2PSK相干解调设计

目录

1 绪论............................................................................................................... 2 2 任务概述 ....................................................................................................... 2 2.1 设计题目 ............................................................................................... 2 2.2 设计目的 ............................................................................................... 2 2.3 设计要求 ............................................................................................... 2 3 2PSK的相关知识........................................................................................... 3 3.1 2PSK基本原理 ...................................................................................... 3 3.2 2PSK的调制原理 .................................................................................. 3 3.3 2PSK的时间波形 .................................................................................. 4 3.4 2PSK相干解调原理............................................................................... 4 4 设计内容 ....................................................................................................... 4 4.1 用Simulink仿真2PSK调制 ................................................................. 5 4.1.1 Simulink仿真2PSK调制框图....................................................... 5 4.1.2 参数设置 ...................................................................................... 5 4.1.3 2PSK调制仿真波形 ...................................................................... 7 4.2 用Simulink仿真2PSK解调 ................................................................. 7 4.2.1 Simulink仿真2PSK解调框图....................................................... 7 4.2.2 参数设置 ...................................................................................... 7 4.2.3 2PSK相干解调仿真波形............................................................... 8 5 心得体会 ....................................................................................................... 9 参考文献 ......................................................................................................... 10

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2PSK相干解调器设计

2PSK相干解调器的设计

1 绪论

通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。当今信息社会，则与传感、计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类的社会是不可想象的。一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。倘若通信的水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制，社会生产力的发展也必然受到限制，可见，通信是十分重要的。

针对信号的特点，主要研究2PSK实验系统及性能仿真，通过简要介绍数字频带系统二进制相位键控，在讨论二进制数字调制与解调原理的基础上，针对2PSK信号的特点，提出了一种基于Matlab的2PSK信号调制与解调的设计方案，并利用其进行通信原理系统仿真。以2PSK的调制解调原理为例进行仿真过程，结果表明通过使用软件进行仿真，可以很方便地得到所设计电路的输出结果与分析。

2 任务概述

2.1 设计题目

2PSK相干解调器设计

2.2 设计目的

培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

巩固所学的专业技术知识，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力，培养初步的独立设计能力；

通过课程设计实践，了解并掌握通信系统、通信信号处理等技术的一般设计方法，训练并提高学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、运用标准与规范和应用计算机等方面的能力，更好地将理论与实践相结合，提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。

2.3 设计要求

 用simulink对系统建模；

 输入数字信号序列并进行接收判决，给出各点仿真波形；  通过多次输入输出对所设计的系统性能进行分析；

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2PSK相干解调器设计

 对解调原理进行分析。

3 2PSK的相关知识

3.1 2PSK基本原理

相移键控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分别表示二进制“0”和“1”。由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号一般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。因此，2PSK信号的时域表达式为

其中

s(t)ang(tnTB) （3-1-2）

ne2PSK(t)s(t)cosct （3-1-1）

这里，g(t)为脉冲宽度为TB的单个矩形脉冲。发送二进制符号“0”时，e2PSK(t)取0相位；发送二进制符号“1”时，e2PSK(t)取相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应的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 2PSK的调制原理

二进制移相键控有两种调制方式，一种为模拟调制，其原理框图如图3-2-1（a）所示；另一种为键控调制，原理框图如图3-2-1（b）所示。

s(t) 双极性不归零 e2PSK(t)

码型变换 乘法器

cosct (a) 模拟调制方法

cosct

0 开关电路 e2PSK(t) 

cosct s(t) (b) 键控法

图3-2-1 2PSK信号的调制原理框图

Fig 3-2-1 2 PSK signal modulation principle block diagram

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3.3 2PSK的时间波形

图3-3-1 2PSK时间波形 Fig 3-3-1 2 PSK time waveform

3.4 2PSK相干解调原理

2PSK信号的解调通常采用相干解调法，其原理如下图所示： a c 带通 e2PSK(t) 滤波器 带通 滤波器 带通 滤波器 d 带通 滤波器 e

cosct b 定时脉冲 图3-4-1 2PSK信号的解调原理框图

Fig 3-4-1 2 PSK signal demodulation principle block diagram

2PSK信号相干解调各点的时间波形如图3-4-2所示。

图3-4-2 2PSK信号相干解调时各点时间波形

Fig 3-4-2 2 PSK signal each time waveform of coherent demodulation

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（默认0相位）。但是由于2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，即回复的本地载波与所需要的相干载波可能相同，也可能相反，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，判决其输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒”或“反相工作”。

