课程设计任务书学生姓名：陈欢专业班级：通信0902班
指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院
题目:4PSK调制与解调系统仿真
设计任务与要求:
（1）任务：设计一个4PSK调制解调系统
日系主任（或责任教师）签名： 2011 年月日
目录
摘要 0
ABSTRACT (1)
1 基本原理与方法 (2)
1.1 MATLAB软件介绍 (2)
1.2 4PSK的基本特点 (3)
1.3 4PSK调制解调原理 (5)
1.3.1 4PSK调制原理 (5)
6
8
8
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摘要
4PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。调制技术是通信领域里非常重要的环节，一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。4PSK调制是一种具有较高频带利用率和良好的抗噪声性能的调制方式，
ABSTRACT
4 PSK is one of the most commonly used a digital signal modulation mode, it has high frequency spectrum use efficiency, strong anti-jamming, in circuit implementation are relatively simple. Modulation technique is communication field very important link, a good modulation technology can not only save spectrum resources and can provide good communication performance. 4 PSK modulation is
system, choose the sine signal as carrier.
KEY WORD: 4 PSK, demodulation, MATLAB, analysis and simulation
1基本原理与方法
1.1 MATLAB软件介绍
MATLAB软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财经研究和高等教育等领域，被誉为“巨人肩膀上的工具”。研发人员借
计算机编程语言。
现在从电子通信、自动控制图形分析处理到航天工业、汽车工业，甚至是财务工程。MATLAB都凭借其强大的功能获得了极大的用武之地。广大学生可以使用MATLAB来帮助进行信号处理、通信原理、线性系统、自动控制等课程的学习；科研工作者可以使用MATLAB进行理论研究和算法开发；工程师可以使用MATLAB进行系统级的设计与仿真。
1.2 4PSK的基本特点
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，
2
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：
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。
1.3 4PSK调制解调原理
1.3.1 4PSK调制原理
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、插入脉冲法等。这里我们采用正交调制方式。
4PSK的正交调制原理如图：
图1.2 4PSK正交调制原理方框图
它可以看成是由两个载波正交的2PSK调制器构成的。图中串/并变换器将输入的二进制序列分为速度减半的两个并行双极性序列a和b（a,b码元在事件上是对齐的），再分别进行极性变换，把极性码变为双极性码（0→-1，1→+1）然后分别调制到cosωc t和sinωc t两个载波上，两路相乘器输出的信号是相互正交的抑制载波的双边带调制（DSB）信号，其相位与各路码元的极性有关，分别由a和b码元决定。经相加电路后输出两路的合成波形，即是4PSK信号。图中两个乘法器，其中一个用于产生0o与180o两种相位状态，另一个用于产生90o与270o两种相位状态，相加后就可以得到45o，135o，225o，和315o四种相位。
1.3.2 4PSK 解调原理
4PSK 信号是两个载波正交的2PSK 信号的合成。所以，可以仿照2PSK 相干检测法，用两个正交的相干载波分别检测两个分量 a 和b ，然后还原成二进制双比特串行数字信号。此法称作极性比较法（相干解调加码反变换器方式或相干正交解调发）
图1.3 4PSK 信号解调器原理方框图
在不考虑噪声及传输畸变时，接收机输入的4PSK 信号码元可表示为： y i (t)=A cos(ωc t+φn )
表2 抽样判决器的判决准则
输入相位 φn cosφn 的极性
sinφn 的极性 判决器输出 a
b
45o 135 o
225o 315o
+ - - + + + - -
1 0 0 1
1 1 0 0
判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0。两路抽样判决器输出a、b，经并/串变换器就可将并行数据恢复成串行数据。
1.4 误码率的分析
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，
4PSK误比特率计算公式为：
Pe=（公式2）
1/2
2 基于SIMULINK的4PSK调制解调系统
2.1 信源的产生
在搭建QPSK调制解调系统中直接使用伯努力信号发生器产生01比特序列，每两比特代表一个符号，伯努利随即生成二进制Generator模块用伯努利分布的二进制数字。产生参数为p伯努利分布，伯努利分布均值1-p和方差
1，信号的频率(Frequency)为2000*2*pi即为载波频率，相位(Phase)分别为0和pi/2。此过程中用到正弦信号发生模块(sine wave)、乘法模块(Product)、加法模块(Sum)。
调制部分模块的连接图如图2.1所示：
