数字通信作业(4psk,2PSK分析资料报告)有完整程序

Digital Communication Project

————2PSK and 4PSK

Requirements：

Please use Matlab programming to implement some digital baseband communication systems and plot the BER(bit error probability)

目录：

Digital Communication Project (1)

————2PSK and 4PSK (1)

一、基本理论 (3)

1. 二进制移相键控（2PSK）的基本原理 (3)

1.1 2PSK信号的产生 (3)

1.2 2PSK的解调系统 (3)

1.3 2PSK误码率分析 (4)

2. 四进制移相键控（4PSK）的基本原理 (4)

2.1 4PSK信号的产生 (5)

2.2 4PSK的解调系统 (6)

2.3 4PSK误码率分析 (7)

二、源程序及仿真分析 (7)

1. 2PSK源程序及仿真分析 (7)

2. 4PSK源程序及仿真分析 (9)

3. 2PSK和4PSK误码率分析 (10)

一、基本理论

1.二进制移相键控（2PSK）的基本原理

2PSK信号的产生方法通常有两种：模拟调制法和键控法。一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；数字键控法的开关电路受s(t)控制。2PSK信号基本的解调方法是相干解调。

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。

1.1 2PSK信号的产生

2PSK的产生：模拟法和数字键控法。就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB 调幅信号。模拟调制法如图1.1所示。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。数字键控法如图1.2所示。

图1.1 模拟法

图1.2 数字法

1.2 2PSK的解调系统

2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。解调可分为载波提取法和直接解调。

2PSK信号的解调大多都采用相干解调方式，在码源时间间隔为Ts的区间，发送端的2PSK信号可表示2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如图1.3所示。

图1.3 2PSK相干解调系统框图及个测试点波形

1.3 2PSK误码率分析

通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，信道噪声有可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。因此，与分析数字基带系统的抗噪声性能一样，分析数字调制系统的噪声性能，也就是求系统在信道噪声干扰下的总误码率。

误码率（BER：bit error ratio）是衡量数据在规定时间数据传输精确性的指标。误码率是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率，即误码率=错误码元数/传输总码元数。如果有误码就有误码率。误码的产生是由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压,致使信号在传输中遭到破坏，产生误码。噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码（比如传送的信号是1，而接收到的是0；反之亦然）。误码率是最常用的数据通信传输质量指标。它表示数字系统传输质量的式是“在多少位数据中出现一位差错”。

误信率，又称误比特率，是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例，即误比特率=错误比特数/传输总比特数。在数字通信系统中，可靠性用误码率和误比特率表示。

2PSK的误码率计算公式为：

2

Pe=--（公式1）

1[11/2

2PSK误比特率计算公式为：

Pe=（公式2）

1/2

2.四进制移相键控（4PSK）的基本原理

四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。4PSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进

制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。4PSK 中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。

数字调制用“星座图”来描述，星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数：（1）信号分布；（2）与调制数字比特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系，这种关系称为“映射”，一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。

首先将输入的串行二进制信息序列经串－并变换，变成m=log2M 个并行数据流，每一路的数据率是R/m ，R 是串行输入码的数据率。I/Q 信号发生器将每一个m 比特的字节转换成一对（pn ，qn ）数字，分成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号I(t)和Q(t)，然后对coswct 和sinwct 进行调制，相加后即得到4PSK 信号。

4PSK 是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式, 它被广泛应用于各种通信系统中. 适合卫星广播。例如，数字卫星电视DVB2S 标准中，信道噪声门限低至4. 5 dB ，传输码率达到45Mb/s ，采用4PSK 调制方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。

四进制绝对相移键控(4PSK)直接利用载波的四种不同相位来表示数字信息。如下：

图1.4 4PSK 信号相位矢量图

由于每一种相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。两个二进制码元中的前一比特用a 来表示，后一比特用b 表示，则双比特ab 与载波相位的关系入下表：

表1 双比特ab 与载波相位的关系

四进制信号可等效为两个正交载波进行双边带调制所得信号之和。这样，就把数字调相和线性调制联系起来，为四相波形的产生提供依据。

2.1 4PSK

信号的产生

4PSK 的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、