學生姓名：指導老師：摘要：MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺,設計一個2DPSK調制與解調系統.用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據運行結果和波形來分析該系統性能。關鍵詞：TLAB；Simulink；2DPSK；相干解調1引言本課程設計主要是學會MATLAB的運用，在MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺下，實現DPSK與SSB復合調制與解調通信系統，且對其進行性能分析。用示波器對調制前與解調后的波形進行比較，并加入頻譜分析模塊，分析調制前后信號頻譜的變化，再分別加入高斯噪聲、瑞利噪聲、萊斯噪聲，并分析系統接受信號的性能。1.1課程設計目的通過本課程的學習我們不僅能加深理解和鞏固理論課上所學的有關DPCM編碼和解碼的基本概念、基本理論和基本方法，而且能鍛煉我們分析問題和解決問題的能力；同時對我們進行良好的獨立工作習慣和科學素質的培養，為今后參加科學工作打下良好的基礎。1.2課程設計內容利用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺,設計一個2DPSK調制與解調系統.用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據運行結果和波形來分析該系統性能。2基本原理2．12DPSK調制與解調二進制差分相移鍵控常簡稱為二相相對調相，記為2DPSK。它不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前后碼元的相對載波相位值傳送數字信息。所謂相對載波相位是只本碼元初相與前一碼元初相之差。1調制2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數字信息的一種方式。例如，假設相位值用相位偏移△φ表示（△φ定義為本碼元初相與前一碼元初相只差），并設△φ=π→數字信息1△φ=0→數字信息0則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關系可舉例表示如如下：數字信息：00111001012DPSK信號相位：000π0πππ00π或πππ0π000ππ0畫出的2PSK及DPSK信號的波形如圖2-1所示。圖2-12PSK及2DPSK信號的波形2DPSK的產生基本類似于2PSK，只是調制信號需要經過碼型變換，將絕對碼變為相對碼。2DPSK產生的原理框圖如圖2-2所示[1]，圖（a）為模擬調制法，圖（b）為鍵控法。（a）模擬調制法（b）鍵控法圖2-22DPSK信號的調制原理圖從上面分析可見，無論接收信號是2DPSK還是2PSK信號，單從接收端看是區分不開的。因此2DPSK信號的功率譜密度和2PSK信號的功率譜密度是完全一樣的。2解調2DPSK信號可以采用相干解調法（極性比較法）和差分相干解調法（相位比較法）。本課程設計采用相干解調法，圖2-3為相干解調法，解調器原理圖和解調過程各點時間波形如圖2-3（a）和（b）所示[2]。其解調原理是：先對2DPSK信號進行相干解調，恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發送的二進制數字信息。在解調過程中，若相干載波產生180o相位模糊，解調出的相對碼將產生倒置現象，但是經過碼反變換器后，輸出的絕對碼不會發生任何倒置現象，從而解決了載波相位模糊的問題。（a）（b）圖2-32DPSK的相干解調3系統設計3．12DPSK調制與解調12DPSK調制與解調電路如圖3-1所示圖3-12DPSK調制與解調電路圖22DPSK調制部分2DPSK的調制采用模擬調制法。調制電路的主要模塊是碼型變換模塊，它主要是完成絕對碼波形轉換為相對碼波形，在實際的仿真中要先經過差分編碼，再進行極性雙變換，得到的信號與載波一起通過相乘器，就完成了調制過程。其中要注意的是在進行差分編碼之后再進行極性變換之前要有一個數據類型轉換的單元，前后數據類型一致才不會出錯。在DPSK調制中，載波頻率應比基帶信號的頻率大，故將載波的頻率參數設置為2000*pi，抽樣時間為0，其參數圖如圖3-2所示。將基帶信號的抽樣時間改成.001，其參數圖如圖3-3所示。圖3-2載波參數設置圖3-3基帶信號參數設置在單極性到雙極性變換中，M-arynumber設置為2，極性為positive，如圖3-4所示。圖3-4UnipolartoBipolarConverter參數設置乘法器參數設置如圖3-5所示圖3-5乘法器參數設置碼變換部分參數設置如圖3-6、3-7、3-8所示圖3-6LogicalOperator參數設置圖3-7UnitDelay參數設置圖3-8DataTypeConversion參數設置3、2DPSK解調仿真中我們采用相干解調法進行2DPSK解調，解調電路中有帶通濾波器、相乘器、低通濾波器、抽樣判決器及碼反變換組成。