该模块会根据输入数据自动设置阀门，对输入信号给出判断，输出二进制比特序列，并可输出阀值。最后再经过并串转换，将两路信号合成一路信号输出。
解调部分模块连接图如下：
图2.3 调制解调系统原理图
2.7 比特误码率统计
比特错误率统计使用Error Rate Calculation模块，该模块可自动比较发送序列与接受序列并作比较，进行错误统计，由于前面buffer模块是每个支路产
生一个单位的时延，采样保持模块是每个支路产生一个延时，所以最好时延为四个，所以Error Rate Calculation模块需设置序列延迟为4，将比特错误率输出并显示在display模块显示。
仿真结果如下：
图2.5 接收码元序列
通过simulink仿真结果，观测Error Rate Calculation模块后display上的显示，可以看到，在信道中信噪比为:/ 6.0
时，比特误码率为0.0979。
Es Eb dB
改变信道噪声功率谱密度，可以得出，信道功率谱密度越大，信号信噪比越小，错误率就越高，跟实际情况比较符合。
clear all
close all
t=[-1:0.01:7-0.01];
tt=length(t);
x1=ones(1,800);
for i=1:tt
if (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7);
x1(i)=1;
else x1(i)=-1;
end
end
t1=[0:0.01:8-0.01];
t2=0:0.01:7-0.01;
t3=-1:0.01:7.1-0.01;
q=x2.*sin(2*pi*f1*t1);
I=i(101:800);
Q=q(1:700);
QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q; QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;
n1=randn(size(t2));
i_rc=y1.*cos(2*pi*f1*t3); q_rc=y2.*sin(2*pi*f1*t4); I_rc=i_rc(101:800); Q_rc=q_rc(1:700);
QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc); QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1; figure(1)
-10
1
2
345
6
7
8
合成序列
-1
1
23456
7
8
-101加入噪声后合成序列
图3.1 4PSK 调制信号的产生
3.2 4PSK解调
% 设定在T=1,加入高斯噪声
clear all
close all
% 调制
bit_in = randint(1e3, 1, [0 1]);
n0=rand(size(t1));
I_rc=data_I2_rc.*cos(2*pi*f1*t1);
Q_rc=data_Q2_rc.*sin(2*pi*f1*t1); QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc); QPSK_rc_n0=QPSK_rc+n0;
% 解调
I_demo=QPSK_rc_n0.*cos(2*pi*f1*t1);
Q_demo=QPSK_rc_n0.*sin(2*pi*f1*t1); % 低通滤波
I_recover=conv(I_demo,xrc);
Q_recover=conv(Q_demo,xrc);
I=I_recover(11:10010);
Q=Q_recover(11:10010);
t2=0:0.05:1e3-0.05;
end
error=0;
dd = -2*bit_in+1;
ddd=[dd'];
ddd1=repmat(ddd,20,1);
for i=1:2e4
ddd2(i)=ddd1(i);
end
for i=1:1e3
if bit_recover(i)~=ddd(i)
error=error+1;
end
end
p=error/1000;
0102030405060708090100
图3.2 4PSK解调信号
2ASK的调制与解调 一、实验目的 1．加深理解2ASK调制与解调原理。 2．学会运用SystemView仿真软件搭建2ASK调制与解调仿真电路。 3．通过仿真结果观察2ASK的波形及其功率谱密度。 二、仿真环境 Windows98/2000/XP SystemView5.0 三、2ASK调制解调原理方框图 1．2ASK调制原理 图1 2ASK键控产生 图2 2ASK相乘法产生 2．2ASK解调原理 图3 2ASK相干解调
四、2ASK调制解调仿真电路
1．仿真参数设置 1）信号源参数设置：基带信号码元速率设为101==T R B 波特，2ASK 信号中心载频设为 Hz f s 20=。(说明：中心载频 s f 设得较低，目的主要是为了降低仿真时系统的抽样 率，加快仿真时间。) 2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大于等于10倍的载频。本次仿真取10 s f ，即200Hz 3）系统时间设置：通常设系统Start time=0。为能够清晰观察每个码元波形及2ASK 信号的功率谱密度，在仿真时对系统Stop time 必须进行两次设置，第一次设置一般取系统Stop time=6T~8T ，这时可以清楚地观察到每个码元波形；第二次设置一般取系统Stop time=1000T~5000T ，这时可以清楚地观察到2ASK 信号的功率谱密度。 2．2ASK 信号调制与解调的仿真电路图 图4 2ASK 信号调制与相干解调仿真电路 图5 2ASK 信号调制与包络检波仿真电路 五、仿真结果参考
