(完整版)PSK原理及MATLAB仿真

实验六4PSK和4ASK的MATLAB仿真一、实验目的：学会利用MATLAB软件进行4PSK和4ASK调制的仿真。

通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。

二、实验内容：利用MATLAB软件编写程序，画出4PSK和4ASK图形，进一步了解4PSK和4ASK 调制的原理。

（1）设二进制数字序列为0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0，编程产生4PSK调制信号波形。

（2）设二进制数字序列为1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，编程产生4ASK调制信号波形。

三、程序和实验结果：（1）4PSK程序clfclcclearT=1;M=4;fc=1/T;N=500;delta_T=T/(N-1);input=[0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0]input1=reshape(input,2,7)t=0:delta_T:Tfor i=1:7hold onif input1([1 2],i)==[0;0]u=cos(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[1;0]u=cos(2*pi*fc*t+2*pi/M);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[1;1]u=cos(2*pi*fc*t+4*pi/M);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[0;1]u=cos(2*pi*fc*t+6*pi/M);plot(t,u)endt=t+Tendhold off01234567-1-0.50.51（2）4ASK 程序clfclcclearT=1;M=4;fc=1/T;N=500;delta_T=T/(N-1);input=[0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0]input1=reshape(input,2,7)t=0:delta_T:Tfor i=1:7hold onif input1([1 2],i)==[0;0]u=1*sin(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[1;0]u=2*sin(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[1;1]u=3*sin(2*pi*fc*t);plot(t,u)elseif input1([1 2],i)==[0;1]u=4*sin(2*pi*fc*t);plot(t,u)endt=t+Tendhold off01234567-4-3-2-11234四、实验结果分析：。

智者论道智库时代·270·基于MATLAB 的2PSK 系统设计与仿真龚猷龙（重庆工商职业学院，重庆 404100）摘要：本文介绍了2PSK 调制及解调原理。

并根据2PSK 系统原理，利用MATLAB 软件编程实现了数字调制方式2PSK 的调制与解调，通过仿真系统的波形图，可以更直观地了解其系统工作流程，进一步验证了原理的正确性。

从理论分析到仿真验证，为通信原理课程的教学设计提供指导。

关键词：数字调制；解调；MATLAB；2PSK 中图分类号：TP274文献标识码：A 文章编号：2096-4609（2019）44-0270-002一、前言2PSK 是二进制相移键控的数字调制方式，它用两个初相相差π的载波来传递二进制信息。

相比于ASK 和FSK，2PSK 具有实现简单、频谱效率高、抗干扰能力强等特点，在无线通信中的应用比较广。

本文采用模拟仿真的方式，利用MATLAB 数学仿真工具进行2PSK 调制解调系统的设计与仿真，实现起来非常方便，易于教学指导。

可以非常直观的认识数字调制原理，加深了调制与解调技术的理解。

二、2PSK 调制解调原理（一）2PSK 系统的基本原理在保持振幅和频率不变的情况下，2PSK 相移键控是利用载波的相位的变换来表示数字基带信号。

一般来说，分别用两种相位“00”和“1800”分别表示调制后2PSK 码元的低电平和高电平，得到调制信号的表达式如下式所示：)cos()(2n c PSK A t e θω+= （1）式子的c ω为载波参数，n θ为相位：”时发送“”时发送“100=πθn （2）上式（1）也可改写为:P P t A t A PSK c c t e 概率为概率为−− =1cos cos 2)(ωω （3）概率P取决于“0”和“1”的取值。

二进制移相键控信号的时域波形如图1所示。

（二）2PSK 系统的解调解调有两种方式：相干解调和非相干解调。

本系统采用相干解调的方式来解调2PSK 调制信号，原理：将调制后的2PSK 信号通过带通滤波器过滤后，再与频率为c ω的载波时域相乘，得到的信号继续经过低通滤波器滤除其他分量，最终通过定时脉冲信号进行抽样，并判决后得到输出信号。

基于MATLAB的PSK调制与解调的仿真一、课题说明现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。

这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。

通信系统仿真贯穿通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。

本报告针对通信系统仿真的探讨主要做了以下的工作：(1)介绍了通信系统仿真的相关内容，包括通信系统仿真的一般步骤。

(2)对通信系统中的主要环节，如模拟信号的数字传输系统进行了详细的阐述。

(3)在理解通信系统理论的基础上，利用Simulink强大的仿真功能，对PSK通信系统进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示，并且给出了具体的分析。

