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1、 附件1：学 号： 填入学号课 程 设 计题 目4psk调制解调系统学 院信息工程学院专 业通信工程班 级通信1002 姓 名指导教师 2012年 12 月 18日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 通信1002班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 设计一个4PSK调制解调系统初始条件：本设计基于数字信号处理技术基础实验，通过自行设计程序并在电脑上利用MATLAB软件进行仿真。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1) 4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择2) 系统中要求加入高斯白噪声3) 4PSK解调方
2、框图采用相干接收形式4) 分析误码率参考书目:1 谢自美.电子线路设计实验测试(第三版).武汉：华中科技大学出版社2 康华光. 电子技术基础模拟部分.高等教育出版社，20053 康华光. 电子技术基础 数字部分.高等教育出版社，20054 樊昌信. 通信原理（第五版）.北京：国防工业出版社，2005时间安排：第1周，安排任务（鉴主15楼实验室）第1-17周，仿真设计（鉴主13楼计算机实验室）第18周，完成（答辩，提交报告，演示）指导教师签名: 年 月 日系主任签名: 年 月 日目 录摘 要3Abstract41引言51.1 背景介绍51.2 设计要求52 4PSK调制解调的基本原理62.1 2
3、PSK数字调制原理62.2 4PSK的调制和解调73 4PSK调制解调系统仿真103.1 MATLAB软件介绍103.2 2PSK调制解调系统仿真113.3 4PSK调制解调系统仿真124 4PSK误码率分析154.1 4PSK误码率的计算154.2 4PSK误码率的仿真165总结17参考文献1828摘 要在数字信号的调制方式中4PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。调制技术是通信领域里非常重要的环节，一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。4PSK调制是一种具有较高频带利用率和良好的抗噪声性能的调制方
4、式，在数字移动通信中已经得到了广泛的应用。本次设计在理解4PSK调制解调原理的基础上应用MATLAB语言来完成仿真，仿真出了4PSK的调制以及解调的仿真图，包括已调信号的波形，解调后的信号波形，眼图和误码率。在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。关键字：4PSK 调制解调 MATLAB 分析与仿真AbstractIn digital signal modulation method of 4PSK is the most commonly used a digital signal modulation mode, it has
5、 high frequency spectrum use efficiency, strong anti-jamming, in circuit implementation are relatively simple. Modulation technique is communication field very important link, a good modulation technology can not only save spectrum resources and can provide good communication performance. 4PSK modul
6、ation is a kind of high efficiency and good resistance to band noise performance of the modulation mode, in digital mobile communication has been widely used. This design in understanding 4PSK demodulation based on the principle of MATLAB language to complete the simulation, the simulation out 4PSK
7、modulation and demodulation of the simulation diagram, including the signal waveform has, after the demodulation signal waveform, the eye chart and the bit error rate. On the basis of simulation analyses and compares the performance of various modulation method, and by comparing the simulation model
8、 and theoretical calculation of performance, proved the feasibility of the simulation model.Key word: 4PSK demodulation MATLAB analysis and simulation1 引言1.1 背景介绍随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。本文中提到的调制方式大都是可以实用的，已经采用
9、多年，并且至今仍然被采用着。但是，这些调制方法还不是很完善，有许多值得改进之处。因此，在这些基本的数字调制方法基础上，多年来不断研究出新的或改进的调制方法。实际上，在基本的和先进的调制方法之间并没有明确的界限。这些方法都是不间断地发展出来的，后来者自然比原有者更先进。此外，随着技术的进步，特别是超大规模集成电路和数字信号处理技术的发展，使得复杂的电路设计得以用少量的几块即成电路模块实现，有些硬件电路的功能还可以用软件代替实现。因此使得一些较复杂的调制技术能够容易地实现并投入使用。这方面的条件使得新的更复杂的调制体制迅速地不断涌现。 目前，改进的数字调制方式主要有偏置正交相移键控， p/4正交差
10、分相移键控，最小频移键控，高斯最小频移键控，正交频分复用，网格编码调制等，这里对最小频移键控作一介绍。1.2 设计要求1) 4PSK信号波形的载频和相位参数应随机置或者可有几组参数组合供选择2) 系统中要求加入高斯白噪声3) 4PSK解调方框图采用相干接收形式4) 分析误码率2 4PSK调制解调的基本原理2.1 2PSK数字调制原理2PSK信号用载波相位的变化来表征被传输信息的状态，通常规定0相位载波和相位载波分别表示传“1”和传“0”。2PSK码元序列的波形与载频和码元持续时间之间的关系有关。当一个码元中包含有整数个载波周期时，在相邻码元的边界处波形是不连续的，或者说相位是不连续的。当一个码
11、元中包含的载波周期数比整数个周期多半个周期时，则相位连续。当载波的初始相位差90度时，即余弦波改为正弦波时，结果类似。以上说明，相邻码元的相位是否连续与相邻码元的初始相位是否相同不可混为一谈。只有当一个码元中包含有整数个载波周期时，相邻码元边界处的相位跳变才是由调制引起的相位变化。2PSK信号的产生方法主要有两种。第一种叫相乘法，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，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。这两种方法的复杂程度差不多，并且都可以用数字信号处理器实现如图1所示。 码变换相乘S（t）载
12、波eo（t）双极性不归零图1 2PSK及2DPSK的调制方框2.2 4PSK的调制和解调四进制绝对相移键控(4PSK)直接利用载波的四种不同相位来表示数字信息。如图2所示参考相位000o11 180o01 270o10 90o45o 11135o 0100225o10315o参考相位图2 4PSK信号相位n矢量图由于每一种相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。两个二进制码元中的前一比特用a来表示，后一比特用b表示，则双比特ab与载波相位的关系入下表1：表1 双比特ab与载波相位的关系双比特码元载波相位（n） abA方式B方式000o225o1090o315
13、o11180o45 o01270o135 o四进制信号可等效为两个正交载波进行双边带调制所得信号之和。这样，就把数字调相和线性调制联系起来，为四相波形的产生提供依据。4PSK信号调制和解调（1）4PSK调制原理： 4PSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法等。这里我们采用正交调制方式。4PSK的正交调制原理如图3：串/并变换单/双极性换单/双极性换移相/2载波震荡+acosctsinct-+输入4PSK输出b图3 4PSK正交调制原理方框图它可以看成是由两个载波正交的2PSK调制器构成的。图中串/并变换器将输入的二进制序列分为速度减半的两个并行双
14、极性序列a和b（a,b码元在事件上是对齐的），再分别进行极性变换，把极性码变为双极性码（0-1，1+1）然后分别调制到cosct和sinct两个载波上，两路相乘器输出的信号是相互正交的抑制载波的双边带调制（DSB）信号，其相位与各路码元的极性有关，分别由a和b码元决定。经相加电路后输出两路的合成波形，即是4PSK信号。图中两个乘法器，其中一个用于产生0o与180o两种相位状态，另一个用于产生90o与270o两种相位状态，相加后就可以得到45o，135o，225o，和315o四种相位（2）4PSK解调原理4PSK信号是两个载波正交的2PSK信号的合成。所以，可以仿照2PSK相干检测法，用两个正交的相干载波分别检测两个分量 a和b，然后还原成二进制双比特串行数字信号。此法称作极性比较法（相干解调加码反变换器方式或相干正交解调发）如图4带通滤波器低通滤波器抽样判决抽样判决并/串变换正交载波源4PSK输入yi(t)yB(t)