2DPSK相干解調原理是：對2DPSK信號進行相干解調，恢復出相對碼，再通過碼反變換為絕對碼，從而恢復出發送的二進制數字信息。載波的參數設置同2DPSK調制的載波參數設置一致，可見圖3-2。帶通濾波器參數設置如圖3-9所示。低通濾波器參數設置如圖3-10所示。抽樣判決器的參數設置如圖3-11所示，圖3-9帶通濾波器參數設置圖3-10低通濾波器參數設置圖3-11抽樣判決器參數設置2DPSK解調電路仿真波形如圖3-12所示圖3-122DPSK解調電路仿真波形誤碼率模塊參數設置如圖3-13所示：圖3-13誤碼率計算模塊設置圖3-14誤碼顯示模塊由圖3-142DPSK調制電路頻譜分析調制頻譜分析電路圖如圖3-15所示圖3-15調制頻譜分析電路圖將頻譜分析模塊加入電路中，兩個模塊Zero-OrderHold、SpectrumScope參數設置分別如圖3-16、3-17所示。圖3-16Zero-OrderHold參數設置圖3-17SpectrumScope參數設置將頻譜分析模塊加入到基帶信號處，其頻譜如圖3-18所示，加入到經DPSK調制后的信號處，其頻譜如圖3-19所示。圖3-18基帶信號頻譜分析圖圖3-19PSK調制電路輸出端頻譜分析圖3.32DPSK解調電路頻譜分析解調頻譜分析電路圖如圖3-20所示圖3-20解調頻譜分析電路圖將頻譜分析模塊（其參數設置同調制電路相同）加入到解調電路輸入端，其頻譜如圖3-22所示，加入到經2DPSK解調后的信號處，其頻譜如圖3-23所示。圖3-21解調電路輸入端頻譜分析圖圖3-222DPSK解調信號頻譜分析圖在調制與解調電路間加上噪聲源，模擬信號在不同信道中的傳輸：a用高斯白噪聲模擬有線信道，b用瑞利噪聲模擬有直射分量的無線信道，c用萊斯噪聲模擬無直射分量的無線信道。a信道中加入高斯噪聲電路圖如圖3-23所示圖3-23加入高斯噪聲后的2DPSK調制解調電路高斯噪聲發生器參數設置如圖3-24所示圖3-24高斯噪聲發生器參數設置加入高斯噪聲后的仿真波形如圖3-25所示圖3-25加入高斯噪聲后的2DPSK仿真波形圖3-26高斯噪聲解調誤碼率根據上面波形可知高斯噪聲對信道產生了一定的影響，小部分產生了譯碼錯誤。b信道中加入瑞利噪聲電路圖如圖3-27所示圖3-27加瑞利噪聲的調制解調仿真電路圖瑞利噪聲發生器參數設置如圖3-28所示圖3-28瑞利噪聲發生器參數設置加入瑞利噪聲后的仿真波形如圖3-29所示圖3-29加入瑞利噪聲后的2DPSK仿真波形圖3-30瑞利噪聲解調誤碼率由圖3-302根據上面波形可知瑞利噪聲對信道產生了一定的影響，小部分產生了譯碼錯誤。c信道中加入萊斯噪聲的電路圖如圖3-31所示圖3-31加萊斯噪聲的調制解調仿真電路圖萊斯噪聲發生器參數設置如圖3-32所示圖3-32萊斯噪聲發生器參數設置加入萊斯噪聲后的仿真波形如圖3-33所示圖3-33加入萊斯噪聲后的2DPSK仿真波形圖3-34萊斯噪聲解調誤碼率由圖3-346根據上面波形可知萊斯噪聲對信道產生了一定的影響，小部分產生了譯碼錯誤由實驗結果可知，信道中加入高斯噪聲，瑞利噪聲，萊斯噪聲后,隨著噪聲幅度的增加，誤碼率越來越大。4仿真電路分析與總結4.1出現的問題（1）示波器的圖像出現不完整。（2）在沒有加入噪聲時解調出現誤碼率4.2解決方法（1）在示波器圖中修改datahistory中的limitdatapointstolast參數，將其改大，再運行simulink，即可從示波器中觀察到準確圖形。（2）在沒有加入噪聲時出現誤碼率，是由于誤碼器參數設置錯誤的原因。將基帶信號與解調信號進行對比，可發現信號經傳輸后有2個單位的延遲，故將誤碼率計算模塊中Receivedelay中應設置為2，再次運行simulink，誤碼率顯示模塊中顯示誤碼率為零。在整個電路設計過程中，關鍵是基帶信號與載波頻率的設置及帶通濾波器、低通濾波器的參數設置。應在掌握電路原理的基礎上進行設計。5結束語課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.在這兩周的時間里我切切實實的學到了許多知識，尤其是提高了用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺的實際操作能力。回顧起此次通信原理課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對實驗平臺很不熟悉，動手能力比較欠缺，這是我必須在以后的學習中需要加以改進的地方，在不斷學習中完善自我。這兩周，我學會了用simulink仿真平臺完成實際的仿真過程，在仿真過程中，參數的選擇尤其重要，它將影響仿真的準確度。在設計過程中，電路應經過不斷的修改和重復，不斷的仿真，我們不應急躁，要保持認真的態度和謹慎的學習作風，這樣我們才能真正的學到知識。對于以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。

這次課程