二、原理介绍1、通信系统仿真的一般步骤通信系统仿真一般分成3个步骤，即仿真建模、仿真实验和仿真分析。

应该注意的是，通信系统仿真是一个螺旋式发展的过程，因此，这3个步骤可能需要循环执行多次之后才能够获得令人满意的仿真结果。

图1 数字调制系统的基本结构2、数字频带传输系统在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。

然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。

必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

图2 数字调制系统的基本结构3、PSK调制系统3.1 2PSK数字调制原理在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号. 通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和0.3.2 2PSK原理图图32PSK信号的调制原理图图42PSK信号的解调原理图三、数字通信2PSK系统建模1、建模基本步骤通信系统仿真的基本步骤如下：（1）建立数学模型：根据通信系统的基本原理，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分之间的关系。

4PSK、4ASK以及4FSK的MATLAB仿真一、实验目的：学会利用MATLAB软件进行4PSK、4ASK和4FSK调制的仿真。

通过实验提高学生实际动手能力和编程能力，为日后从事通信工作奠定良好的基础。

二、实验内容：利用MATLAB软件编写程序，画出4PSK 、4ASK和4FSK图形，进一步了解4PSK、4ASK和4FSK调制的原理。

（1）设二进制数字序列为1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，编程产生4PSK调制信号波形。

（2）设二进制数字序列为1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，编程产生4ASK调制信号波形。

（3）设二进制数字序列为1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1，编程产生4FSK调制信号波形。

三、程序和实验结果：f=100;t=0:2*pi/99:2*pi;s=[1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1];m1=[];c1=[];b1=[];for i=1;2;length(s)/2if (s(i)==0&&s(i+1)==0)ak(i)=0;bk(i)=0;elseif (s(i)==0&&s(i+1)==1)ak(i)=0 ;bk(i)=1;elseif(s(i)==1&&s(i+1)==0)ak(i)=1;bk(i)=0;elseak(i)=1;bk(i)=1;endendfor i=1:length(s)/2if((ak(i)==0)&&(bk(i)==0))m=ones(1,100);c=sin(f*t);b=zeros(1,100);elseif((ak(i)==0)&&(bk(i)==1))m=ones(1,100);c=sin(f*t+pi/2);b=ones(1,100);elseif((ak(i)==1)&&(bk(i)==0))m=ones(1,100);c=sin(f*t+pi);b=2*ones(1,100);elsem=ones(1,100);c=sin(f*t+3/2*pi);b=3*ones(1,100);endm1=[m1 m];c1=[c1 c];b1=[b1 b];endpsk=c1.*m1;subplot(2,1,1);plot(b1)title('原始信号')axis([0 50*length(s) -0.5 4]); subplot(2,1,2);plot(psk)title('4PSK信号')axis([0 50*length(s) -2 2]); xlabel('周万成')（2）4ASK程序f=100;t=0:2*pi/99:2*pi;s=[1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1]; m1=[];c1=[];for i=1;2;length(s)/2if (s(i)==0&&s(i+1)==0)ak(i)=0;bk(i)=0;elseif (s(i)==0&&s(i+1)==1) ak(i)=0 ;bk(i)=1;elseif(s(i)==1&&s(i+1)==0) ak(i)=1;bk(i)=0;elseak(i)=1;bk(i)=1;endendfor i=1:length(s)/2if((ak(i)==0)&&(bk(i)==0))m=zeros(1,100);elseif((ak(i)==0)&&(bk(i)==1)) m=ones(1,100);elseif((ak(i)==1)&&(bk(i)==0)) m=2*ones(1,100);elsem=3*ones(1,100);endc=sin(f*t);m1=[m1 m];c1=[c1 c];endask=c1.*m1;subplot(2,1,1);plot(m1)title('原始信号')axis([0 50*length(s) -0.5 4]); subplot(2,1,2);plot(ask)title('4ASK信号')axis([0 50*length(s) -4 4]); xlabel('周万成')（3）4FSK程序f1=1;f2=2;f3=3;f4=4;t=0:2*pi/99:2*pi;s=[1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1]; m1=[];c1=[];b1=[];for i=1;2;length(s)/2if (s(i)==0&&s(i+1)==0)ak(i)=0;bk(i)=0;elseif (s(i)==0&&s(i+1)==1)ak(i)=0 ;bk(i)=1;elseif(s(i)==1&&s(i+1)==0)ak(i)=1;bk(i)=0;elseak(i)=1;bk(i)=1;endfor i=1:length(s)/2if((ak(i)==0)&&(bk(i)==0))m=ones(1,100);c=sin(f1*t);b=zeros(1,100);elseif((ak(i)==0)&&(bk(i)==1)) m=ones(1,100);c=sin(f2*t);b=ones(1,100);elseif((ak(i)==1)&&(bk(i)==0)) m=ones(1,100);c=sin(f3*t);b=2*ones(1,100);elsem=ones(1,100);c=sin(f4*t);b=3*ones(1,100);endm1=[m1 m];c1=[c1 c];b1=[b1 b];endfsk=c1.*m1;subplot(2,1,1);plot(b1)title('原始信号')axis([0 50*length(s) -0.5 4]); subplot(2,1,2);plot(fsk)title('4FSK信号')axis([0 50*length(s) -2 2]); xlabel('周万成')四、实验结果以及分析：（1）结果图1图2图3（2）分析在C语言编程中对一个数组可以采用循环的方式对其赋值，所以此处利用循环对ak[]数组,bk[]数组进行赋值。

