武科大通信原理课程设计讲解

二○一一～二○一二学年第二学期电子信息工程系

课程设计计划书班级：

课程名称：通信原理课程设计

学号：

姓名：

指导教师：王文武

二○一二年六月二十七日

一、课程设计目的：

通过课程设计，巩固对课堂上基本理论知识的理解，加强理论联系实际，增强动手能力和通信系统仿真的技能。

二、课程设计时间安排：

（1）查资料

（2）熟悉仿真软件

（3）设计算法流程

（4）实现

（5）分析仿真结果

三、课程设计内容及要求：

1）设计任务：设计一种数字调制系统（2FSK, 2PSk, 2ASK,2DPSK）

2）设计基本要求：

（1）设计出规定的数字通信系统的结构，包括信源，调制，发

送滤波器模块，信道，接受滤波器模块以及信宿；

（2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）；

（3）观察仿真结果并进行波形分析（眼图，）；

（4）分析影响系统性能的因素。

3）实施要求

具体要求如下：

使用Matlab/Simulink进行仿真

a) 完成2ASK、2FSK 、2PSk或QPSK中任何一种调制和解调系统。传输信道模型选用下面三种之一：AWGN Channel、Rayleigh fading propagation channel和Binary Symmetric Channel Channel；

b) 分析已调信号的功率谱密度；

c) 分析信道噪声对误码率的影响。

四、实验原理

1二进制振幅键控(2ASK)

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制.当数字基带信号为二进制时,则为二进制振幅键控. 设发送的二进制符号序列由0,1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独立.该二进制符号序列可表示为

（2-1-1）其中:

（2-1-2）Ts是二进制基带信号时间间隔,g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:

（2-1-3）则二进制振幅键控信号可表示为

（2-1-4）二进制振幅键控信号时间波型如图 2 - 2 所示. 由图 2 - 2 可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号s(t)通断变化,所以又称为通断键控信号(OOK信号). 二进制振幅键控信号的产生方法如图2 - 3 所示,图(a)是采用模拟相乘的方法实现, 图(b)是采用数字键控的方法实现.

由图2 - 2 可以看出,2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似.所以,对2ASK信号也能够采用非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法),其相应原理方框图如图2 - 4 所示.2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图 2 - 5 所示. _

图2 – 2 二进制振幅键控信号时间波型

图2-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图

a、相乘法调制

b、开关法调制

本人采用开关法调制

调制仿真如下

调制信号参数设置载波参数设置

调制信号波形与已调信号波形如下：

调制信号

已调信号

我采用非相干解调仿真如下

眼图

解调信号如下

2二进制移频键控(2FSK)

在二进制数字调制中,若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点

间变化,则产生二进制移频键控信号(2FSK 信号).二进制移频键控信号的时间波形如图2 - 6

所示,图中波形g 可分解为波形e 和波形f,即二进制移频键控信号

可以看成是两个不同载波的二进制振幅键控信号的叠加. 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1,0符号对应于载波频率f2,则二进制移频键控信号的时域表达式为

212()()cos()()cos()

FSK n s n n b n n n e t a g t nT t a g t nT t ωφωθ⎡⎤⎡⎤

=-++-+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦

∑∑

（2-1-5）

（2-1- 6）

产生方法：

调频法：相位连续 开关法：相位不连续

我采用的是开关法 仿真如下

参数设置同2ASK，但载波设置两个频率，分别为20Hz和10Hz

解调方法我采用包络检波

仿真如下

带通滤波器设置

由于载波信号频率分别为10Hz和20Hz那么带同频率分别设置为9.5~10.5Hz和19.5~20.5Hz S设置如下

低通滤波器都是滤除高频载波留下低频调制信号，截止频率为1.5Hz设置如下

抽样判决采用继电器relay

眼图

调制信号

已调信号

解调信号

3、二进制差分相移键控(2DPSK)表示式

设为当前码元和前一码元的相位之差：

则，

信号可以表示为式中，0＝2f0为载波的角频率；为前一码元的相位。

我直接使用开关法产生2PSK的调制信号

仿真如下

解调仿真如下

由于时间有限2DPSK没有完全成功，眼图显示图形不正确

五、二进制数字信号的功率谱密度

1．2ASK 信号的功率谱密度

若二进制基带信号s(t)的功率谱密度Ps( f ) 为

（2-1-13）

则二进制振幅键控信号的功率谱密度为

（2-1-14）

整理后可得

（2-1-15）

式（2-1-15）中用到

1

,

2

P=

1

s

s

f

T

=。

二进制振幅键控信号的功率谱密度如图2-19所示，由离散谱和连续谱两部分组成。续谱两部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t)确定，二进制振幅键控信号的带宽B2AS是基带信号波形带宽B 的两倍,即

B2ASK=2B

图2-19二进制振幅键控信号的功率谱密度