资源描述：
《MPSK调制解调的matlab仿真【开题报告+文献综述+毕业论文】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
本科毕业论文系列开题报告通信工程MPSK调制解调的matlab仿真一、课题研究意义及现状早在本世纪初人们就了解通讯的重要性.从电子时代初期开始,随着技术的不断发展,本地通讯与全球通讯的壁垒被打破,从而导致我们所生存的世界变得越来越小,人们分享知识和信息也更加容易.贝尔和马可尼可谓通讯事业的鼻祖,他们所完成的开拓性工作不仅为现代信息时代奠定了基础,而且为未来电讯发展铺平了道路.传统的本地通讯借助于电线传输,因为这既省钱又可保证信息可靠传送.而长途通讯则需要通过空间电波传送信息.从系统硬件设备方面考虑这很方便省事,但是从传送信息的准确性考虑,却导致了信息传送不确定性增加,而且由于常常需要借助于大功率传送设备来克服因气象条件,高大建筑物以及其他各种各样的电磁干扰.各种不同类型的调制方式能够根据系统造价,接收信号品质要求提供各种不同的解决方案,但是直到不久以前它们大部分还是属于模拟调制范畴,频率调制和相位调制噪声小,而幅度调制解调结构要简单的多.最近由于低成本微控制器的出现以及国内移动电话和卫星通信的引入,数字调制技术日益普及.数字式调制具有采用微处理器的模拟调制方式的所有优点,通讯链路中的任何不足均可借助于软件根除,它不仅可实现信息加密,而且通过误差校准技术,使接收到的数据更加可靠,另外借助于DSP,还可减小分配给每个用户设备的有限带宽,频率利用率得以提高.由于相位调制对噪声抑制更好,因此已成为当今大多数通讯设备的首选方案QPSK四相相移键控信号就是数字相位调制中的一种。QPSK是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式,它被广泛应用于各种通信系统中.适合卫星广播。例如，数字卫星电视DVB2S标准中，信道噪声门限低至4.5dB，传输码率达到45Mbös，采用QPSK调制方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。二、课题研究的主要内容和预期目标主要内容1．熟悉matlab开发平台操作，理解编程语言。2．主要了解QPSK调制解调的过程。 1．用matlab语言编程，并对QPSK调制解调的一般过程进行仿真。2．通过仿真得到QPSK调制解调的调制波形及星座图。预期目标1．深入了解QPSK调制解调各环节作用。2．熟悉matlab平台各个环节，并进行编程。3．将程序进行仿真，得到QPSK调制波形及在高斯白噪声信道下的解调误码率曲线图。熟悉并掌握开发工具matlab在编辑数字调制解调程序方面的知识。三、课题研究的方法及措施1．通过查阅相关资料，了解数字调制解调基本作用，并对其中的QPSK调制解调过程有所熟悉。2．阅读相关书籍并上网搜索最新资料，了解matlab语言开发平台最新版本，熟悉matlab语言编程方式，以此掌握matlab语言开发平台的使用方法。3．根据课题要求，设计QPSK调制解调的程序流程图，熟悉4PSK信号的产生方式及调制方式。4．在流程图的基础上开始编写程序，并借鉴相关文献资料的程序设计对各个部分的编程进行完善，最终完成完整的QPSK调制解调仿真程序。5．将设计好的程序进行仿真，观察仿真后得到的相关波形图及星座图，查看仿真是否成功,并对程序作进一步完善。6．如果未能达到预期目标，将会咨询导师并查阅相关书籍，对程序进行修改，以求最终能顺利进行QPSK调制解调的仿真。四、课题研究进度计划第一学期第7周~第一学期第9周：阅读相关文献并撰写文献综述，完成外文文献的翻译；第一学期第10周~第一学期第11周：参考相关资料，完成开题报告；第一学期第13周~第一学期第14周：安装MATLAB语言开发平台，熟悉编程环境，制作PPT并完成开题答辩；第一学期第15周~第一学期第17周：查阅相关资料，规划出编程设计的流程，并根据流程，编写程序内容；第一学期第18周~第一学期第20周：拟定毕业论文提纲，完成毕业论文初稿；第二学期第1周~第二学期第6周：对毕业论文进行修改，完成最终稿； 第二学期第7周~第二学期第8周：上交毕业设计相关文档，准备答辩。五、参考文献[1]孟杲杲.BPSK宽带调制解调技术研究[D].南京：南京理工大学，2009.06.[2]JohnG.Proakis.数字通信[M].第四版.北京:电子工业出版社，2003[3]杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社，2006[4]EnrieoBuraeehini,CSELT,TheSoftwareRadioConeePt[J].IEEECommunieationsMagazine2000.9，138~149[5]欧鑫,黄小蔚,袁晓,等.类Haar小波与数字信号调制识别[J].四川大学学报(工程科学版),2004,36(4):95~98.[6]王继祥，李宏，刘贵忠.基于调制识别理论的BPSK信号干扰效果评估[J].2008,10，第6版第5期[7]邓韦,朱琦.认识无线电系统中频谱感知方法的研究[J].通信技术,2007,40(11):76~80.[8]马菊红，朱灿焰.认知无线电中一种循环特征检测方法研究[J].通信技术，2009,42（04）：24~26[9]张学平,王应生,邹传云。基于FPGA的OQPSK解调器的设计与实现[J].PLC技术应用22例。2005,4,29[10]常君明，颜彬.数字通信系统[M].北京：清华大学出版社，2010,01[11]沈保锁，侯春萍.现代通信原理[M].北京：国防工业出版社，第二版，2009，01（182-182）[12]王兴亮.通信系统原理教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007:378~380. 毕业论文文献综述通信工程数字调制解调综述摘要：MPSK调制解调技术广泛应用于有线以及无线通信系统中。本文主要介绍了信号的调制解调以及matlab程序设计，通过m语言编程，对BPSK，QPSK等调制解调的一般过程进行仿真。通过仿真得到MPSK的调制波形，并最终给出包括MPSK调制解调仿真的matlab源程序以及相应的说明书。关键词：调制解调；MPSK；无线通信系统一、调制解调在发送端把基带信号频谱搬移到给定信道通带内的过程称为调制，而在接收端把已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号频谱的过程称为解调。调制和解调在一个系统内总是同时出现，是系统中一个极为重要的组成部分，能够在很大程度上决定系统的性能。调制分为调幅、调频和调相三种基本形式，并可派生出许多其他形式[1]。调制技术最初的发展是从模拟信号的调制解调技术开始的，随着数字通信技术的快速发展，数字调制技术也得到了相应的发展以及广泛的应用[2]。数字调制信号又可称为键控信号，载波包含3个变量:频率、相位和振幅，而且二进制信号的状态只包含高、低电平两个逻辑量，所以，在调制的过程中，可以采用键控的方法，通过基带信号对载频信号的3个变量进行调制，主要的方法包括:相移键控(psK)、频移键控(FsK)和振幅键控(AsK)[3]数字调制是数字信号转换为与信道特性匹配的波形的过程。调制过程就是输入数据控制(键控)载波的幅度、频率和相位[4]。随着现代通信技术的快速发展，调制方式的识别越来越重要，已广泛地应用到电子战领域，用于对敌方信号的有效识别，从而判别敌方的通信信号，对敌方信号进行有效窃取或干扰。目前关于调制识别的方法很多，主要分类有：a)基于时域特征；b)基于频域特征；c)基于小波理论[5];d)基于人工神经网络；e)基于时频分布理论等二、多进制数字相位调制MPSK又称多相制，是二相制的推广。它是利用载波的多种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。 