S y s te mV iew 00 500.e -3500.e -3 1 1 1.51.5 2 2 500.e -3 1 1.5 2 m T i m e i n S e c o n d s 调制信号波 图6 输入信号波形 S y s te mV iew 00 500.e -3500.e -3 1 1 1.51.5 2 2 -2 -1.5 -1 -500.e -3 500.e -3 1 1.5 2 m T i m e i n S e c o n d s 已调信号波形 图7 2ASK 信号波形 S y s te mV iew 00 500.e -3500.e -3 1 1 1.51.5 2 2 -1 -500.e -3 500.e -3 1 A m T i m e i n S e c on d s 解调输出波形 图8 解调输出波形 图9 已调信号的频谱（载频为50Hz ） 六、自行搭建调试仿真电路，完成设计任务 2FSK 调制与解调 一、实验目的 1. 掌握2FSK 调制与解调原理； 2. 掌握仿真软件Systemview 的使用方法； 3. 完成对2FSK 调制与解调仿真电路设计，观察2FSK 波形及其功率谱密度。
实验题目——PSK（DPSK）调制与解调 一、实验目的 1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。 2、掌握产生PSK(DPSK)信号的方法。 3、掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。 二、实验内容 1、观察绝对码和相对码的波形。 2、观察PSK(DPSK)信号波形。 3、观察PSK(DPSK)信号频谱。 4、观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。 三、实验仪器 1、信号源模块 2、数字调制模块 3、数字解调模块 4、20M双踪示波器 5、导线若干 四、实验原理 1、2PSK(2DPSK)调制原理 2PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图所示。 2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一般
不采用2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK ）方式。 2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。如图为对同一组二进制信号调制后的2PSK 与2DPSK 波形。 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1数字信息（绝对码）PSK 波形 DPSK 波形 相对码 从图中可以看出，2DPSK 信号波形与2PSK 的不同。2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK 方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK 与2DPSK 信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。 2DPSK 的调制原理与2FSK 的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK 调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK 基带输入”和“PSK 载波输入”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS 输入”点输入，其原理框图如图所示： 2DPSK 调制原理框图 2、2PSK （2DPSK ）解调原理
科类理工科编号（学号） 本科生毕业论文（设计） ＰＳＫ调制与解调系统的仿真 The simulation of PSK modulation and demodulation system 秦安东 指导教师：赵红伟（讲师） 云南农业大学昆明黑龙潭650201 学院：基础与信息工程学院 专业：电子信息工程年级： 论文（设计）提交日期：答辩日期： 答辩委员会主任： 云南农业大学 年月
目录 摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。ABSTRACT.. (5) 1.前言 (5) 2.设计原理 (5) 2.1 2PSK信号的调制与解调 (5) 2.1.1 2PSK信号的调制原理 (5) 2.1.2 2PSK信号的解调原理 (7) 2.2 4PSK信号的调制与解调 (5) 2.2.1 4PSK信号的调制原理 (5) 2.2.2 4PSK信号的解调原理 (7) 2.3 8PSK信号的调制与解调 (5) 2.3.1 8PSK信号的调制原理 (5) 2.3.2 8PSK信号的解调原理 (7) 3仿真结果 (8) 4.1 2PSK信号的仿真结果如下图所示......................................... 错误！未定义书签。 4.2 4PSK信号的仿真结果如下图所示 (7) 4.3 8PSK信号的仿真结果如下图所示......................................... 错误！未定义书签。 5.心得体会 (9) 参考文献 (10) 致谢··················································································································错误！未定义书签。 附录··················································································································错误！未定义书签。
目录 1.实验要求及开发环境 (3) 2. 二、课程设计软件说明 (7) 三、基本原理 (2) 3.1调制方式简介 (2) 3.2OQPSK的含义 (3) 3.3同相正交环法（科斯塔斯环） (5) 四、实验框图原理说明 (12) 4.1实验总框图介绍 (12) 4.2五个子部分的介绍 (7) 4.2.1串并转换 (7) 4.2.2载波调制 (9) 4.2.3 科斯塔斯环解调 (15) 4.2.4 抽样判决 (17) 4.2.5 并串转换 (17) 五、实验结论 (18) 六、调试报告 (19) 6.1频率调制器F M参数设置 (19) 6.2低通滤波器参数设置 (19) 6.3脉冲串的参数设置 (20) 七、实验心得 (21) 八、参考文献 (22)
