2PSK相干解调设计

实验四2PSK调制解调系统实验一、实验目的1、熟悉使用System View软件，了解各部分功能模块的操作和使用方法。

2、通过实验进一步掌握2PSK调制原理。

3、通过实验进一步掌握2PSK相干解调原理。

二、实验内容用System View建立一个2PSK调制解调系统仿真电路，信道中加入高斯噪声（均值为0，方差可调），调节噪声大小，观察输出端误码情况，同时观察各模块输出波形的功率谱，理解2PSK调制解调原理。

三、实验要求1、观察仿真电路中各模块输出波形的变化，理解2PSK调制解调原理。

2、观察比较仿真电路中各模块输出波形的功率谱、带宽变化，指出2PSK是线性调制还是非线性调制。

3、调节噪声大小，观察输出端误码情况，说明原因。

4、将解调端参考载波相位设置为与调制端载波相位相差180，观察解调波形有何变化，此现象为何现象。

四、电路构成参数设置：Token4：产生原始码元信号，随机产生(参数设置:Source——Noise/PN――Pn Seg ，幅度1V，频率50HZ，电平数2，偏移0V）Token5，7：Multiplier（乘法器）Token8，10：产生用于调制和解调的载波信号（参数设置：Source――Periodic――Sinusoid，幅度1V，频率200Hz）Token6：Adder（加法器）Token9：产生高斯噪声（参数设置：Source――Noise/PN――Gauss Noise，均值为0，均方差为0.1）Token11：产生一个模拟低通滤波器（参数设置：Operator――Filters/Systems――Linear Sys Filters，选择：Analog，频率50，极点个数3，低通滤波器的截止频率＝原始码元速率）Token12：产生抽样信号（参数设置：Operator——Sample/Hold——Sampler，Sample Rate＝50Hz，抽样速率＝码元速率）Token13：对抽样信号进行保持（参数设置：Operator——Sample/Hold——Hold，Hold Value＝Last Sample Gain＝1V）Token14：对低通滤波器输出的抽样值进行判决（参数设置：Operator——Logic——Compare 选择：Select Comparison为a>=b）Token15：产生比较判决器的另一个输入，将抽样判决输出与此输入进行比较（参数设置：Source――Periodic――Sinusoid，幅度0V，频率0Hz）系统定时设置：单击工具条中的系统定时按钮，打开System Time Specification 对话框，设置Start Time：0 ，Stop Time：0.5，Sample Rate：10000HZ，单击OK完成系统定时设置。

2PSK相干解调器设计
相干解调是一种常用的数字通信解调技术，其中最常见的就是2相移
键控（2PSK）相干解调。

2PSK相干解调器的设计旨在将经过2PSK调制的
信号恢复为原始的数字数据。

本文将介绍2PSK相干解调器的设计原理、
实现步骤和性能评估。

设计原理：
2PSK调制是一种基带数字调制技术，其中数字数据0和1分别映射
到2个相位：0映射到0度相位，1映射到180度相位。

在传输过程中，
信号可能受到噪声、多径效应等干扰，因此需要设计相干解调器来提取原
始数字数据。

实现步骤：
1.低通滤波：接收到的信号首先经过低通滤波处理，以去除高频噪声
和不相关的信号分量。

2. 载波恢复：通过信号的频率提取相位信息。

可以使用 Costas 相
干环路等方法来估计载波频率和相位。

3.符号检测：对于每个接收到的符号，根据恢复的相位信息进行判决，将其映射为0或1
性能评估：
在设计过程中，还需要考虑相位误差、频率漂移和时钟同步等问题。

相位误差可以通过增加等化器和环路滤波器等技术来进行补偿。

频率漂移
可以通过引入PLL（锁相环）来进行补偿。

时钟同步可以通过特定的同步
序列进行实现。

总结：
2PSK相干解调器的设计是数字通信中的重要环节，通过解调器可以将接收到的调制信号恢复为原始的数字数据。

设计过程包括载波恢复和符号检测两个关键步骤，性能可以通过误比特率和误帧率等指标进行评估。

在实际设计中，还需要考虑相位误差、频率漂移和时钟同步等问题，以提高解调性能。

信息对抗大作业一、实验目的。

使用 MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk 调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。

二、实验原理。

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须使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。

