DPSK调制与解调

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,系统,MATLAB,实现及性能分析,2DPSK,调制与解调,1,引 言,本实训主要是学会,MATLAB,的运用，在,MATLAB,集成环境下的,Simulink,仿真平台下，实现,2DPSK,调制与解调通信系统，且对其进行性能分析。用示波器对调制前与解调后的波形进行比较，再加入高斯噪声，并分析系统接受信号的性能。,2,设计目的,利用,MATLAB,集成环境下的,Simulink,仿真平台,设计一个,2DPSK,调制与解调系统,.,用示波器观察调制前后的信号波形,;,加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率,;,最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。,3,设计要求,（,1,）熟悉,MATLAB,环境下的,Simulink,仿真平台，熟悉,2ASK/2DPSK,系统的调制解调原理，构建调制解调电路图,.,（,2,）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。,（,3,）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率,并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。,（,4,）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。,4,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。,4.1,调制,2DPSK,方式即是利用前后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只差），并设：,=,数字信息,1,=0,数字信息,0,则数字信息序列与,2DPSK,信号的码元相位关系可举例表示如如下：,数字信息：,0 0 1 1 1 0 0 1 0 1,2DPSK,信号相位：,0 0 0 0 0 0 ,或, 0 0 0 0 0,4.1.1 2DPSK,信号的波形如图,4.1.2 2DPSK,信号的调制原理图,4.2,解调,2DPSK,信号可以采用相干解调法（极性比较法）和差分相干解调法（相位比较法）。本课程设计采用相干解调法，图为相干解调法，解调器原理图和解调过程各点时间波形如图（,a,）和（,b,）所示。其解调原理是：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,度相位模糊，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。,4.2.1,解调原理图（,a,）,4.2.2,各点时间波形图（,b,）,5,系统设计,2DPSK,的调制采用模拟调制法。调制电路的主要模块是码型变换模块，它主要是完成绝对码波形转换为相对码波形，在实际的仿真中基带信号（,Bernoulli,信号）要先经过差分编码，再进行极性双变换，得到的信号与载波（正弦信号）一起通过相乘器，就完成了调制过程，其中要注意的是在进行差分编码之后再进行极性变换之前要有一个数据类型转换的单元，前后数据类型一致才不会出错；仿真中我们采用相干解调法进行,2DPSK,解调，解调电路中有带通滤波器、相乘器、低通滤波器、抽样判决器及码反变换组成，对,2DPSK,信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。,DPSK,调制与解调电路如图,5-1,所示，波形如图,5-2,所示。,5.1 DPSK,调制与解调电路图,5.2 DPSK,调制与解调波形图,5.3,各波形所指,第一路波形为载波（正弦信号），第二路波形为基带信号（,Bernoulli,信号），第三路信号为经过调制后所得的已调波，第四路信号与第三路一样，是已调波，这里为了方便观察信道中加入噪声对信号的影响，第五路信号调信号经过带同滤波器后，与本地载波（正弦信号）相乘，在通过低通滤波器所得的信号，第六路信号为经过抽样判决器和码反变换后得到的解调信号。,6,参数设定,各个模块参数设定如下,图,6.1 DPSK,载波参数设定,图,6.2,极性变换参数设定,图,6.3,带同滤波器参数设定,图,6.4,低同滤波器参数设定,图,6.5,抽样判决器参数设定,图,6.6,误码率计算模块参数设定,7,加有噪声源的调制解调电路,在,DPSK,调制与解调的信道上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输,：（,1,）,用高斯白噪声模拟有线信道，（,2,）用瑞利噪声模拟有直流分量的无线信道，（,3,）用莱斯噪声模拟无直流分量的无线信道。设置噪声源的方差，分析比较通过三种不同信道后的接受信号的性能。,7.1,信道中加入高斯噪声，,DPSK,调制解调仿真电路图如示,7.1.1,图高斯噪声参数设定,7.1.2,图比较,DPSK,调制与解调信号在加入高斯噪声前后差别,7.1.3,高斯噪声误码率,根据上面波形可知高斯噪声对信道产生了一定的影响，小部分产生了译码错误。,运行,simulink,可观察误码率的大小，由显示模块可知，加入高斯噪声后误码率为,2.01%,，如下图所示。,7.2,信道中加入瑞利噪声,参数设定,7.2.1,图比较,DPSK,调制与解调信号在加入瑞利噪声前后差别,7.2.2,瑞利噪声误码率,运行,simulink,可观察误码率的大小，由显示模块可知，加入瑞利噪声后误码率为,1.508%,，如图所示。,7.3,加入莱斯噪声,参数设定,7.3.1,图比较,DPSK,调制与解调信号在加入莱斯噪声前后差别,7.3.2,莱斯,噪声误码率,运行,simulink,可观察误码率的大小，由显示模块可知，加入莱斯噪声后误码率为,3.015%,，如图所示。,7.4,误码率分析总结,由实验结果可知，误码率排名：瑞利噪声,高斯噪声,莱斯,噪声，信道中加入高斯噪声，瑞利噪声，莱斯噪声后，均使解调后的信号产生了误码，并由实验可知，随着噪声幅度的增加，误码率越来越大。,8,设计中遇到的困难解决方法与总结,8,.1,出现的问题,（,1,）示波器的图像显示不合理。,（,2,）在没有加入噪声时解调出现误码率。经常出现误码率很大，甚至超过,0.5,的情况。,（,3,）一些模块经常会有错误提示。,（,4,）信号经过滤波器后所得信号不理,想。,8.2,各问题的解决方法,（,1,）修改示波器窗口的属性，调整,Y,轴数值的范围；修改,data history,中的,limit data points to last,参数，将其改大，再运行,simulink,，即可从示波器中观察到准确图形。,（,2,）在没有加入噪声时解调出现误码率或者误码率很大是误码率计算模块的设置问题，由于在调制和解调的过程中会有延时，因此要根据波形设置接收延时，故将误码率计算模块中,Receive delay,重新设置为合适的值，再次运行,simulink,，误码率显示模块中显示误码率为零。同时由于,ASK,调制完的模拟信号由抽样判决器变为数字信号再通过,DPSK,的调制，会导致波形失真，因此会产生误码。,（,3,）模块提示有错误是由于模块参数设置不对，重新设置一下参数，反复尝试即可。,（,4,）信号经过滤波器后所得的信号不理想，导致有误码或者干脆没有波形，一般是；滤波器参数设置不好，没有起到滤波的做样，重新调整滤波器参数后，再运行,simulink,，反复尝试几次。,9,结束语,这几周中，我们掌握,simulink,仿真平台的使用方法以及一些基本通信电路的结构原理，应该说是收益良多。从中我懂得真理需要在一次又一次不断的实践中才能获得，不但在知识上，更在人生道路上给我上了重要的一课。,在设计的过程中，不断的尝试，不断的遇到困难，不断的想办法克服困难，以前碰到困难就找别人帮忙，这次独立完成这个课程设计，使我们感受颇多，也只有这样不断的向前，才能真正学到、掌握知识。,10,参考文献,1,孙青卉，董廷山,.,通信技术基础,m.,北京：人民邮电出版社，,2008,2 John,G.Proakis,.,通信系统工程（第二版）,m.,北京：电子工业出版社，,2007,3,樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯,.,通信原理（第五版）,m.,北京：国防工业出版社，,2007.,4,达新宇，陈树新，王瑜，林家薇,.,通信原理教程,m.,北京：北京邮电大学出版社，,2005,.,