多进制数字相位调制也有绝对相位调制（MPSK）和相对相位调制（MDPSK）两种，在M进制数字相位调制中，四进制绝对移相键控（4PSK，又称QPSK）和二相相移键控（BPSK）用的最为广泛。(1)BPSK通信信号的调制分为模拟调制与数字调制，它们又都可分为调幅、调频及调相。在数字调制通信中，这3种调制分别对应于用正弦波的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，BPSK就是调相的典型代表[6]BPSK-BinaryPhaseShiftKeying（二相相移键控）是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差，所以常常使用利用4个相位的QPSK和利用8个相位的8PSK。(2)QPSK偏移四相相移键控信号简称“O-QPSK”。全称为offsetQPSK，也就是相对移相方式OQPSK。它具有一系列独特的优点，已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是最常用的一种卫星数字信号调制方式,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QPSK调制信号[7]是抑制载波的信号，无法用常规的锁相环或窄带滤波器直接提取参考载波，但它又不同于一些连续相位调制信号，其载波相位变化只能取有限的几个离散值，这就隐含了参考载波的相位信息。所以，可以通过非线性处理，消除信号中的调制信息，产生与原载波相位有一定关系的分量，然后再提纯该信号，恢复已被抑制的载波信号，进而完成信号的相干解调[8]。QPSK调制由于具有较好的频带利用率，在现代卫星通信系统中得到了广泛应用。（3）OQPSK交错正交相移键控（OQPSK）是继QPSK之后发展起来的一种恒包络数字调制技术,是QPSK的一种改进形式,也称为偏移四相相移键控,有时又称为参差四相相移键控(SQPSK)或者双二相相移键控等。它和QPSK有同样的相位关系,也是把输入码流分成两路,然后进行正交调制。与普通的QPSK比较,交错正交相移键控的同相与正交两支路的数据流在时间上相互错开了半个码元周期,而不像QPSK那样I、Q两个数据流在时间上是一致的[9]。 三、恒定包络调制方式（1）MSKMSK是一种特殊的2FSK信号。在FSK方式中，相邻码元的频率不变或者跳变一个固定值。在两个相邻的频率跳变的码元之间，其相位通常是不连续的。MSK就是相位连续的频移键控调制方式[10]。(2)GMSK高斯滤波最小频移键控（GSMSK），这是GSM系统采用的调制方式。数字调制解调技术是数字峰窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。GMSK调制就是以MSK为基础，在其前面引入一个高斯低通滤波器这样一种调制方式[11]。GMSK提高了数字移动通信的频谱利用率和通信质量。(3)TFMTFM调制技术[12]是对MSK调制方式的一种改进。他的主要思想是将MSK调制时附加相位的锐转折处加以平滑，从而使其功率谱的主瓣变窄，降低了带外辐射，适合在带宽有限的通信系统中采用。四、软件无线电与数字解调器1992年美国远程通信系统会议上,JoeMitola首次正式提出了软件无线电(SoftwareRadio,SR的概念[13]所谓软件无线电,就是采用数字信号处理技术,在可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来定义、实现无线电台的各部分功能:包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等.软件无线电具有灵活性、可扩展性等主要特点，这主要是因为软件无线电的所有功能都是用软件，即信号处理算法来实现的。而软件无线电对数字运算的要求不外乎实时性、准确性，包括运算速度、运算能力、数据存储容量、数据吞吐率等，这就需要采用高效的数字信号处理算法和相应的实现方法[14]。全数字解调器的应用全数字解调器的应用是随现代高速数字信号处理器的高速发展而不断扩大的。到目前为止，已有许多报告用DSP来实现调制解调器，文献[15]双TMS32oC25实现了速率为256kbps的嘀制解调器，其误码率性能曲线接近理想曲线。参考文献：[1]孟杲杲.BPSK宽带调制解调技术研究[D].南京：南京理工大学，2009.06.[2]JohnG.Proakis.数字通信[M].第四版.北京:电子工业出版社，2003 [3]杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社，2006[4]EnrieoBuraeehini,CSELT,TheSoftwareRadioConeePt[J]IEEECommunieationsMagazine2000.9，138~149[5]欧鑫,黄小蔚,袁晓,等.类Haar小波与数字信号调制识别[J].四川大学学报(工程科学版),2004,36(4):95~98.[6]王继祥，李宏，刘贵忠.基于调制识别理论的BPSK信号干扰效果评估[J].2008,10，第6版第5期[7]邓韦,朱琦.认识无线电系统中频谱感知方法的研究[J].通信技术,2007,40(11):76~80.[8]马菊红，朱灿焰.认知无线电中一种循环特征检测方法研究[J].通信技术，2009,42（04）：24~26[9]张学平,王应生,邹传云。基于FPGA的OQPSK解调器的设计与实现[J].PLC技术应用22例。2005,4,29[10]常君明，颜彬.数字通信系统[M].北京：清华大学出版社，2010,01[11]沈保锁，侯春萍.现代通信原理[M].北京：国防工业出版社，第二版，2009，01（182-182）[12]王兴亮.通信系统原理教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007:378~380.[13]张菁.软件无线电技术简介[J].中国无线电管理，2010，第5期：69~70.[14]谈欣.基于DSP的基带MSK信号的调制解调[D].北京：北京交通大学，2009,06[15]Magazine,IEEE,1993,8(4):25-36.MieroproeessorsandMierosyste-rns[J]，Vol.1遵No。2，Mareh1990:97~100 本科毕业设计（20届）MPSK调制解调的matlab仿真摘要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。利用MATLAB中的Simulink建立mpsk调制解调系统的仿真模型，并利用计算机对系统进行分析与研究，对仿真模型进行分析，得出所建模型的波形图，能够更直观的了解其系统的工作流程，得出更好的结论。在实际操作中首先要调用Simulink的库浏览器，并在窗口中创建一个新的模型模板，向模型中添加模块，将PSK仿真调制中所需要的模块全部连接起来，并对模块进行参数设置，设置好所有参数之后，再设置仿真时间，最后可以开始仿真，仿真结束后就可以记录得到的仿真波形。运用相同的方法分别对2PSK,2DPSK进行仿真，最后可以分别得到2PSK与2DPSK的仿真波形。关键词：移相键控；MATLAB；仿真AbstractMATLABisapowerfuldynamicsystemsanalysistoll,andcanbeusedtodesigningandsimulatingcircuitandcommunicationsystem,whichisusefulfor signalprocessing,filterdesigningandcomplicatedcommunicationsystemmathematicalmodel'sfoundation.ThisthesisestablishingthemodelMPSKmodulationanddemodulationsystemusingSystemview,analysesingandresearchingsystemwithcomputercouldusvisualizedunderstooditsworkingflow.Inpractice，oneneedtocallSimulinklibrarybrowser,inthewindowtocreateanewmodeltemplate,addmoduletomodel,puttheneedmodulealltogetherofthePSKsimulationmodulation,toparametersettingsforthemodule,andsettingsimulationtime,thenBegansimulation,recordthesimulationwaveformgetaftersimulation.Usingthesamemethodstosimulationforthe2PSKand2DPSK,finallywegetthesimulationwaveformof2PSKand2DPSK.Keywords：Phase-shiftkeying;MATLAB;Simulation目录1引言11.1仿真21.1.1计算机仿真的概念2 1.1.2计算机仿真模型21.1.3仿真的分类21.2仿真技术的应用与发展31.2.1仿真技术在工程中的应用31.2.2仿真技术的发展趋势42仿真软件MATLAB52.1MATLAB的简介52.2MATLAB通信工具箱及其使用方法62.3MATLAB的特点73移相键控基本原理83.1二进制移相键控（2PSK）系统103.1.12PSK在相干接收时的误码率103.1.2功率谱分析113.2二进制差分移相键控（2DPSK）系统123.2.12DPSK接收系统误码率133.2.22DPSK功率谱分析144移相键控（PSK）调制解调系统仿真154.1基于MATLAB的2PSK调制系统仿真154.2基于MATLAB的2PSK相干解调系统仿真174.3QPSK调制系统的程序设计与仿真224.4QPSK解调系统的程序设计与仿真234.5差分相位键控（2DPSK）调制解调系统仿真244.5.1DPSK调制解调原理244.5.2基于MATLAB的2DPSK调制系统仿真274.5.3基于MATLAB的DPSK相干解调系统仿真304.5.42PSK、2DPSK系统误码率比较34结论37致谢38参考文献39附录1毕业设计作品说明书40附录2总程序41 1引言人们称当今的时代为信息时代。信息科学技术的快速发展和广泛渗透已经成为现今社会的一个重要的时代特征。人类社会的生产活动和生活质量，比以往任何时都更加得益于和依赖于信息技术的成就和发展。建模和仿真这一领域的发展可分为两个阶段。其一是计算机出现之前，主要是在物理科学基础上的建模；其二是20世纪40年代计算机诞生以后，出现了计算机仿真技术，它的发展也促进了建模技术的发展，建模与仿真日益密切，互不可分。计算机问世不久，人们就清楚地看到这种新机器给很多问题的求解带来了异常的生机，但最初计算机在人类的科学工程中的作用是有限的，它仅仅作为一部强有力的、高速的、不会说话的机器。随着计算机的日益完善，许多复杂的模型可以通过计算机来进行计算求解，它在科学技术中的作用也与日俱增，并把模型求解的手段发展成为现代的计算机仿真技术，这样才真正诞生了“仿真”这个新词。计算机仿真技术有着巨大的优越性，利用它可以求解许多复杂而无法用数学手段解析求解的问题。基于信号的系统仿真，是通信电子类专业教学和科研经常使用的一种方法，80年代以来，通信和信号处理系统越来越复杂，各种新技术的发展对通信系统的实现起着重大的影响。通信系统复杂性的增加使得分析与设计所需的时间和费用也迅速上升，为了节约人力、物力、财力和时间，就需要进行系统仿真。MATLAB是适应这种要求的一个动态系统设计、仿真和分析的可视化设计软件，它提供了开发电子系统的模拟和数字工具。 1.1仿真1.1.1计算机仿真的概念a)仿真的定义：仿真的基本思想是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程，以寻求对真实过程的认识。它所遵循的基本原则是相似性原理[1]。b)计算机仿真的定义：计算机仿真是基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究的方法。1.1.2计算机仿真模型a)模型:模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式的描述，是对系统的特征与变化规律的一种定量抽象，是人们认识事物的一种手段或工具。b)模型的分类:1)物理模型:指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如：飞行器研制中的飞行模型；船舶制造中的船舶模型等。2)数学模型:是从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再现原型的功能或结构特征[2]。3)仿真模型:指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模型。1.1.3仿真的分类a)按模型分类1)物理仿真：采用物理模型，有实物介入。具有效果逼真，精度高等优点，但造价高且耗时长，大多数在一些特殊的场合采用，具有实时性的特点。2)数学仿真：采用数学模型在计算机上进行，具有非实时性、离线的特点，经济、快速、实用[3]。b)按计算机类型分类 1)模拟仿真：采用数学模型，在模拟计算机上进行的实验研究。具有仿真速度快、失真小、结果可靠等优点，但受元器件性能影响，仿真精度较低，对计算机控制系统的仿真较困难，自动化程度低。2)数字仿真：采用数学模型，在数字计算机上借助于数值计算方法所进行的仿真实验。数字仿真没有专用的仿真软件支持，需要设计人员用高级程序语言编写求解系统模型及结果输出的程序。计算速度比较低，在一定程度上影响到仿真结果的可信度。但随着计算机技术的发展，“速度问题”会在不同程度上有所改进与提高。3)混合仿真：结合了模拟仿真与数字仿真。4)现代计算机仿真。采用先进的微型计算机，基于专用的仿真软件、仿真语言来实现，其数值计算功能强大，使用方便，易学。1.2仿真技术的应用与发展1.2.1仿真技术在工程中的应用a)航空与航天工业1)飞行器设计中的三级仿真体系：纯数学模拟（软件）、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。2)飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器。b)电力工业1)电力系统动态模型实验：电力系统负荷分配、瞬态稳定性以及最优潮流控制等。2)电站操作人员培训模拟系统。c)原子能工业1）模拟核反应堆2）核电站仿真器用来训练操作人员以及研究异常故障的排除处理。d)石油、化工及冶金工业 e)非工程领域1）医学;2）社会学;3）宏观经济与商业策略的研究。1.2.2仿真技术的发展趋势a)硬件方面：基于多CPU并行处理技术的全数字仿真将有效提高仿真系统的速度，大大增强数字仿真的实时性。b)应用软件方面：直接面向用户的数字仿真软件不断推陈出新，各种专家系统与智能化技术将更深入地应用于仿真软件的开发之中，使得在人机界面、结果输出、综合评判等方面达到比较理想的境界。c)分布式数字仿真：充分利用网络技术，协调合作，投资少，效果好。d)虚拟现实技术：综合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、显示技术以及仿真技术等多学科，使人置身于真实环境之中。 2仿真软件MATLAB2.1MATLAB的简介MATLAB诞生在20世纪70年代，它的编写者是CleveMoler博士。在MATLAB以商品形式出现以后，仅短短几年就以良好的开放性和运行的可靠性淘汰了当时众多的软件包。进入20世纪90年代以后，MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件，并在大学里广泛使用，深受大学生的喜爱。MATLAB长于数值计算，能处理大量的数据，而且效率比较高。MathWorks公司在此基础上开拓了符号计算、文字处理、可视化建模和实时控制能力。增强了MATLAB市场竞争力，使MATLAB成为了市场主流的数值计算软件。经过多年的工程实践，人们已经发现MATLAB作为计算工具和科技资源可以扩大科学研究的服务，提高工程生产的效率，缩短开发周期，加快探索步伐，激发创作活力。Simulink作为MATLAB工具包中的重要一员,是一种图形化的仿真工具包,能够进行动态系统建模、仿真和综合分析，可以处理线性和非线性，离散、连续和混合系统，以及单任务和多任务系统，并在同一系统中支持不同的变化速率。 对于建模，Simulink提供了一个图形化的用户界面（GUT），可以用鼠标点击和拖拉模块的图标建模。通过图形界面，可以象铅笔在纸上画图一样画模型图，这是以前需要用编程语言明确地用公式表达微分方程的仿真软件包所远远不能相比的。Simulink包括一个复杂的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库，当然也可以定制或者创建用户自己的模块。所有模型都是分级的，因此可以通过自上而下或者自下而上的方法建立模型。可以在最高层面上查看一个系统，然后通过双击系统中的各个模块进入到系统的低一级层面，以查看到模型的更多细节。这一方法提供了一个了解模型是如何组成以及它的各个部分是如何相互联系的方法。定义完一个模型以后，就可以通过Simulink的菜单或者在MATLAB的命令窗口输入命令对它进行仿真。菜单对于交互式工作非常方便，而命令行为方式对于处理成批的仿真比较有用。使用Scopes或者其他的显示模块，可以在运行仿真时观察到仿真的结果。另外，还可以在仿真时改变参数，并且立即就可看到有什么变化。仿真的结果可以放在MATLAB的工作空间中以待进一步的处理或者可视化[4]。模型分析可使用的工具包括可直接通过命令行方式调用的线性化和整理工具，MATLAB的其他各种工具，以及所有应用程序工具箱。因为MATLAB和Simulink是集成在一起的，所以用户可以在任何环境的任意点对用户的模型进行仿真、分析或修改。Simulink具有非常友好的界面，提倡将模型通过框图的形式表示出来，允许随意修改模型块的参数，允许用户将己有的模型添加组合到一起，或者将自己创建的模块添加到模型当中，并且可以直接无缝地使用MATLAB的所有分析工具，对最后得到的结果进行分析，并能够将结果可视化显示。Simulink的一个意图就是让用户在使用Simulink的同时能够感受到建模与仿真的乐趣。Simulink非常实用，应用领域很广，可使用的领域包括航空航天、电子、力学、数学、通信、影视、核控制等。世界各地的工程师都在利用它来对实际问题建模，解决问题[5]。2.2MATLAB通信工具箱及其使用方法MATLAB通信工具箱是一套用于在通信领域进行理论研究、系统开发、分析设计和仿真的专业化工具软件包。MATIAB通信工具箱由两大部分组成：通信系统功能函数库和SIMULINK通信系统仿真模型库。运行MATLAB通信工具箱需要有MATLAB信号处理工具箱支持[6]。MATLAB通信系统功能函数库由七十多个函数组成，每个函数有多种选择参数、函数功能覆盖了现代通信系统的各个方面。这些函数包括：信号源产生函数、信源编码／解码函数、纠错控制编码／解码函数、调制／解调函数（基带和通带）、滤波器函数、传输信道模型函数（基带和通带）、TDMA、FDMA、CDMA函数、同步函数、工具函数等。以纠错控制编解码函数为例：函数库提供了线性分组码、汉明码、循环码、BCH码、里德一索洛蒙码（REED—SOLOMON）、卷积码等6种纠错控制编码，每种编码又有编码、解码、矢量输入输出、序列输入输出等四种形式的函数表达[7]。 利用MATLAB通信系统工具进行通信仿真。方法有两种：一种是利用通信工具箱中MATLAB函数进行计算方式的数据流仿真：另一种是利用工具箱中SIMULINK通信仿真模型库进行动态方式的时间流仿真。换句话说：SIMULINK仿真中，在每一时刻，所有的功能模型均同时在执行。而在MATLAB仿真中，功能函数是随数据流依次执行的，也即数据流处理是一级级地传递的。因此，在绝大多数情况下，通信系统仿真均利用SIMULINK环境来进行。只在特殊情况下，才用到MATLAB函数计算仿真[8]。通信系统一般都可以建立数学模型，根据所需仿真的通信系统的数学模型(或数学表达式)，用户只要从上述各个模型库中找出所需的模块，用鼠标器拖到模型窗口中组合在一起，并设定好各个模块参数，就可方便地进行动态仿真，从输出模块可实时看到仿真结果，如时域波形图、频谱图等。每次仿真结束后还可以更改各参数．以便观察仿真结果的变化情况。另外，对SIMUUNK中没有的模块，可根据自己掌握的技术生成所需的模块，并且可以封装和自定义模块库，以便随时调用[9]。2.3MATLAB的特点a)模型浏览器：它是一个新的工具，利用它可以迅速地设置、查看、创建、查询、更改Simulink模型的所有数据和属性。b)模块属性配置集：作为模块属性集的一个别名。每个新模块在创建时以一个默认的配置属性集初始化，用户也可以创建自己的属性配置集。c)模型参考：允许一个模块包含其他模块，作为该模块的一个组成部分。d)模型工作区：Simulink为每个模块提供它自己的工作区来存储数据，模块可以访问自己的工作区内数据，也可以访问它们参考模块的数据，以及基模块的数据，比如MATLAB的工作区。模型工作区允许为一个模块创建数据而不必担心与其他模块数据发生冲突。e)ode4x算法：这是一个隐式调用的算法，它在某些情况下对一些刚性系统比显示的算法要快。f)信号、示波器管理器：该功能可以从全局管理信号发生器及示波器。总之，MATLAB的设计者希望它成为一种强有力的基于个人计算机的动态通信系统仿真工具，以达到在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真的目的。 3移相键控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而改变的一种数字调制方式。设二进制符号及其基带波形与以前假设的一样，那么，2PSK的信号形式一般表示为E0(t)=[∑Ang(t-nTs)]COS(Wct)(3-1)这里的g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而An的统计特性为：An=＋1，概率为P(3-2)An=－1，概率为（1－P）这就是说，在其一码元持续时间Ts内观察时，E0(t)为：E0(t)＝COS(Wct)，概率为P(3-3)E0(t)＝-COS(Wct)，概率为(1-P)即发送二进制符号0时（An=+1）E0(t)取0相位；发送二进制符号1时（An＝－1）E0(t)取兀相位。这种以载波的不同相位直接取表示相应数字信息的相位键控，通常被称为绝对移相方式。为了便于说明概念，可以把每个码元用一个如图3-1所示的矢量图来表示。参考相位(b)参考相位(a)图3-1矢量图 图中，虚线矢量位置称为参考相位或基准相位。在绝对移相中，它是还未调制载波的相位。假设每个码元中都包含有整个载波周期，那么，两相邻码元载波的相位差即可表示调制引起的相位变化，也是两码元交界点载波相位的瞬时跳变量。根据CCITT的建议，图3-1（a）所示的移相方式，称为A方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对与基准相位可取0、兀。因此，在绝对移相时，若某一码元的载波相位相对于基准相位为0代表数字信息“0或1”，则码元的载波相位相对于基准相位为兀代表数字信息“1或0”。图3.1.1(b)所示的移相方式，称为B方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取+兀/2和－兀/2。可是我们看到，一旦采用绝对移相方式，由于发送端是以某一个相位基准的，在接受系统中也必须有这样一个固定基准相位作为参考。如果这个参考相位发生变化（0相位变兀相位或兀相位变0相位），则恢复的数字信息就会发生0变为1或1变为0，从而造成错误的恢复。考虑到实际通信时参考基准相位的随机跳变是可能的，而且在通信过程中不易被发觉，比如，由于某种突然的骚动，系统中的分频器可能发生状态的转移、锁相环路的稳定状态也可能发生转移等。这样，采用2PSK方式就会在接受端发生错误的恢复。这种现象，常称为2PSK方式的“倒”现象或“反向工作”现象。为此，实际中一般不采用2PSK方式，而是采用一种所谓的相对（差分）移相（2DPSK）方式。2DPSK方式即是利用前后的相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移表示（定义为本码元初相与前一码元初相之差，并设数字信息“1”数字信息“0”数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例如下：数字信息：00111001012DPSK信号相位：000000或0000 3.1二进制移相键控（2PSK）系统二进制移相键控（2PSK）方式是受键控的载波按基带脉冲而改变的一种数字调制方式。采用绝对移相（2PSK）方式，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接受系统中也必须由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（0相位变兀相位或兀相位变0相位）,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。考虑到实际通信是参考基准相位的随机跳变是可能的，而且在通信过程中不易被察觉，比如，由于某种突然的骚动，系统中的分频器可能发生状态的转移、锁相环路的稳定状态也可能发生转移等等。这样，采用2PSK方式就会在接收端发生错误的恢复。这种现象，常称为2PSK方式的“倒兀”现象或“反向工作”现象。因此，在实际中一般不采用2PSK方式，而采用相对（差分）移相键控（2DPSK）方式[10]。3.1.12PSK在相干接收时的误码率绝对相移键控信号只能采用相干接收,相干接收用的本地载波可以单独产生,也可以从接收信号中提取,它的相干接收模型图与2ASK相干接收时的模型相同。区别在于判决门限为0，而2ASK为的判决门限为a/2。发“1”信号时，解调器的输入(3-4)解调器输出为(3-5)其一维概率密度为(3-6)发“0”信号时，解调器的输出为(3-7) 所以当发“1”信号时，应该是x>0,但由于噪声的存在,可能出现x<0,这就使得“1”错判为“0”。所以“1”错判为“0”的概率则为：(3-8)同理，发“0”信号，错判为“1”的概率为(3-9)当P(0)=P(1)=1/2时，系统总的误码率为(3-10)当r>>1时，（3-11）3.1.2功率谱分析由于2PSK和2ASK表示形式相同，不同的只是An取值，所以2PSK信号的功率谱密度可写成（3-12）因为基带信号是双极性的，所以由上式可得（3-13）如果双极性基带信号的“1”和“0”出现概率相等（即P＝1/2），则上式可变为（3-14）由以上分析可看出，二相绝对移相信号的功率谱密度同样由离散谱和连续谱两部分组成，但当双极性基带信号以相同概率出现时，将不存在离散谱部分。2PSK调制系统模型中，在分析窗口点击左下角的，在“Spectrum”中单击“Powerspectraldensity”,同时在窗口右侧分别选择相应的载波、调制和已调信号的波形，观察其频谱图如图3-1： 图3-1（a）已调信号功率谱图3-1（b）基带信号功率谱图3-1（c）载波信号功率谱3.2二进制差分移相键控（2DPSK）系统二进制差分相移键控(2DPSK)二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。 与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。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，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。 单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，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作是把数字信息序列（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。a）差分相干接收的误码率发信号“1”的情况下，且前一码元为“1”，则差分相干检测系统里加到理想鉴相器的两路波形可分别表示为：（3-15）式中y1(t)――无延迟支路的输入波形；y2(t)――有延迟支路的输入波形，也就是前一码元经延迟后的波形；经过低通滤波器后（3-16）即发送“1”码，接收误判为0的概率为随机变量R1服从广义瑞利分布，随机变量R2服从瑞利分布（3-17）这里f(R1)服从Rice分布。R2可看成是一窄带高斯变量的包络，同相分量(n1c-n2c),正交分量(n1s-n2s)且均值为0,方差为σ2，所以f(R2)服从瑞利分布。（3-18）当P(0)=P(1)=1/2S时，2DPSK差分相干接收系统的总的误码率为：（3-19） 由以上分析可见误码率比采用相干解调2PSK系统要高，原因是2PSK相干接收时，采用的本地载波没有噪声,而在差分相干接收相对相移键控信号时，代替本地载波的是1bit时延电路的输出，它带来了信道噪声，因此使误码率增加。b）同步检测法接收系统的误码率这时由抽样判决器输出数字信号(相对码)的误码率与相干接收2PSK信号的误码率相同,即（3-20）大信噪比时，即r>>1的情况下，上式可进一步整理为（3-21）该系统的误码率应该是码变换电路输出信号的误码率Pe。3.2.22DPSK功率谱分析对于二相相对移相调制，式E0(t)=[∑Ang(t-nTs)]COS(Wct)并不表示原数字序列的已调信号波形，而是表示绝对码变换成相对码后的数字序列的已调相信号波形。因此，二相相对移相信号的频谱与二相绝对移相信号的频谱完全相同。 4移相键控（PSK）调制解调系统仿真4.1基于MATLAB的2PSK调制系统仿真根据上述2PSK调制原理及各个环节的要求，从MATLAB的图符中选择相应的功能模块，进而组建一个完整的模型图，设置参数、仿真运行则可获得仿真后的信号图。模型建立及仿真的具体操作步骤如下：1）进入MATLAB。通过双击桌面上的MATLAB快捷图符或单击程序组中的MATLAB即可启动MATLAB。2）在命令行窗口中输入：》》simulink，这时就会调用simulink的库浏览器，在MATLAB主界面下单击工具栏中的SimulinklibraryBrowser图标，也会弹出Simulink的库浏览器。见图4-1。3)在SimulinkLibraryBrowser窗口中，选择“File”菜单下的“New”中的“Model”项，也可以点击工具栏的按钮，创建一个新的模型模板。 图4-1Simulink库浏览器4)向模型中添加模块。先点击然后点击，找到所需的模块矩形脉冲和正弦波，左键直接选中该模块，然后将该模块拖到模型窗口中。将相乘器Product和示波器scope模块拖入到模型窗口中。5）根据PSK的解调原理，要建立一个单/双变换器，将矩形脉冲变换。其建模如图4-2所示。图4-2单/双变换6）将单/双变换器出来的信号和载波信号输入相乘器。有相乘器出来的波形连接到示波器，由示波器来显示波形。 7）将PSK仿真调制所需的模块连接起来，如图4-3。图4-3PSK调制仿真模块图8）对模块进行参数设置：载波：SineTape:Timebased;Amplitude:2;Bias:0;Frequency(rad/sec):8*pi;Phase:0;SampleTime:0.001.信号源:s(t)为脉冲发生器，参数设置如下：Plustype:timebased;Amplitude:1;Bias:0;Period(sec):2;Pluswidth:50Phasedelay:0.9)设置仿真时间。