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江西农业大学

通信原理课程设计报告

课题名称基于Mａｔlab的相移键控仿真设计
班　级信工130１ 　　　 　 　 　
学 号 　 2013３３32 　　　 　 　 　 　　 　
姓名权俊男

２O16 年 6 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。

关键词：数字调制与解调;ＭATLＡB；2PＳK；２DPSK;

第１章 绪论

1.1 调制方式
数字通信系统， 按调制方式可以分为基带传输和带通传输.数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段,因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移,将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。对数字信号进行调制可以便于信号的传输;实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。
数字基带通信系统中四种基本的调制方式分别称为振幅键控（ASＫ,Ａmpｌitude-Shift keyiｎg）、移频键控（ FSＫ，Frｅqueｎｃｙ-Shｉｆｔ keyinｇ）、移相键控（PSK，Pｈaｓｅ－Ｓｈift keyiｎｇ ）和差分移相键(ＤPSK,Diffｅrent Ｐhase-Sｈift kｅｙiｎg）。本次课程设计对PSＫ，ＤＰSK这两种调制方式进行了仿真。

1。2 设计要求
1。2。1 设计内容
用ＭＡTLAＢ完成对２ＰSK、2ＤPSＫ的调制与解调仿真电路设计,并对仿真结果进行分析，可编写程序，也可硬件设计框图
1.２.2　设计参数（参数可以自行设置）
１、传输基带数字信号（1５位) 码元周期T=0。０1Ｓ
2、载波频率:1５KHz
1。２.3　设计仪器
计算机和MATLAB软件

第2章 ２ＰSK，2DＰＳK原理
2。1 2PSK原理
2。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）=Ａcｏst＋）
其中，表示第ｎ个符号的绝对相位:
＝
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2-1.

图２-1 二进制相移键控信号的时间波形

２.1.２ 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。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的　1 和 0，模拟调制法用两个反相的载波信号进行调制。2PSＫ以载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，是用载波的相位来携带二进制信息的调制方式.通常用０°和１80°来分别代表0和１.其时域表达式为:

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２—２和图２-3所示。

图2-2　模拟调制原理图

图 2—３ 键控法原理图

2.1．3 ２PSK解调原理
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2-４所示,各点的波形如图2—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 2-4 2PSK的相干解调原理图

图 ２-５ 相干解调中各点波形图

2.２ 2DＰSＫ原理
2．2。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2—6。

图２-6 2DPSＫ信号波形图

2.2．2 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:

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2-７所示.

图２—７ ２DPSK调制原理框图

2.２.3 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。
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。两种解调方式的原理图如图2-8和图2－9所示。
2DPSK相干解调各点波形图如图 2-10所示。

图　2－８ 2DPSK差分相干解调原理图

图 ２－９ ２ＤPＳK相干解调原理图

第3章 实验过程

3。1 ２ＰＳＫ仿真部分
3。1.１ 2PSK仿真图

用MＡＴLAB搭建好的2PSＫ仿真图如下：

图３-12ＰSＫ仿真图

3.1.2 2ＰSK模块的参数设置：
１）相乘模块

图3—2　相乘器参数设置

2）低通滤波器模块

图3-3 滤波器其参数设置

3）抽样判决模块

图３—4 ｐulse　ｇenerator　参数设置

3．2 ２DPSK仿真部分
3.2．１ ２ＤＰSK仿真图
用MAＴＬAＢ搭建好的2DPSＫ仿真图如下:

图3－5 2ＤPＳK仿真图
2.２。2 2DPSK模块的参数设置:
载波模块

图3—６ 载波参数设置

２)乘法器模块

图3－7 乘法器参数设置
3）基带模块

图３—8 基带信号参数设置

4）Ｕｎｉpolａｒ ｔo Ｂipolａr Conveｒtｅ模块

图3－9 Unipoｌar　to Bipolａr Conveｒteｒ参数设置

5)码变换模块

图3-1０　 Logｉcａｌ Ｏｐeraｔor参数设置

图３－１1 Unit Ｄelaｙ参数设置

图3－1２　 Data　Tｙpe Conｖｅrsiｏn参数设置

6)滤波器模块

图3-1３ 带通滤波器参数设置

图3－14 　低通滤波器参数设置

第4章 仿真结果
4。１ 2PＳK仿真结果

图4－１　2ＰSK电路仿真波形
4．2 2DPＳK仿真结果

图4—２ ２DPSK电路仿真波形

附录：
通过编写Ｍ文件程序：２PSＫ调制解调程序及注释clear aｌｌｃｌoｓｅ alli=１0；j=5000;ｆc=4；               %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    enｄendfiｇurｅ（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
　　 　 　 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
　　 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 allclose alｌi=1０;j=500０;fc=4；                     ％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    endendfigure(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；        if b（n—1）＞=１            b(n）＝０;        else            b(n)=１；        end    ｅlse        b（n）=b（n-１）；    ｅｎdｅｎdst1＝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    endenｄsubpｌot（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；    endｅｎd；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）;
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）;
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＇）
摘要
移频键控（ＦＳK)是数据通信中最常用的一种调制方式。FSK方法简单易于实现，并且解调不需要恢复本地载波,可以异步传输,抗噪声和抗衰落性能较强。缺点是占用频带较宽,频带利用不够经济。FSK主要应用于低中速数据传输，以及衰落信道和频带较宽的信道中。ＭATLAB 中的通信工具箱可以用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。阐述了计算机仿真的发展概况，及其重要意义，介绍了几种仿真软件,着重介绍了MATLAB和其通信工具箱。利用MATLAB建立了FSK仿真模型，并对仿真模型进行了测试,结果表明,仿真结果与理论基本一致,在研究FSK调制解调原理的基础上设计了调制解调电路.
关键词 ：　FSK MAＴLAB 仿真 调制解调

第一章 设计任务及要求
１。1课程设计依据
在掌握频移键控调制解调原理的基础上,，利用MATＬAB/Sｉｍｕｌink软件进行系统的设计。
1。２课程设计内容
设计一个频移键控系统，具体要求如下：
1、 信源参数：0码概率 0。５　采样时间1ｓ
2、 载波１参数:幅度１ 频率1０0rａd／s
3、 载波２参数：幅度１　频率２0raｄ/ｓ
4、 ＢPF1参数:下限频率95ｒad/ｓ 上限频率１05ｒad/ｓ
5、 ＢPＦ2参数：下限频率15rａｄ/s 上限频率25ｒad/ｓ
6、 ＬPＦ参数：截止频率10raｄ/ｓ
7、 判决器参数:门限０．25

1。3课程设计要求
1. 要求独立完成设计任务。
2. 课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学工作规范》附表1
3. 课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范.
4. 测试要求：根据题目的特点,在MATLＡＢ仿真并上观察调制解调各个部分波形图。
5. 课设说明书要求：
1) 说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程.
2) 系统框图、MＡTLＡB程序清单或Ｓｉｍuliｎk框图。
3) 对各部分的功能以及各部分之间的关系作较详细的描述.
说明仿真结果：调制解调各个部分波形图。并对其进行说明和分析

第二章 2ＦSK调制与解调原理
２。１调制原理
二进制频移键控信号码元的“1”和“0"分别用两个不同频率的正弦波形来传送,而其振幅和初始相位不变.故其表达式为：

由图可见，2ＦSK信号的波形（a）可以分解为波形（b）和波形(c),也就是说，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的２ASK信号的叠加.
2FSＫ信号的产生方法有两种:
模拟法,即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1—1（a)所示.
键控法，用数字基带信号及其反相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通.如图1－1(b）所示。

这两种方法产生的2FＳK信号的波形基本相同,只有一点差异,即由调频器产生的2FSＫ信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的２FSK信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号,故相邻码元的相位不一定是连续的。

　 　 　　 （ａ) 　 　 　 　 　 　　 　 (b)

图2。1　　2FＳK信号产生原理图 　

由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和，即

其中是脉宽为的矩形脉冲表示的ＮRZ数字基带信号.

其中,为的反码，即若，则；若，则。

2。2解调原理
２FSK信号的解调也分为2ＦＳK信号的接收也分为相干解调和非相干解调接收两类。
2．2。1相干解调
相干解调根据已调信号由两个载波f１、f2调制而成,则先用两个分别对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.原理图如下:

图2.2。1相干解调原理框图

2.２.2非相干解调带通滤波器
F1

非相干解调接收经过调制后的２FSK数字信号通过两个频率不同的带通滤波器ｆ1、f2滤出不需要的信号,然后再将这两种经过滤波的信号分别通过包络检波器检波,最后将两种信号同时输入到抽样判决器同时外加抽样脉冲，最后解调出来的信号就是调制前的输入信号。其原理图如下图所示：

