设计一个汉明码编码的2PSK调制的数字通信系统
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2PSK调制解调技术的设计与仿真2PSK(二进制相移键控)调制解调技术是一种基本的数字调制解调技术,常用于数字通信系统中。
本文将对2PSK调制解调技术的设计与仿真进行详细介绍。
首先,我们来了解一下2PSK调制解调技术的基本原理。
2PSK调制是通过改变载波的初始相位来传输数字信息。
其中,数字“0”表示载波相位为0度(或180度),数字“1”表示载波相位为90度(或-90度)。
在接收端,通过检测载波的相位来解调出数字信息。
接下来,我们开始进行2PSK调制的设计与仿真。
我们首先需要确定调制的参数,包括载波频率、数据传输速率和调制指数等。
以载波频率为f_c,数据传输速率为R_b,调制指数为m,调制信号可以表示为s(t) =A_c * cos(2πf_c*t + m*d(t)),其中d(t)为数字信息序列。
在MATLAB/Simulink中进行仿真时,我们需要设计一个基带信号发送器来生成调制信号。
基带信号生成的过程需要经历产生数字信息序列、映射为相应的载波相位以及平滑滤波等步骤。
首先,我们生成数字信息序列。
可以通过随机生成0和1的序列来模拟实际的数字信息。
生成的数字信息序列将成为基带信号的输入。
其次,我们需要将数字信息序列映射为相应的载波相位。
对于2PSK调制,可以将数字“0”映射为0度相位,将数字“1”映射为90度相位。
然后,我们进行平滑滤波处理。
平滑滤波可以去除调制信号的高频成分,使调制信号更加平滑。
常用的平滑滤波器包括低通滤波器和匹配滤波器。
在2PSK调制中,可以选择匹配滤波器,其频率特性与信号的眼图匹配,可以最大程度地提高信号的抗干扰性。
最后,我们将生成的调制信号送入信道进行传输。
在仿真中,可以通过添加高斯噪声来模拟实际的传输环境。
在接收端,我们需要设计一个相位解调器来解调接收到的信号。
相位解调器可以通过检测载波的相位来恢复出数字信息序列。
常用的相位解调方法包括包络检测法、移相检测法和差分解调法等。
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系统设计2PSK(双相移键控)是数字通信中常用的调制方式之一,也是一种简单且高效的调制方式。
本文将重点介绍2PSK系统的设计,并详细讨论其关键技术和参数设置。
2PSK系统是使用两个相位状态来表示数字信息的一种调制方式,其中一个相位状态代表0,另一个相位状态代表1、这种调制方式能够在单位时间内传输更多的信息,提高频谱利用率,并且在噪声环境下有较好的抗干扰性能。
1.确定传输速率:根据应用需求和信道条件,确定2PSK系统的传输速率。
传输速率决定了系统的每个符号代表的比特数,也决定了系统的带宽要求。
2.确定调制器:选择合适的调制器来实现2PSK调制。
常见的调制器包括平衡调制器、相干调制器等。
平衡调制器适用于无码间干扰的情况,而相干调制器适用于有码间干扰的情况。
3.确定解调器:选择合适的解调器来实现2PSK解调。
解调器的设计与调制器的选择密切相关。
常见的解调器包括平衡解调器、相干解调器等。
4.确定误码率目标:根据应用需求和信道条件,确定系统的误码率目标。
误码率是衡量系统性能的重要指标,需要根据具体情况进行设置,以保证数据的可靠性。
5.信道编码:对待传输的数据进行信道编码,以增强系统的抗噪声和抗干扰能力。
常见的信道编码技术包括卷积码、纠错码等。
6.设置调制参数:根据应用需求和信道条件,设置调制参数。
调制参数包括载波频率、相位状态、调制指数等。
正确设置调制参数能够提高系统的性能和抗干扰能力。
7.进行仿真和优化:使用仿真工具进行仿真和优化,以验证系统设计的正确性和性能达到预期。
仿真过程中可以通过改变参数和算法等,来寻求更好的性能。
8.确定接收机结构:根据系统设计和性能要求,确定接收机的结构。
接收机中包括解调器、信号处理器、信号解码器等。
接收机的设计直接影响系统的性能和误码率。
9.进行实验验证:根据系统设计和仿真结果,进行实验验证。
通过实验可以验证系统的可行性和性能,对系统进行调整和优化。
10.性能评估和改进:根据实验结果进行性能评估,对系统进行改进。
摘要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(如无线信道)因具有带通特性而不能直接传送系带信号,这是因为数字基带信号往往含有丰富的低频分量。
为了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贷通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调。
通常把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原理基本相同,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,对载波的振幅、频率和相位进行键控,即可获得ASK、FSK、PSk三种基本数字调制方式。
本次课程设计主要是运用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台设计一个2PSK数字信号调制解调系统。
