通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理
1.2DPSK信号原理
2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。
图1.1 2DPSK信号
在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。
定义DF为本码元初相与前一码元初相之差，假设：
DF=0→数字信息“0”；
DF=p→数字信息“1”。?
则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：
数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 p p 0 p p 0 p 0 0 p
或：p 0 0 p 0 0 p 0 p p 0
2. 2DPSK信号的调制原理
一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。
图1.2.1 模拟调制法
2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。
图1.2.2 键控法调制原理图
3. 2DPSK信号的解调原理
2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。
(1) 2DPSK信号解调的极性比较法
它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。
图 1.3.1 极性比较解调原理图
(2) 2DPSK信号解调的差分相干解调法
差分相干解调的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，此后该信号分为两路，一路延时一个码元的时间后与另一路的信号相乘，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决，抽样判决器的输出即为原基带信号。它的原理框图如图1.3.2所示。
图 1.3.2 差分相干解调原理图
二、建立模型
1. 差分和逆差分变换模型
差分变换模型的功能是将输入的基带信号变为它的差分码。逆码变换器原理图如下：
2. 带通滤波器和低通滤波器的模型
带通滤波器模型的作用是只允许通过（fl，fh）范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平。低通滤波器模型的作用是只允许通过（0，fh）范围内的频率分量，并且将其他范围的频率分量衰减到极低水平。在Matlab中带通滤波器和低通滤波器的模型可以用编写程序来模拟。
3. 抽样判决器模型
抽样判决器的功能是根据位同步信号和设置的判决电平来还原基带信号。在Matlab中抽样判决器可以用simulink中的模块来模拟。它的模型框图如图所示，它的内部结构图如图2.3所示。
图 3.3 抽样判决器
4. 2ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图
图 2.4.2 2ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图
三、仿真
1. 仿真程序
clear all;
close all;
fs=4000000; %设定系统的抽样频率
k=20000; %设定数字基带信号的频率
fc=200000; %设定正弦载波频率
t=0:1/fs:4000/fs; %仿真时间范围
p=21;
s=randint(1,p,2); %设定需要产生的码元个数
m=s(ceil(k*t+0.01)); %将基带生成时域信号
figure(1)
subplot(311)
plot(t,m);
axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);
grid on;
title('数字基带信号');
b=randint(1,p,2);
%将生成的基带转换为差分码
for i=1:p
if (i==1)
if (s(i)==0)
b(i)=0; %通过模二加实现差分码的转换
else
b(i)=1;
end
elseif (s(i)==b(i-1))
b(i)=0;
else
b(i)=1;
end
end
n=b(ceil(k*t+0.01)); %将差分码生成时域信号
subplot(312)
plot(t,n);
axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);
grid on;
title('差分码')
x=(n-0.5).*2
car=sin(2*pi*fc*t); %定义载波
dpsk=x.*car; %2dpsk信号的载波调制
subplot(313);
plot(t,car);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
title('正弦载波');
figure(2)
subplot(311);
plot(t,dpsk);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
title('2DPSK信号');
grid on;
vn=0.05;
noise=vn.*(randn(size(t))); %产生噪音
subplot(312);
plot(t,noise);
grid on;
title('噪音信号');
axis([0 10e-4 -0.2 0.2]);
dpskn=(dpsk+noise); %调制后加噪
subplot(313);
plot(t,dpskn);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
title('加噪后信号');
grid on;
%带通滤波器
fBW=40e3;
f=[0:3e3:4e5];
w=2*pi*f/fs;
z=exp(w*j);
BW=2*pi*fBW/fs;
a=.8547;
p=(j^2*a^2);
gain=.135;
Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p));
Hz(Hz==0)=10^(8);
a=[1 0 0.7305];
b=[0.135 0 -0.135];
dait=filter(b,a,dpskn);
dait=dait.*10;
figure(3)
subplot(311);
plot(t,dait);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
title('通过带通滤波后输出');
grid on;
cm=dpsk.*car; %2dpsk相干解调
subplot(312);
plot(t,cm);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
grid on;
title('通过相乘器后输出');
%低通滤波器
p=0.72;
gain1=0.14;
Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p));
a1=[1 -0.72];
b1=[0.14 0.14];
dit=filter(b1,a1,cm);
dit=dit-mean(dit);
subplot(313);
plot(t,dit);
axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);
title('通过低通滤波器后输出');
grid on;
%抽样判决器
H=1;
L=0;
Z=0;
len=length(dit);
for ii=1:len
if dit(ii)>= Z %z即为阈值
Vs(ii)=H;
else
Vs(ii)=L;
end
end
figure(4)
subplot(311)
plot(t,Vs)
title('解调后差分信号')
axis([0 10e-4 -0.2 1.2])
grid on;
c=randint(1,22,2); %产生解调后的差分码元
for f=0:19
c(f+1)=fix(Vs(f*200+50)+0.2)
end
d=randint(1,21,2); %定义差分译码后的码元
for l=1:21 %得到差分译码后的码元
if (l==1)
if (s(1)==0)
d(1)=0;
else
d(1)=1;
end
elseif (c(l)==c(l-1))
d(l)=0;
else
d(l)=1;
end
end
y=d(ceil(k*t+0.01));
subplot(313);
plot(t,y);
axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);
title('码反变换输出'); %基带信号与解调后的信号对比
subplot(312)
plot(t,m);
axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);
title('原始基带信号');
%误码率与信噪比关系
figure(5)
grid on
initial_snr = 0;
final_snr = 16; %snr信噪比
snr_step = 0.25;
snr_in_dB = initial_snr:snr_step:final_snr;
for i = 1:length(snr_in_dB)
snr = 10^(snr_in_dB(i)/10);%将信噪比单位dB转化一下
Pe(i) =erfc(sqrt(snr)); %2dpSK相干解调
end
semilogy(snr_in_dB,Pe);%信噪比取对数，单位变为dB
title('误码率与信噪比的关系')
ylabel('误码率')
xlabel('输入信噪比')
grid;
2.仿真截图:
四．心得体会
通过这次课程设计我更加系统的了解了理论知识，将在课本上学到的原理学以致用，掌握了2DPSK调制解调的工作原理及2DPSK调制解调系统的工作过程，学会了使用仿真软件Matlab，并学会通过应用软件仿真来实现某些通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了很大的作用，加强了动手能力和解决实际问题的能力。
通过这次课程设计还让我知道了，平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。还能从设计中检验所学的理论知识到底有多少，巩固我们已经学会的，扩充所遗漏的新知识，把这门课学的扎实，将在学校学到的知识转化为可以使用的实际技能。
当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下必须努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了动手、动脑的能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。
总的来说，这次课程设计让我们收获颇多，不仅让我们更深一步理解书本的知识，提高我们分析问题和解决问题的能力，而且让我们体会到团队的重要性。也非常感谢老师的和同学们对我的帮助。
第二篇：《通信原理》数字调制实验报告
武夷学院实验报告
课程名称： 通信原理 项目名称： 数字调制
姓名：______专业：_______ 班级：____学号：____同组成员________________
实验报告成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
[1] 注：1、实验预习部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备。
2、若是单人单组实验，同组成员填无。
[2] 注：实验过程记录要包含实验目的、实验原理、实验步骤，页码不够可自行添加。
[3] 注：1、实验结果与讨论应包含实验所需知识点和实验方法的总结，实验心得体会等。
2、分组实验需包含同组讨论内容。