电子信息工程课程设计任务书

课程设计任务书
摘要
在数字传输系统中，数字信号对高频载波进行调制，变为频带信号，通过信道传输，在接收端解调后恢复成数字信号。

由于大多数实际信号都是带通型的，所以必须先用数字基带信号对载波进行调制，形成数字调制信号再进行传输，因而，调制解调技术是实现现代通信的重要手段。

数字调制的实现，促进了通信的飞速发展。

研究数字通信调制理论，提供有效调制方式，有着重要意义。

调制解调技术的实现方法有多种，本文应用了键控法产生调制与解调信号。

数字相位调制又称相移键控，记作PSK (Phase Shift Keying)。

二进制相移键控记作2PSK。

它们是利用载波振荡相位的变化来传送数字信息的。

在二进制数字解调中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化，则就产生二进制移相键控（2PSK）信号。

重点介绍了2PSK（BPSK）调制与解调的工作原理，以及用Simulink进行设计和仿真。

关键字：matlab，simulink,仿真
目录
一、设计任务及目的 (4)
1.设计任务 (4)
2.设计目的 (4)
二、设计步骤 (4)
1一般原理与实现方法 (4)
2. 2PSK系统的抗噪声性能 (6)
三、设计过程 (7)
四、结论 (10)
五、总结及设计心得 (11)
六、参考文献 (13)
一、设计目的及内容
设计目的
(1)理解2PSK信号的产生。

(2)学会使用simulink软件。

(3)了解和分析2PSK信号的产生原理。

设计内容
1、了解2PSK信号的原理和产生的过程。

2、掌握2PSK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。

3、使用simulink软件仿真并画出仿真图分析波形。

4、在高斯信道和瑞利信道下，对这两个系统的进行分析
二、设计步骤
1、一般原理与实现方法
原理：2PSK (Phase Shift Keying) 信号调制与解调的原理
在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。

数字相位调制又称相移键控，记作PSK (Phase Shift Keying)。

二进制相移键控记作2PSK。

它们是利用载波振荡相位的变化来传送数字信息的。

在二进制数字解调中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化，则就产生二进制∏通常用已调信号载波的和分别表示二进制数字基带信号的1
和0，2PSK 信号的时域表达式:
其中，
其中与2ASK 和2FSK 时的不同，在2PSK 调制中， 应选择双极性的，由上式可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号 取 ∏相位，发送二进制符号0时，已调信号取0 相位。

这种以载波的不同相位直接表示相应数字信息的相位键控，称为二进制绝对相移方式。

二进制移相键控信号的调制原理图如图所示。

双极性不归
开关电路(b )
其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK 信号，图(b)是采用数字见控的方法产生2PSK 信号。

当恢复的相干载波产生180°倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反，解调器输出数字基带信号全部出错。

这种现象通常称为"倒π"现象。

由于在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK 信号的相干解调存在随机的"倒π"现象，由于在2PSK 信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK 信号的相干解调存在随机的"倒π"现象，从而使得2PSK 方式在实际中很少采用。

2PSK 信号属于DSB 信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，解调器原理图如图©所示。

2PSK 信号相干解调各点时间波形如图
10
a 110100
b
c
d
e
⒉2PSK系统的抗噪声性能
2PSK系统的相干解调法如图©所示，设抽样判决器的判决门限电平为0电平，则在一个码元的持续时间内，低通滤波器的输出信号为
因为它们的解调系统是完全相同的。

则2PSK系统总的误码率为
下面求
和:
因为和
相等，所以只需计算。

因为
是均值为
，方差为
的正态随机变量，所以
式中。

因为和
相等，所以2PSK信号采用相干解调法时的系统误码率为
在大信噪比情况下，上式可近似表示为
三、设计过程
1、 2PSK 在高斯白噪声信道下的仿真
参数设置：
（1）随机信号的参数
（2）2psk参数
（3）高斯白噪声信道参数
经过以上的参数设置后就可以进行系统的仿真2、2PSK在瑞利信道下信道下的仿真
参数设置（1）随机信号的参数
.
（2）2psk参数
（3）瑞利信道参数
四、结论
（1）高斯白噪声信道下仿真结果
图5.1高斯白噪声信道下频谱图
(2)瑞利信道下仿真结果
图5.2瑞利信道下频谱图
五、总结及设计心得：
总结：
实验结果表明,基于Rayleigh信道模型下的误比特率与信噪比成反比关系,且其误比特性能较高斯信道的误比特性能更差.高斯过程又称正态随机过程。