设计采用的是键控法进行调制。
关键字:Matlab Simulink 2P目录一、课程设计目的 (3)二、课程设计时间安排 (3)三、课程设计及要求 (3)1.基本工作原理 (3)1)数字通信系统 (3)2)调制方法:键控法 (4)3)解调方法:相干解调法 (4)2、设计系统 (4)1)Simulink仿真框图 (4)2)工作原理 (5)3)设定参数 (6)3 .MATLAB仿真 (11)1)波形仿真图 (11)4)分析基带信号和已调信号的功率谱密度 (14)5)误码率分析 (15)四、课程设计心得体会 (18)五、参考文献 (19)一、课程设计目的通过课程设计,巩固已经学过的有关数字调制系统的知识,加深对知识的理解和应用,学会应用Matlab Simulink工具对通信系统进行仿真。
1 课程设计目的1.1 对数字通信系统主要原理和技术进行研究,包括二进制相移键控(2psk)及解调技术、高斯噪声信道原理、以及信源编码中香农编码、信道编码中hamming码的基本原理等。
1.2 建立完整的基于2psk和(7,4)循环码的数字通信系统仿真模型,包括2psk调制解调及香农、hamming码的编译码;1.3 在信道中加入高斯噪声,观察系统的纠错能力,统计误码率,并进行分析。
1.4 锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。
学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法,增强我们的动手能力。
2 课程设计正文这次课程设计的主要任务是运用MATLAB编程实现2PSK调制解调过程,并且输出其调制及解调过程中的波形,讨论其调制和解调效果。
了解高斯噪声信道原理、以及香农编译码、hamming编译码的原理。
2.1 性能指标2.1.1 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。
本实验详细介绍了PSK波形的产生和仿真过程。
我们可以系统的了解基本原理,以及得到数字调制波形的方法。
利用MATLAB仿真可更好的认识2PSK信号波形的调制过程。
图1 相应的信号波形的示例1 0 12.1.2 将文字、数字或其他对象编成数码,或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。
通过本次设计,了解香农—费诺编码的具体过程,通过编程实现编码,利用matlab 实现费诺编码。
2.1.3 当计算机存储或移动数据时,可能会产生数据位错误,这时可以利用汉明码来检测并纠错,简单的说,汉明码是一个错误校验码码集,由Bell实验室的R.W.Hamming发明,因此定名为汉明码。
2.2 matlab代码2.2.1 香农编码%*******************************%香农编码***********************************A=[0.4,0.3,0.1,0.09,0.04,0.07];A=fliplr(sort(A));%降序排列[m,n]=size(A);for i=1:nB(i,1)=A(i);%生成B的第1列end%生成B第2列的元素a=sum(B(:,1))/2;for k=1:n-1if abs(sum(B(1:k,1))-a)<=abs(sum(B(1:k+1,1))-a) break;endendfor i=1:n%生成B第2列的元素if i<=kB(i,2)=0;elseB(i,2)=1;endend%生成第一次编码的结果END=B(:,2)';END=sym(END);%生成第3列及以后几列的各元素j=3;while (j~=0)p=1;while(p<=n)x=B(p,j-1);for q=p:nif x==-1break;elseif B(q,j-1)==xy=1;continue;elsey=0;break;endendendif y==1q=q+1;endif q==p|q-p==1B(p,j)=-1;elseif q-p==2B(p,j)=0;END(p)=[char(END(p)),'0'];B(q-1,j)=1;END(q-1)=[char(END(q-1)),'1'];elsea=sum(B(p:q-1,1))/2;for k=p:q-2if abs(sum(B(p:k,1))-a)<=abs(sum(B(p:k+1,1))-a);break;endendfor i=p:q-1if i<=kB(i,j)=0;END(i)=[char(END(i)),'0'];elseB(i,j)=1;END(i)=[char(END(i)),'1'];endendendendp=q;endC=B(:,j);D=find(C==-1);[e,f]=size(D);if e==nj=0;elsej=j+1;endendBAEND2.2.2 香农译码%********************************%香农解码******************************** jg=[];for x=1:100if ccc(x,1)==0&ccc(x,2)==0&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==0 jg(x)=1;elseif