通信原理課程設(shè)計報告-- 2dpsk調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真

1、<p>　　2DPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的仿真</p><p><b>　　設(shè)計原理</b></p><p>　　(1) 2DPSK信號原理</p><p>　　1.1 2DPSK信號原理</p><p>　　2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對相位值去表示數(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

2、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信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)，它的時域波形圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖1.1 2DPSK信號</p><p>　　在這種絕對移相方式中，發(fā)送端是采用某一個相位作為基準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)接收端也必須采用相同的基準(zhǔn)相

3、位。如果基準(zhǔn)相位發(fā)生變化，則在接收端回復(fù)的信號將與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反。所以在實際過程中一般不采用絕對移相方式，而采用相對移相方式。</p><p>　　定義 ??為本碼元初相與前一碼元初相之差，假設(shè)：</p><p>　　????→數(shù)字信息“0”；</p><p>　　????→數(shù)字信息“1”。?</p><p>　　則數(shù)字信息序列與2

4、DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下：</p><p>　　數(shù)字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1</p><p>　　DPSK信號相位：0 ????????????????????????????</p><p>　　或：???????????????????????????????</p><p>　　1.2

5、 2DPSK信號的調(diào)制原理</p><p>　　一般來說，2DPSK信號有兩種調(diào)試方法，即模擬調(diào)制法和鍵控法。2DPSK信號的的模擬調(diào)制法框圖如圖1.2.1所示，其中碼變換的過程為將輸入的單極性不歸零碼轉(zhuǎn)換為雙極性不歸零碼。</p><p>　　圖1.2.1 模擬調(diào)制法</p><p>　　2DPSK信號的的鍵控調(diào)制法框圖如圖1.2.2所示，其中碼變換的過程為將輸

6、入的基帶信號差分，即變?yōu)樗南鄬Υa。選相開關(guān)作用為當(dāng)輸入為數(shù)字信息“0” 時接相位0，當(dāng)輸入數(shù)字信息為“1”時接pi。</p><p>　　圖1.2.2 鍵控法調(diào)制原理圖</p><p>　　1.3 2DPSK信號的解調(diào)原理</p><p>　　2DPSK信號最常用的解調(diào)方法有兩種，一種是極性比較和碼變換法，另一種是差分相干解調(diào)法。</p><

7、;p>　　1.3.1 2DPSK信號解調(diào)的極性比較法</p><p>　　它的原理是2DPSK信號先經(jīng)過帶通濾波器，去除調(diào)制信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再與本地載波相乘，去掉調(diào)制信號中的載波成分，再經(jīng)過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器中進行抽樣判決的到基帶信號的差分碼，再經(jīng)過逆差分器，就得到了基帶信號。它的原理框圖如圖1.3.1所示。</p>&l

8、t;p>　　圖 1.3.1 極性比較解調(diào)原理圖</p><p>　　1.3.2 2DPSK信號解調(diào)的差分相干解調(diào)法</p><p>　　差分相干解調(diào)的原理是2DPSK信號先經(jīng)過帶通濾波器，去除調(diào)制信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，此后該信號分為兩路，一路延時一個碼元的時間后與另一路的信號相乘，再經(jīng)過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器中進行抽樣判

9、決，抽樣判決器的輸出即為原基帶信號。它的原理框圖如圖1.3.2所示。</p><p>　　圖 1.3.2 差分相干解調(diào)原理圖</p><p><b>　　四、實現(xiàn)方法</b></p><p><b>　?。?）、建立模型</b></p><p>　　1.1 差分和逆差分變換模型</p>

10、<p>　　差分變換模型的功能是將輸入的基帶信號變?yōu)樗牟罘执a。逆碼變換器原理圖如下：</p><p>　　1.2 帶通濾波器和低通濾波器的模型</p><p>　　帶通濾波器模型的作用是只允許通過（fl，fh）范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平。低通濾波器模型的作用是只允許通過（0，fh）范圍內(nèi)的頻率分量，并且將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平。在Mat

11、lab中帶通濾波器和低通濾波器的模型可以用編寫程序來模擬。</p><p>　　1.3 抽樣判決器模型</p><p>　　抽樣判決器的功能是根據(jù)位同步信號和設(shè)置的判決電平來還原基帶信號。在Matlab中抽樣判決器可以用simulink中的模塊來模擬。它的模型框圖如圖所示，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖 3.3 抽樣判決器</p>

12、;<p><b>　　1.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　圖 2.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.4.2 2ＤＰＳＫ調(diào)制與解調(diào)總原理框圖</p><p>　　圖 2.4.2 2ＤＰＳＫ調(diào)制與解調(diào)總原理框圖</p><p><b>　?。?）、仿真</b>&

13、lt;/p><p><b>　　2.1 仿真程序 </b></p><p>　　%- 2DPSK 調(diào)制與解調(diào)</p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p>　　%>>>>>>>>&g

14、t;>>>>>>>>>初始化部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p&

15、gt;　　function y=dpsk2()</p><p>　　fs = 30000;</p><p>　　Time_Hold_On = 0.1;</p><p>　　Num_Unit = fs * Time_Hold_On;</p><p>　　High_Level = ones ( 1, Num_Unit );</p>

16、<p>　　Low_Level = zeros ( 1, Num_Unit );</p><p><b>　　w = 300;</b></p><p><b>　　A = 1;</b></p><p>　　%---------------------------------------------------&l

17、t;/p><p>　　%>>>>>>>>>>>>>>>>>>初始化信號>>>>>>>>>>>>>>></p><p>　　%-------------------------------------