数字调制技术的两种方法：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，把数字基带信号当做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，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

图 1相应的信号波形的示例101数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于" 同相 " 状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。

如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为" 反相 " 。

一般把信号振荡一次（一周）作为360 度。

如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180 度，也就是反相。

当传输数字信号时， "1" 码控制发 0 度相位， "0" 码控制发 180 度相位。

载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

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。

在2PSK 中，通常用初始相位0 和π分别表示二进制“1”和“ 0”。

因此， 2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+)其中，表示第 n 个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为图 22PSK信号波形解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。

2PSK调制与解调系统的仿真设计首先，我们需要了解2PSK调制与解调系统的基本原理。

2PSK（二进制相移键控）调制技术是一种利用相位来表示数字信息的调制技术。

在2PSK调制中，0和1分别用相位0°和180°表示。

调制器将数字信息转化为相位的变化，然后通过信道传输到接收端。

解调器在接收端将相位变化还原为数字信息。

2PSK调制与解调系统可以简单地分为两个部分：调制器和解调器。

在调制器中，我们可以使用相位锁定环（PLL）的方法实现2PSK调制。

PLL能够锁定输入信号的相位，然后产生相应的调制信号。

在2PSK调制中，我们可以使用正弦波信号作为基频信号，通过改变其初始相位来实现信号的相位调制。

在解调器中，我们可以使用相关器（correlator）的方法实现2PSK解调。

相关器能够检测接收信号与已知的参考信号之间的相关性，从而获取相位变化信息。

在2PSK解调中，我们可以使用相位为0°和180°的两个参考信号与接收信号进行相关运算，然后根据相关结果来判断接收信号的相位。

为了验证2PSK调制与解调系统的性能，我们可以进行仿真设计。

首先，我们需要确定系统所需的参数，包括载波频率、数据速率、信噪比等。

然后，我们使用Matlab或者其他仿真软件搭建2PSK调制与解调系统的模型，包括调制器和解调器。

在调制器模型中，我们生成数字信号，并将其转化为相位变化信号。

根据系统参数，我们生成相应频率的正弦波，并通过改变初始相位来实现调制。

然后，我们将调制信号通过信道传输到解调器。

在解调器模型中，我们接收到调制信号，并使用相关器来检测信号的相位变化。

根据相关结果，我们可以判断信号的相位，并将其转化为数字信息。

然后，我们可以将解调后的数字信息与原始数据进行比较，评估系统的性能。

进行仿真实验时，我们可以改变系统参数来研究其对系统性能的影响。

比如，我们可以改变信噪比，观察误码率的变化。

或者，我们可以改变数据速率，观察解调器的解调效果。

2psk调制解调的原理2PSK调制（2-Phase Shift Keying）是一种基本的数字调制方式。

它通过改变载波的相位来传输数字信号，每个数字比特对应两个不同的相位。

以下将详细解析2PSK调制的原理。

2PSK调制主要涉及到两个过程：调制和解调。

调制过程：1. 文字编码：将要传输的信息进行数字编码，例如使用二进制编码方式，将每个数字比特用0和1代表。

2. 符号分配：每个数字比特对应一个相位，通常选择相位0和相位π来表示0和1。

3. 载波生成：产生一个恒定频率和幅度的正弦波，这个波被称为载波信号。

4. 相位调制：根据编码的数字比特，将相应的相位信息融入到载波信号中。

比如，相位0可以对应载波信号的相位不变，而相位π可以对应载波信号的相位反转。

5. 调制信号生成：得到相位调制后的信号，该信号即为调制信号。

解调过程：1. 接收信号采样：接收到经过信道传输的调制信号，并对信号进行采样。

2. 相位判决：根据接收到的信号的相位信息，进行相位判决以确定每个数字比特的数值。

例如，如果接收到的信号相位为0，则判定为0；如果接收到的信号相位为π，则判定为1。

3. 数字解码：将解调的数字比特翻译回原始的信息字符。

2PSK调制的优点：1. 简单性：2PSK调制的实现比较简单，仅需要改变相位即可。

2. 抗噪声性能：2PSK调制的抗噪声性能较好，因为每个数字比特对应的相位差异明显，相位误差引起的误码率较低。

2PSK调制的局限：1. 带宽效率：2PSK调制一次只能传输一个比特，相比其他复杂调制方式，其带宽利用率较低。

2. 灵活性：2PSK调制只能传输二进制信号，不能传输多元信号。

总结：2PSK调制通过改变载波的相位来传输数字信号。

在调制过程中，信号经过文字编码、符号分配、载波生成和相位调制等步骤。

在解调过程中，信号经过接收信号采样、相位判决和数字解码等步骤。

2PSK调制简单易实现，抗噪声性能好，但带宽利用率相对较低，适用于二进制信号的传输。

