MATLAB仿真信号的相位调制与解调专业：通信与信息系统姓名：赵*学号:*********指导老师：****教授摘要Psk调制是通信系统中最为重要的环节之一，Psk调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径。

本文首先分析了数字调制系统的基本调制解调方法，然后，运用Matlab及附带的图形仿真工具——Simulink设计了这几种数字调制方法的仿真模型。

通过仿真，观察了调制解调过程中各环节时域和频域的波形，并结合这几种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。

最后，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。

另外，本文还利用Matlab的图形用户界面（GUI）功能为仿真系统设计了一个便于操作的人机交互界面，使仿真系统更加完整，操作更加方便。

关键词：数字调制；分析与仿真；Matlab；Simulink；PSK；QPSK；1.数字调制技术 (2)2.PSK调制系统 (3)2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示 (6)2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示： (8)3.用Simulink实现PSK调制 (9)3.1 2PSK仿真 (9)3.1.1调制 (9)3.1.2 解调仿真 (12)3.2 QPSK仿真 (13)3.2.1 QPSK调制框图 (13)参考文献 (18)1.数字调制技术通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。

在当今信息社会，通信则与遥感，计算技术紧密结合，成为整个社会的高级“神经中枢”。

没有通信，人类社会是不可想象的。

一般来说，社会生产力水平要求社会通信水平与之相适应。

若通信水平跟不上，社会成员之间的合作程度就受到限制。

可见，通信是十分重要的。

通信传输的消息是多种多样的，可以是符号的，文字的，数据和图像的等等。

各种不同的消息可以分为两类：一类称为离散消息；另一类称为连续消息。

离散消息的状态是可数的或离散的，比如符号，文字或数据等。

离散消息也称数字消息。

而连续消息则是其状态连续变化的消息，例如，连续变化的语音，图像等。

连续消息也称模拟消息。

因此按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号可以将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

数字通信有以下突出的特点：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。

第二，当需要保密的时候，可以有效的对基带信号进行人为的“扰乱”，即加上密码。

数字通信系统可以用下图表示：→→→→→→→→信数信信数信信源道字受道源字信息编编调 解译译信源码码调码码者制道器器器器器器 图一数字通信在近20年来得到了迅速的发展，其原因是：（1） 抗干扰能力强（2） 便于进行各种数字信号处理（3） 易于实现集成化（4） 经济效益正赶上或超过模拟通信（5） 传输与交换可结合起来，传输电话与传输数据也可结合起来，成为一个统一整体，有利于实现综合业务通信网。

2.PSK 调制系统在通信和信息传输系统、工业自动化或电子工程技术中，调制和解调应用最为广泛。

而调制和解调的基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶变换的基本性质，将信号的频谱进行搬移，使之满足一定需要，从而完成信号的传输或处理。

调制与解调又分模拟和数字两种，在现代通信中，调制器的载波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器改变正弦载波信号的幅度、频率或相位，产生幅度键控（ASK ）、相位键控（PSK ）、频率键控（FSK ）信号，或同时改变正弦载波信号的几个参数，产生复合调制信号。

本课程设计主要介绍基于Matlab 对2PSK 和4PSK 进制的调制仿真实现.2.1二进制移相键控(2PSK)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°和 180°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e2PSK(t)=g(t-nTs)]cosωct （2.1-1）其中, an 与2ASK 和2FSK 时的不同,在2PSK 调制中,a n 应选择双极性,即（2.1-2）（2.1-3）若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有Pwct P wct t psk e -1,cos ,cos {)(2发送概率为发送概率为-= 由式(2.1-3)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二进制符号0时,e2PSK(t)取180°相位.若用φn 表示第n 个符号的绝对相位,则有φn= 0°, 发送 1 符号180°, 发送 0 符号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,称为二进制绝对移相方式.二进制移相键控信号的典型时间波形如图 2 - 11 所示.图二二进制移相键控信号的时间波形二进制移相键控信号的调制原理图如图所示. 其中图三是采用模拟调制的方法产生2PSK信号,图四是采用数字键控的方法产生2PSK信号.2PSK信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图五所示.在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波。

2PSK信号相干解调各点时间波形如图六所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.图三2PSK信号的调制原理图图四2PSK信号的解调原理图图五2PSK信号相干解调各点时间波形图六2PSK信号相干解调各点时间波形这种现象通常称为"倒π"现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的"倒π"现象,从而使得2PSK 方式在实际中很少采用.2.1 QPSK调制部分，原理框图如图七所示图七原理分析：基本原理及系统结构QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。

