第一篇：通信原理课程设计_(基于MATLAB的_2PSK_2DPSK仿真)
江西农业大学
通信原理课程设计报告
题 目 基于Matlab的相移键控仿真设计
专 业 电子信息工程
学生姓名 曾凡文
学 号 20121206
江西农业大学课程设计报告 二 0 一五 年 六 月
基于Matlab的2PSK,2DPSK仿真
摘要：现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好，作为其关键技术之一的调制技术一直是研究的一个重要方向。本设计主要叙述了数字信号的调制方式，介绍了2PSK数字调制方式的基本原理，功率谱密度，并运用MATLAB软件对数字调制方式2PSK进行了编程仿真实现,在MATLAB平台上建立2PSK和2DPSK调制技术的仿真模型。进一步学习了MATLAB编程软件，将MATLAB与通信系统中数字调制知识联系起来，为以后在通信领域学习和研究打下了基础在计算机上，运用MATLAB软件来实现对数字信号调制技术的仿真。
课程设计目的：通过课程设计，巩固已学过的*****知识，加深对其理解和应用，学会应用Matlab Simulink工具对通信系统仿真。
关键词：数字调制与解调；MATLAB；2PSK；2DPSK；
江西农业大学课程设计报告
第1章 基本工作原理
1.1 2PSK原理
1.1.1 2PSK基本原理
二进制移相键控，简记为2PSK或BPSK。2PSK信号码元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位“0”和“”来表示，而其振幅和频率保持不变.因此，2PSK信号的时域表达式为:
(t)=Acos其中，表示第n个符号的绝对相位：
t+)
=因此，上式可以改写为:
这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式,称为二进制移相键控方式。二进制移相键控信号的典型时间波形如图1-1。
10011tTs江西农业大学课程设计报告
图1-1 二进制相移键控信号的时间波形
1.1.2 2PSK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。2PSK信号调制有两种方法，即模拟调制法和键控法。通常用已调信180°分别表示信号的 1 和 两个反相的载制。2PSK以载
号载波的 0°和 二进制数字基带0，模拟调制法用波信号进行调波的相位变化作为参考基准的，当基带信号为0时相位相对于初始相位为0°，当基带信号为1时相对于初始相位为180°。键控法，是用载二进制信息的调制和180°来分别代表达式为：
波的相位来携带方式。通常用0°表0和1。其时域
e2PSKang(tnTs)cosct
n其中，2PSK的调制中an必须为双极性码。两种方法原理图分别如图1-2和图1-3所示。
图1-2 模拟调制原理图
江西农业大学课程设计报告
图 1-3 键控法原理图
带通滤波器ae2PSK(t)相乘器c低通滤波器d抽样判决器定时脉冲e输出
cosct
1.1.3 2PSK解调原理
b由于2PSK的幅度是恒定的，必须进行相干解调。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信号的相干解调原理图如图1-4所示，各点的波形如图1-5所示。
由于2PSK信号的载波回复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需相干载波可能相同，也可能相反，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的基带信号正好相反，即“1”变成“0”吗“0”变成“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。
图 1-4 2PSK的相干解调原理图
江西农业大学课程设计报告
edb10011atTstctt10011t
图 1-5 相干解调中各点波形图
1.2 2DPSK原理
1.2.1 2DPSK基本原理
二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记为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。所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。
传输系统中要保证信息的有效传输就必须要有较高的传输速率和很低的误码率。在传输信号中，2PSK信号和2ASK及2FSK信号相比，具有较好的误码率性能，但是，在2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，并将造成接收码元“0”和“1”的颠倒，产生误码。为了保证2PSK的优点，又不会产生误码，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控（2DPSK），及相对相移键控。
2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图见图1-6。
江西农业大学课程设计报告
图1-6 2DPSK信号波形图
(a)绝对码(b)相对码10参考100011011(c)2DPSKt1.2.2 2DPSK调制原理
二进制差分相移键控。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，可定义一种数字信息与之间的关系为：
0（数字信息“0”）
（数字信息“1 为前一码元的相位。
实现二进制差分相移键控的最常用的方法是：先对二进制数字基带信号进行差分编码，然后对变换出的差分码进行绝对调相即可。2DPSK调制原理图如图1-7所示。
绝对码Dn相对码BnCnS2dpsk(t)+延时Ts波形变换×Coswc(t)
图1-7 2DPSK调制原理框图
1.2.3 2DPSK解调原理
2DPSK信号解调有相干解调方式和差分相干解调。用差分相干解调这种方法解调时不需要恢复本地载波，只要将DPSK信号精确地延迟一个码元时间间隔，然后与DPSK信号相乘，相乘的结果就反映了前后码元的相对相位关系，经低通滤波后直接抽样判决即可恢复出原始的数字信息，而不需要在进行差分解码。
第二章 设计系统
江西农业大学课程设计报告 2.1框图
两种解调方式的原理框图如图1-8和图1-9所示。
图 1-8 2DPSK差分相干解调原理框图
图 1-9 2DPSK相干解调原理框图
2.2工作原理
相干解调码变换法及相干解调法的解调原理是，先对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的问题。本次设计采用相干解调。
2.3设定参数 如附录1
江西农业大学课程设计报告
第三章 Matlab仿真
3.1显示系统不同部分的信号波形
3.1.1PSK如图3-1和图3-2所示
图3-1
图3-2
江西农业大学课程设计报告
3.1.2 2DPSK如图3-
3、图3-4和图3-5所示
图3-3
图3-4
江西农业大学课程设计报告
图3-5 3.2各种相移系统的比较和分析
例如“倒π”现象
对于相同的数字信号基带序列，由于初始相位不同，2DPSK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号的符号。2PSK信号载波恢复过程中，存在着180°的相位模糊即恢复的本地载波与与所需的想干载波可能同相也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出来的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变成“0”，“0”变成“1”，判决器输出的数字信号全部出错, 这种现象称为2PSK的“倒π”现象或“反相工作”。本地载波与发送端载波反向时，2PSK的解调波形与2DPSK完全相反
3.3不同方式解调下PSK、DPSK的误码率
误码率是指接收的码元数在传输总码元数中所占的比例，即：
误码率错误码元数传输总码元数 PSK相干解调：
误码率（r/2）DPSK相干解调：
误码率 DPSK差分非相干解调：
误码率1/2e^(-r)r为信噪比。
误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标。在信道高斯白噪声的干扰下，各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比，而误码率表达式的形式则取决于解调方式。对于所有的数字调制系统误码率与信噪比的关系的图表来看，所有的曲线呈减函数的下降曲线，即随着信噪比的增大，误码率降低。横向比较来看，对于同一种调制方式，当信噪比相同时，采用相干解调方式的误码率低于非相干解调方式的误码率；纵向比较来看，对2PSK,2DPSK两种调制方式若采用同一种解调方式
江西农业大学课程设计报告（相干解调或非相干解调），则2PSK的误码率最低，2DSPK的误码率次之。当信噪比一定时，误码率由低到高依次是：2PSK的相干解调，2DPSK的相干解调，2DPSK的差分解的非相干调。
附录1 2PSK调制解调程序及注释： clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%载波频率 fm=i/5;%码元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));%随机序列,基带信号 figure(3);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(411);plot(t,st1);title('基带信号st1');axis([0,5,-1,2]);%由于PSK中的是双极性信号，因此对上面所求单极性信号取反来与之一起构成双极性码