一、实验要求及开发环境 实验要求：1. 数字相关器子系统 2. 仿真结果分析 实验目的：1.了解PSK直序扩频通信系统的基本原理 2.掌握Systemview的使用 开发环境：PC机开发软件：Systemview Systemview简介 Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真。直到一般系统的数学模型建立等各个领域，systemview在友好且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。 利用systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统．可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。其特色是，利用它可以从各种不同角度、以不同方式，拉要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器的各种指标一如幅频待件(波特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。它还
1 引言 通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信，数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。 图1 数字通信系统模型 其中，信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点 目前，数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用，究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。 （1）数字通信系统抗干扰能力强，且噪声不积累。数字通信系统中传输的
1 引言 通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信，数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。 图1 数字通信系统模型 其中，信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点 目前，数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用，究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。 （1）数字通信系统抗干扰能力强，且噪声不积累。数字通信系统中传输的 信息源 信源编码 加密 信道编码 数字调制 信道 数字解调 信道译码 解密 信源译码 受信者 躁声源
PSK调制解调实验报告范文 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控
（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一）PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输
实验4 PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验 配置一：PSK(DPSK)模块 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一） PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输出π相载波，两个模拟开关输出通过载波输出开关37K02 合路叠加后输出为二相PSK 调制信号。另外，DPSK 调制是采用码型变换加绝对调相来实现，即把数据信息源（伪随机码序列）作为绝对码序列{a n}，通过码型变换器变成相对码序列{b n}，然后再用相对码序列{b n}，进行绝
深圳大学实验报告 课程名称：信号与系统实验 实验项目名称：数字调制技术——PSK调制解调学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师：陈彬 报告人：学号班级 1 实验时间：2014/11/13 实验报告提交时间：2014/11/27
数字调制技术——PSK调制解调 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试。 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK调制模块，位号A 3．PSK解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M双踪示波器1台 7．小平口螺丝刀1只 8．频率计1台（选用） 9．信号连接线4根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。 本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一） PSK调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。 相位键控调制解调电原理框图，如图2-1所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01和37W02调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066的输入端（1脚）、模拟开关B：CD4066的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A的输入控制端（13脚），它反极性加到模拟开关B的输入控