图2。2.2非相干解调原理框图

第三章　MUTLAＢ与Simuｌｉnk介绍
３。1MUTLAB
MAＴＬＡB是矩阵实验室（Matriｘ Laboratｏry）的简称,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，主要包括MATＬAB和Simulink两大面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。ＭATLＡB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
３.2 Simuｌiｎｋ
Simuｌink是MATLＡB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于ＭATＬAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simｕｌｉnk提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试.。
　 构架在Siｍulink基础之上的其他产品扩展了Ｓｉmulｉnk多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Ｓimuｌiｎk与MＡTLAB紧密集成,可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。其特点为：
１、丰富的可扩充的预定义模块库.
2、交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。
3、以设计功能的层次性来分割模型,实现对复杂设计的管理。
4、通过Ｍｏdel Exｐｌoｒｅr 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。
５、提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成
6、使用Emｂeddeｄ　MＡTLAＢ™　模块在Simulinｋ和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。
7、使用定步长或变步长运行仿真,根据仿真模式(Normal，Ａcceleｒatoｒ,Raｐid　Accｅlerａtor）来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型.
８、图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为。
９、可访问MＡＴLＡB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。
第四章 设计思路
４。1设计调制模块思路
根据二进制频移键控调制的原理，了解ＭＡTＬＡB软件中的仿真工具Ｓｍｕlｉnｋ中各个模块的功能后,根据调制的原理框图，使用puｌse gｅneratｏr产生信号,用幅度为1 ,频率为100rａd/s载波表示“1”,用幅度为1 ,频率为２0rad／s载波表示“0”。采用键控法，在Ｓmulink文件中调用相关模块，连线后对信号进行调制产生2FSＫ信号。

４。2设计解调模块思路
利用FSK相干解调方法对调制的FSK信号进行解调。根据相干解调的原理框图，经调制后的２FＳK信号经信道中加高斯白噪声后信号进行相干解调。在Ｓmulｉnk中调用相应的模块，连接各个模块,设置各个模块的参数，并用scoｐｅ显示仿真波形。

第五章　软件仿真
５．１设计的仿真模型图

用Pｕｌse　Ｇｅneratｏr产生二进制０1信号，调用俩个Sine Wave模块产生频率分别为10０和２0的两个载波正弦信号,将此三个信号输入到Switch模块中,从而通过键控输出调制后的FSK波形。输出的波形经两路经过带通滤波器，再分别与先前定义的俩个不同频率的正弦载波信号相乘，经过低通滤波器后抽样判决完成对FSK信号的解调。

simuliｎk仿真模型图如下所示：

5．2各模块功能及其参数设置：
用于产生正弦波信号，两个正弦载波信号参数设置如下：

图5．2．1　载波1参数设置

图5。2.2 载波2参数设置

脉冲信号发生器模块,用于产生固定间隔的脉冲,在本课程设计中用来产生二进制信号

图５。2．3脉冲信号发生器模块参数设置

在两个输入此模块的载波信号之间切换。对于此次课程设计,当输入方波信号的幅值大于1时，切换到高频率的载波信号上，小于１时,切换到低频率的载波信号上,从而完成ＦSK调制。

滤波器，通过设置其参数，可以设置为低通、高通、带通、带阻滤波器,提取出某频率范围内的信号

图5.２。４ 两个带通滤波器参数的设置

图5.2.５两个低通滤波器参数的设置
比较运算模块，可设置为〈=（小于等于）、＞=(大于等于）、＜(小于)、>（大于）等运算关系.此课程设计中用来行使抽样判决,解调出FSK信号。