18、--------------</p><p>　　Sign_Set = [0,1,1,0,1,0,0,1]</p><p>　　Lenth_Of_Sign = length ( Sign_Set );</p><p>　　st = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );</p><p>　　sign_or

19、ign = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );</p><p>　　sign_result = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );</p><p>　　t = 0 : 1/fs : Time_Hold_On * Lenth_Of_Sign - 1/fs;</p><p>　　%---

20、------------------------------------------------</p><p>　　%>>>>>>>>>>>產(chǎn)生原始信號>>>>>>>>>>>></p><p>　　%--------------------------

21、-------------------------</p><p>　　for I = 1 : Lenth_Of_Sign</p><p>　　if Sign_Set(I) == 1</p><p>　　sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level;</p><p><

22、;b>　　else</b></p><p>　　sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　%----

23、-----------------------------------------------</p><p>　　%>>>>>>>>>>>>>>>>>>調(diào)制部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>&

24、lt;/p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p>　　for I = 1 : Lenth_Of_Sign</p><p>　　if Sign_Set(I) == 1</p><p>　　st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Un

25、it) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) + ( pi / 2 ) );</p><p><b>　　else</b></p><p>　　st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)

26、*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) );</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　figure</b></p><p>　　subplot ( 2, 1, 1 )</p>

27、;<p>　　plot(t, sign_orign);</p><p>　　axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - (A / 2), A + (A / 2) ] );</p><p>　　title ( '原始信號' );</p><p><b>　　grid<

28、/b></p><p>　　subplot ( 2, 1, 2 );</p><p>　　plot ( t, st );</p><p>　　axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) ] );</p><p>　　title ( '

29、;調(diào)制后的信號' );</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p>　　%>>>>>>>>>>>>>>>

30、>>>相乘>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>　　%---------------------------------------------------</p><

31、;p>　　dt = st .* cos ( 2 * pi * w * t );</p><p><b>　　figure</b></p><p>　　subplot(2,1,1)</p><p>　　plot ( t, dt );</p><p>　　axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Len

32、th_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) ] );</p><p>　　title ( '相乘后的波形' );</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　%---------------------------------------------------</

33、p><p>　　%>>>>>>>>>>>>>>>>>>>低通濾波部分>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>　　%---------------

34、------------------------------------</p><p>　　[N,Wn] = buttord( 2*pi*50, 2*pi*150,3,25,'s'); %臨界頻率采用角頻率表示</p><p>　　[b,a]=butter(N,Wn,'s');</p><p>　　[bz,az]=impinvar(

35、b,a,fs); %映射為數(shù)字的</p><p>　　dt = filter(bz,az,dt);</p><p>　　subplot(2,1,2)</p><p>　　plot ( t, dt );</p><p>　　axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2),

36、3*(A / 2) ] );</p><p>　　title ( '低通濾波后的波形' );</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p>　　%>>&

37、gt;>>>>>>>>>>抽樣判決 & 逆碼變換部分>>>>>>>>>>>>>>></p><p>　　%---------------------------------------------------</p><p>　　fo

38、r I = 1 : Lenth_Of_Sign</p><p>　　if dt((2*I-1)*Num_Unit/2) < 0.25</p><p>　　sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level;</p><p><b>　　else</b></p>

39、<p>　　sign_result( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　figure</b></p>

40、<p>　　plot ( t, sign_result );</p><p>　　axis( [ 0 , Time_Hold_On *( Lenth_Of_Sign + 1), - 3*(A / 2), 3*(A / 2) ] );</p><p>　　title ( '逆碼變換后的波形' );</p><p><b>　　gri

41、d</b></p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計在剛開始的過程中無從下手，手忙腳亂，時間又緊，最終決定用軟件仿真來實現(xiàn)2DPSK調(diào)制解調(diào)的設(shè)計。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計我們能夠比較系統(tǒng)的了解理論知識，掌握了2DPSK調(diào)制解調(diào)的工作原理及2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的工作過程，學(xué)會了使

42、用仿真軟件Matlab，并學(xué)會通過應(yīng)用軟件仿真來實現(xiàn)某些通信系統(tǒng)的設(shè)計，對以后的學(xué)習(xí)和工作都起到了一定的作用，加強了動手能力和學(xué)業(yè)技能。 </p><p>　　通過這次課程設(shè)計還讓我們知道了，我們平時所學(xué)的知識如果不加以實踐的話等于紙上談兵。課程設(shè)計主要是我們理論知識的延伸，它的目的主要是要在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題，并且自己要能找到解決問題的方案，形成一種獨立的意識。我們還能從設(shè)計中檢驗我們所學(xué)的理論知識到底有多少，鞏固

43、我們已經(jīng)學(xué)會的，不斷學(xué)習(xí)我們所遺漏的新知識，把這門課學(xué)的扎實。</p><p>　　當(dāng)然在做課程設(shè)計的過程中總會出現(xiàn)各種問題，在這種情況下我們都會努力尋求最佳路徑解決問題，無形間提高了我們的動手，動腦能力，并且同學(xué)之間還能相互探討問題，研究解決方案，增進大家的團隊意識。</p><p>　　總的來說，這次課程設(shè)計讓我們收獲頗多，不僅讓我們更深一步理解書本的知識，提高我們分析問題和解決問題的

44、能力，而且讓我們體會到團隊的重要性。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1] 樊昌信,曹麗娜《通信原理（第6版）》，國防工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2] 杜武林,《高頻電路原理與分析》[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.13-15</p><p>　　[3