实验 10 PSK 调制解调 一、实验目的 1.掌握 PSK 调制解调的工作原理及性能要求； 2.进行 PSK 调制、解调实验，掌握相干解调原理和载波同步方法； 3.理解 PSK 相位模糊的成因，思考解决办法。 二、实验原理 1.1 2PSK 调制原理 2PSK（二进制相移键控，Phase Shift Keying）信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0 相位载波和π 相位载波分别代表传“1”和传“0”。 NRZ输入 PSK 调制信号 图 10-1 2PSK 调制信号波形 PSK 调制由“信道编码与频带调制-A4”模块完成，该模块基于 FPGA 和 DA 芯片，采用 软件无线电的方式实现频带调制。 图 10-2 PSK 调制电路原理框图 上图中，基带数据和时钟，通过 2P6 和 2TP8 两个铆孔输入到 FPGA 中，FPGA 软件完成PSK 的调制后，再经 DA 数模转换即可输出相位键控信号，调制后的信号从 4TP2 输出。2.2PSK 解调原理 实验中 2PSK 信号的解调采用相干解调法，首先要从调制信号中提取相干载波，在实验中 采用数字 costas 环提取相干载波，二相 PSK(DPSK)解调器采用数字科斯塔斯环(Constas 环)解调，其原理如下图所示。 1 1 0 0 1
图 10-3 数字科斯塔斯特环原理图 设已调信号表达式为 s (t ) = A 1 ?cos(ωt +?(t ))（A 1 为调制信号的幅值），经过乘法器与载波信号 A 2 cos ωt （A2 为载波的幅值）相乘，得： e (t ) = 1 A A [cos(2ωt + ?(t )) + cos ?(t )] 0 2 1 2 1 可知，相乘后包括二倍频分量 2 A 1 A 2 cos(2ωt + ?(t )) 和cos ?(t ) 分量（?(t ) 为时间的 函数）。因此，需经低通滤波器除去高频成分cos(2ωt +?(t )) ，得到包含基带信号的低频信 号，然后同向端和正交端两路信号相乘，其差值作为环路滤波器的输入，然后控制 VCO 载波频率和相位，得到和调制信号同频同相的本地载波。 I 路输出（即同相端）滤波输出包含基带信号，因此进行抽样判决和基带同步后，即可解调出基带信号。 图 10-4 2PSK 解调各测试点波形 3. 实验框图及功能说明 实验框图说明
课程设计任务书 学生姓名：陈欢专业班级：通信0902班 指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院 题目: 4PSK调制与解调系统仿真 设计任务与要求: （1）任务：设计一个4PSK调制解调系统 （2）要求： 1）4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择2）系统中要求加入高斯白噪声 3) 4PSK解调方框图采用相干接收形式 4）分析误码率 （3）说明：设计报告必须包括建模仿真结果。 参考文献： 1.《通信原理》王福昌熊兆飞黄本雄清华大学出版社 2006 2.《MATLAB仿真技术与应用教程》钟麟王峰国防工业出版社 2003 3.《MATLAB通信仿真与技术应用》刘敏魏玲国防工业出版社 2001 时间安排： 第18周安排任务，设计仿真，撰写报告。 第19周完成设计，提交报告，答辩。 指导教师签名： 2011 年月日系主任（或责任教师）签名： 2011 年月日
目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。ABSTRACT .......................................... 错误!未定义书签。 1 基本原理与方法................................. 错误!未定义书签。 MATLAB软件介绍.............................. 错误!未定义书签。 4PSK的基本特点.............................. 错误!未定义书签。 4PSK调制解调原理............................ 错误!未定义书签。 4PSK调制原理............................ 错误!未定义书签。 4PSK解调原理............................ 错误!未定义书签。 误码率的分析................................ 错误!未定义书签。 2 基于SIMULINK的4PSK调制解调系统............... 错误!未定义书签。 信源的产生.................................. 错误!未定义书签。 串并转换.................................... 错误!未定义书签。 将非极性信号转换成极性信号.................. 错误!未定义书签。 调制........................................ 错误!未定义书签。 信号的传输.............................. 错误!未定义书签。 信号的解调.............................. 错误!未定义书签。 比特错误率统计.............................. 错误!未定义书签。 3 4PSK源程序及仿真分析........................... 错误!未定义书签。 4PSK调制.................................... 错误!未定义书签。 4PSK解调.................................... 错误!未定义书签。 4PSK误码率分析........................... 错误!未定义书签。 4 小结........................................... 错误!未定义书签。参考文献.......................................... 错误!未定义书签。
