武汉理工大学matlab应用课程设计说明书-dskdpsk信号的仿真分析(编辑修改稿)

武汉理工大学matlab应用课程设计说明书-dskdpsk信号的仿真分析(编辑修改稿)内容摘要：

现象或 “ 反相工作 ”。 这也是 2PSK 方式在实际中很少采用的主要原因。 另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时 刻。 （ 3） PSK 相干解调系统性能分析 PSK 相干解调方式又称为极性比较法，其性能分析模型如图 24 所示。 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 抽样 判决器 a c d e b cosWctwcos epsk(t) 定时 脉冲 输出 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 8 图 24 PSK信号相干解调系统性能分析模型 当信号经过信道传输时会受到噪声的影响，这是不可避免的。 而通信系统中常见的热噪声近似为高斯白噪声，且符合加性。 根据设计要求考虑不同信噪比的高斯白噪声对 PSK系统的影响。 在此过程中，我用函数 randn 来添 加噪声，此函数功能为向信号中添加噪声功率为其方差的高斯白噪声。 设接收端带通滤波器输出波形 y((t)为： （公式 210） 经过相干解调后，送入抽样判决器的输入波形为： （ 公式 211） 由于 ()t是均值为 0，方差为 2n 的高斯噪声，所以 x(t)的一维概率密度函数为 ： （公式 212） （公式 213） 由最佳判决门限分析可知，在发送“ 1”和发送“ 0”的概率相等时，最佳判决门限 b*=0.此时，发“ 1”而错判为“ 0”的概率为 ： 发 送 端 信 道 带 通 滤 波 器 相 乘 器 低 通 滤 波 器 抽 样 判 决 器 定时 脉冲 )(tsT )(tni )(tyi ctcos2 y(t) x(t) 输出 [ ( ) ] c o s ( ) s in , 1() [ ( ) ] c o s ( ) s in 0c c s cc c s ca n t t n t tyt a n t t n t t    发 送 “ ” 时， 发 送 “ ” 时( ) , 1() ( ) , 0cca n txt a n t  发 送 “ ” 符 号发 送 “ ” 符 号时发送“ 12 )(e xp2 1)( 2 21  nnaxxf ”时发送“ 02 )(e xp2 1)( 2 20  nnaxxf 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 9 （公式 214） 同理，发送“ 0”而错判为“ 1”的概率为 （公式 215） 故 2PSK 信号相干解调时 系统的总误码率为 （公式 216） 在大信噪比条件下，上式可近似为 （公式 217） 用 Matlab 实现 PSK 系统 的调制解调 用 Matlab 实现 2PSK 信号 的调制解调的程序见附录 2。 DPSK 调制解调原理及设计 DPSK 信号调制解调原理 （ 1） DPSK 的调制过程分析 2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相伴变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。 假设  为当前码元与前一码元的载波相位差，可定义一种数字信息与  之间的关系为：  =0 表示数字信息“ 0”，  = 表示数字信息“ 1”。 于是可以将一组二进制数字信息与其对应的 DPSK 信号的相位关系示例如下： 数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 0 DPSK 相位：（  ） 0   0 0 0  0 0 或 （ 0）  0 0    0   由此示例可知，对于相同的基带数字信息序列，由于序列初始码元的参考相位不同，DPSK 信号的相位可以不同。 也就是说， DPSK 信号的相位并不直接代表基带信号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。 2DPSK 信号的产生方法，先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字 信息序列的绝对码变换成相对码，然后再根据相对 码进行绝对调相，从而 产生二进制差分相(1 ) ( 0 / 1 ) ( 0) ( 0 / 1 )eP P P P P  12erfc r00(1 / 0 ) ( 0 ) ( )P P x f x d x    12erfc r0 1( 0 / 1) ( 0 ) ( )P P x f x dx    12erfc r12 rePer 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 10 称键控信号。 