st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else
江西农业大学课程设计报告 st2(k)=1;end end;subplot(412);plot(t,st2);title('基带信号反码st2');axis([0,5,-1,2]);st3=st1-st2;subplot(413);plot(t,st3);title('双极性基带信号st3');axis([0,5,-2,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(414);plot(s1);title('载波信号s1');e_psk=st3.*s1;figure(2);subplot(511);plot(t,e_psk);title('e_2psk');noise=rand(1,j);psk=e_psk+noise;%加入噪声 subplot(512);plot(t,psk);title('加噪后波形');psk=psk.*s1;%与载波相乘 subplot(513);plot(t,psk);title('与载波s1相乘后波形');[f,af] = T2F(t,psk);%通过低通滤波器 [t,psk] = lpf(f,af,B);subplot(514);plot(t,psk);title('低通滤波后波形');for m=0:i-1;if psk(1,m*500+250)<0;for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;psk(1,j)=1;end
江西农业大学课程设计报告 end end subplot(515);plot(t,psk);axis([0,5,-1,2]);title('抽样判决后波形')
2DPSK调制解调程序及注释: clear all close all i=10;j=5000;fc=4.6;%载波频率 fm=i/5;%码元速率 B=2*fm;t=linspace(0,5,j);a=round(rand(1,i));figure(4);stem(a);st1=t;for n=1:10 if a(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end figure(1);subplot(321);plot(t,st1);title('绝对码');axis([0,5,-1,2]);b=zeros(1,i);%全零矩阵 b(1)=a(1);for n=2:10 if a(n)>=1;
江西农业大学课程设计报告 if b(n-1)>=1 b(n)=0;else b(n)=1;end else b(n)=b(n-1);end end st1=t;for n=1:10 if b(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st1(m)=1;end end end subplot(323);plot(t,st1);title('相对码st1');axis([0,5,-1,2]);st2=t;for k=1:j;if st1(k)>=1;st2(k)=0;else st2(k)=1;end end;subplot(324);plot(t,st2);title('相对码反码st2');axis([0,5,-1,2]);s1=sin(2*pi*fc*t);subplot(325);plot(s1);title('载波信号s1');s2=sin(2*pi*fc*t+pi);subplot(326);plot(s2);
江西农业大学课程设计报告 title('载波信号s2');d1=st1.*s1;d2=st2.*s2;figure(2);subplot(411);plot(t,d1);title('st1*s1');subplot(412);plot(t,d2);title('st2*s2');e_dpsk=d1+d2;subplot(413);plot(t,e_dpsk);title('调制后波形');noise=rand(1,j);dpsk=e_dpsk+noise;%加入噪声 subplot(414);plot(t,dpsk);title('加噪声后信号');dpsk=dpsk.*s1;%与载波s1相乘 figure(3);subplot(411);plot(t,dpsk);title('与载波相乘后波形');[f,af]=T2F(t,dpsk);%通过低通滤波器 [t,dpsk]=lpf(f,af,B);subplot(412);plot(t,dpsk);title('低通滤波后波形');st=zeros(1,i);%全零矩阵 for m=0:i-1;if dpsk(1,m*500+250)<0;st(m+1)=0;for j=m*500+1:(m+1)*500;dpsk(1,j)=0;end else for j=m*500+1:(m+1)*500;st(m+1)=1;dpsk(1,j)=1;end end end subplot(413);
江西农业大学课程设计报告 plot(t,dpsk);axis([0,5,-1,2]);title('抽样判决后波形')dt=zeros(1,i);%全零矩阵 dt(1)=st(1);for n=2:10;if(st(n)-st(n-1))<=0&&(st(n)-st(n-1))>-1;dt(n)=0;else dt(n)=1;end end st=t;for n=1:10 if dt(n)<1;for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=0;end else for m=j/i*(n-1)+1:j/i*n st(m)=1;end end end subplot(414);plot(t,st);axis([0,5,-1,2]);title('码反变换后波形');
第二篇：通信原理仿真
通信原理仿真实验提纲
1.任意产生一个调制信号，画出其波形及其频谱；
2.产生一个余弦载波信号，画出其波形及其频谱；
3.分别采用AM（幅度），DSB（双边），SSB（单边）的方式对调
制信号进行调制，画出已调信号的波形及频谱；
4.采用适当的方式，分别对3中得到的已调信号进行解调，画
出解调信号的波形；
5.产生一个高斯白噪声，叠加在已调信号上，然后进行解调，画出解调信号的波形；
6.比较4和5中的结果；
7.编写A律13折线PCM编码的程序，能够对任意输入信号输
出其PCM编码；
8.产生一个随机数字信号，分别进行ASK，FSK，PSK调制解调，画出解调前后的波形
第三篇：通信仿真课程设计 初稿
基于MATLAB的点对点通信仿真
摘
要
在当前飞速发展的信息时代，随着数字通信技术计算机技术的发展，以及通信网络与计算机网络的相互融合，信息技术已成为21世纪社会国际化的强大动力。Matlab软件包含众多的功能各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等。作为一个功能强大的数学工具软件，在很多领域中得到本文利用Matlab对点对点通信进行仿真实验，实现信号从信源到信宿过程的模拟并获得信噪比与误码率的曲线图，研究了相移键控调制下信噪比与误码率的关系并比较了不同进制相移键控调制下误码率—信噪曲线的异同，同时也研究了不同中继信道对误码率—信噪比曲线的影响了广泛的应用。
关键字：MATLAB仿真；点对点通信；PSK；中继信道；误码率
基于MATLAB的点对点通信仿真............................................................................................1 摘
要............................................................................................................................1 1 引言.................................................................................................................................2 1.1 课程设计的目的和意义...........................................................................................2 1.2 课程设计内容.........................................................................................................2 2仿真环境简介....................................................................................................................3 3系统理论分析....................................................................................................................3 3.1通信系统模型..........................................................................................................3 3.2 相移键控原理.........................................................................................................4 3.2.1二进制相移键控原理......................................................................................4 3.2.2 多进制相移键控调制原理..............................................................................5 4 仿真过程基于Matlab的实现.............................................................................................6 4.1仿真条件及符号说明................................................................................................6 4.1.1仿真条件：....................................................................................................6 4.1.2符号说明........................................................................................................6 5仿真结果...........................................................................................................................8 6仿真模型分析....................................................................................................................9 6.1模型结果分析..........................................................................................................9 6.2模型优缺点分析及改进方案...................................................................................10 6.2.1优缺点分析..................................................................................................10 6.2.2改进发案......................................................................................................10 7小结体会.........................................................................................................................10 参考文献............................................................................................................................11 附录...................................................................................................................................12 1 8PSK信噪比—误码率作图代码................................................................................12 2 QPSK信噪比—误码率作图代码................................................................................13 3 BPSK信噪比—误码率作图程序................................................................................15 4 QPSK加三跳中继作图程序....................................................................................16 5 QPSK信号加两跳中继作图程序................................................................................18 6 QPSK信号加一跳中继作图程序................................................................................20 引言
1.1 课程设计的目的和意义
巩固所学的专业技术知识，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力，培养初步的独立设计能力；通过课程设计仿真试验，了解并掌握通信系统、通信调制解调等技术的一般设计方法，训练并提高学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、运用标准与规范和应用计算机等方面的能力，更好地将理论与实践相结合，提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。并且掌握Matlab的简单操作方法。
1.2 课程设计内容
1）设计一个四进制相移键控调制系统，绘出误码率与信噪比的关系曲线。2）绘制不同进制相移键控下误码率与信噪比的关系曲线，并分析是否与理论相符，得出结论。
3）
设计一个加中继且的四进制相移键控系统，绘出其误码率与信噪比的关系曲线。
4）绘出四进制相移系统加不同跳数中继情况下其误码率与信噪比的关系曲线，并分析是否与理论相符，得出结论。
2仿真环境简介
本次课程设计使用
MATLAB，运用蒙特•卡罗方法（Monte Carlo method），对通信系统进行仿真。
MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C++。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
蒙特•卡罗方法（Monte Carlo method），也称统计模拟方法，是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明，而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。是指使用随机数（或更常见的伪随机数）来解决很多计算问题的方法。
这里主要使用MATLAB提供的功能，包括：数值和符号计算，工程与科学绘图等，实现蒙特•卡罗过程，对通信系统进行仿真。最后给出几种不同通信系统的通信效果的可视化结果，并对结果进行分析，比较。
3系统理论分析
3.1通信系统模型
图2-1：通信系统模型
如图2-1所示为通信系统的模型,由一下几个部分组成： 信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。
信道是信息论中的一个主要概念。它是用来传送信息的，所以理论上应解决它能无错误地传送的最大信息率，也就是计算信道容量问题，并证明这样的信息率是能达到或逼近的,最好还能知道如何实现，这就是信道编码问题。
在理论研究中，一条信道往往被分成信道编码器、信道本身和信道译码器。人们可以变更编码器、译码器以获得最佳的通信效果，因此编码器、译码器往往是指易于变动和便于设计的部分，而信道就指那些比较固定的部分。但这种划分或多或少是随意的，可按具体情况规定。例如调制解调器和纠错编译码设备一般被认为是属于信道编码器、译码器的，但有时把含有调制解调器的信道称为调制信道；含有纠错编码器、译码器的信道称为编码信道。信息通过信道传输，由于物理介质的干扰和无法避免噪声，信道的输入和输出之间仅具有统计意义上的关系，在做出唯一判决的情况下将无法避免差错，其差错概率完全取决于信道特性。因此，一个完整、实用的通信系统通常包括信道编译码模块。视频信号在传输前都会经过高度压缩以降低码率，传输错误会对最后的图像恢复产生极大的影响，因此信道编码尤为重要。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
3.2 相移键控原理
数字相位调制(phase shift keying,PSK)又称相移键控。二进制相移键控记做2PSK是相移键控最简单的形式，还有多进制相移键控MPSK是二进制相移键控的推广，本次仿真实验主要用到了二进制相移键控（BPSK），四进制相移键控（QPSK）及八进制相移键控（8PSK）三种调制方式
3.2.1二进制相移键控原理
二进制相移键控是用二进制数字信号去控制载波的相位，使已调等幅、恒定载波的载波相位与待发数字信号相对应；只有两种对应状态，例如载波相位以0相与（传号）和“0”（空号）。如果数字基带信号g(t)的的幅度是
1、p相分别代表“1”宽度为Tb的矩形脉冲，则2PSK信号可表示为：
j2PSK(t)=Acos(w0t+q)
q取0时代表“1”，取p时代表“0”
由于2PSK信号相当于DSB信号，因而不能采用包络解调，要采用相干解调；但必须在DSB解调后加一抽样判决以便恢复原数字信号。其判决准则为：抽养值大于0，判为1 ；抽养值小于0，判为0 下图为2PSK信号的波形图及矢量图
图3-1：2PSK信号波形图 图3-2:2PSK信号矢量图
3.2.2 多进制相移键控调制原理
多进制相移键控是二进制的推广。它用多个相位状态的正弦震荡分别表示不同的数字信息，通常相位用M=2n计算，有2,4,8,16相制等，M取不同的相位，分别于n为二进制码元的不同组合相对应。其信号的产生于BPSK类似只是维度不同在处理时略有差别，在此不再详细介绍
图3-3和图3-4分别为QPSK信号及8PSK信号的矢量图
010011013π/4相11π/4相1103π/8相111π/8相0-π/8相101-3π/8相100
5π/8相7π/8相-7π/8相0010-3π/4相 0010-π/4相-5π/8相000
图3-3:QPSK信号矢量图 图3-4:8PSK信号矢量图 仿真过程基于Matlab的实现
4.1仿真条件及符号说明 4.1.1仿真条件：
(1)整个通信的等效高斯白噪声方差为1；（2）假设信道估计是理想的；
(3)经过不同跳数中继的QPSK信号总的增益相同
4.1.2符号说明
(1)ray为瑞利衰落信道（2）n为高斯噪声
(3)r为信号经过瑞利衰落信道后的接受信号（4）y为接收端对接收信号还原处理后的信号（5）snr为信噪比
（6）xigma为噪声方差（7）ber为误码率（8）li为单位虚数i（9）s为调制信号的相位
（10）G为经过中继转发是信号的增益
4.2仿真过程的实现
（1）调制信号的产生（以QPSK为例）
产生两个（0,1）的随机数，根据两个数的范围，规定发送的两位原码的值及其相位
ss1=rand(1,2);if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=1;s1(1,2)=1;s=exp(1i*(pi/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=1;s=exp(1i*pi*(3/4));elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))s1(1,1)=0;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;s1(1,2)=0;s=exp(1i*pi*(7/4));
（2）信道的产生
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（3）高斯噪声的产生
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
（4）接收信号
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;（5）接收信号的还原
y=r/ray;（6）接受判决的实现
根据接受信号最终落在矢量图中的位置判断发送的QPSK信号的值，程序如下： if(real(y)>0)y1=1;else y1=-1;end
if(imag(y)>0)y2=1;else
y2=-1;end
if((y1==1)&&(y2==1))rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));elseif((y1==-1)&&(y2==1))rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));elseif((y1==-1)&&(y2==-1))rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
（7）信号经过中继转发过程的实现
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;y1=r/ray;ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));r1=y1*ray1*G1+n1;
5仿真结果
仿真结果如下图所示：
图5-1为8PSK，QPSK,BPSK信号加高斯白噪声经过相同信道，其误码率与信噪比的关系曲线 图5-2为QPSK信号分别经过一跳中继，两跳中继及三跳中继后信噪比与误码率的关系曲线 100 M进制相位调制误码率—信噪比曲线图8PSK10-1QPSKBPSKber(误码率)10-210-310-410-50 ***0snr(信噪比)图5-1：M进制相位调制信噪比—误码率曲线图
100对比加不同跳数中继是信噪比与误码率的关系加三跳中继加两跳中继加一跳中继10-1误码率10-210-3012345678910信噪比(dB)图5-2：对比加不同跳数中继时信噪比与误码率的关系
6仿真模型分析
6.1模型结果分析
图5-1所示为M进制相位调制信号误码率—信噪比的关系曲线 由图可知：误码率随着信噪比的增大而减小，即要想减小信号在传输过程中的失真度必须增加信号的发射功率以减小信号的误码率；对于BPSK、QPSK及8PSK相位调制，在相同信噪比的情况下BPSK的误码率最小QPSK次之，8PSK的误码率最大；同时，要想实现想同的误码率，8PSK调制时必须提供更大的信号功率，QPSK次之，BPSK所需的信号功率最小。然而对于MPSK系统，M的值越大，其功率谱的主瓣越大频带利用率越高，发送数据的速率越快。因此为提供较高的服务质量，在实际的运用中需均衡考虑信号的误码率及发送速率，因而MPSK系统一般很少取较大的M值，一般取M £16，并且以M=4的QPSK使用最多，其次是8PSK，16PSK及BPSK都较少使用。
图5-2所示为在信号的总增益相同的情况下对比QPSK信号加不同跳数中继时信噪比与误码率的关系的曲线图。由图可知在相同信噪比的情况下，信号所经过的中继跳数越多其误码率就越大，原因是所经过的中继跳数增加后所加入噪声也怎加了，同时每经过一个信道时也会增加数据传输的误码率。
6.2模型优缺点分析及改进方案 6.2.1优缺点分析
本文对MPSK信号经高斯信道传输的接受误码率进行蒙特卡罗仿真，仿真过程取了1000000个点，得到了较为准确的信噪比—误码率的关系曲线；同时本文还考虑了加入中继时的情况，对比了加不同跳数中继对信噪比—误码率曲线的影响获得了比较正确的结论；当然本模型也有一些不足之处，例如通信系统比较简单没有加入编码和解码的过程，算法的设计也还不是特别简化，所获得的信噪比与误码率的关系曲线也没有和实际的曲线进行对比，数据的说服力还不够强。
6.2.2改进发案
由于时间有限，我们现在所学的知识有限，整个仿真模型存在大量的不足之处，我在此提出以下改进方案：
（1）本通信仿真模型还可以加入编码解码的过程
（2）加中继时的模型还可以讨论一下协作中继时的情况（3）本模型还可以用Simulink模块来进行仿真
（4）可以把仿真所获得的的曲线与实际情况下的信噪比—误码率的曲线拿来对比
7小结体会
历时两个月的软件课程设计让我们受益良多，从开始不懂matlab做起课程设计来一头雾水到后期可以和老师讨论自己想法，这中间都离不开老师的悉心教诲。
这次软件课程设计的开展，其目的在于让我们了解通信过程是如何实现的，以及让我们深入了解matlab是如何作为仿真软件仿真通信过程并结合相关的实例让我们在原有了解的基础上设计完成老师布置的课题。
在进行软件课程设计的过程中我们遇到了一系列的问题，首先是对于matlab软件的不熟悉，好在在大家的摸索和交流以及和老师的交流中慢慢熟悉。其次，由于在本专业的推荐课表中未导入通信原理等相关课程，使得我们对于调制解调，信道，编码，接受判别等方面并不了解，大家一起查阅相关书籍，积极交流，积极主动的询问老师，自己尝试编码，错误共享，成果共享，在老师的帮助下将上述模糊的概念一一攻克，并在错误中学会了进步。
在老师未布置课程题目时，老师给了我们积极思考的空间，通过自己在个人电脑上的编码实践和结合借阅的有关书籍，老师传给我们的实例和学习资料，自己摸索，在上课时间和老师沟通，进行每人为时3分钟的问题陈述，自己进程的陈述，结合陈述，老师给予相应的解答和指导。大家都表示在这个自主学习的过程中受益匪浅。
老师布置课程设计题目后，大家结合开始做的准备工作一步一个脚印的慢慢完善我们的程序和功能，在学会如何对多进制调制进行编码的基础上进行课程题目相关的仿真，并针对matlab仿真的结果进行交流，在原本点对点的单信道通信的基础上加了中继信道，实现了对于不同跳数的仿真，并进行了对比。同时由于不同的调制方式对误码率也有一定的影响，我们在基于多进制调制方式仿真上做了一个单信道的8PSK,QPSK,BPSK不同调制方式对接受端误码率的影响的仿真，并对结果进行了对比得出了相同信噪比时BPSK的误码率最低，QPSK其次，8PSK的误码率最高的仿真结果。
在本次课程设计实训中，我们认识到了实训远比理论学习更有乐趣，仿真的意义就在于无需花费过大的成本就可以在计算机上通过matlab等仿真软件模拟通信的过程，对最终的结果有一个大致的认识和了解，并与理论结果进行比对，找出产生差异的原因，同时节省了移动运营商的成本。
而对于这历时两个月的自我学习和共同学习，我们意识到学习有时候不是一个人的过程，它可以是一群人共同进步的过程。在交流和沟通中共同学习，共同协作，共同完成课题。在老师的帮助、在理解的基础上、在实践和理论相结合的基础上学习，无疑是进步和积极的。
总之，在这次软件课程设计的学习过程中无论是学习方法还是软件仿真方法，我们都获益匪浅，同时也感谢在课程设计过程中智慧老师不遗余力的教诲和给予我们的帮助。过程是艰辛的，但成果是美丽的。
参考文献
[1] 王秉钧,冯玉珉 通信原理 清华大学出版社 [2] 樊昌信.通信原理.国防工业出版社
[3] 黄载禄，殷蔚华.通信原理.科学出版社
[4] 李宗豪.基本通信原理.北京邮电大学出版社
[5] 甘勤涛.MATLAB 2012数学计算与工程分析从入门到精通.机械工业出版社 [6] 求是科技编著.MATLAB 7.0从入门到精通.人民邮电出版社
[7](美)William J.Palm III著;黄开枝译.MAtlab基础教程.清华大学出版社
附录
部分程序代码： 8PSK信噪比—误码率作图代码
clear all;clf;
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber8PSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,3);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,1,1];
s=exp(1i*(pi/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,1,0];
s=exp(1i*pi*(3/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,1,0];
s=exp(1i*pi*(5/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,1,1];
s=exp(1i*pi*(7/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[0,0,1];
s=exp(1i*pi*(9/8));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[0,0,0];
s=exp(1i*pi*(11/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)<0.5))
s1=[1,0,0];
s=exp(1i*pi*(13/8));
elseif((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)<0.5)&&(ss1(1,3)>0.5))
s1=[1,0,1];
s=exp(1i*pi*(15/8));
end ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
a=real(y);
b=imag(y);
c=atan(b/a);
if(a>0&&b>0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[1,1,1];
elseif(a>0&&b>0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[1,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[0,1,0];
elseif(a<0&&b>0&&c>=(-pi/4)&&c<0)rs=[0,1,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=0&&c<(pi/4))
rs=[0,0,1];
elseif(a<0&&b<0&&c>=(pi/4)&&c<(pi/2))
rs=[0,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/2)&&c<(-pi/4))
rs=[1,0,0];
elseif(a>0&&b<0&&c>=(-pi/4)&&c<0)
rs=[1,0,1];
end
if(rs(1,1)~=s1(1,1)||rs(1,2)~=s1(1,2)||rs(1,3)~=s1(1,3))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber8PSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,ber8PSK,'r>-');gtext('8PSK')hold on;QPSK信噪比—误码率作图代码
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));berQPSK=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
berQPSK(L)=count(L)/1000000;
end
semilogy(snrindb,berQPSK,'r>-');gtext('QPSK')hold on;
BPSK信噪比—误码率作图程序
snrindb=0:1:20;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(1,length(snrindb));ber=zeros(1,length(snrindb));for L=1:length(snrindb)
for num=1:1000000
ss1=rand;if ss1>0.5
s1=1;
s=exp(1i*0);
elseif ss1<0.5
s1=0;
s=exp(1i*pi);
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y=r/ray;
if(real(y)>0)
rs=1;
else
rs=0;
end
if(rs~=s1)
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/1000000;end
semilogy(snrindb,ber,'r>-');gtext('BPSK')hold on;QPSK加三跳中继作图程序
clear all;clf;
snrindb=0:1:10;snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=2;
G2=3;G3=6;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y3=r2/ray2;
ray3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n3=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r3=y3*ray3*G3+n3;
y=r3/ray3;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信号加两跳中继作图程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G1=3;
G2=12;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G1+n1;
y2=r1/ray1;
ray2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n2=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r2=y2*ray2*G2+n2;
y=r2/ray2;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
%ͳ¼Æ´íÎóbitÊý
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;QPSK信号加一跳中继作图程序
snrindb=0:1:10;
snr=10.^(0.1*snrindb);xigma=1;
count=zeros(length(snrindb));ber=zeros(length(snrindb));G=36;
for L=1:length(snr)
for num=1:100000
ss1=rand(1,2);
if((ss1(1,1)>0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*(pi/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)>0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=1;
s=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((ss1(1,1)<0.5)&&(ss1(1,2)<0.5))
s1(1,1)=0;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(5/4));
else
s1(1,1)=1;
s1(1,2)=0;
s=exp(1i*pi*(7/4));
end