2psk的相干解调2psk (二进制相移键控)是一种常见的数字调制技术，常用于无线通信系统中。

它的解调方式包括非相干解调和相干解调。

本篇文章将详细介绍2psk的相干解调。

相干解调是一种通过将接收到的信号与本地产生的参考信号进行相位对齐来恢复原始信号的方法。

在2psk的相干解调中，我们需要一个与发送信号的相位和频率都相同的本地参考信号。

以下是2psk相干解调的基本步骤：1.接收端接收到经过信道传输的调制信号后，首先进行限幅处理，以削除信道中的噪声和干扰。

2.然后，接收端产生的本地参考信号与接收到的信号进行相位对齐，以恢复原始信号的相位。

3.最后，通过低通滤波器滤除高频分量，得到解调后的基带信号。

在实现过程中，我们需要注意以下几点：1.参考信号的频率和相位必须与发送信号完全一致，否则解调效果会大打折扣。

2.解调过程中产生的噪声可能会影响解调效果，因此需要进行一些降噪处理。

3.在进行相位对齐时，需要使用一些算法来实现精确的相位对齐。

相对于非相干解调，相干解调具有更高的解调性能，因此在某些情况下，如高速数据传输等场景中，更倾向于使用相干解调。

在无线通信系统中，2psk的相干解调可以实现以下优点：1.可以提供更高的解调性能，从而提高系统的传输效率。

2.可以更好地抵抗信道噪声和干扰，从而提高系统的可靠性。

3.由于需要产生本地参考信号，因此可以实现更好的同步性能，从而支持更高的数据传输速率。

然而，相干解调也有一些缺点：1.需要产生本地参考信号，因此需要更多的硬件资源。

2.对于多径信道和时变信道，相干解调的性能可能会下降。

3.相干解调的算法相对复杂，实现难度较大。

综上所述，2psk的相干解调是一种高性能的数字调制解调技术，适用于需要高传输速率和高可靠性的无线通信系统。

在实际应用中，我们需要根据系统的需求和硬件资源的限制来选择合适的解调方式。

信息对抗大作业一、实验目的。

使用MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。

二、实验原理。

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须使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。

数字调制技术的两种方法：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，把数字基带信号当做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，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

图1 相应的信号波形的示例1 0 1数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。

如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。

一般把信号振荡一次（一周）作为360度。

如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。

当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。

载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

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。

在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。

因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为图2 2PSK信号波形解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。

通信原理大作业2PSK 信号的调制与解调3090401014 葛一飞 通信091 一．2PSK 信号的调制原理：当相移常数Kp=π时，当基带数字信号采用幅度为1宽度为TS 的矩形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为：受键控的载波相位按基带脉冲而改变的数字调制方式。

()()⎩⎨⎧-===-=P 1,0,0P ,1,1概率为概率为n n s n a a nT t g a t m ()()()t m K t cos t S p c PSK +=ω2()()⎩⎨⎧-==+=P 10P 1以概率以概率,a ,t cos ,a ,K t cos n c n p c ωω()()()⎩⎨⎧-==-=P 1,0,cos P ,1,cos 2以概率以概率n c n c PSK a t a t t S ωωt nT t g a t S c n s n PSK ωcos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑⎩⎨⎧→→”“”“如，相位相位010π二．2PSK 信号相干解调由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。

即采用相干解调2.波形显示调制：冲 据输出 S 2解调：总结：通过本次大作业，我们在MATLAB平台上对数字信号的传输系统进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。

通过仿真，基本掌握了MATLAB的基本功能和使用方法，对数字基带传输系统有了一定的了解，加深了对2PSK信号的调制原理的认识，理解了如何对他们进行调制，通过使用MATLAB仿真，对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。

