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1、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
2、/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
3、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 04.1.1 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
4、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
5、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 DP
6、SK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
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
8、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
9、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
10、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
11、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，20082 John G.Proakis.通信系统工程（第二版） m. 北京：电子工业出版社，20073 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.
