2PSK系统课程设计

《通信原理》课程设计说明书基于Matlab的2PSK系统设计学院：电气与信息工程学院

学生：

指导教师：职称副教授

专业：通信工程

班级：通信1302班

学号：

完成时间：2016年5月

学院：电气与信息工程学院专业：通信工程

现代通信系统是一个十分复杂的工程系统，通信系统设计研究也是一项十分复杂的技术。由于技术的复杂性，在现代通信技术中，越来越重视采用计算机仿真技术来进行系统分析和设计。随着电子信息技术的发展，已经从仿真研究和设计辅助工具，发展成为今天的软件无线电技术，这就使通信系统的仿真研究具有更重要和更实用的意义。

课程设计首先介绍了课题的研究背景及意义和课题的研究容，其次描写了2PSK系统的相关知识理论，着重讲解了2PSK系统的两种调制方式：模拟调制法和键控法，和它的解调方式，相干解调。然后在掌握了2PSK系统原理的基础上利用MATLAB软件对数字调制方式2PSK进行了编程仿真实现，MATLAB是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析工具，可用于信号处理、滤波器设计及复杂的通信系统数学模型的建立等。在MATLAB平台上建立2PSK调制和解调技术的仿真模型，并在建立模型过程中加入一个加噪滤噪的过程。构思好2PSK系统设计的流程后即可在MATLAB仿真平台上进行2PSK系统的调制与解调，加噪和滤噪，并对仿真模型进行分析，得出仿真系统的波形图，能够更直观的了解其系统的工作流程，得出更好的结论。通过2PSK系统的仿真过程进一步学习了MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统中数字调制解调知识联系起来，从理论学习的轨道逐步引向实际应用，为以后在通信领域学习和研究打下基础。

关键词：数字调制和解调；MATLAB；2PSK

1 绪论 (1)

1.1 课题的研究背景与意义 (1)

1.2 课题的研究容 (1)

2 2PSK系统相关知识理论 (2)

2.1 2PSK系统的基本介绍 (2)

2.2 2PSK系统的基本原理 (2)

2.2.1 2PSK系统的调制 (3)

2.2.2 2PSK系统的解调 (4)

2.3 本章小结 (5)

3 基于MATLAB的2PSK系统设计 (6)

3.1 系统仿真平台简介 (6)

3.2 2PSK系统结构搭建 (7)

3.3 2PSK系统参数设置及调用函数 (8)

3.4 本章小结 (11)

4 2PSK系统仿真及分析 (11)

4.1 已调信号的产生 (11)

4.2 已调信号的解调 (14)

4.3 仿真结果分析 (15)

4.4 本章小结 (15)

结束语 (16)

参考文献 (17)

致 (18)

附录程序清单 (19)

1 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

通信的主要任务就是可靠并有效地实现信息的传输，实际的通信系统是复杂的大规模系统，在噪声和各种随机因素的影响下，要完成实际设计的通信系统的实验研究比较困难，有时要改变系统的某一两个参数就可能意味着整个系统需要重做。利用MATLAB 进行系统仿真，具有经济可靠简便等特点，在工程领域中得到了广泛应用。

近年来数字通信因为其抗干扰能力强、便于进行各种数字信号处理、易于实现集成化、经济效益正赶上或超过模拟通信等优点在近20年来得到了迅速的发展。进入20世纪以来，随着晶体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，基于PSK的数字通信技术在以下几个不同方向都取得了巨大的成功。

（1）微波中继通信使长距离、大容量的通信成为了现实。

（2）超声波水下通信编码，解决了载人潜水器之类的水下运动工具的通信问题，使国外开始深入研究水下通信问题。

（3）基于PSK技术的电力线通信由于具有投资少、无需重新布线、覆盖围广、维护成本低等优点,得到广泛的应用。

2PSK在数字通信中应用十分广泛，2PSK是相移键控的最简单的一种形式，它用两个初相相隔为180的载波来传递二进制信息。由于2PSK具有良好的抗干扰性和频带利用率，因此在中高速数字通信中得到了广泛的应用。课程设计利用MATLAB进行系统设计仿真，其优点是便于实现，减少了设计和开发的时间成本。

1.2 课题的研究容

课题主要对2PSK信号的原理及其相干解调系统性能进行了分析和仿真。这样可以对数字调制方式有一个更清楚的认识。通过MATLAB软件，仿真2PSK调制与解调的具体过程，加深对2PSK调制与解调技术的掌握。

2 2PSK 系统相关知识理论

2.1 2PSK 系统的基本介绍

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。这使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。

这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统。

一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。 因此数字调制技术有两种方法：

（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，把数字基带信号当作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，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。

2.2 2PSK 系统的基本原理

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。

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。2PSK 信元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位“0”和“”来表示，而其振幅和频率保持不变.因此，2PSK 信号的时域表达式为:

)cos()(2n c PSK A t e ψω+= （1） 其中，表示第n 个符号的绝对相位：

”时发送“

”时发送“100⎩⎨⎧=ψπn （2) 因此，上式可以改写为: