基于Simulink的数字通信系统仿真— 采用 2PSK调制技术

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1、1.项目目的基于Simulink的数字通信系统仿真—采用2PSK调制技术1.1技术要求（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）及解调技术和高斯噪声信道原理等。(2)建立数字通信系统数学模型；(3)建立完整的基于2PSK的模拟通信系统仿真模型；(4)对系统进行仿真、分析。1.2主要任务(1)建立模拟通信系统数学模型；（2)利用Simulink的模块建立模拟通信系统的仿真模型；(3)对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果；(4)将仿真结果与理论结果进行比较、分析。

2、2.项目正文：2.1二进制相移键控——2PSK设计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，把数字基带信号当作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

3、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。相应的2psk信号波形的示例见下一页-16-101图1-12psk信号波形▪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

4、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E2psk=Acos(cosωct+ψn)其中，ψn表示第n个符号的绝对相位：ψn=0发送“0”时1发送“1”时因此，上式可以改写为E2psk=Acosωct概率为P-

5、Acosωct概率为1-P由于表示信号的两种码元的波形相同，记性相反，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相乘，即ｅ2psk(t)=s(t)cosωct其中s(t)=∑ang(t-nTs)这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an得统计特性为-16-1概率为Pan=-1概率为1-P即发送二进制符号“0”时（an取+1），ｅ2psk(t)取0相位；发送二进制符号“1”时（an取-1），ｅ2psk(t)取π相位。解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于P

6、SK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。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中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，在进行抽样判决。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0.2PSK信号相干解调各点时间波形如图3所示.当恢复的相干载波产生180°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是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.2PSK信号相干解调各点时间波形图1-22P

7、SK信号相干解调各点时间波形说明:此2PSK解调器在无噪声情况下能对2PSK信号正确解调。（b）是受到的2PSK;(C)是本地载波提取电路提取的同频同相载波信号；（d）-16-是接受2PSK信号与本地载波相乘得到的波形示意图，此波形经过低通滤波器滤波后得到低通信号(e),取样判决器在位定时信号（f）的控制下对(e)波形取样，在与门限进行比较，做出相应的判决得到恢复的信息（g）需要注意的是判决规则应与调制规则一致。这种现象通常称为"倒π"现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模

8、糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的"倒π"现象,从而使得2PSK方式在实际中很实用.2PSK信号的功率谱：图1-32PSK信号的功率谱由图可知，2PSK信号的功率谱是基带信号功率谱的线性搬移其频谱的主要带宽是二进制基带信号频谱主瓣宽度的两倍，即2.2系统结构设计框图²2PSK信号的调制原理框图如下图所示-16-180°移相cosωct开关电路e2psk(t)图1-42PSK信号键控法调制原理框图说明：2psk调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器就模拟调制法而言，与产生2