示波器模块,用来显示仿真过程中信号的波形,可通过修改属性中Number of　ａxｅs的值设置输入信号的个数。

5．3仿真波形
５。3。1 ＦSK调制过程仿真波形

图５．3.１.1信源信号

图5.3．1.2 载波1波形

图5。3.1。3 载波2波形

图5.3.1．4调制产生的ＦSK信号

5。3.2解调过程波形

图５．3．2.1信道中传输的FSＫ信号

图５。3。2.2经带通滤波器１后的波形

图5。3。2.3经带通滤波器２后的波形

图５．3．2．4 图5．３.1。3的波形与载波1相乘得到的波形

图5.3。2。5 图5.3．1。4的波形与载波２相乘得到的波形

图5.３。2.6 判决过程波形图

5.3.2未调制信号波形与解调后波形比较

图５。３．2。1未调制信号波形

图5。３.2。2　ＦSK信号解调后的信号波形

5．3仿真结果分析
从实验仿真波形上来看,实验结果是正确的，二进制数字信号“1”对应载波频率10０rａd／s, 二进制数字信号“０"对应载波频率20raｄ／s，实现了对数字信号的频移键控调制.解调出的数字基带信号也是正确的，知识相对于原本输入的基带信号在时域上有延时。
第六章心得体会
此次课程设计要求用ＭATＬAＢ软件仿真,因为之前没有学过这个软件,因此做之前，我先去图书馆借了几本关于MAＴＬAB的书籍,上网搜集了此次课程设计的相关资料，做好课程设计的前期准备工作,好的开端就相当于成功了一半。通过上面的过程,已经积累了不少资料，认识了通信原理和 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,使我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。在这样的基础上,我才开始着手分析题目,进行设计。
通过本次课程设计，我又掌握了一个可用于我们专业的强大的软件——MATLＡB。课程设计中重新复习了一下ＦSK的解调与调制原理。以前我对FSK的理解仅限于表面，会画经调制后的波形，经过这次课程设计，利用siｍuliｎk进行画图仿真,我又深入了解到了FSK的调制与解调过程，加深了我的理解。与此同时，我感到matlab这个软件对于我们信息科学相关专业的重要性,学好这个软件对我们今后深入研究学习这个专业会有非常大的帮助.
每次课程设计对我们来说都是一个很好的锻炼自己动手动脑的机会，通过实际电路或者软件仿真不仅将课本中的知识应用到实际中,加深我们对知识的巩固理解，更重要的是锻炼了我们的思维能力，活跃了我们的大脑。课程设计中必定会遇到很多问题,通过自己思考,查阅资料等方法想出解决问题的方法,帮助我们提高了分析问题、处理问题的能力。

第七章 参考文献
[1] 刘 敏 魏 玲 编著,《ＭＡＴＬAB通信仿真与技术应用》，国防工业出版社，2001[２］ 孙 屹 吴 磊 编著,《Simulink通信仿真开发手册》，国防工业出版社，20０4[3] 王兴亮 编著， 《数字通信原理与技术》(第二版），西安电子科技大学出版社，２000[4］ 沈保锁 侯春萍 编著， 《现代通信原理》,国防工业出版社，2０11

创新实践报告

报告题目：
基于ｍａtlab的通信系统仿真

学院名称：
信息工程学院

姓名：

班级学号：

指导老师:

二O一四年十月十五日
一、引言
现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现.在这种迫切的需求之下，ＭATLＡB应运而生.它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展. 通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用.通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能. 通信系统仿真的基本步骤如下图所示:

二、仿真分析与测试
(1）随机信号的生成
利用Mａtlab中自带的函数ｒａndsｒｃ来产生0、１等概分布的随机信号。源代码如下所示:
ｇlｏbaｌ N
N＝300;
globaｌ　p
p＝０．5;
ｓource＝ｒanｄsｒc（1,N,［1，0;p，1-ｐ］）；
　(2)信道编译码
卷积码的原理
卷积码（coｎｖoｌutioｎaｌ　code）是由伊利亚斯(ｐ.Eｌias）发明的一种非分组码。在前向纠错系统中，卷积码在实际应用中的性能优于分组码，并且运算较简单。
卷积码在编码时将k比特的信息段编成n个比特的码组，监督码元不仅和当前的k比特信息段有关,而且还同前面m=(N－1）个信息段有关。
　 通常将N称为编码约束长度,将nN称为编码约束长度.一般来说,卷积码中k和n的值是比较小的整数。将卷积码记作（ｎ,ｋ，N)。卷积码的编码流程如下所示。

可以看出：输出的数据位V1,V2和寄存器D０，D1，Ｄ２，D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个１模２运算后结果仍是1，偶数个１模2运算后结果是0。
译码原理
卷积码译码方法主要有两类:代数译码和概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果，并且设备较简单。概率译码，又称最大似然译码,是基于信道的统计特性和卷积码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码是目前使用最广泛的概率译码方法。
维特比译码算法基本原理是:将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送序列。
　维特比译码的前提是建立合适的网格图，以便寻找最优路径。或者可以认为，维特比译码的关键是寻找最优路径。在实际的译码操作过程中,怎样建立网格以及建立网格后的路径的选择是译码的关键问题。
（3） 调制与解调
１）ＢＰSK的调制原理
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。通常用已调信号载波的０度和180度分别表示二进制数字基带信号的１和0。二进制移相键控信号的时域表达式为 

其中,与２ASK和2ＦSＫ时的不同，在２PＳK调制中,应选择双极性，即当发送概率为P,,当发送概率为1—Ｐ,。若是脉宽为、高度为1的矩形脉冲，则有　
当发送概率为P时, 　 　 　　 　 　 　　 (式2-2）
发送概率为１—P时， 　　 　　 　　 　 　　 （式2-3）
由（式2—2)和（式2—3)可以看出，当发送二进制符号１时,已调信号取0度相位，当发送二进制符号为0时,取180度相位，则有，其中发送符号1,,发送符号0，.