ccc(x,1)==0&ccc(x,2)==0&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==0 jg(x)=2;elseif ccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==0 jg(x)=3;elseif ccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==0&ccc(x,4)==1 jg(x)=4;elseif ccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==0 jg(x)=6;elseif ccc(x,1)==1&ccc(x,2)==1&ccc(x,3)==1&ccc(x,4)==1 jg(x)=5;end;end;jg2.2.3 Hamming编码%******************************汉明编码*********************************** hh=encode(e,7,4,'hamming/fmt');hh2.2.4 Hamming译码%********************************汉明解码********************************* ddd=reshape(bc,7,100);abc=ddd';ccc= decode(abc,7,4,'hamming/fmt')2.2.5 信源%*****************************信源***************************************** aa = randsrc(1,100,[symbols;p]);aae=zeros(100,4)for i = 1 : 1:100switch aa(i)case 1e(i,:)=[0,0,0,0]case 2e(i,:)=[0,0,1,0]case 3e(i,:)=[1,1,0,0]case 4e(i,:)=[1,1,0,1]case 6e(i,:)=[1,1,1,0]case 5e(i,:)=[1,1,1,1]end;end;2.2.6 2psk调制解调%*******************************2PSK调制解调******************************* code=[]for z=0:99for t=1:7code(7*z+t)=hh(z+1,t)endendcp=[];mod1=[];f=2*2*pi;t=0:2*pi/199:2*pi;for n=1:length(code);if code(n)==0;A=zeros(1,200);%每个值200个点elseif code(n)==1;A=ones(1,200);endcp=[cp A]; %s(t),码元宽度200c=cos(f*t);%载波信号mod1=[mod1 c];%与s(t)等长的载波信号,变为矩阵形式endfigure(1);subplot(4,2,1);plot(cp);grid on;axis([0 200*length(code) -2 2]);title('二进制信号序列');cm=[];mod=[];for n=1:length(code);if code(n)==0;B=ones(1,200);%每个值200个点c=cos(f*t); %载波信号elseif code(n)==1;B=ones(1,200);c=cos(f*t+pi); %载波信号endcm=[cm B]; %s(t),码元宽度200mod=[mod c]; %与s(t)等长的载波信号endtiaoz=cm.*mod;%e(t)调制figure(1);subplot(4,2,2);plot(tiaoz);grid on;axis([0 200*length(code) -2 2]);title('2PSK调制信号');figure(2);subplot(4,2,1);plot(abs(fft(cp)));axis([0 200*length(code) 0 400]);title('原始信号频谱');figure(2);subplot(4,2,2);plot(abs(fft(tiaoz)));axis([0 200*length(code) 0 400]);title('2PSK信号频谱');2.2.7 带有高斯白噪声的信道tz=awgn(tiaoz,10);%信号tiaoz中加入白噪声,信噪比为10figure(1);subplot(4,2,3);plot(tz);grid on;axis([0 200*length(code) -2 2]);title('通过高斯白噪声信道后的信号'); figure(2);subplot(4,2,3);plot(abs(fft(tz)));axis([0 200*length(code) 0 400]);title('加入白噪声的2PSK信号频谱');jiet=2*mod1.