ray=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r=s*(snr(L)*xigma)*ray+n;
y1=r/ray;
ray1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
n1=sqrt(1/2)*(randn(1,1)+1i*randn(1,1));
r1=y1*ray1*G+n1;
y=r1/ray1;
if(real(y)>0)
y1=1;
else
y1=-1;
end
if(imag(y)>0)
y2=1;
else
y2=-1;
end
if((y1==1)&&(y2==1))
rs=[1,1];sre=exp(1i*(pi/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==1))
rs=[0,1];sre=exp(1i*pi*(3/4));
elseif((y1==-1)&&(y2==-1))
rs=[0,0];sre=exp(1i*pi*(5/4));
else
rs=[1,0];sre=exp(1i*pi*(7/4));
end
if((rs(1,1)~=s1(1,1))||rs(1,2)~=s1(1,2))
count(L)=count(L)+1;
end
end
ber(L)=count(L)/100000;
end
semilogy(snrindb,ber);hold on;
第四篇：通信原理课程设计
目录
一、设计目的和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
二、设计原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.2FSK的介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
2.2FSK的产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.2FSK滤波器的调解及抗噪声性能„„„„„„„„„„„„„„„„4
4.2FSK解调原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、详细设计步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„^7 1.信号产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.信号调制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.信号解调„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
四、设计结果及分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.信号产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.信号调制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.信号解调„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.课程设计程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
五、心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
六、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
2FSK的调制解调仿真实现
一、设计目的和意义
1.熟练地掌握matlab在数字通信工程方面的应用； 2.了解信号处理系统的设计方法和步骤；
3.理解2FSK调制解调的具体实现方法，加深对理论的理解，并实现2FSK的调制解调，画出各个阶段的波形；
4.学习信号调制与解调的相关知识；
5.通过编程、调试掌握matlab软件的一些应用，掌握2FSK调制解调的方法，激发学习和研究的兴趣。
二、设计原理
1.2FSK的介绍
二进制频率调制是用二进制数字信号控制正弦波的频率随二进制数字信号的变化而变化。由于二进制数字信息只有两个不同的符号，所以调制后的已调信号有两个不同的频率f1和f2，f1对应数字信息“1”，f2对应数字信息“0”。二进制数字信息及已调载波如图2-1所示。
图2-1 2FSK信号
2.2FSK的产生
在2FSK信号中，当载波频率发生变化时，载波的相位一般来说是不连续的，这种信号称为不连续2FSK信号。相位不连续的2FSK通常用频率选择法产生，如图2-2所示：
图2-2 2FSK信号调制器
两个独立的振荡器作为两个频率发生器，他们受控于输入的二进制信号。二进制信号通过两个与门电路，控制其中的一个载波通过。调制器各点波形如图2-3所示：
图2-3 2FSK调制器各点波形
由图2-3可知，波形g是波形e和f的叠加。所以，二进制频率调制信号2FSK可以看成是两个载波频率分别为f1和f2的2ASK信号的和。由于“1”、“0”
统计独立，因此，2FSK信号功率谱密度等于这两个2ASK信号功率谱密度之和，即
（2-1）
2FSK信号的功率谱如图2-4所示：
图2-4 2FSK信号的功率谱
由图2-4看出，2FSK信号的功率谱既有连续谱又有离散谱，离散谱位于两个载波频率f1和f2处，连续谱分布在f1和f2附近，若取功率谱第一个零点以内的成分计算带宽，显然2FSK信号的带宽为
（2-2）为了节约频带，同时也能区分f1和f2，通常取|f1-f2|=2fs，因此2FSK信号的带宽为
（2-3）当|f1-f2|=fs时，图2-4中2FSK的（2-4）对于功率谱是
功率谱由双峰变成单峰，此时带宽为
单峰的2FSK信号，可采用动态滤波器来解调。此处介绍功率谱为双峰的2FSK信号的解调。
3.2FSK滤波器的调解及抗噪声性能
2FSK信号的解调也有相干解调和包络解调两种。由于2FSK信号可看做是两个2ASK信号之和，所以2FSK解调器由两个并联的2ASK解调器组成。图2-5为相干2FSK和包络解调。
图2-5 2FSK信号调解器
相干2FSK抗噪声性能的分析方法和相干2ASK很相似。现将收到的2FSK信号表示为（2-5）当发送数字信息为“1”时，2FSK信号的载波频率为f1，信号能通过上支路的带通滤波器。上支路带通滤波器的输出是信号和窄带噪声ni1(t)的叠加(噪声中的下标1表示上支路窄带高斯噪声)，即
（2-6）此信号与同步载波cos2πf1t相乘，再经低通滤波器滤除其中的高频成分，送给取样判决器的信号为
（2-7）上式中未计入系数1/2。与此同时，频率为f1的2FSK信号不能通过下支路中的带通滤波器，因为下支路中的带通波器的中心频率为f2，所以下支路带通滤波器的输出只有窄带高斯噪声，即
πf2t相乘，再经低通滤波器滤波后输出为
（2-8）此噪声与同步载波cos2（2-9）上式中未计入系数1/2。定义
（2-10）取样判决器对x(t)取样，取样值为为
（2-11）其中，nI1、nI2都是均值为0、方差的高斯随机变量，所以x是均值为a、方差为的高斯随机变量，x的概率密度函数为 概率密度曲线如图2-6所示：
（2-12）
图2-6 判决值的函数示意图
判决器对x进行判决，当x>0时，判发送信息为“1”，此判决是正确的； 当x<0时，判决发送信息为“0”，显然此判决是错误的。由此可见，x<0的概率就是发“1”错判成“0”的概率，即（2-13）
当发送数字信号“0”时，下支路有信号，上支路没有信号。用与上面分析完全相同的方法，可得到发“0” 码时错判成“1”码的概率P(1/0)，容易发现，此概率与上式表示的P(0/1)相同，所以解调器的平均误码率为
Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0)=P(0/1)［P(1)+P(0)］=P(0/1)(2-14)所以
(2-15)式中
注意，式中无需“1”、“0”等概这一条件。
4．2FSK解调原理
2FSK的解调方式有两种:相干解调方式和非相干解调方式，本次课程设计采用的是相干解调方式。根据已调信号由两个载波f1、f2调制而成，相干解调先用两个分别对f1、f2带通的滤波器对已调信号进行滤波，然后再分别将滤波后的信号与相应的载波f1、f2相乘进行相干解调，再分别低通滤波、用抽样信号进行抽样判决器即可其原理如下：
图2-7 解调原理框图
输入的信号为：S（t）=[∑аn*g(t-nTs)]cosω1t+[ān*g(t-nTs)]cosω1t（ān是аn的反码）来设计仿真。
三、详细设计步骤
1．信号产生：二进制随机序列和两列频率不等的载波
1)利用matlab 库函数产生10个二进制随机数，也就是我们的基波调制信号a。并画出其波形。
2)产生两列余弦波tuf1和tuf2，频率分别为f1=20hz,f2=100hz；并画出其波形。
2．信号调制：产生2FSK信号和加入高斯噪声后的2FSK信号
1)用二进制序列a去调制f1和f2，产生2fsk信号，具体做法是用以a生成的方波信号g1a直接与tuf1相乘，用a取反后的方波g2a与tuf2相乘，再将两列信号相加。并画出其波形。
2)调用matlab 库函数产生高斯噪声no，并与2fsk信号相加得到加入噪声后的sn信号。并画出其波形。
3．信号解调：
1)对于两列让sn通过两个带通滤波器H1和H2，他们分别以f1和f2为中心频率，并画出经过带通滤波器后的波形。
2)对这两列波形分别相干解调乘以与他们同频同相的余弦波tuf1和tff2，画出此时的波形。