其模拟调制原理框图如图 25 所示。 就是在 PSK 调制原理框图前加了一个差分编码器。 图 25 DPSK模拟调制原理框图 （ 2） DPSK 的解调过程分析 2DPSK 的相干解调加码反变换法。 其解调原理是，对 2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再经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，由于载波相位模糊性的影响，使得解调出的相对码 也可能是“ 1”和“ 0”倒置，但经过差分译码得到的绝对不会发生任何倒置的现象，从而解决了载波相位模糊性带来的问题。 其原理框图如图 13 所示。 （ 3） DPSK 相干解调系统性能分析 2DPSK 原相干解调法，又称极性比较码反变换法，其解调原理是：对 2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码序列 {bn},再通过码反变换器变换为绝对码序列 {an}，从而恢复也发送的二进制数字信息。 因此，码反变换器输入端的误码率 Pe 可由 2PSK 信号采用相干解调时的误码率公式来确定。 于是， 2DPSK 信号采用极性比较码反变换法的系统的误码率只 需 在上式基础上考虑码反变换器对误码率的影响即可。 由分析可知， Pe=erfc( r ) （公式 218） 用 Matlab 实现 DPSK 系统的调制解调 用 Matlab 实现 2DPSK 信号 的调制解调的程序见附录 3。 码型变换 乘法器 极性 归零 coswct e2psk(t) S(t) 差分编码器 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 11 3 仿真分析 PCM 律编码 仿真 结果 分析 图 31 PCM抽样仿真图 图 32 PCM 律编码仿真结果 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 12 如图 31 所示，模拟信号的频率为 300Hz，抽样信号的频率为 3000Hz，可以看到经过抽样后，模拟信号变为了离散信号，符合题目的性能要求。 当用 3000Hz 抽样信号对 300Hz正弦波进行抽样时，每个周期 抽取十个点，然后 对各个点进行 PCM 律编码，编码结果的一部分如图 32 所示。 由于是  律编码，所以每个点用九位二进制表示。 由图可以看出，编码结果正确，与实际相符。 PSK 调制解调仿真分析 图 33 PSK调制解调仿真结果 为了使 每个图形相对应，方便看出波形调制解调前后及通过高斯白噪声信道前后的波形变化， 图 33 中将每个图像的比例设置为相同值 ， 此时 2PSK 调制信号波形过于紧密。 调制信号波形的相位变化可以见图 34。 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 13 图 34 2PSK调制信号波形 如图 33 所示，第一个为 PCM 编码信号部分序列，第二个为 PSK 调制信号的波形，将其与前面的二进制序列作比较可以看出其符 合要求。 第三个是通过高斯白噪声信道后的PSK 信号波形，通过将其与调制后的 PSK 信号作比较可以看出，此波形较上个波形要模糊一些，故符合题目要求。 第四个是同步解调相乘后的波形，与理论知识联系比较后，其符合题目要求。 第五个是经低通滤波后的信号波形，由图可以看出，它是上个波形的包络，是符合题目要求的。 第六个是经抽样判决后的波形，也就是 PSK 解调后的波形 ，由图中可以看出它与第一个 PCM 编码 序列的波形是完全一致的，故是符合要求的。 图 35 PSK各信号的频谱仿真结果 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 14 图 36 PSK信号误码率随信噪比的变化曲线 DPSK 调制解调仿真分析 图 37 DPSK调制解调仿真结果 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 15 如图 37 所示，第一个为 PCM 编码信号序列，与 PCM 编码结果相符。 第二个为 DPSK调制信号的波形，将其与前面的二进制序列作比较可以看出其符合要求。 第三个是同步解调相乘后的波形，与理论知识联系比较后，其符合题目要求。 第四个是经低通滤波后的信号波形，由图可以看出，它是上个波形的包络，是符合题目要求的。 第五个是经抽样判决及逆码变换后的波形，也就是 DPSK 解调后的波形，由图中可以看出它与第一个 PCM 编码信号 序列 的波形是完全一致的，故是符合要求的。 图 38 DPSK各信号的频谱仿真结果 武汉理工大学《 Matlab 应用》课程设计说明书 16 图 39 DPSK信号的误码率随信噪比的变化曲线 4 总结及体会 通过此次的课程设计，我的收获颇丰。 在这个过程中，。