通信原理实验六基于Matlab的2PSK和2DPSK调制

Posted 2021-12-28 毛_三月

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了通信原理实验六基于Matlab的2PSK和2DPSK调制相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、实验目的

1.掌握2PSK和2DPSK的调制原理原理。
2.学会Matlab仿真软件在相移键控调制中的应用。
3.掌握参数设置方法和性能分析方法。
4.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

二、实验器材

计算机，MATLAB软件

三、实验原理

1．2PSK的基本原理

数字相位调制又称相移键控，记作PSK（ Phase shift keying ），二进制相移键控记作2PSK。用载波的两种相位（0和π）去对应基带信号的“0”与“1”两种码元。因此二元数字调相就是让载波在两种相位间切换，故称相移键控。
二进制移相键控信号的典型时间波形如图1所示。

					图1 二进制相移键控信号的时间波形

2.2DPSK的基本原理

二进制差分相移键控常简称为二进制相对调相，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，它的时域波形图如图2所示。

					图2  2DPSK信号波形图

3．2PSK和2DPSK的产生方法

2PSK信号与2DPSK信号的产生方法相同主要有两种。第一种叫相乘法（如图3），是用二进制基带不归零矩形脉冲信号与载波相乘，得到相位反相的两种码元。第二种方法叫选择法（如图4和图5），是用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号，开关电路的输入信号是相位相差的同频载波。这两种方法都可以用数字信号处理器实现。

			图3  相乘法实现2DSP

			图4  2DSP开关键控法

			图5  2DPSK信号调制器原理图

四、实验内容及要求

利用MATLAB仿真平台，完成下列任务：
（1）产生二进制随机信号源，绘制信号源波形图；实现2PSK调制，绘制相应的信号波形图，将2PSK通过含有高斯白噪声的信道，并进行解调，绘制对应的波形图。

clear all; 
clc;
M=10;                       %产生码元数    
L=100;                           %每码元复制L次
Ts=1;           %每个码元的宽度,即码元的持续时间
Rb=1/Ts;           %码元速率
dt=Ts/L;                        %采样间隔
TotalT=M*Ts;                     %总时间
t=0:dt:TotalT-dt;                     %时间
a=randi(1,M);  %长度为M的随机二进制序列
f=Rb;%载波频率
m1=[];
c1=[];
b1=[];
%与ask、fsk程序相似，是给变量赋值空向量做中间变量存储数据
for i=1:M
      t1=(i-1)*Ts:dt:i*Ts-dt; 
        if a(i)==0;
            m=ones(1,L);
            b=zeros(1,L);
        else a(i)==1;
            m=-ones(1,L);
            b=ones(1,L);
        end
%通过循环方式对输入信号的进行赋值实现调制目的
        c=sin(2*pi*f*t1);
        m1=[m1 m];
        c1=[c1 c];
        b1=[b1,b];
end
%注意每个for循环后面必须以end结束
%if条件函数，后面要有else，也应该跟有end
psk=c1.*m1;
%注意向量相乘不能直接相乘，要用点成符号
%这条程序是最终实现调制的目的
subplot(411);
plot(t,b1)
title('原始信号');
axis([0 M -0.2 1.1]);
subplot(412);
plot(t,psk)
title('psk信号');
grid on;
%2PSK解调
dpsk1=psk.*c1*2;
wp=2*pi*1;ws=2*pi*(1+1);Ap=2;As=60;   %低通滤波器参数设置
[N,wc]=buttord(wp,ws,Ap,As,'s');
[num,den]=butter(N,wc,'s');
de2psk=lsim(tf(num,den),dpsk1,t);
depsk = zeros(1,L*M);
for m = 1:L:L*M;
    if de2psk(m) < 0; 
        for i = 1:L
            depsk((m-1)+i) = 1;   
        end
    else de2psk(m) >= 0;
        for i = 1:L
            depsk((m-1)+i) =0;   
        end          
    end
end
subplot(413);
plot(t,depsk);
axis([0 M -0.1 1.1]);
title('恢复信号');

（2）产生二进制随机信号源，绘制信号源波形图；实现2DPSK调制，绘制相应的信号波形图；将2DPSK通过含有高斯白噪声的信道，并进行解调，绘制对应的波形图。

clear all; 
clc;
M=10;                       %产生码元数    
L=100;                           %每码元复制L次
Ts=1;           %每个码元的宽度,即码元的持续时间
Rb=1/Ts;           %码元速率
dt=Ts/L;                        %采样间隔
TotalT=M*Ts;                     %总时间
t=0:dt:TotalT-dt;                     %时间
a=randi(1,M);  %长度为M的随机二进制序列
fz=ones(1,L);               %定义复制的次数L,L为每码元的采样点数
x1=a(fz,:);   %复制的第1行复制L次
dnrz=reshape(x1,1,L*M);   %产生单极性不归零矩形脉冲波形
snrz=2*dnrz-1;
f=Rb;%载波频率
zb=sin(2*pi*f*t);
tiaoz=snrz.*zb;
figure
subplot(211)
plot(t,snrz);
axis([0 M -1.1 1.1]);
subplot(212)
plot(t,tiaoz);

通信原理实验六 基于Matlab的2PSK和2DPSK调制