基于MATLAB的PSK调制和解调及仿真

学士学位毕业设计（论文）

基于MATLAB的PSK调制和

解调及仿真

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；GUI图形界面

ABSTRACT

In this paper, methods of psk modulation are introduced firstly. Then their simulation models are bu ilt by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the psk modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of three digital modulation simulation models, 2-PSK, 4-PSK and , have been compared, as well as comparing the results of simulation and theory. At last, the conclusion is gotten: The simulation models are reasonable. In addition, an operation interface is designed, which can simplify the manipulation of the simulation system, by mean of the Graphical User Interface, which short for GUI.

Keywords:PSK modulation; analysis; simulation; MATLAB; SIMULINK; GUI

目录

摘要..................................................... II ABSTRACT ................................................ III 目录..................................................... IV 前言 (1)

1绪论 (2)

1.1通信技术的历史和发展 (2)

1.2数字调制技术 (3)

1.3数字调制的发展现状和趋势 (4)

1.4本章小结 (5)

2 MATLAB仿真技术 (6)

2.1通信仿真 (6)

2.2 MATLAB简介 (9)

2.3 Simulink简介 (12)

2.4 本章小结 (14)

3 PSK 调制系统 (15)

3.1 2PSK数字调制原理 (15)

3.2 4PSK的调制和解调 (19)

3.3 本章小结 (23)

4 PSK调制解调系统的仿真 (24)

4.1 2PSK调制解调系统的仿真 (24)

4.2 4PSK调制解调系统的仿真 (25)

4.3利用MATLAB研究4PSK信号 (27)

4.4 本章小结 (29)

结论 (30)

参考文献 (31)

致谢 (32)

附录 (33)

前言

现代通信的发展趋势为数字化，随着现代通信技术的不断开发，数字调制技术已日趋成熟，在各个领域都得到了广泛的应用和认同。因此本文对PSK 的数字调制和解调进行了仿真。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。本文使用的是功能强大的MATLAB软件。

MATLAB是一种使用简便的、特别适用于科学研究和工程计算的高级语言，与其他计算机语言相比，它的特点是简洁和智能化，具有极高的编程和调试效率。通过使用MATLAB工具箱函数对数字调制进行仿真，更能直观彻底的掌握数字通信，数字调制的原理。有助于我们的学习和研究，加深对知识的理解和运用。MATLAB的便利性还体现在它的仿真结果还可以存放到MATLAB 的工作空间里做事后处理。方便我们修改参数对不同情况下的输出结果进行对比。

由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。

1绪论

1.1通信技术的历史和发展

1.1.1通信的概念

通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息（Message）。消息由模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物资载体。

相应的信号可以分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。

通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，即信息（Information）。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。

数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。因而，数字通信更能适应对通信技术的高要求。

1.1.2通信的发展史简介

远古时代，远距离的传递消息是以书信的形式来完成的，这种通信方式明显具有传递时间长的缺点。为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息，人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报标志着电通信的开始。之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝耳发明了电话，利用电信号实现了语音信号的有线传递，使信息的传递变得既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报得到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