifsignal(i)=lk=l;transmittedSignal=transmittedSignal,cl;elsetransmittedSignal=transmittedSignalzcl;endendfigure(2)%画调制图plot(l:length(transmittedSignal),transmittedSignal);title(ModulationofBPSK);gridon;figure(3)%画频谱图m=Odength(transmittedSignal)-l;F=fft(transmittedSignal);plot(m,abs(re
23、al(F),title(BPSK-frequency-domainanalysisreal)；gridon;end主程序：closeallclearalln=25000%二进制码组每组4位M=2;%二进制N=7;%(7,4)Hamming码m=3;Freqqrrier=50000;%载波频率bitRate=5000%信息频率NUm_Unit=Io0;%码宽EbN0=-6:18;%信噪比，E/NOind=1;coNumbits=7*n;Numbits=4*n;%while(indlength(EbNO)forind=ldength(EbNO)Signal=SignalSet(n,Num_Unit
24、,bitRate);COded_Signal=COdeSignal(n,Num_Unit,Signa1.bitRate);%生成二进制代码Moduled_coSignal=Modu2DRSK(Coded_SignalzbitRate,Freq_Carrier,Num_Unit);%对编码扁进行调制并进行频谱分析-coSignalAndNoise=lnforChannel(Moduled-coSignal,EbNO(ind)zNum-Unit,bitRatezFreqfarrier,n,coNumbits,Numbits);%加信道噪声Demoduled-coSignal=demo2DPSK(c
25、oSignalAndNoise,bitRate,Freq_Carrier,n,Num-Unit);%编码信号解调Signal=reshape(Signal.Jog2(M),n*(N-m)log2(M).;Signal=Signal(l:(length(Signal)-4);errorcodecoBER(indx)=biterr(Signal,Demoduled_coSignal);endfigure(6)SemilOgy(EbNO,CoBERJro)%画出BER和SNR随SNR改变的曲线legend(BERcoBER,)title(QPSK在AWGN信道下的性能,)XIabelc信噪比(dB)
26、,)ylabeC误符号率和误比特率)%ais(-61810(-10)O)心得体会本次课程设计在刚起先的过程中无从下手，手忙脚乱，时间又紧。通过这次课程设计我们能够比较系统的了解理论学问，驾驭了2DPSK调制解调的工作原理及2DPSK调制解调系统的工作过程，学会了运用仿真软件Matlab,并学会通过应用软件仿真来实现某些通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了肯定的作用，加强了动手实力和学业技能。课程设计主要是我们理论学问的延长，它的目的主要是要在设计中发觉问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们还能从设计中检验我们所学的理论学问究竟有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我
27、们所遗漏的新学问，把这门课学的扎实。当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题，在这种状况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑实力，并且同学之间还能相互探讨问题，探讨解决方案，增进大家的团队意识。总的来说,这次课程设计让我们收获颇多，不仅让我们更深一步理解书本的学问，提高我们分析问题和解决问题的实力，而且让我们体会到团队的重要性参考文献：1.樊昌信,张甫翊,徐炳祥,吴成柯.通信原理（第5版），国防工业高校出版社，20012,李建新,现代通信系统分析与仿真MAT1.AB通信工具箱M,西安电子科技高校出版社,2002.3,邓华,MAT1.AB通信仿真及应用实例详解出M,人民邮电出版社4.李宗豪.基本通信原理M.北京:北京邮电高校出版社,20063839.