4 设计内容

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4.1 用Simulink仿真2PSK调制

首先要建立一个2PSK的调制系统模型得到2PSK的信号。

4.1.1 Simulink仿真2PSK调制框图

调用Matlab软件中的Simulink，利用其中的模块建立调制系统模型。选用两个正弦波，并给予一个定时脉冲，送到2PSK的产生模块里直接输出2PSK的信号，送到滤波器模块里观察。

图4-1-1 调制电路框图 Fig 4-1-1 Modulation circuit diagram

4.1.2 参数设置

1. 设置sine wave

振幅（Amplitude）为3，频率为4Hz，采样时间（Sample time）为0.002s的正弦波。

图4-1-2 设置sine wave Fig 4-1-2 Set going wave

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2. 设置sine wave1

振幅（Amplitude）为3，频率为4Hz，采样时间（Sample time）为0.002s的反相信号。

3. 设置s(t)

图4-1-3 设置sine wave1 Fig 4-1-3 Set going wave1

图4-1-4 设置s(t) Fig 4-1-4 set s(t)

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4.1.3 2PSK调制仿真波形

运行后，得到2PSK波形如图4-1-5所示。

图4-1-5 调制的各点时间波形 Fig 4-1-5 Each time waveform modulation

4.2 用Simulink仿真2PSK解调

4.2.1 Simulink仿真2PSK解调框图

图4-2-1 解调电路框图

Fig 4-2-1 Demodulation circuit diagram

4.2.2 参数设置

1. 设置带通滤波器

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图4-2-2 设置带通滤波器 Fig 4-2-2 Set the band-pass filter

2. 设置低通滤波器

图4-2-3 设置低通滤波器 Fig 4-2-3 Set the low pass filter

4.2.3 2PSK相干解调仿真波形

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运行后，得到2PSK相干解调波形如图4-2-4所示。

图4-2-4 解调的各点时间波形

Fig 4-2-4 Each time waveform of demodulation

改变输入序列，重新运行，得到2PSK相干解调波形如图4-2-5所示。

图4-2-5 解调的各点时间波形

Fig 4-2-5 Each time waveform of demodulation

5 心得体会

经过为期两周的课程设计让我学到了很所知识。这次的课程设计需要将我们平时所学习的知识运用到实践之中，将知识学以致用。因为是以所学理论为基础，所以在课程设计的过程中，我又重温2PSK的调制与解调等知识。本次simulink的学习使我提高了对不熟悉软件的自学能力，自己上网找视频，查资料，使我对2PSK相干解调有了更加进一步的

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了解。对教材的理解以及通信原理实验的结合，使我对这次的设计有了初步的思路，但在设计期间我也遇到了很多困难，比如对计算机操作的不熟练等，因此也请教了不少小伙伴。通过他们的帮助，逐渐解决了程序设计中的一些相关问题。虽然这次课程设计做的并不是很成熟，但是通过这次课程设计让我更加巩固了这一部分知识，也能更加数来年的运用计算机系统并操作，熟练并掌握了2PSK相干解调的原理以及各点的波形。

通过这次课程设计，在拓宽知识面的同时，锻炼了实际操作能力，综合素质也得到了提高，进一步加深了我们对专业的认识，激发了我们对专业的兴趣。

参考文献

[1] 樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）.国防工业出版社.2014

[2] 徐明远.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安电子科技大学出版社.2005 [3] 孙屹，吴磊.Simulink通信仿真开发手册.国防工业出版社.2003

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