的别的载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。

相应的，可将发射信号定义为其中，i ＝1，2，2，4；E 为发射信号的每个符号的能量，T 为符号持续时间，载波频率f 等于nc/T ，nc 为固定整数。

每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。

例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。

下面介绍QPSK 信号的产生和检测。

如果a 为典型的QPSK 发射机框图。

输入的二进制数据序列首先被不归零（NRZ ）电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0分别用b E 和－b E 表示。

接着，该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这两个二进制波形分别用a1（t ），和a2（t ）表示。

容易注意到，在任何一信号时间间隔内a1（t ），和a2（t ）的幅度恰好分别等于Si1和 Si2，即由发送的二位组决定。

这两个二进制波形a1（t ），和a2（t ）被用来调制一对正交载波或者说正交基本函数：φ1（t ）＝2cos(2)c f t T π，φ2（t ）＝2sin(2)c f t Tπ。

这样就得到一对二进制PSK 信号。

φ1（t ）和φ2（t ）的正交性使这两个信号可以被独立地检测。

最后，将这两个二进制PSK 信号相加，从而得期望的QPSK 。

2.2 QPSK解调部分，原理框图如图八所示：图八原理分析：QPSK接收机由一对共输入地相关器组成。

这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号φ1（t）和φ2（t）。

相关器接收信号x（t），相关器输出地x1和x2被用来与门限值0进行比较。

如果x1>0,则判决同相信道地输出为符号1；如果x1<0 ,则判决同相信道的输出为符号0。

；类似地。

如果正交通道也是如此判决输出。

最后同相信道和正交信道输出这两个二进制数据序列被复加器合并，重新得到原始的二进制序列。

在AWGN信道中，判决结果具有最小的负号差错概率。

3.用Simulink实现PSK调制3.1 2PSK仿真3.1.1调制图九这里载波的参数设置见图下图，为了便于观察将载波频率设置为：图十图十一这样，所需模块找到以后，排列好，用简单的直线连接起来，点击运行，然后双击示波器scope，便出现所需的PSK调制波形。

这里对示波器进行参数设置，使之同时显示二进制序列，载波波形和调制信号波形，见图十二图十二3.1.2 解调仿真（1）建立simulink模型方框图如下：图十三 2PSK解调框图（2）各点的时间波形如下所示：图十四2PSK解调各点的时间波形3.2 QPSK仿真3.2.1 QPSK调制框图图十五运行结果如下：图十六图十七实际的传输系统不可能完全的满足无码间串扰传输条件，评价传输系统的一种定性而且简单的方法就是观察信号通过加有噪声的信道后的眼图上右图是信号没有通过任何的系统的眼图，下面是信号通过信噪比为26dB的高斯白噪声后的眼图。

最下面是信号通过信噪比为16dB后的眼图。

通过对比可以知道信噪比越大，信号的眼图越清晰，信噪比越小，眼图越模糊，没有噪声的话，眼图最清晰，近似线状。

眼图不仅反映信噪比对信号的影响，而且反映信号之间串扰的大小。

眼图中改变参数设置，可以发现最佳判决时刻的改变。

图十八图十九结论本设计研究了2PSK和4PSK的调制和解调原理，以及利用MATLAB对其调制和解调进行了编程和编译仿真，得到的结论和理论上是一致的。

简单而且快捷。

同时利用MATLAB中的SIMYULINK对2PSK和4PSK的通信系统进行了仿真研究了其传输的特性。

本研究具有可对比性，对比2PSK和4PSK的通信原理可发现其中的不同点，但是频谱图近似相同。

通信中信道的信噪比设置越大信噪传输越理想，与理论上是相符合的。

2PSK和4PSK的传输系统也具有对比性，本研究在文中列出了仿真过程中每个元件的仿真参数的设置。

比较其中不同点我们发现其中参数基本相似。

也说明了他们的传输原理基本相同，都利用了相位的不同表示了不同的码元传输。

我们知道，2PSK信号是用载波的不同相位直接表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对的移相过程中由于发端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统中也必须有这样一个固定的基准作为参考。

如果这个参考相位发生变化，则回复的数字信息就会与发送的信息完全相反，从而造成错误的恢复。

这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一般不采用2PSK方式，而采用差分相移（2DPSK）方式。

2DPSK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。

2DPSK信号波形与2PSK的不同。