在工具栏中点击Simulation,在点击SimulationParameters,对其进行设置，starttime:0.0;stoptime:10.0;timerange:auto。10）开始仿真。单击工具条中的图标，单击此按钮后，如果用户系统的模块己全部完成，系统仿真就开始执行，否则将出现一些诊断或提示信息以帮助用户迅速完成仿真系统的构造。系统模块完成，仿真开始，记录仿真波形。双击“PSK调制”模块，观察波形，由上至下依次为原始信号、PSK调制信号、载波信号，如图4-4所示[11]。 图4-42PSK调制仿真结果图4.2基于MATLAB的2PSK相干解调系统仿真根据PSK相干解调原理，构建PSK相干解调系统仿真图。根据上述2PSK解调原理的要求，从MATLAB的图符中选择相应的功能模块，进而组建一个完整的模型图，设置参数、仿真运行则可获得仿真后的信号图。模型建立及仿真的具体操作步骤如下：1）进入MATLAB。通过双击桌面上的MATLAB快捷图符或单击程序组中的MATLAB即可启动MATLAB。2）在命令行窗口中输入：》》simulink，这时就会调用simulink的库浏览器，在MATLAB主界面下单击工具栏中的SimulinklibraryBrowser图标，也会弹出Simulink的库浏览器。3）在SimulinkLibraryBrowser窗口中，选择“File”菜单下的“New” 中的“Model”项，也可以点击工具栏的按钮，创建一个新的模型模板。4）2PSK的相干解调需要两个乘法器，一个用于2PSK信号和本地载波相乘；另一个用于加入加性白噪声后的信号和载波信号相乘。乘法器可以从图符库中直接获取，直接拖出，设numberofinputs:2.5）需要一个带通滤波器。从图符库中拖出功能模块，双击进行参数设置。Designmethod:Butterworth;Filtertype:Bandpass;Filterorder:8;Lowerpassbandedgefrequency(rads/sec):2;Upperpassbandedgefrequency(rads/sec):50。即为所需的带通滤波器：。6）需要一个低通滤波器。从图符库中拖出功能模块,双击进行参数设置。Designmethod:Butterworth;Filtertype:Lowpass;Filterorder:8;Passbandedgefrequency(rads/sec):5。即为所需的低通滤波器：。7）设置一个取样判决器。此处判决器须自行设置，simulink模块库中没有现存的模块。判决器的设计如图4-5所示。图4-5PSK取样判决器的设计8）连接图符。按照图4-6所示，连接相关模块，完成PSK相干解调模块。 图4-6PSK相干解调模块图9）对模块进行参数设置：载波：SineTape:Timebased;Amplitude:2;Bias:0;Frequency(rad/sec):8*pi;Phase:0;SampleTime:0.001.信号源：s(t)为脉冲发生器，参数设置如下：Plustype:timebased;Amplitude:1;Bias:0;Period(sec):2;Pluswidth:50Phasedelay:0.加性白噪声AWGNChannel：Initialseed:67;Mode:Signaltonoiseratio(SNR);SNR(dB):10;Inputsignalpower(watts):1。10）开始仿真。单击工具条中的图标，单击此按钮后，如果用户系统的模块己全部完成，系统仿真就开始执行，否则将出现一些诊断或提示信息以帮助用户迅速完成仿真系统的构造。系统模块完成，仿真开始，记录仿真波形。自动运行原始信号、载波信号、PSK信号图，并对其频率普密度和相位普密度进行了分析，如图4-7、4-8、4-9所示。 图4-7原始信号图图4-8载波信号图 图4-9PSK信号图11）双击“PSK调制”模块，观察波形，由上至下依次为原始信号、PSK调制信号、经信号传输后信号、相干解调信号、PSK解调后信号，如图4-10所示[12]。 图4-10PSK相干解调各点波形图4.3QPSK调制系统的程序设计与仿真QPSK调制的码元为相位，在相平面一共有四个相位（即四个码元），每个相位（码元）代表2比特。根据QPSK调制原理。首先，串并行变换器将输入的二进制码流序列变换成为两行并列的码流序列（一个记为I，一个记为Q），I，Q序列的速率为输入速率的一半，其波形均为双极性不归零脉冲。通过基带成形处理后，I，Q信号分别与两个相位相差90°的载波信号相乘，然后相加就形成了四相移相键控信号，四个相位分别是45°、135°、225°、315°[13]。自定义的M函数qpsk的功能是进行QPSK的调制，在为设定输出参数的情况下，自动显示出基带信号的波形，已调信号的波形和频谱，以及信号的星座图。该函数的用法是：[y,Kmod,fs,fb,fc]=qpsk(x,Kmod,Kbase,fs,fb,fc)；（4-1）X为代表二进制的码流的向量；参数Kmod=1，表示QPSK调制，Kmod=2，为QDPSK调制；参Kbase=1，表示不采用基带成形，Kbase=2，则表示采用基带基带信号；fs为采样频率，fb为比特率，fc为载波频率，y为已调信号。 缺省输入参数为：x=[00011110]；Kbase=2；fs=32；fb=1；fc=2；程序见附录2中的程序一。图4-11QPSK调制波形M函数qpsk.m在运行过程中调用qdpsk.m函数来完成QDPSK的码变换功能，调用constel.m函数来绘制信号的星座图。4.4QPSK解调系统的程序设计与仿真自定义的M函数qpskdet.m采用相干方式QPSK和QDPSK解调，在未设定输出参数的情况下，自定义显示已调信号的波形、低通滤波器的输出波形、抽样判决器中经过整形的脉冲信号波形和解调后输出的二进制码流。该函数的用法是：[Xn,X]=qpskdet(y,Kmod,fs,fb,fc)；（4-2）Y为调制信号，参数Kmod=1，表示QPSK解调，Kmod=2，表示QPSK解调；fs为采样频率，fb为比特率，fc为载波频率。Xn为解调输出的二进制码流向量，x为解调输出的脉冲波形。程序见附录2中的程序二[14]。 图4-12QPSK的解调波形4.5差分相位键控（2DPSK）调制解调系统仿真4.5.1DPSK调制解调原理在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值表示数字信息的，所以称为绝对移相。由图4-4所示2PSK信号的解调波形可以看出，由于相干载波恢复中载波相位的180°相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，提出了二进制差分相位键控(2DPSK)。2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ，可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为： Δφ=0,表示数字信息“0”π,表示数字信息“1”则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下所示:二进制数字信息：11010011102DPSK信号相位：0π00πππ0π00或π0ππ000π0ππ数字信息与Δφ之间的关系也可以定义为：Δφ=0,表示数字信息“1”π,表示数字信息“0”2DPSK信号调制过程波形如图4-13所示。可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。2DPSK信号调制器原理图如图4-14所示图4-132DPSK信号调制过程波形图图4-142DPSK信号调制器原理图 2DPSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，解调器原理图和解调过程各点时间波形如图4-15所示。