*tz;%同步解调figure(1);subplot(4,2,4);plot(jiet);grid on;axis([0 200*length(code) -2 2]);title('相乘后信号波形');figure(2);subplot(4,2,4);plot(abs(fft(jiet)));axis([0 200*length(code) 0 400]);title('相乘后信号频谱');2.2.8 低通滤波器fp=300;fs=700;rp=3;rs=20;fn=11025;ws=fs/(fn/2); wp=fp/(fn/2);%计算归一化角频率[n,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs);%计算阶数和截止频率[b,a]=butter(n,wn);%计算H(z)figure(4);freqz(b,a,1000,11025);subplot(2,1,1);axis([0 4000 -100 3 ])title('LPF幅频相频图');jt=filter(b,a,jiet);figure(1);subplot(4,2,5);plot(jt);grid onaxis([0 200*length(code) -2 2]);title('经低通滤波器后信号波形')figure(2);subplot(4,2,5);plot(abs(fft(jt)));axis([0 200*length(code) 0 400]);title('经低通滤波器后信号频谱');2.2.9 抽样判决bc=[];for m=1:200*length(code);if jt(m)<0;jt(m)=1;elseif jt(m)>=0;jt(m)=0;endendfor bx=0:699bc(bx+1)=jt(bx*200+100)endbcfigure(1);subplot(4,2,6);plot(bc);grid onaxis([0 200*length(code) -2 2]);title('经抽样判决后信号s^(t)波形')figure(2);subplot(4,2,6);plot(abs(fft(bc)));axis([0 length(code) 0 50]);title('经抽样判决后信号频谱');2.2.10 误码率%**********************误码率************************************** [zcl,mc]=symerr(jg,aa)2.3 程序执行图3 总结一周的基于MATLAB的数字调制信号仿真分析课程设计让我获益颇深。
河北工程大学科信学院通信系统设计项目设计说明书(2018/2019学年第二学期)题目:基于汉明码-2PSK的数字通信系统仿真实现专业班级:通信1621学生姓名:章陈王学号:111111111 222222222333333333指导教师:李磊、王超、王鹏、任丹萍设计周数:2周设计成绩:2019年7月5日目录1.设计目的 (4)2.相关原理 (4)2.1DCT变换 (4)2.224位定长编码 (5)2.3汉明码 (6)2.4编码原理 (6)2.5解码原理和检查错误 (8)2.62PSK的调制与解调 (9)2psk的调制原理 (9)2psk的解调原理 (10)2.7高斯噪声 (11)2.8信道 (12)2.9高斯信道 (12)3.设计与实验 (13)3.1.系统方案总体设计 (13)3.2.具体实现 (13)4.设计总结 (26)5.参考文献 (26)6.附录源程序 (26)项目组成员1.设计目的【1】通过课程设计加深理解和巩固理论课上所学的有关2PSK调制和解调系统的基本概念、基本理论和基本方法,锻炼我们分析问题和解决问题的能力;同时培养我们进行独立工作习惯和科学素质的培养,为今后参加工作打好基础。
【2】掌握 2PSK 解调原理及其实现方法,了解线性调制时信号的频谱变化。
理解 2PSK 的调制。
【3】学会2PSK传输系统的二级调制解调结构,测试2PSK传输信号加入噪声后的误码率,分析2PSK传输系统的抗噪声性能。
【4】掌握24位定长编码,译码原理。
【5】进一步熟悉汉明编码、译码算法。
【6】掌握信源编码解码原理以及信道编码解码原理。
【7】认识和理解通信系统,掌握信号是如何经过发端处理被送入信道然后在接收端还原。
会画出数字通信过程的基本框图,掌握数字通信的2PSK调制方式,学会运用MATLAB 来进行通信系统的仿真。
2.相关原理2.1DCT变换离散余弦变换是一种与傅里叶变换紧密相关的数学运算。
在傅里叶级数展开式中,如果被展开的函数时实偶函数,那么其傅里叶级数中只包含余弦项,再将其离散化可导出余弦变换,因此称之为离散余弦变换。
实验一 2PSK调制数字通信系统一实验题目设计一个采用2PSK调制的数字通信系统设计系统整体框图及数学模型;产生离散二进制信源.进行信道编码(汉明码).产生BPSK信号;加入信道噪声(高斯白噪声);BPSK信号相干解调.信道解码;系统性能分析(信号波形、频谱.白噪声的波形、频谱.信道编解二实验基本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调制原理数字调相: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。
