信号的相位调制与解调概要

MATLAB仿真信号的相位调制与解调

专业：通信与信息系统

姓名：赵*

学号:*********

指导老师：****教授

摘要

Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。

关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；

1.数字调制技术 (2)

2.PSK调制系统 (3)

2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6)

2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8)

3.用Simulink实现PSK调制 (9)

3.1 2PSK仿真 (9)

3.1.1调制 (9)

3.1.2 解调仿真 (12)

3.2 QPSK仿真 (13)

3.2.1 QPSK调制框图 (13)

参考文献 (18)

1.数字调制技术

通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。在当今信息社会，通信则与

遥感，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。若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。可见，通信是

十分重要的。

通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等

等。各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。

离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。离散消息也称

数字消息。而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，

图像等。连续消息也称模拟消息。因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字

信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所

造成的差错，原则上是可以控制的。第二，当需要保密的时候，可以有效的对

基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。

数字通信系统可以用下图表示：

→→→→→→→→信数信信

数信信

源道字受道源字信息编编调 解译译信源码码调码码者

制

道器器器器器器 图一

数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是：

（1） 抗干扰能力强

（2） 便于进行各种数字信号处理

（3） 易于实现集成化

（4） 经济效益正赶上或超过模拟通信

（5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个

统一整体，有利于实现综合业务通信网。

2.PSK 调制系统

在通信和信息传输系统、工业自动化或电子工程技术中，调制和解调应

用最为广泛。而调制和解调的基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶

变换的基本性质，将信号的频谱进行搬移，使之满足一定需要，从而完成信号

的传输或处理。调制与解调又分模拟和数字两种，在现代通信中，调制器的载

波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器改变正弦载波信号的幅

度、频率或相位，产生幅度键控（ASK ）、相位键控（PSK ）、频率键控（FSK ）

信号，或同时改变正弦载波信号的几个参数，产生复合调制信号。本课程设计

主要介绍基于Matlab 对2PSK 和4PSK 进制的调制仿真实现.

2.1二进制移相键控(2PSK)

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. 通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表

示二进制数字基带信号的 1 和 0. 二进制移相键控信号的时域表达式为

e2PSK(t)=g(t-nTs)]cosωct （2.1-1）

其中, an 与2ASK 和2FSK 时的不同,在2PSK 调制中,a n 应选择双极性,

即

（2.1-2）

（2.1-3）

若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有

P

wct P wct t psk e -1,cos ,cos {)(2发送概率为发送概率为-= 由式(2.1-3)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二

进制符号0时,e2PSK(t)取180°相位.若用φn 表示第n 个符号的绝对相位,则有

φn= 0°, 发送 1 符号

180°, 发送 0 符号

这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对移相方式.二进制移相键控信号的典型时间波形如图 2 - 11 所示.

图二二进制移相键控信号的时间波形

二进制移相键控信号的调制原理图如图所示. 其中图三是采用模拟调制的方法产生2PSK信号,图四是采用数字键控的方法产生2PSK信号.

2PSK信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图五所示.在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。2PSK信号相干解调各点时间波形如图六所示. 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.

图三2PSK信号的调制原理图