其解调原理是：对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，若相干载波产生180°相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。图4.152DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形2DPSK信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法)，解调器原理图和解调过程各点时间波形如图4-14所示。其解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法[15]。2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。 图4-162DPSK信号差分相干解调器原理图和解调过程各点时间波形4.5.2基于MATLAB的2DPSK调制系统仿真根据上述2PSK调制原理及各个环节的要求，从MATLAB的图符中选择相应的功能模块，进而组建一个完整的模型图，设置参数、仿真运行则可获得仿真后的信号图。模型建立及仿真的具体操作步骤如下：1）进入MATLAB。通过双击桌面上的MATLAB快捷图符或单击程序组中的MATLAB即可启动MATLAB。2）在命令行窗口中输入：》》simulink，这时就会调用simulink的库浏览器，在MATLAB主界面下单击工具栏中的SimulinklibraryBrowser图标，也会弹出Simulink的库浏览器。3）在SimulinkLibraryBrowser窗口中，选择“File”菜单下的“New”中的“Model”项，也可以点击工具栏的按钮，创建一个新的模型模板。 4）向模型模板中拖入矩形脉冲s(t)，载波，还需要一个差分编码器和示波器。5）对于调制模块单独设置。首先搭建一个单双变换器，如图4.17所示,将其进行子系统封装后为：图4-17单双变换器6）将单双变换器封装后，建立PSK调制模块，如图4-18所示，将其进行子系统封装后为：。图4-18PSK调制模块7）将所有模块放好，进行连线，如图4-19所示。图4-19DPSK调制模块图 8）对模块进行参数设置：矩形脉冲s(t)：Pulsetype:Timebased;Amplitude:1;Period(sec):2;PulseWidth(%ofperiod):50;Phasedelay:0.载波：Sinetype:Timebased;Amplitude:1;Bias:0;Frequency(rad/sec):4*pi;Phase(rad):0;SampleTime:0.001.差分编码Differentialencoder:Symbolinterval:1.9）设置仿真时间。在工具栏中点击Simulation,在点击SimulationParameters,对其进行设置，starttime:0.0;stoptime:10.0;timerange:auto。10）开始仿真。单击工具条中的图标，单击此按钮后，如果用户系统的模块己全部完成，系统仿真就开始执行，否则将出现一些诊断或提示信息以帮助用户迅速完成仿真系统的构造。系统模块完成，仿真开始，记录仿真波形。双击示波器“DPSK调制”，观察波形，有上至下依次为：矩形脉冲原始信号、载波、调制信号，如图4-20所示。图4-20DPSK调制波形图 4.5.3基于MATLAB的DPSK相干解调系统仿真根据上述DPSK解调原理的要求，从MATLAB的图符中选择相应的功能模块，进而组建一个完整的模型图，设置参数、仿真运行则可获得仿真后的信号图。模型建立及仿真的具体操作步骤如下：1）进入MATLAB。通过双击桌面上的MATLAB快捷图符或单击程序组中的MATLAB即可启动MATLAB。2）在命令行窗口中输入：》》simulink，这时就会调用simulink的库浏览器，在MATLAB主界面下单击工具栏中的SimulinklibraryBrowser图标，也会弹出Simulink的库浏览器。3）在SimulinkLibraryBrowser窗口中，选择“File”菜单下的“New”中的“Model”项，也可以点击工具栏的按钮，创建一个新的模型模板。4）将DPSK调制部分放入新建的模型模板中，需要一个带限滤波器，从图符库中拖出功能模块，双击进行参数设置。Designmethod:Butterworth;Filtertype:Bandpass;Filterorder:8;Lowerpassbandedgefrequency(rads/sec):2;Upperpassbandedgefrequency(rads/sec):50。即为所需的带通滤波器：。5）还需要一个低通滤波器。从图符库中拖出功能模块,双击进行参数设置。Designmethod:Butterworth;Filtertype:Lowpass;Filterorder:8;Passbandedgefrequency(rads/sec):5。即为所需的低通滤波器：。6）在经过低通滤波器后，要进行取样判决，对取样判决进行搭建设置，如图4-21所示： 图4-21DPSK取样判决7）在通过取样判决后，对取样的信号要进行差分解码。这就需要对差分解码模块搭建设置，如图4-22所示，对其进行子系统封装后为：。图4-22DPSK差分解码8）对模块的参数进行设置：矩形脉冲s(t)、载波、差分编码的参数设置与调制的时候一样。相乘器Product：numberofinputs：2.取样脉冲：Plustype:timebased;Amplitude:1;Bias:0;Period(sec):2;Pluswidth（%ofperiod）:50Phasedelay:2.3.传输延时TransportDelay:Timedelay:0.7;Initialinput:0;Initialbuffersize:1024;Padeorder(forlinearization):0.传输延时TransportDelay1:TimeDelay:0.3;Initialinput:1;Initialbuffersize:1024;Padeorder(forlinearization):0.示波器“DPSK”：numberofaxes:59）根据DPSK的相干解调原理，设计仿真图，如图4-23所示： 图4-23DPSK相干解调模块图9）开始仿真。单击工具条中的图标，单击此按钮后，如果用户系统的模块己全部完成，系统仿真就开始执行，否则将出现一些诊断或提示信息以帮助用户迅速完成仿真系统的构造。系统模块完成，仿真开始，记录仿真波形。并对其频率普密度和相位普密度进行了分析，如图4-24、4-25、4-26所示：4-24原始信号图 图4-25载波信号图图4-26DPSK信号图 双击示波器“DPSK”，观察波形，有上至下依次为：原始信号、差分信号、DPSK信号、PSK相干解调后信号、DPSK解调后信号，如图4-27所示。图4-27DPSK相干解调各点信号图4.5.42PSK、2DPSK系统误码率比较在MATLAB“CommandWindow”窗口中分别选择“TheoreticalBERPlots”中的PSK(相干)、DPSK(相干)、DPSK（非相干），点击“OK”，则其相应的误码率曲线分别如图4-28： 图4-28（a）PSK相干解调误码率图4-28（b）DPSK相干解调误码率图4-28（c）DPSK非相干解调误码率将上面图形绘制在同一窗口中进行比较，即归一化误码率曲线如图4-29： 图4-29误码率－信噪比曲线由图可知，在相同信噪比r的情况下，2PSK相干解调的误码率最低，2DPSK差分相干解调误码率最高；二在相同误码率情况下，2PSK相干解调需要的信噪比最低，2DPSK差分相干解调需要的信噪比最高，即若此时噪声信号功率相同，则2PSK相干解调系统要求的功率最低，2DPSK差分相干解调系统要求的功率最高，2DPSK同步检测法解调系统居中。 