题目:2PSK和2DPSK系统的设计《通信原理课程设计》任务书:班级:07电子(2)班指导老师:目录一、绪论3二、Systemview软件简介52.1 Systemview软件特点42.2 使用Systemview进行系统仿真的步骤4三、二进制频移键控(2FSK)53.1.1. 一般原理与实现方法53. 1.2. 2PSK信号的频谱和带宽63. 1. 3 .2PSK系统的抗噪声性能83.2 .1一般原理与实现方法103.2.22DPSK信号的频谱和带宽143.2.32DPSK系统的抗噪声性能143.2.42PSK与2DPSK系统的比较15基于Systemview的通信系统2PSK的仿真摘要数字通信系统,按调制方式可以分为基带传输和带通传输。
数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率低频段,因而在很多实际的通信中就不能直接进行传输,需要借助载波调制进行频谱搬移,将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输,这种传输方式,称为数字信号的频带传输或调制传输。
数字调制在实现的过程中常采用键控的方法,从几个不同参量的独立振荡源中选参量,由此产生的三种基本调制方式分别称为振幅键控(ASK,Amplitude-Shift keying)、移频键控(FSK ,Frequency-Shift keying)和移相键(PSK,Phase-Shift keying )或差分移相(DPSK,DifferentPhase-Shift keying)。
本文通过Systemview仿真软件,对2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系统进行仿真,分析2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的信号的调制方式,频谱特性,2ASK的相干解调和非相干解调系统、利用Costas环对2FSK、2PSK信号进行解调以与2FSK、2PSK 的相干解调系统,并且对2PSK的抗噪声性能做了一定的分析,最后同样用两种方式对2DPSK信号解调,并进行仿真分析。
二进制数字频带传输系统设计——2PSK系统1技术要求设计一个2PSK数字调制系统,要求:(1)设计出规定的数字通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统;(4)观察仿真并进行波形分析;(5)系统的性能评价。
2 基本原理二进制移相键控(2psk)方式是受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。
设计中两个载波相位相差∏,通常规定0相位载波和∏相位载波分别代表传1和传0,这种以载波的不同相位直接去表示相应的数字信息的移相键控,通常称为S(t) 1 0 0 1 0 1 1Ф∏ 0 0 ∏ 0 ∏∏图1 2psk基带信号与调制信号波形绝对移相方式。
图1为2psk基带信号与调制后的波形。
2psk信号属于DSB信号, 只有一种解调方法,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
3 建立模型描述3.1用Systemview实现2psk调制解调系统3.1.1用Systemview实现2PSK的调制2PSK的调制方法:模拟法和数字键控法。
模拟法得到的调制信号是由基带信号与载波相乘后得到得;数字键控法是由信源控制单刀双掷开关来选择正弦载波或经∏相位变化的正弦载波,当输入基带信号为“0”时选择正弦载波,当输入基带信号为“1”时选择经∏相位变化的正弦载波。
3.1.2 用Systemview实现2PSK的解调它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调,其原理框图如图3.2。
图3.2 2PSK的解调原理框图3.1.3 2PSK的功率谱图3.3 2PSK功率谱图2PSK信号的功率谱分析:当双极性基带信号等概出现时,2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。
否则,2PSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。
连续谱取决于基带信号经线性调制后的双边带谱,而离散谱则取决于载波分量。
2psk的带宽B2PSK=2B S=2f b。
2PSK和2DPSK调制解调仿真系统设计在设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统之前,我们首先需要了解什么是PSK和DPSK调制方式。
PSK(Phase Shift Keying)是一种利用相位来表达数字信息的调制方式。
在2PSK调制中,发送的数字信息被编码为两个相位状态,一般是0度和180度。
接收端通过检测相位的变化来解调数字信息。
DPSK(Differential Phase Shift Keying)也是一种相位调制方式,但与PSK不同的是,DPSK调制是基于相邻比特之间的相对相位差。
在2DPSK调制中,一个比特对应两个相位状态之一,但这两个相位状态的确定是基于前一个比特的相对相位差。
接收端同样通过检测相位差的变化来解调数字信息。
接下来,我们将详细介绍设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统的步骤。
