课程设计的基本要求.DOC

1、1.课程设计的基本要求1、编程产生一组随机的 0 、 1 二进制比特序列，分别用 2ASK, 2FSK, 2PSK 和 2DPSK 这四种调制方式把它们调制到一个较高的载频上，调制参数自定，请给出前 8 个比特所对应的时域波形。 2、画出上述四种信号在通过高斯白噪声信道后的相干解调器和非相干解调器的框图，并给出判决前的观测值的数学表达式，并用 Matlab 实现所采用的解调方法。（注：如果某些调制方式无法进行非相干解调，请给出原因）3、根据题 2 中的观测值的数学表达式，分别编程实现判决过程，将判决结果与原数据作比较，统计出各自在不同比特信噪比值下的误比特率 ，然后画出误比特率与比特信噪比 (

2、dB) 的曲线。建议比特信噪比的范围为 0dB 到 10dB,以1dB 为间隔。 4、上述仿真得到的误比特率曲线与各自的理论值画在同一张图上进行比较并讨论。同时，比较和讨论不同调制与解调方式的差错性能区别。 2、 实验原理2.1 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 信号的调制方法及原理2.1.1 2ASK在二进制幅度键控中，由载波的幅度来携带二进制信号，也就是说，载波的幅度随调制信号的变化而变动。二进制幅度键控最简单的方式就是载波在二进制信号 0 或 1 的控制下通或断，这种调制方式称为通-断键控（OOK） 。它的时域表达式为：其中Ts 码元持续时间；g(t) 持续时间为 Ts 的基带脉

3、冲波形，通常假设是高度为 1，宽度等于 Ts 的矩形脉冲；an 第 N 个符号的电平取值。2.1.2 2FSK二进制频移键控，是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。也就是说，0 值对应一个频率 f1，1 对应另一个频率 f2。二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路来实现；但更容易实现的方法是键控法。ttsteco)(2ASKnsTgas)”时发 送 “时发 送 0),cos(A1)(212FSKntte2.1.3 2PSK在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制“1”和“0” 。因此，2PSK 信号的时域表达式为 式中， n 表示第 n 个符号的绝对相位因此，上式可以改写为

4、2.1.4 2DPSKPSK 调制方式由于在接收端恢复载波时存在相位模糊问题，可能导致信息传送失败。因此就引入了另一种相位调制方法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 = 0, 表示数字信息“0” , 表示数字信息“1”则信号码元可以表示为： 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。0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1

5、 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012ASK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012FSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012PSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012DPSKTtttS)cos()()cos(A)(2PSKnctte”时发 送 “时发 送， 1,0nPttec,os)(2PSK概 率 为概 率 为2.2 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 调制信号的解调方法及原理2.2.1 2ASK 信号解调方法 相干解调(同步检测法) 2()

6、cosASKcettwt通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声 21()()()os(2)ASsttttwt通过低通滤波器后得到信号故相干解调在抽样判决器前的表达式a 为经过信道衰减后的幅度值判决门限为 /2，通过对所有 t 所对应的 的值抽样，取平均获得。非相干解调(包络检波法) 2()cosASKcettwt通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声通过全波整流器后得到 故相干解调在抽样判决器前的表达式 发送“1”时)()()(2tntatVsc发送“0”时2s相干解调仿真图带 通滤 波 器 相 乘 器 低 通滤 波 器 抽 样判 决 器定 时脉 冲 输 出2teASKc带 通滤 波 器 全 波整 流

7、 器 低 通滤 波 器 抽 样判 决 器定 时脉 冲 输 出)(2teASK a b c d(),10cSSankTk发 送 时， 发 送 时()st21()|ASKste0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012ASK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0

8、.5 0.6 0.7 0.800.51乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘非相干解调仿真图2.2.2 2FSK 信号解调方法 相干解调(同步检测法) ”时发 送 “时发 送 0),cos(A1)(212FSKntte带 通滤 波 器带 通滤 波 器 抽 样判 决 器 输 出低 通滤 波 器低 通滤 波 器12)(2teFSK 定 时 脉 冲相 乘 器相 乘 器t1cost2cs0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.

9、5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘通过带通滤波器 1w滤除信号带宽外的噪声21()()cos)cos(21)FSKstettawt通过低通滤波器后得到信号为 a通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声222 2()()cos)cos()FSKstettbt判决若 1 ，则判为 1故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路)()(11tnatxc下支路2判决若 12()st ，则判为 0故相干解调在抽样判决器前

10、的表达式 1()cxtnt 上支路22()b 下支路非相干解调(包络检波法) 通过带通滤波器 1w滤除信号带宽外的噪声通过包络检波器后得到 1 信号的包络 1()st通过带通滤波器 滤除信号带宽外的噪声2通过包络检波器后得到 0 信号的包络 2()st判决若 12()st ，则判为 1故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路)()()(2111 tntatVsc带 通滤 波 器带 通滤 波 器 抽 样判 决 器 输 出包 络检 波 器包 络检 波 器12)(2teFSK 定 时 脉 冲 ”时发 送 “时发 送 0,cos(A1)(212FSKntte下支路)()(222tnttVsc判决若 1

11、2()st ，则判为 0故相干解调在抽样判决器前的表达式 上支路下支路FSK 相干解调的仿真图FSK 非相干解调的仿真图0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘乘0乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012FSK0 0.1 0.2 0

12、.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘乘1乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘222()()()csVtbntt1110 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012FSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.

13、5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘乘1乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘2.2.3 2PSK 信号解调方法 通过带通滤波器滤除信号带宽外的噪声经过相乘器得：0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘乘0乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘乘乘带 通滤 波 器 相 乘 器 低 通滤 波 器 抽 样判 决 器定 时脉 冲 输 出)(

14、2tePSK tccosabc d ePttec1,A)(2PSK概 率 为概 率 为2()()os)(1cos2)PSKccstetwtawt通过低通滤波器后得到信号 a以 0 为判决门限，若 ()0st则判为 1，若 ()0st则判为 0相干解调在抽样判决器前的表达式： ”符 号发 送 “符 号发 送 1),(tnatxca 为经过信道衰减后的幅度值PSK 相干解调的仿真图2.2.3 2DPSK 信号解调方法2DPSK 的相干解调器原理图2DPSK 的差分相干解调器原理图0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.

15、3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012PSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘乘乘乘乘带 通滤 波 器 相 乘 器 低 通滤 波 器 抽 样判 决 器定 时脉 冲 输 出)(DPSK2te tccos 码 反变 换 器abcdef带 通滤 波 器 相 乘 器 低 通滤 波

16、器 抽 样判 决 器定 时脉 冲 输 出)(DPSK2te 延 迟 Tsa bcd e2DPSK 相干解调的仿真图0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012DPSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

17、 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘2DPSK 相干解调的仿真图0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.510,1乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-1012DPSK0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-202乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8-101乘乘乘乘乘乘乘0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.800.51乘乘乘课程设计中关于信噪比的说明已调信号 信道高斯噪声带通滤波器接收端解调器判决输出加入的噪声表示SNR（AWGN 函数）计算理论误码率所使用的信噪比（r）如果不考虑信道和带通滤波器对信号传输的影响，这两处噪声的功率不同，BPF 后噪声功率减小，限定在信号带宽之内有噪声。