实验五 2PSK 调制解调仿真 （院、系） 专业 班 课程 一、实验目的 1．熟悉2PSK 调制解调原理。 2．掌握编写2PSK 调制解调程序的要点。 3．掌握使用Matlab 调制解调仿真的要点。 二、实验内容 1．根据2PSK 调制解调原理，设计源程序代码。 2．通过Matlab 软件仿真给定信号的调制波形。 3. 对比给定信号的理论调制波形和仿真解调波形。 三、实验原理 1. 2PSK 的调制原理 所谓的二进制相移键控（2PSK ）信号，是指在二进制调制中，正弦载波的相位随着二进制数字基带信号离散变化而产生的信号。已调信号载波可以用“0”和“π”或者“+π/2”和“-π/2”来表示二进制基带信号的“0”和“1”。 2PSK 信号的时域表达式为：)cos(2 n c PSK t A e ?ω+= 其中， n ?表示第n 个符号的绝对相位： 时 发送时 发送”“”“0 １０n ?? ?=π ? 即2PSK 表达式也可以为： P P t A t A t e c c P S K -???-=1c o s c o s )(2概率为概率为ω ω 即发送二进制符号“0”时（取＋1），取0相位；发送二进制符号“1”时（取－1），取π相位。所以二进制绝对相移，则是以载波的不同相位直接去表示相应 二进制数字信号。 由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故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的相乘。 由于2PSK信号是双极性不归零码的双边带调制，所以如果数字基带信号不是双极性不归零码时，则要先转成双极性不归零码，然后再进行调制。调制方法有模拟法和相位键控选择法。2PSK调制原理图如图1和图2所示。模拟法使源信号如果不是双极性不归零，则转成双极性不归零码后与本地载波相乘即可调制成2PSK信号。相位键控选择法则是通过电子开关来实现的，当双极性不归零码通过电子开关时，遇低电平就以180度相移的本地载波相乘输出，遇高电平，电子开关则连通没相移的本地载波上然后输出。 图1 2PSK信号的模拟调制原理框图 图2 2PSK信号的相位键控调制原理框图 2. 2PSK的解调原理 2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理框图如图3所示。在相干解调中，如何得到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波是个关键问题。至于解调的方式，因为双极性不归零码在“1”和“0”等概时没有直流分量，所以2PSK信号的功率谱密度是无载波分量，必须用相干解调的方式。 过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波相乘，然后通过低通滤波器，再进行抽样判决恢复数据。当恢复相干载波产生180度倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象
多进制数字相位调制（MPSK） 1前言：VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。 2设计主题 2.1设计目的 （1）.掌握MPSK的设计原理 （2）.掌握MPSK的VHDL设计 2.2 MPSK的设计原理 多进制数字相位调制也称多元调相或多相制。它利用具有多个相位状态的正弦波来代 表多组二进制信息码元，即用载波的一个相位对应于一组二进制信息码元。如果载波有2k 个相位，它可以代表 k位二进制码元的不同码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移 键控和多进制相对（差分）相移键控。 下面以四相相位调制为例进行讨论。四相调相信号是一种四状态符号，即符号有00、01、10、11四种状态。所以，对于输入的二进制序列，首先必须分组，每两位码元一组。然后根据组合情况，用载波的四种相位表征它们。这种由两个码元构成一种状态的符号码 元称为双比特码元。同理，k位二进制码构成一种状态符号的码元则称为k比特码元、四 相PSK（4PSK）信号实际是两路正交双边带信号。串行输入的二进制码，两位分成一组。若前一位用A表示，后一位用B表示，经串/并变换后变成宽度加倍的并行码（A、B码元在时间上是对齐的）。再分别进行极性变换，把单极性码变成双极性码，然后与载波相乘，形成正交的双边带信号，加法器输出形成4PSK信号。显然，此系统产生的是π／4系统PSK信号。如果产生π／2系统的PSK信号，只需把载波移相π／4后再加到乘法器上即可。
基于SystemView的二进制相位键控（2PSK）的键控调制、 相干解调的仿真实现及其性能分析 一、实验目的 1、了解2PSK系统的电路组成、工作原理和特点； 2、分别从时域、频域视角观测2PSK系统中的基带信号、载波及已调信 号； 3、熟悉系统中信号功率谱的特点。 二、系统仿真任务： 1. 码元传输速率：20kBd； 2. 设计一数字频带传输系统，并使用SystemView软件进行仿真； 3. 获取各点时域波形，波形、坐标、标题等要清楚；滤波器的单位冲击 相应和幅频特性曲线； 4. 获取主要信号的功率谱密度； 5. 获取不同信噪比下的眼图（至少5个）及星座图（星座图为选作内容）； 6. 测试不加噪声条件下的误码率，获取误码率曲线； 7.数据分析及心得体会要求手写； 8. 相干载波的提取为选作内容。 三、原理简介 1、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。 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。 图1、2psk信号键控调制产生 2PSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求2PSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。
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。2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如下： 图2、2psk信号解调各点时间波形 四、系统组成框图及图符参数设置 4.1 2PSK信号的产生 图3、键控法产生2PSK信号框图 表1：2psk产生图符参数设置
郑州航空工业管理学院 《电子信息系统仿真》课程设计 13 级电子信息工程专业81 班级 题目2PSK调制解调系统设计与仿真 姓名韩啟典学号131308109 指导教师王丹 二О一五年12 月10 日