如果过程是广义平稳的，即其均值与时间无关，其方差函数值与时间间隔τ有关，而与时间起点无关，则它的n维分布也与时间起点无关。

如果高斯过程中的随机变量之间互不相关，则它们也是统计独立的。

一个均值为零，方差为σξ2 的平稳高斯窄带过程，其包络αξ(t)的一维分布是瑞利分布，而其相位φξ(t)的一维分布是均匀分布，并且就一维分布而言，αξ与φξ是统计独立的。

凡是功率普密度在整个频域内都是均匀分布的噪声，成为白噪声。

正弦波加窄带高斯过程的包络概率密度函数是广义瑞利分布。

如果振幅A=0，该函数即为瑞利分布。

高斯过程经线性变换后的过程仍为高斯的。

瑞利衰落是信号幅值在相位叠加时产生的相加或者抵消，个人认为是由于多径产生的。

当然还有rice分布等，瑞利是一种比较糟糕的情况了。

从我们设计的结论中我们得知信号在瑞利信道下的误码率要高于高斯信道
问题讨论：
1.2PSK信号的功率谱密度的特点是什么？
答：(1)2PSK信号带宽与2ASK信号带宽相同，B=2/Ts=2fs
(2)2PSK信号的功率谱密度的连续谱与2ASK信号的功率谱密度基本相同（只是幅度不同）但是2PSK在P=1/2时，将不存在离散谱。

2.瑞利信道和高斯信道的误码分别和哪些参数有关？
答：瑞利信道的误码率主要与信道的增益向量有关，增益向量越大输出信号的功率越大，输出信噪比越大，误码率就越高．对于高斯信道每符号能量与噪声功率比Es/No越大，误码率越小．
3.为什么在瑞利信道下系统的误码率比较高？
答：因为瑞利信道是多径传播，而且是随参信道，传输的信号通过不同的路径到达接收端，因此产生了不同的时间延迟．当信号沿着不同路径传输并相互干扰时就会产生多径衰落现象．造成了信号的严重失真，所以误码率很高．
4.2PSK信号的功率谱密度还可以用哪些方法产生和解调？
答：2PSK可以用模拟调制法，键控调制法，用极性比较法，鉴相法解调2PSK信号，用差分相干法解调。

心得体会：
我刚接到这个论文题目时，首先感觉这个题目很亲切，因为我们的专业和它很接近，调制和解调的仿真也正是我所感兴趣的，经过我的努力和老师的耐心指导，课程设计顺利按时完成，它是对我们把通信原理所学的理论知识运用到实践中的一次系统的检验。

从接到题目到设计结束的过程中经历了很多，总的来说可以概括为以下几点。

（1）查资料，列纲要。

拿到论题后，首先听取了老师给我们对该课题大概的讲解的和一些重要建议，先找相关方面的资料和对该组成员进行分工。

接着便是看与此有关的资料，读懂这方面的知识，从而列出该设计的具体步骤。

（2）设计不仅是对所学理论知识的考核，更是对把所学习理论知识运用的实践操作中的一次检验。

遇到困难，迎难而上。

从前在学习过程中碰见点困难就想着去找老师、问同学，但老师对我们非常严格，只在一些大的方面给我们一些提示，指出设计方向，而对于一些小的方面，一些细节性的问题要求我们自己去思考。

这样就提高了我们的独立思考和动手实践能力，这对我们以后不管是进入社会工作还是继续学习深造都有极其重要的帮助。

（4）在本文的最后，特别感谢指导老师，是她在我们遇到问题时，不辞辛苦帮我们解决,感谢她在设计和任务安排上长时间的指导。

六、参考文献
[1] 刘敏魏玲编著，《MATLAB通信仿真与技术应用》，国防工业出版社，2001
[2] 孙屹吴磊编著，《Simulink通信仿真开发手册》，国防工业出版社，2004
[3] 樊昌信张甫翊徐炳祥吴成柯编著, 《通信原理》, 国防工业出版社,2004。