3)让这两列波形再通过低通滤波器sw1和sw2得到这两列基带调制波形g1a和g2a.画出其波形。
4)最后将两列波g1a和g2a通过抽样判决器，画出其波形st，并与之前调制后的波形sn做对比。
四、设计结果及分析
1．信号产生 波形figure(1)
图4-1 figure(1)
figure(1)分析：第一幅图现实了此时产生的二进制序列是1011011011，第二和第三幅图片是频率为20hz的载波tuf1和频率为100hz的载波tuf2的波形。2．信号调制 波形figure(2)
图4-2 figure(2)
figure(2)分析：由于产生的随即序列是1011011011，对比上面figure2可以看出，波形较疏的是tuf1，波形较密的是tuf2，上图呈现的序列是：1011011011，与调制波相符。3.信号解调 波形figure(3)
图4-3 figure(3)
figure(3)分析：经过带通滤波器之后滤出了频率为f1和f2的载波，从figure(2)和figure(3)的对比可以看出这一步做对了。波形figure(4)
图4-4 figure(4)
figure(4)分析：这是两列信号经过相干解调乘以同频同相的载波之后得到的波形，可以看出figure(4)比figure(3)的波形更密了。波形figure(5)
图4-5 figure(5)figure(5)分析：经过低通滤波器之后，调制信号被滤出来了，第一幅为tuf1，滤波后的序列为：1011011011，与之前的调制信号相同。第二幅图为：0100100100，与调制信号相反，这是因为在程序中队调制信号取反之后才和tuf2相乘的。波形figure(6)
图4-6 figure(6)figure(6)分析：经过抽样判决之后，恢复出来的基带信号是：1011011011，与调制信号一样，从原始波形也可以看出，解调后的波形与调制信号相同。2FSK调制解调实现。4.课程设计程序： fs=2000;%抽样频率 dt=1/fs;f1=20;%定义两列载波的频率 f2=100;a=round(rand(1,10));%产生二进制随机序列 g1=a;g2=~a;g11=(ones(1,2000))'*g1;%产生方波信号 g1a=g11(:)';g21=(ones(1,2000))'*g2;g2a=g21(:)';t=0:dt:10-dt;t1=length(t);tuf1=cos(2*pi*f1.*t)tuf2=cos(2*pi*f2.*t)
subplot(311)n=0:9;x=square(1,50);stem([0:9],a*x);grid;xlabel('二进制随机序列')ylabel('幅度')
subplot(312);plot(t,tuf1);title('频率为f1的余弦波')ylabel('幅度')
subplot(313);plot(t,tuf2);title('频率为f2的余弦波')ylabel('幅度')
figure(2)fsk1=g1a.*tuf1;fsk2=g2a.*tuf2;fsk=fsk1+fsk2;no=0.01*randn(1,t1);%噪声 sn=fsk+no;subplot(211);plot(t,fsk);title('2fsk波形')ylabel('幅度')
subplot(212);plot(t,sn);title('加入高斯噪声后的2fsk波形')ylabel('幅度的大小')xlabel('t')
figure(3)%FSK解调
b1=fir1(101,[10/800 20/800]);b2=fir1(101,[90/800 110/800]);%设置带宽参数
H1=filter(b1,1,sn);%b1为分子，1为分母，sn为滤波器输入序列 H2=filter(b2,1,sn);%噪声信号同时通过两个滤波器 subplot(211);plot(t,H1);
title('经过带通滤波器H1后的波形')%画出经过H1滤波器后的波形 ylabel('幅度');subplot(212);plot(t,H2);%画出经过滤波器二后的波形 title('经过带通滤波器H2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')sw1=H1.*H1;%相干解调乘以同频同相的载波 sw2=H2.*H2;%经过相乘器
figure(4)subplot(211);plot(t,sw1);title('经过相乘器h1后的波形')%画出乘以同频同相载波后的波形 ylabel('幅度')subplot(212);plot(t,sw2);13
title('经过相乘器h2后的波形')ylabel('.幅度')xlabel('t')bn=fir1(101,[2/800 10/800]);%经过低通滤波器
figure(5)st1=filter(bn,1,sw1);st2=filter(bn,1,sw2);subplot(211);plot(t,st1);title('经过低通滤波器sw1后的波形')%ylabel('幅度')%subplot(212);plot(t,st2);title('经过低通滤波器sw2后的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')%判决
for i=1:length(t)if(st1(i)>=st2(i))st(i)=0;else st(i)=st2(i);end end
figure(6)st=st1+st2;subplot(211);plot(t,st);title('经过抽样判决器后的波形')%ylabel('幅度')14
经过低通滤波器，滤出频率为f1,f2的基带调制信号波形 画出经过抽样判决的波形
subplot(212);plot(t,sn);title('原始的波形')ylabel('幅度')xlabel('t')
五、心得体会
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个课程设计过程做一下简单的总结。第一，查资料室做课程设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆或上网找相关资料虽说是比较原始的方式，但也有可取之处。不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。第二，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所给的课程也大概有了一些了解，这一步就在这样的基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第三，有了研究方向，就该动手实现了。其实以前的两步都是为这一步作的铺垫。
本次课程设计主要涉及到了通信原理和MATLB的相关知识与运用，主要有基带信号的调制原理及方法、低通和带通滤波器等等，加深了对上述相关知识的了解，使自己更深刻理解了调制与解调的原理和实现方法，以及基本掌握了MATLAB的基本应用。因为是以所学理论为基础，所以在课程设计的过程中，我又重温2FSK的调制与解调等知识，更加熟悉了MATLB里面的Simulink工具箱，学会了独立建立模型，分析调制与解调结果，和加入噪声之后的情况，通过自己不断的调试，更好的理解加入噪声对信道的影响。
这次课程设计对我的自身能力有了进一步了解。第一点，这进一步端正了我的学习态度，学会了实事求是、严谨的作风，提高了动手能力。也要对自己严格要求，不能够一知半解，要力求明明白白。浮躁的性格对于搞设计来说或者学习是致命的，一定要静下心来，踏实的做事。第二点，我觉得动手之前，头脑里必须清楚应该怎么做，这一点是很重要的，所谓三思而后行。
在这次课程设计中我们遇到了许多的困难，由于粗心大意出了一些简单的错误，浪费了许多时间去改正。还好在同学和老师的帮组下，给我指出了错误的原因以及改正的方法，我们组才顺利的完成了本次课程设计。通过这次课程设计，15
我学到了很多书本上没有的知识。锻炼了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。而且本次设计有自己和本组成员共同完成。加强了和别人沟通的能力以及团队精神，对我们走向社会是个很好的锻炼。这个课程设计完成仓促，在编程过程中，我发现自己的程序还有很多地方可以完善，其中若有不足之前，请老师指出，我将及时改正。
六、参考文献
[1] 王兴亮 编著，《数字通信原理与技术》，西安电子科技大学出版社，第二版
[2] 徐明远 邵玉斌 编著，《MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用》，西安电子科技大学出版社，2005 [3] 孙屹 吴磊编著, 《Simulink通信仿真开发手册》,国防工业出版社,2003 [4] 黄葆华 牟华坤编著，《通信原理》，先电子科技大学出版社
第五篇：通信原理课程设计
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
1.课程设计目的
（1）掌握抑制载波调幅信号(AM)的调制原理。（2）学会Matlab仿真软件在通信中的应用。（3）掌握AM系统在同步检波下的性能分析。（4）根据实验中的波形，学会分析实验现象。
2.课程设计要求
（1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰。
（2）利用Matlab软件进行AM仿真及程序设计，并对性能进行分析。
3.相关知识
3.1开发工具和编程语言
开发工具：
基于MATLAB通信工具箱的线性分组码汉明码的设计与仿真 编程语言：
