2PSK数字调制系统

二○一三～二○一四学年第二学期电子信息工程系

课程设计计划书

班级：电信2011级3班

*名：**

学号：************

课程名称：2PSK数字调制系统

学时学分：1学分

指导教师：***

二○一四年六月二十四日

1、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。

2、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 2DPSK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。

3.1 2PSK 的基本原理

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，通常用初始相位为0和π表示二进制的“1”和“0”。因此2PSK 的信号的时域表达式为：

ｅ2psk (t)=Acos(ωc t+φn )

(3.1)

其中，φn 表示第n 个符号的绝对相位：

0 发送“0”时

φn =

(3.2)

π 发送“1”时

因此，上式可改写为

Acos ωc t 概率为P

(3.3)

图 3.1 2PSK 信号的时间波形

由于表示信号的两种码元的波形相同，记性相反，鼓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相乘，即

ｅ2psk (t)=s(t)cos ωc t

(3.4) 其中

s(t)= ∑a n g(t-nT s ) (3.5)

ｅ2psk (t)=

这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an得统计特性为

1 概率为P

=

a

n

(3.6)

-1 概率为1-P

即发送二进制符号“0”时（an取+1），ｅ2psk(t)取0相位；发送二进制

符号“1”时（an取-1），ｅ2psk(t)取π相位。

3.2 2PSK的实现

数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即

把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊

情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字

调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移

键控（PSK）基本的调制方式。

数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到

正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果

其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一

个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。

如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是

反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。

载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

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π分别表示二进制“1”和“0”。

二进制移相键控信号的调制原理图如图 2.2 所示. 其中图(a)是采用模拟

调制的方法产生2PSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。

（a） (b)

图 3.22PSK信号的调制原理图

2PSK信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图 2.3 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 2.4 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 3.32PSK信号的解调原理图

图 3.42PSK信号相干解调各点时间波形

图2-4是2PSK解调器在无噪声情况下能对2PSK信号的正确解调。（a）是收到的2PSK信号；(b)是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（c）是接收的2PSK信号与本地载波相乘得到的波形示意图，此波形经过低通滤波器滤波后得到低通信号；(d)是取样判决器在位定时信号；（e）是对(d)波形取样，再与门限进行比较，做出相应的判决得到恢复的信号；需要注意的是判决规则

应与调制规则一致。

3.3 误码率分析

在实际通信系统中往往存在噪声，噪声会对判决值产生影响，即会产生误码率，一般假设信道的噪声为高斯白噪声，下面讨论2PSK 解调器在高斯白噪声干扰下的误码率：

（1）发端发‘1’时收到的2PSK 信号为

()2cos 2PSK c S t a f t

π=- (3.7)

带通滤波器的输出时信号加窄带噪声：

()()()()cos2[]cos2sin 2c i I c Q c a f t n t a n t f t n t f t

πππ-+=-+-

(3.8)

上式与本地载波相乘后：

()()()()2cos2[]cos 2sin2cos2c i I c Q c c a f t n t a n t f t n t f t f t

ππππ-+=-+-

()()()111

[][]cos 4sin 4222I I c Q c a n t a n t f t n t f t ππ=

-++-+-(3.9)

经低通滤波后：

()()

I x t a n t =-+ (3.10)

所以x(t)的取样判决值的概率密度函数为：

(

)()22211

n

x a f x +-

σ= (3.11)

（2）发端发‘0’时，收到的2PSK 信号：

()2cos2PSK c S t a f t

π= (3.12)

带通滤波器的输出时信号加窄带噪声：

()()()()cos 2[]cos 2sin 2c i I c Q c a f t n t a n t f t n t f t

πππ+=+- (3.13)