1.确定系统的基本参数和需求:-选择合适的载波频率和带宽-确定符号周期和比特周期-确定基带信号的采样率和采样时间-确定传输信道的信噪比和衰落模型2.生成发送端的数字信息序列:-设计一个随机或固定的比特序列作为发送端的数字信息-确定比特序列的长度和采样率-将比特序列映射为相应的相位状态,得到发送信号3.进行2PSK调制:-根据2PSK调制的原理和公式,将发送信号转换为相位调制信号-可以使用复数来表示相位调制信号,实部和虚部分别对应相位为0度和180度-进行幅度归一化处理,使信号的平均功率为14.模拟信道传输:-在发送信号上加入高斯白噪声,模拟信道的干扰和噪声-考虑信道的衰落效应,可以使用加性高斯白噪声信道或其他信道模型5.进行2PSK解调:-接收端接收到经过信道传输的调制信号-经过采样和判决处理,将接收信号恢复为数字信息-利用解调的相位差来确定数字信息的比特值6.生成2DPSK发送信号:-根据2DPSK调制的原理和公式,将发送信号转换为相位调制信号-相对于2PSK调制,2DPSK调制相邻比特之间的相对相位差决定了相位状态的切换7.进行2DPSK调制和传输:-类似于2PSK调制和信道传输的步骤,将2DPSK发送信号调制和传输到接收端8.进行2DPSK解调:-接收端接收到经过信道传输的2DPSK调制信号-经过采样和判决处理,将接收信号恢复为数字信息9.分析和评估系统性能:- 计算误码率(Bit Error Rate, BER)和符号误码率(Symbol Error Rate, SER)等性能指标-绘制BER和SER随信噪比的变化曲线,评估系统的可靠性和性能10.优化和改进系统设计:-根据系统性能评估的结果,对系统参数进行调整和优化-可以尝试使用不同的调制方式、码型或编码技术来改进系统性能设计2PSK和2DPSK调制解调仿真系统需要考虑到数字信号的生成和调制、信道传输和解调等各个环节,同时还需要注意选择适当的参数和模型来实现系统的设计和仿真。
2PSK系统的设计和仿真2PSK系统(2相位移键控)是数字通信系统中常用的一种调制方式。
在该系统中,将二进制数据序列转换为一系列的正弦波信号,并通过调整正弦波的相位来表示二进制数据位的值。
本文将介绍2PSK系统的设计和仿真过程。
首先,我们需要确定2PSK系统的基本参数,包括载波频率、比特率、发送功率等。
然后,通过Matlab或其他仿真软件来构建2PSK系统的模型。
在2PSK系统中,二进制数据序列通过脉冲调制形成基带信号。
可以选择使用矩形脉冲来进行调制,也可以使用其他形状的脉冲。
在这里,我们将使用矩形脉冲进行演示。
接下来,生成载波信号。
载波频率的选择可以根据具体需求来确定,一般选择一个适当的频率,例如10MHz。
然后,对每个二进制数据位进行调制,将1表示为正弦波,0表示为负弦波。
将这些信号叠加在一起得到最终的调制信号。
在仿真时,我们可以加入噪声来模拟实际通信环境中的信道干扰。
可以选择高斯白噪声或其他类型的噪声。
噪声的强度可以通过信噪比(SNR)来调节。
SNR越高,噪声越小。
最后,接收端可以通过判决电路将接收到的信号判定为1或0。
在判决电路中,可以设置一个阈值,收到大于阈值的信号则判定为1,收到小于阈值的信号则判定为0。
通过对判决结果与发送的二进制数据进行比较,可以计算出误码率。
通过改变不同的参数,例如比特率、载波频率、SNR等,可以对2PSK 系统进行性能分析。
可以绘制误码率与SNR之间的曲线,研究不同参数对系统性能的影响。
通过以上过程,我们可以实现2PSK系统的仿真。
在仿真中,还可以进一步探究其他扩展内容,例如多路径衰落信道、频率选择性信道等。
通过不断改进模型和参数,可以提高2PSK系统的性能,并且对比其他调制方式,评估2PSK系统在不同场景下的适用性。
总结起来,2PSK系统的设计和仿真是一个多参数的过程,需要根据具体需求来确定系统的基本参数和模型。
通过逐步搭建模型、调试参数,并加入噪声来模拟实际场景,可以完成对2PSK系统性能的仿真分析。
目录1 技术要求 (1)2 基本原理 (1)2.1 2PSK调制的基本原理 (1)2.2 SystemView原理介绍 (2)2.3 SIMULINK原理简介 (3)3 建立模型描述 (3)3.1 方案一 (3)3.2 方案二 (5)4 模块功能分析或源程序代码 (6)4.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调 (6)4.2 SysteamView实现2PSK的调制与解调 (11)5 调试过程及结论 (13)5.1 使用SIMULINK实现的调制解调结果 (13)5.2 使用SystemView实现的调制解调结果 (17)5.3 结论 (22)6 心得体会 (22)7 参考文献 (23)2PSK通信系统设计1 技术要求设计一个2PSK通信系统,要求:(1)设计出2PSK通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统;(4)观察仿真并进行波形分析;(5)系统的性能评价2 基本原理2.1 2PSK调制的基本原理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。
2PSK信号的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。
调制框图如图1、图2所示,解调框图如图3所示。