MATLAB的PSK调制和解调及仿真实验Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。

本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。

通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。

最后，在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。

MATLAB简介MATLAB 软件是美国Math works 公司的产品，MATLAB 是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。

从1984年推出了它的第一个DOS 版本至今，一经推出了6.5版。

Matrix Laboratory意为“矩阵实验室”，从它的本意可以知道，最初的MATLAB只是一个数学计算工具。

但现在的MATLAB 已经远不仅仅是一个“矩阵实验室”，它已经成为一个集概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现于一体的集成环境，它拥有许多衍生的子集工具[9]。

新的版本集成了日常数学处理中的各种功能，包括高效的数值计算、矩阵运算、信号处理和图形生成等等的常用功能。

在MATLAB 环境下，用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。

MATLAB 提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据结构是矩阵，在生成矩阵对象时，不要求作明确的维数说明，所谓交互式语言，是指人们给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。

该语言无需像 C 和Fortran 语言那样，首先要求使用者去编写源程序，然后对之进行编译、连接，最终形成可执行文件。

这无疑会给使用者带来了极大的方便，因此，利用MATLAB可以节省大量的编程时间。

2002年6月Mathworks公司正式推出MATLAB Release 13，即MATLAB 6.5／Simulink 5.0 这是目前应用最广的版本。

基于MATLAB的PSK调制实现基于MATLAB的PSK调制实现学生姓名：何毅指导老师：吴志敏摘要本课程设计主要论述PSK调制的基本原理以及如何在MATALB环境中使用M文件来实现PSK的调制。

首先产生一个数字基带信号，再对这个基带信号进行调制，然后分析调制后的波形并改变采样频率观察波形的变化。

对信号加入噪声后观察其时频图，分析噪声对调制的影响。

在课程设计中，系统开发平台为Windows XP ,程序运行平台使用Windows XP，程序设计语言采用MATLAB，通过调试运行，初步实现了设计目标。

关键词PSK调制；MATLAB；基带信号；噪声1 引言从原理上来说,受调载波的波形可以是任意的,只要已调信号适合于信道传输就可以了，但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。

这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。

数字调制和模拟调制相比，其原理并没有什么区别。

不过模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值；而数字调制都是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。