可以说这次大作业使我收益颇丰，对通信原理也有了新的认识。

附录:Matlab程序代码：clcclose allclear allcodn=60;fc=6e+3;fs=fc*6;bode=1000;code=round(rand(1,codn));code_len=round(1/bode/(1/fs));for i=1:codnx0((i-1)*code_len+1:code_len*i)=code(i);endx=2*x0-1;car=cos(2*pi*fc/fs*(0:length(x0)-1));y=x.*car;figuresubplot(211)plot(x)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid onzoom ontitle('原始基带信号')subplot(212)plot(y)zoom ongrid ontitle('2PSK的频谱')ay=abs(fft(y));f=0:fs/length(y):fs/2;ay=ay(1:length(f));figureplot(f,ay)zoom ongrid ontitle('2PSK信号')z=y.*car;fl=fir1(64,fc/fs*2); ¨z1=2*filter(fl,1,z);figuresubplot(211)plot(z)grid ontitle('混频器输出信号') subplot(212)plot(z1)grid ontitle('解调得到的基带信号') zoom onfiguresubplot(211)plot(x)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid ontitle('原始基带信号')subplot(212)plot(z1)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid ontitle('解调得到的基带信号') zoom on。

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 *********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%用正弦波产生方波%================================= twopi_fc_t=2*pi*fm*t;A=2;phi=0;x=A*cos(twopi_fc_t+phi);%方波am=3;x(x>0)=am;x(x<0)=-3;figure(1)subplot(321);plot(t,x);axis([0 2e-4 -5 5]);title('基带信号');grid oncar=cos(2*pi*fc*t);%载波ask=x.*car;%载波调制subplot(322);plot(t,ask);axis([0 20e-5 -3 3]);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 0.1e-2 -0.3 0.3]);askn=(ask+noise);%调制后加噪subplot(324);plot(t,askn);axis([0 20e-5 -3 3]);title('加噪后信号');grid on;%带通滤波%======================================== fBW=40e3;f=[0:3e3:4e5];w=2*pi*f/fs;z=exp(w*j);BW=2*pi*fBW/fs;a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a)p=(j^2*a^2);gain=135;Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(pi));subplot(325);plot(f,abs(Hz));title('带通滤波器');axis([0 25e4 0 70]);grid on;Hz(Hz==0)=10^(8);%avoid log(0)subplot(326);plot(f,20*log10(abs(Hz)));grid on;title('Receiver -3dB Filter Response');axis([0 25e4 10 38]);%滤波器系数a=[1 0 0.7305];%[1 0 p]b=[0.135 0 -0.135];%gain*[1 0 -1]faskn=filter(b,a,askn);figure(2)subplot(321);plot(t,faskn);axis([0 200e-5 -1.5 1.5]);title('通过带通滤波后输出');grid on;cm=faskn.*car;%解调subplot(322);plot(t,cm);axis([0 200e-5 -1.5 1.5]);grid on;title('通过相乘器后输出');%低通滤波器%====================================================== =p=0.72;gain1=0.14;%gain=(1-p)/2Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p));subplot(323);Hz1(Hz1==0)=10^(-8);%avoid log(0) plot(f,20*log10(abs(Hz1)));grid on;title('LPF -3dB response');axis([0 2e400 -63 1]);%滤波器系数a1=[1 -0.72];%(z-(p))b1=[0.14 0.14];%gain*[1 1]so=filter(b1,a1,cm);so=so*10;%add gainso=so-mean(so);%removes DC component subplot(324);plot(t,so);axis([0 2e-3 -4 4]);title('通过低通滤波器后输出');grid on;%Comparator%====================================== High=2.5;Low=-2.5;vt=0;%设立比较标准error=0;len1=length(so);for ii=1:len1if so(ii)>=vtVs(ii)=High;elseVs(ii)=Low;endendVo=Vs;subplot(325);plot (t,Vo),title('解调后输出信号') axis([0 2e-4 -5 5])grid on;xlabel('时间 (s)'),ylabel('幅度(V)')三，2PSK调制解调仿真效果图.. .. ..四，总结这次使用MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我受益匪浅，更加深入的掌握了MATLAB软件的使用方法，了解了数字调制数字调制的基本原理和主要过程，进一步学习了信号传输的有关容。