图1 模拟相乘法图2 键控法图3 2PSK解调原理框图2.2 SystemView原理介绍SystemView 基于Windows 环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具,它使用功能模块(Token)去描述程序,无需与复杂的程序语言打交道,不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真,快速地建立和修改系统、访问与调整参数,方便地加入注释。
2PSK通信系统设计1 技术指标设计一个2PSK通信系统,要求:(1)设计出2PSK通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统;(4)观察仿真并进行波形分析;(5)系统的性能评价。
2 基本原理本次课程设计分别使用SystemView与Matlab两种仿真软件并采用两种不同的方案完成。
2.1 方案12.1.1系统框图与调制原理使用Matlab中Simulink仿真模块实现,调制方法为利用键控法实现绝对相移,利用加法器加入高斯白噪声模拟真实传输系统,解调时直接使用原载波信号进行相干解调。
系统框图如图1所示。
图1 方案1系统框图其中,调制部分的调制信号为NRZ数字信号,载波为比NRZ数字信号频率高的正弦载波,载波1与载波2反相,根据调制信号的0与1分别对应输出两个不同的载波实现键控2PSK调制。
使用加法器加入高斯白噪声模拟信道传输过程。
带通滤波器、乘法器、低通滤波器、抽样判决模块共同组成2PSK 的相干解调部分。
键控调制法原理图如图2所示。
图2 2PSK 键控调制法原理图2.1.2仿真电路图与模块参数设置Simulink 仿真电路图如图3所示。
图3 方案1 Simulink 仿真电路图使用Bernoulli Binary Generator 作为信号源产生随机的2进制NRZ 数字信号,之后使用数字码型极性转换模块Unipolar to Bipolar Converter 将其转换为双极性码,作为之后Switch 的键控信号输入。
Bernoulli Binary Generator 的参数设置如图4所示。
图4 Bernoulli Binary Generator参数设置产生码元宽度为1s,即频率为1Hz的随机数字信号,出现0的概率为0.5。
利用Sine Wave产生两个频率为10Hz的正弦载波设置其幅度为相反数实现反相,并将两载波和经过极性变换后的双极性数字信号输入Switch开始2PSK键控调制。
2PSK通信系统设计1 技术指标设计一个2PSK通信系统,要求:(1)设计出2PSK通信系统的结构;(2)根据通信原理,设计出各个模块的参数(例如码速率,滤波器的截止频率等);(3)用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统;(4)观察仿真并进行波形分析;(5)系统的性能评价。
2 基本原理本次课程设计分别使用SystemView与Matlab两种仿真软件并采用两种不同的方案完成。
2.1 方案12.1.1系统框图与调制原理使用Matlab中Simulink仿真模块实现,调制方法为利用键控法实现绝对相移,利用加法器加入高斯白噪声模拟真实传输系统,解调时直接使用原载波信号进行相干解调。
系统框图如图1所示。
图1 方案1系统框图其中,调制部分的调制信号为NRZ数字信号,载波为比NRZ数字信号频率高的正弦载波,载波1与载波2反相,根据调制信号的0与1分别对应输出两个不同的载波实现键控2PSK调制。
使用加法器加入高斯白噪声模拟信道传输过程。
带通滤波器、乘法器、低通滤波器、抽样判决模块共同组成2PSK 的相干解调部分。
键控调制法原理图如图2所示。
图2 2PSK 键控调制法原理图2.1.2仿真电路图与模块参数设置Simulink 仿真电路图如图3所示。
图3 方案1 Simulink 仿真电路图使用Bernoulli Binary Generator 作为信号源产生随机的2进制NRZ 数字信号,之后使用数字码型极性转换模块Unipolar to Bipolar Converter 将其转换为双极性码,作为之后Switch 的键控信号输入。
Bernoulli Binary Generator 的参数设置如图4所示。
图4 Bernoulli Binary Generator参数设置产生码元宽度为1s,即频率为1Hz的随机数字信号,出现0的概率为0.5。
利用Sine Wave产生两个频率为10Hz的正弦载波设置其幅度为相反数实现反相,并将两载波和经过极性变换后的双极性数字信号输入Switch开始2PSK键控调制。
电子信息与电气工程系课程设计报告设计类型:设计题目:2PSK数字传输系统的设计系别:电子系年级专业:08级通信工程学号:学生姓名:指导教师:目录1 摘要: (4)2 2PSK工作原理 (4)2.1 2PSK数字调制 (4)2.2 调制原理 (5)2.3 解调原理 (6)3 方案选择 (6)3.1 信号调制结构图 (6)3.2 信号解调结构图 (7)4 实验仿真 (9)4.1 调制仿真图 (9)4.2 解调仿真图 (10)5 实验总结 (10)参考文献 (11)附:程序清单 (12)2PSK调制与解调系统的仿真1 摘要: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。