数字调制信号，在二进制时有2ASK、2FSK和2PSK 三种基本信号形式，本课程设计主要是实现对PSK调制的仿真。

1.1 课程设计目的（1）让我们熟悉使用MATLAB语言来解决一些简单的课程设计问题。

（2）了解基带信号PSK的调制原理。

（3）了解基带信号通过PSK调制后在信道上传输的原理。

（4）通过比较调制前和调制后的二进制信号的频谱图，掌握PSK调制的原理和特性。

（5）锻炼自己独立思考问题的能力，提高自己动手的能力，增强社会适应度。

1.２课程设计要求熟悉MATLAB 文件中M 文件的使用方法，并在掌握PSK 信号生成原理的基础上，编出PSK 信号的调制程序。

绘制出PSK 信号调制前后在时域和频域中的波形，并观察调制前后频谱有何变化以加深对PSK 信号调制原理的理解。

%%pskclc;clear all;close all;nsymbol = 1e6;%%每种信噪比下符号数的发送符号数data = randint(1,nsymbol,[0,1]);%%产生1行，nsymbol列均匀分布的随机数0,1bpsk_mod = 2*data-1;%%调制，0转化为-1；1转化为1spow = norm(bpsk_mod).^2/nsymbol;%%求每个符号的平均值，其中norm是求向量2范数函数SNR_dB = 1:10;%%%信噪比dB形式SNR = 10.^(SNR_dB/10);%%信噪比转化为线性值for loop= 1:length(SNR)sigma = sqrt(spow/(2*SNR(loop)));%%%根据符号功率求噪声功率s_receive = bpsk_mod+sigma*(randn(1,length(bpsk_mod))+j*randn(1,length(bpsk_mod)));%%添加复高斯白噪声bpsk_demod = (real(s_receive)>0);%%%解调data_receive=double(bpsk_demod);%%接收数据，转化为[err,ser(loop)] = symerr(data,data_receive);%误码率endser_theory = qfunc(sqrt(2*SNR));%理论误码率，注意Q函数和误差函数的对应关系semilogy(SNR_dB,ser,'-k*',SNR_dB,ser_theory,'-bo');title('BPSK信号在AWGN信道下的性能');xlabel('信噪比/dB');ylabel('误码率');legend('误码率','理论误码率');grid on;。

基于MATLAB数字信号2PSK调制与解调及其仿真本论文将对2PSK(二进制移相键控)波形的产生和仿真过程进行详细的介绍。

利用MATLAB实验平台实现对数字信号二进制移相键控(2PSK)的调制与解调的模拟。

具体是使用键控法来产生信号的调制和解调。

这对2PSK信号波形的调制可以有一个更好的理解。

同时也将会加深对数字信号调制与解调的认知。

目录1. 引言 (1)2. 设计依据及框图 (2)2.1 设计任务 (2)2.2设计平台 (2)2.3 设计原理 (2)3. 基于MATLAB的2PSK系统仿真 (5)3.1 MATLAB仿真代码 (6)3.2仿真波形图 (8)4. 结论 (11)5. 心得体会 (11)1. 引言随着社会经济的进步电子技术产业有了飞快的发展，同时通信技术也从原先的模拟通信朝向数字化、宽带化、网络化、和智能化的方向发展；随着高科技的研发电子产品的不断更新，人们在对各种通信的要求将会变得更高，也会有越来越多的新技术将不断地运用到通信领域之中，一些更先进的通信业务将会不断地被开发出来[1]。

在数字基带的传输系统中，由于数字基带信号不能够在带通传输信道正常传输，为了让数字基带信号可以在信道中有效的传输，所以信道传输特性应该为低通形式。

但在实际的信道传输中，绝大部分的信道有着带通传输特性。

而在带通传输特性的信道中数字基带信号不可以直接传输。

为了能够得到信号同信道相匹配的特性，数字基带信号要对载波信号进行相关的调制。

[2]利用数字基带信号来控制信号的载波，数字调制过程是：把数字基带信号转换成数字带通信号。

而数字解调的过程是：在信号接收端，利用解调器把带通信号恢复成数字基带信号[3]。

一般情况下人们把调制与解调过程的数字的传输系统称之为数字频带的传输系统。

频带传输也称为带通传输（band-pass transmission）、载波传输（carrier transmission）[1]。

其中数字调制的基本结构如下图：图1-1数字调制系统基本结构图[1]数字和模拟调制有着一样的原理，通常数字调制信号可以利用模拟的调制方法来实现。

实验3 PSK系统设计与仿真一、实验目的1．掌握PSK系统系统工作原理；2．掌握PSK系统的Matlab建模方法；3．掌握PSK系统的Matlab仿真方法。

二、实验仪器1．PC机一台2．Matlab软件一套三、实验原理在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，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，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。

相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相”。

理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。

所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。

DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列{an}，通过差分编码器变成相对码序列{bn}，然后再用相对码序列{bn}，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。

在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。

因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变π相或π相变0相），则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0，从而造成错误的恢复。

在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。

如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。

如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。