结论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。本文基于MATLAB/SIMULINK动态仿真环境，根据模型框图和数学模型，设计了调制解调电路，利用SIMULINK功能模块，建立数字调制解调系统仿真模型，经过仿真分析，其结果与理论分析结果相同。在仿真过程中，充分发挥了SIMULINK功能强大，建模简单，参数易于调整的特点。结果表明，基于MATLAB的SIMULINK仿真模型，能够反映出数字调制解调通信系统的动态工作过程，其可视化界面具有很好的演示效果，为通信系统的设计和研究提供了强有力的工具，也为理论学习提供了一条非常好的途径。当然理论与实际还会有很大的出入，在设计时还要考虑各种干扰和噪声等因素。参考文献 [1]姚俊,马松辉.Simulink建模与仿真[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.[2]约翰G普罗克斯.现代通信系统——使用MATLAB[M].刘树棠.西安:西安交通学出版社,2001.[3]欧鑫,黄小蔚,袁晓,等.类Haar小波与数字信号调制识别[J].四川大学学报(工程科学版),2004,36(4):95~98.[4]孙亮.MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京：北京工业大学出版社，2001.[5]詹道庸,徐炳祥,吴成柯.通信原理[M].北京：国防工业出版社.1980.[6]薛定宇等.于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.[7]黄文梅等.仿真分析与设计——MATLAB语言工程应用[M].长沙：国防科技大学出版社，2001.[8]邓华．MATLAB通信仿真及应用实例详解[M]．北京：人民邮电出版社，2003.[9]王立宁,乐光新,詹 菲.MATLAB与通信仿真[M].北京:人民邮电出版社,2000.[10]王继祥，李宏，刘贵忠.基于调制识别理论的BPSK信号干扰效果评估[J].2008,10，第6版第5期.[11]张菁.软件无线电技术简介[J].中国无线电管理，2010，第5期：69~70.[12]陈怀琛.Matlab及其在理工课程中的应用指南[M]1西安:西安电子科技大学出版社,2002.[13]WilliamJpalm.IntroductiontoMATLAB7forengineers,2004.[14]Rodotus，TheHistories.London，U.K.:J.M.Dent&Sons，1992.[15]JimLedin.SimulationEngineering.CMPBooks,2001. 附录1毕业设计作品说明书一、作品名称
MPSK调制解调的Matlab仿真二、作品功能
1、通过m语言编程实现对MPSK调制解调的Matlab仿真。
2、通过仿真得到MPSK的调制波形以及在高斯白噪声信道下的解调误码率曲线图。三、运行环境
在WindowsXP操作系统下安装Matlab6.5,在其中运行。四、操作步骤
1、在电脑中安装Matlab6.5软件。2、进入Matlab6.5，调用Simulink的库浏览器。3、在SimulinkLibraryBrowser窗口中，选择“File”菜单下的“New”中的“Model”项，创建一个新的模型模板。4、向模型中调用模块，将仿真调制所需的模块连接起来。5、对模块进行参数设置，并设置仿真时间，开始仿真。五、注意事项
1、存储的文件格式必须是MATLAB文件格式。
2、调用模块时必须注意是否是所需要的正确模块。2、链接各个模块时要小心检查连接是否有错误。 附录2总程序程序一function[y,Kmod,fs,fb,fc]=qpsk(x,Kmod,Kbase,fs,fb,fc);ifnargin<6;fc=2;end;ifnargin<5;fb=1;end;ifnargin<4;fs=32;end;ifnargin<3;Kbase=2;end;ifnargin<2;Kmod=1;end;ifnargin<1;x=[00011110];end;T=length(x)/fb;m=fs/fb;nn=length(x);dt=1/fs;t=0:dt:T-dt;Kmod=rem(Kmod,2);Kmod=Kmod+(Kmod==0)*2;Kbase=rem(Kbase,2);Kbase=Kbase+(Kbase==0)*2;ifKmod==1;x1=x*2-1;tstr='QPSK';elseifKmod==2;x1=dqpskcd(x);x1=x1*2-1;tstr=['QDPSK'];end;I=x1(1:2:nn-1);Q=x1(2:2:nn);I=pulse(I,2*m);Q=pulse(Q,2*m);ifKbase==2;I=bshape(I,fs,fb/2);Q=bshape(Q,fs,fb/2);end;y=I.*cos(2*pi*fc*t)-Q.*sin(2*pi*fc*t);y1=y;n=length(y);ifnargout<1; subplot(211);plot(t,y,t,I,t,Q,[0T],[00],'b:');ifKbase==2;tstr=[tstr'withtheRCfilter'];end;title('Signal');n=length(y);y=fft(y)/n;y=abs(y(1:fix(n/2)))*2;I=find(y<1e-04);Y(I)=1e-04;y=20*log10(y);f1=m/n;f=0:f1:(length(y)-1)*f1;subplot(223);plot(f,y,'r');gridon;title('Spectrum');xlabel('f/fb');zoomxon;subplot(224);constel(y1,fs,fb,fc);xlabel('Constellation');set(gcf,'num','off','name',['tstr','blanks(10)','BBI2000']);end;程序二function[xn,x]=qpskdet(y,Kmod,fs,fb,fc);ifnargin<5;fc=2;end;ifnargin<4;fb=1;end;ifnargin<3;fs=32;end;ifnargin<2;Kmod=1;end;ifnargin<1;y=qpsk([0011100101]);end;Kmod=rem(Kmod,2);Kmod=Kmod+(Kmod==0)*2;dt=1/fs;t=0:dt:(length(y)-1)*dt;I=y.*cos(2*pi*fc*t);Q=-y.*sin(2*pi*fc*t);[b,a]=butter(2,2*fb/fs);I=filtfilt(b,a,I);Q=filtfilt(b,a,Q);m=2*fs/fb;N=length(y)/m;n=(.75:1:N)*m;In=(sign(I(n))+1)/2;Qn=(sign(Q(n))+1)/2; xn=[In;Qn];xn=xn(:);xn=xn';x=[I;Q];ifKmod==1;tstr='QPSK,';elseifKmod==2;xn=dqpskcd(xn,2);tstr='QDPSK';end;ifnargout<1;c='bbbbbbbbrrrrrrrr';subplot(211);plot(t,y);title('input');subplot(212);plot(t,x);set(gca,'ygrid','on');v=axis;fori=1:2*N;ci=rem(i,16);ci=ci+(ci==0)*16;ci=ci(ci);text((2*i-1)*m*dt/4,v(4)*.8,int2str(xn(i)),'color',ci);end;set(gcf,'num','off','name',...['CoherentDetectionof',tstrblanks(10)'BBI2000']);zoomxon;end;