键控法,即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。
由于PSK在生活中有着广泛的应用,本论文详细介绍了PSK波形的产生和仿真过程。
我们可以系统的了解基本原理,以及得到数字调制波形和解调波形的方法。
利用MATLAB仿真可更好的认识2PSK信号波形调制和解调的过程。
关键词:数字调制、2PSK、调制与解调、Matlab仿真2 2PSK工作原理2.1 2PSK数字调制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(2PSK)基本的调制方式。
图1相应的信号波形的示例数字调相: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。
课程设计2PSK、2DPSK数字信号频带题目传输系统的设计与建模学院信息工程学院专业电子信息工程班级电信1306班姓名指导教师2016年1月8日课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信1306班指导教师:工作单位:信息工程学院题目:2PSK、2DPSK数字信号频带传输系统的设计与建模初始条件:(1)MAX+plus、Quartus II、ISE等软件;(2)课程设计辅导书:《通信原理课程设计指导》(3)先修课程:数字电子技术、模拟电子技术、电子设计EDA、通信原理要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)(1)课程设计时间:(2)课程设计题目:2PSK、2DPSK数字信号频带传输系统的设计与建模(3)本课程设计统一技术要求:按照要求对题目进行逻辑分析,了解2PSK数字信号的产生方法,画出2PSK调制解调的方框图,编写VHDL语言程序,上机调试、仿真,记录实验结果波形,对实验结果进行分析;(4)课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写,并标明参考文献至少5篇;(5)写出本次课程设计的心得体会(至少500字)。
时间安排:第19周参考文献:段吉海.数字通信系统建模与设计.北京:电子工业出版社,2004江国强.EDA技术与应用. 北京:电子工业出版社,2010John G. Proakis.Digital Communications. 北京:电子工业出版社,2011指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日移动通信迅速发展的得以实现,离不开数字处理技术。
其中,数字调制与解调技术在通信领域中发挥着重大作用。
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匹配,再在接收端通过解调恢复出原始数字信号,实现数字信息的传递。
相移键控(2PSK)就是数字信号调制的一种有用并且广泛使用的方式。
为了很好地完成本次数字通信系统课程设计,我对2PSK、2DPSK的调制与解调原理进行了深入的了解和研究;利用仿真软件Quartus II,对2PSK、2DPSK进行调制与解调的设计和仿真,并对仿真结果进行了分析。
2PSK数字频带通信系统的设计与实现摘要:数字通信系统分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
本次课程设计主要是利用matlab中的simulink模块对频带传输系统进行仿真。
在设计频带传输系统时,通过对原理的分析和实现过程中的实际操作问题的解决方便,采用的方案是用2PSK 的调制方式,首先对信号进行PSK调制,并把运行仿真结果输入到示波器,根据示波器结果分析设计的系统性能。
再通过加入高斯白噪声传输信道,接着在接收端对信号进行PSK解调,采用相干解调法,最后把输出的信号和输入的信号进行比较。
通过最后仿真结果可知,在仿真过程中存在着一定的误码,该信号频带传输通信系统已初步实现了设计指标并可用于解决一些实际性的问题。
关键词:数字频带;2PSK调制;高斯白噪声;Simulink;目录第1章绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (1)1.3 本课程设计的主要内容 (2)第2章2PSK信号调制与解调的基本原理 (3)2.1 总体思想 (3)2.2 2PSK信号的产生 (3)2.3 2PSK信号的解调原理及抗噪声性能 (5)2.3.1 2PSK信号的解调原理 (5)2.3.2 2PSK信号相干解调误码率的计算 (6)第3章 simulink的介绍 (9)3.1 Simulink相关内容 (9)3.2 Simulink仿真原理 (9)3.3 Simulink仿真过程 (9)第4章 2PSK数字调制与解调系统的设计 (11)4.1整体电路设计 (11)4.2 2PSK信号调制模块设计 (11)4.3 2PSK信号解调模块设计 (13)4.4 误码率计算模块设计 (15)第5章仿真实现 (18)5.1 matlab仿真结果分析 (18)5.2误码率分析 (20)5.3仿真过程出现的问题 (20)第6章总结 (21)参考文献 (22)第1章绪论1、1 背景数字基带信号是低通型信号,其功率谱集中在零频附近,它可以直接在低通型信道中传输。