MATLAB是一个交互式的系统，其基本数据元素是无须定义维数的数组。这让你能解决很多技术计算的问题，尤其是那些要用到矩阵和向量表达式的问题。而要花的时间则只是用一种标量非交互语言(例如C或Fortran)写一个程序的时间的一小部分。.名称“MATLAB”代表matrix laboratory（矩阵实验室）。MATLAB最初是编写来提供给对由LINPACK和EINPACK工程开发的矩阵软件简易访问的。今天，MATLAB使用由LAPACK和ARPACK工程开发的软件，这些工程共同表现了矩阵计算的软件中的技术发展。
3.2AM调制原理
所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡波上，沈阳理工大学通信系统课程设计报告
再由信道传送出去。这里的高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制就是有调制信号去控制载波信号的振幅。
幅度调制(Amplit ude Modulation ,AM)简称调幅 ,是正弦型高频载波的幅度随调制信号幅度变化的一种调制方式 ,为全世界传统模拟中短波广播技术所采用。中短波广播 AM 信号主要靠地波和天波传播,这种传播路径属于典型的随参信道传播。随参信道对信号传输的影响是不确定的 ,故信号的影响比较严重。随参信道中包含着除媒质外的其他转换器(解调器),但从对信号传输的影响来看 ,传输媒质的影响较为主要,而转换器特性的影响较为次要。本文主要讨论不同情况下 AM 系统的抗噪声性能。鉴于 AM 信号的传输特性 ,在分析其抗噪声性能时 ,主要应考虑加性噪声对 AM 系统的影响。加性噪声独立于有用信号 ,但却始终干扰有用信号 ,它是一种随机噪声 ,相对于 AM 系统的高频载波而言 ,可以看作是窄带随机过程。加性噪声被认为只对信号的接收产生影响 ,故 AM 系统的抗噪声性能往往利用解调器的抗噪声能力来衡量,而抗噪声能力通常用信噪比和调制制度增益来度量。
4.课程设计分析
4.1 AM系统性能分析模型
图 1 给出了分析 AM 解调器性能的模型。
模型输入端的 AM 信号用 sAM(t)表示,信道用相加器表示,而加性噪声用 n(t)表示,噪声在经过带通滤波器后变为带通型噪声 ni(t), 相对于 AM 信号的载波 ,它是一个窄带随机过程 ,可以表示成:ni(t)= nc(t)cos(ω c t)-ns(t)sin(ω c t)(1)式中: nc(t)和 ns(t)分别称为 ni(t)的同相分量和正分量。由于 ni(t), nc(t)和 ns(t)均值都为零 ,方差和平均功率都相同 ,于是取统计平均有:
如果解调器输入的噪声 ni(t)具有带宽 B , 则可规 定输入的噪声平均功率为:
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
式中: no 是一个实常数 ,单位为 W/ Hz ,表示噪声单边功率谱密度 ,它在通带 B 内是恒定的。根据图 1 ,解调后的有用信号为 mo(t),输出噪声为no(t), 则解调器输出的信噪比为:
由求得的解调器输入及输出信噪比 ,可以对该解调器的抗噪声性能作出评估。为此 ,定义解调器的调制制度增益为输出信噪比与输入信噪比的比值 G:
G表示检波器能够得到的信噪比改善值,其值越大 ,表明解调器的抗噪声性能越好。
4.2 同步检波下的 AM系统性能
AM 信号可用同步检波(实际上是同步检测)和包络检波两种方法解调。因为不同的解调方将可能有不同的信噪比,所以分析 AM 系统的性能应根据不同的解调方法来进行。先分析同步检波下的 AM 系统性能。设 AM 信号:sAM(t)= [ A + m(t)]cos(ω c t)(6)式中: A 为载波的幅度;m(t)是直流分量为零的调制信号,且 A ≥| m(t)| max。输入噪声可用式(1)表示。则:解调器输入的信号功率为:
解调器输入的噪声功率为:
同步检波时的相干载波为cos(ω c t),则解调器的输出信号为:
式 中: A/ 2[ A + m(t)]cos(2ω c t), nc(t)/ 2cos(2ω c t), ns(t)/ 2sin(2ω c t)和直流分量 A/ 2 都被滤波器滤除[5 ]。显然 ,解调器的输出信号功率为:
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
解调器的输出噪声功率为:
所以 ,在采用同步检波法进行解调时,AM 信号的调制制度增益为:
可见 ,同步检波时的调制制度增益并不受噪声的影响。当用正弦型信号进行 100 %调制时有
, 代入式(11)可得: G = 2/ 3 这就是同步检波器能够得到的最大信噪比改善值。
5.仿真
程序：
clc;fm=100;fc=500;fs=5000;Am=1;A=2;N=512;K=N-1;n=0:N-1;t=(0:1/fs:K/fs);yt=Am*cos(2*pi*fm*t);figure(1)subplot(1,1,1),plot(t,yt),title('频率为3000的调制信号f1的时时域波');y0=A+yt;y2=y0.*cos(2*pi*fc*n/fs);
y3=fft(y2,N);% fft 变换
q1=(0:N/2-1)*fs/N;mx1=abs(y3(1:N/2));figure(2)subplot(2,1,1);
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
plot(t,y2);title('已调信号的时时域波');subplot(2,1,2);plot(q1,mx1);title('f1已调信号的频谱');
%绘图 yc=cos(2*pi*fc*t);
figure(3)subplot(2,1,1),plot(t,yc),title('载波fc时域波形')N=512;n=0:N-1;yc1=Am*cos(2*pi*fc*n/fs);y3=fft(yc1,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y3(1:N/2));
figure(3)subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('载波fc频谱')y4=0.01*randn(1,length(t));%用RANDN产生高斯分布序列
w=y4.^2;
%噪声功率 figure(4)subplot(2,1,1);plot(t,y4);title('高斯白噪声时域波形')y5=fft(y4,N);q2=(0:N/2-1)*fs/N;mx2=abs(y5(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q2,mx2),title('高斯白噪声频域波形')y6=y2+y4;
figure(5)subplot(2,1,1),plot(t,y6),title('叠加后的调制信号时域波形')q3=q1;mx3=mx1+mx2;subplot(2,1,2),plot(q3,mx3),title('叠加后的调制信号频谱波形')%调制 yv=y6.*yc;%乘以载波进行解调 Ws=yv.^2;p1=fc-fm;[k,Wn,beta,ftype]=kaiserord([p1 fc],[1 0],[0.05 0.01],fs);%Fir数字低通滤波
window=kaiser(k+1,beta);%使用kaiser窗函数
b=fir1(k,Wn,ftype,window,'noscale');%使用标准频率响应的加窗设计函数 yt=filter(b,1,yv);yssdb=yt.*2-2;
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
figure(6)subplot(2,1,1),plot(t,yssdb),title('经过低通已调信号的时域波形采样')y9=fft(yssdb,N);q=(0:N/2-1)*fs/N;mx=abs(y9(1:N/2));subplot(2,1,2),plot(q,mx),title('经过低通已调信号频域波形')%解调
ro=y9-yt;
W=(yt.^2).*(1/2);
R=W/w
r=W/ro
G=r/R 6.结果分析
程序运行的结果如图：
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
沈阳理工大学通信系统课程设计报告。
沈阳理工大学通信系统课程设计报告
7.参考文献
[1] 飞思科技产品研发中心．神经网络理论与MATLAB7实现．电子工业出版社，2005.3 [2] 韩力群.人工神经网络理论、设计及应用:第二版.化学工业出版社，1990.1
[3] 闻新，周露，李翔，张宝伟.MATLAB神经网络仿真与应用.科学出版社，2003.7
[4 ] [美] Alan V Oppenheim.信号与系统[M].2 版.西安:西安交通大学出版社 ,1998.[5 ] 刘长年 ,李明 ,职新卫.数字广播电视技术基础[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.[6 ] 郑君里.信号与系统 [ M ].2 版.北京: 高等教育出版社 ,2000.[7 ] 王春生.广播发送技术[ M ].安徽:合肥工业大学出版社 ,2006.[8 ] 陈晓卫.全固态中波广播发射机使用与维护[M].北京:中国广播电视出版社 ,2002.[9 ] 刘洪才.现代中短波广播发射机[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.[10 ] 高福安.广播电视技术管理与教育[M].北京:中国广播电视出版社 ,2003.
点击咨询 