2PSK通信系统设计与仿真

目录

1 技术要求 (1)

2 基本原理 (1)

2.1 2PSK调制的基本原理 (1)

2.2 SystemView原理介绍 (2)

2.3 SIMULINK原理简介 (3)

3 建立模型描述 (3)

3.1 方案一 (3)

3.2 方案二 (5)

4 模块功能分析或源程序代码 (6)

4.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调 (6)

4.2 SysteamView实现2PSK的调制与解调 (11)

5 调试过程及结论 (13)

5.1 使用SIMULINK实现的调制解调结果 (13)

5.2 使用SystemView实现的调制解调结果 (17)

5.3 结论 (22)

6 心得体会 (22)

7 参考文献 (23)

2PSK通信系统设计

1 技术要求

设计一个2PSK通信系统，要求：

（1）设计出2PSK通信系统的结构；

（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）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统；

（4）观察仿真并进行波形分析；

（5）系统的性能评价

2 基本原理

2.1 2PSK调制的基本原理

2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。2PSK信号的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。调制框图如图1、图2所示，解调框图如图3所示。

图1 模拟相乘法

图2 键控法

图3 2PSK解调原理框图

2.2 SystemView原理介绍

SystemView 基于Windows 环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从SystemView 配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

2.3 SIMULINK原理简介

Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink 模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear （非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink 库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。

3 建立模型描述

3.1 方案一

使用SIMULINK进行仿真，采用键控法进行调制，相干解调法进行解调。信号源生成二进制NRZ码，两个波形发生器产生相位相反的两个载波。当NRZ码为1时，接入载波1；NRZ码为0时，接入载波2。通过加法器将高斯噪声与已调信号相加，得到带有噪声额已调信号。通过低通滤波器滤除相乘检波引入的高频分量，把滤波输出的信号进行抽样，根据输出信号情况对判决部分进行设计，得到解调输出。2PSK调制与解调系统模型如图4所示。

图4 SIMULINK 2PSK调制与解调系统模型图

示波器所显示的系统各点波形如图5所示，自上而下依次为原始信号，调制输出，相乘输出，滤波输出，解调输出。

图5 各示波器波形图

3.2 方案二

使用SystemView进行仿真，采用模拟调制法产生2PSK信号，相干解调法进行解调。解调原理与方案一基本相同。2PSK调制与解调系统模型如图6所示。

图6 SystemView 2PSK调制与解调系统模型图

示波器所显示的系统各点波形如图7所示，自上而下、自左向右依次为原始信号，调制信号，带通滤波器输出，相乘输出，滤波输出，解调输出。

图7 各示波器波形

4 模块功能分析或源程序代码

4.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调

4.1.1调制模块

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. 在此用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1 和0.用两个反相的载波信号进行调制。

调制模块模型如图8所示。

图8 调制模块模型图

Sine Wave：功能：提供正弦波信号；模块如图9所示。

图9 Sine Wave模块

Random Integer Generator：功能：提供随机整数序列，即原始信号；模块如图10所示。

图10 Random Integer

Generator模块