一，MATLAB软件简介 MATLAB（矩阵实验室）是一种专业的计算机程序，它是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发，数据可视化，数据分析以及工程科学的矩阵数学运算。在以后几年里，逐渐发展为一种极其灵活的计算体系，用于解决各种重要的技术问题。它Mathematica以及Maple并称为三大数学软件。Matlab程序执行MATLAB语言，并提供了一个极其广泛的预定义函数库，这样就使得技术工作变的简单高效。 MATLAB是一个庞大的程序，拥有难以置信的各种丰富的函数，基本的MATLAB语言已经拥有了超过1000多个函数，而它的工具包带有更多的函数，由此扩展了它在许多专业领域的能力。 二，理论分析 2.1，2PSK调制解调系统设计与仿真的原理 调制原理：2PSK调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器。 开关电路 2PSK信号的调制原理框图
解调原理：2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，再进行抽样判决。 2psk信号的解调原理框图 2.2，程序清单 clear all; close all; fs=7e4;%抽样频率 fm=14e3;%基带频率 n=3*(7*fs/fm); final=(1/fs)*(n-1); fc=3e4;%载波频率 t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2;%奈奎斯特频率
报告编号：YT-FS-6272-64 PSK调制解调实验报告模 板(完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity
PSK调制解调实验报告模板(完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性 能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路 调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台
7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一） PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图
PSK调制解调实验报告 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制，绝对移相键控是用输入的基带信号选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相
键控采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端、模拟开关B：CD4066 的输入端，在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关 A 的输入控制端，它反极性加到模拟开关 B 的输入控制端。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输出π相载波，两个模拟开关输出通过载波输出开关37K02 合路叠加
三、2psk信号调制解调 2psk信号的调制不能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，其原理框图如下： 不考虑噪声时，带通滤波器输出可以表示为 y(t)=cos(wct+Φn) 式中Φn为2psk信号某一码元的初相。Φn=0时，代表数字“0”，Φn=π时，代表数字“1”。与同步载波COSwct相乘后，输出为 Z(t)=COS(wct+Φn) COSwct=1/2cosΦn+1/2cos(2wct+Φn) 经过低通滤波器滤除高频分量，得解调输出为 根据发送端产生2psk信号时Φn代表数字信息1或0的规定，以及接收端x（t）与Φn 的关系特性，抽样判决器的判决准则为 其中，x为x（t）在抽样时刻的值。 2psk信号相干解调的过程实际上就是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较解调。 Matlab程序实现 clear ; close all; fs=8e5; %抽样频率 fm=20e3; %基带频率 n=2*(6*fs/fm); final=(1/fs)*(n-1); fc=2e5; % 载波频率 t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2; %耐奎斯特频率 %用正弦波产生方波
twopi_fc_t=2*pi*fm*t; A=1; phi=0; x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波 am=1; x(x>0)=am; x(x<0)=-1; figure(1) subplot(321); plot(t,x); axis([0 2e-4 -2 2]); title('基带信号'); grid on car=sin(2*pi*fc*t); %载波 ask=x.*car; %载波调制 subplot(322); plot(t,ask); axis([0 200e-6 -2 2]); title('PSK信号'); grid on; %===================================================== vn=0.1; noise=vn*(randn(size(t))); %产生噪音 subplot(323); plot(t,noise); grid on; title('噪音信号'); axis([0 .2e-3 -1 1]); askn=(ask+noise); %调制后加噪 subplot(324); plot(t,askn); axis([0 200e-6 -2 2]); title('加噪后信号'); grid on; %带通滤波 fBW=40e3; f=[0:3e3:4e5];