1、第 1 页 共 8 页 实验五 2PSK 调制解调仿真（院、系） 专业 班 课程学号 姓名 实验日期 教师评定 一、实验目的1熟悉 2PSK 调制解调原理。2掌握编写 2PSK 调制解调程序的要点。3掌握使用 Matlab 调制解调仿真的要点。二、实验内容1根据 2PSK 调制解调原理，设计源程序代码。2通过 Matlab 软件仿真给定信号的调制波形。3. 对比给定信号的理论调制波形和仿真解调波形。三、实验原理1. 2PSK 的调制原理所谓的二进制相移键控（2PSK）信号，是指在二进制调制中，正弦载波的相位随着二进制数字基带信号离散变化而产生的信号。已调信号载波可以用“0”和“”或者“+/2”
2、和“-/2” 来表示二进制基带信号的“0”和“1” 。2PSK 信号的时域表达式为： )cos(2 nPSKtAe其中， 表示第 n 个符号的绝对相位：n时发 送时发 送 ”“0n即 2PSK 表达式也可以为：PtAtecPSK1os)(2概 率 为概 率 为即发送二进制符号“0”时（取 1），取 0 相位；发送二进制符号 “1”时（取1），取 相位。所以二进制绝对相移，则是以载波的不同相位直接去表示相应 二进制数字信号。由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故 2PSK 信号一般可以表述为第 2 页 共 8 页 一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘。由于 2PSK 信号是双
3、极性不归零码的双边带调制，所以如果数字基带信号不是双极性不归零码时，则要先转成双极性不归零码，然后再进行调制。调制方法有模拟法和相位键控选择法。2PSK 调制原理图如图 1 和图 2 所示。模拟法使源信号如果不是双极性不归零，则转成双极性不归零码后与本地载波相乘即可调制成 2PSK 信号。相位键控选择法则是通过电子开关来实现的，当双极性不归零码通过电子开关时，遇低电平就以 180 度相移的本地载波相乘输出，遇高电平，电子开关则连通没相移的本地载波上然后输出。图 1 2PSK 信号的模拟调制原理框图图 2 2PSK 信号的相位键控调制原理框图2. 2PSK 的解调原理 2PSK 信号的解调通常采
4、用相干解调法，解调器原理框图如图 3 所示。在相干解调中，如何得到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波是个关键问题。至于解调的方式，因为双极性不归零码在“1” 和“0” 等概时没有直流分量，所以 2PSK 信号的功率谱密度是无载波分量，必须用相干解调的方式。过程中需要用到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波相乘，然后通过低通滤波器，再进行抽样判决恢复数据。当恢复相干载波产生 180 度倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这第 3 页 共 8 页 种现象通常称为“ 倒 ”现象。因而 2PSK 信号的相干解调存在随机的“倒 ”现象
5、，使得2PSK 方式在实际中很少采用。图带通滤波器相乘器低通滤波器本地载波抽样判决器定时脉冲输出输入3 2PSK 信号的解调原理框图四、程序设计1. 首先给定一组输入信号序列，也利用 rand 随机产生一组元素为 10 的数字序列。2. 根据 2PSK 的调制原理，先产生 2 个信号，码元为 0 时，初始相位用为零 ，记为 f1,同理，码元为 1 时，初始相位用为 pi ，记为 f2,将 f1 和 f2 相加可以得到经过 2psk 调制后的信号，用 MATLAB 画出调制后的波形。3. 利用相干解调法，画出 2PSK 解调后的信号。五、设计流程1.利用 rand 随机产生一组元素为 10 的数
6、字序列。2.根据 2PSK 的调制原理，画出调制信号3.根据相干解调法，调制信号经过带通滤波器，再和余弦信号相乘，再经过低通滤波器，进行抽样判决，画出解调后的波形，与原始信号波形进行比较。六、源程序代码clear allclose allfs=2000;dt=1/2000;T=1;f=20;第 4 页 共 8 页 a=round(rand(1,10);g1=a;g2=a;g11=(ones(1,2000)*g1;g1a=g11(:);g21=(ones(1,2000)*g2;g2a=g21(:);t=0:dt:10-dt;t1=length(t);psk1=g1a.*cos(2*pi*f*t)
7、;psk2=g2a.*cos(2*pi*f*t+pi);sig_psk=psk1+psk2;no=0.01*randn(1,t1);sn=sig_psk+no;figure(1)subplot(3,1,1);plot(t,no);title(噪声波形);ylabel(幅度);subplot(3,1,2);plot(t,sig_psk);title(psk 信号波形);ylabel(幅度);subplot(3,1,3);plot(t,sn);title(经过信道后的信号);ylabel(幅度);bpf=fir1(101,19/1000,21/1000);第 5 页 共 8 页 H=filter(
8、bpf,1,sn);sw=H.*cos(2*pi*f*t);lpf=fir1(101,1/1000,10/1000);st=filter(lpf,1,sw);figure(2)subplot(2,1,1);plot(t,sw);title(乘法器输出信号);ylabel(幅度);subplot(2,1,2);plot(t,st);title(低通滤波后输出信号);ylabel(幅度);sig=zeros(1:t);for i=1:length(t)if(st(i)=0)sig(i)=0;elsesig(i)=1;endendfigure(3)subplot(2,1,1);plot(sig);a
9、xis(0 20000 0 2);title(经过抽样判决后解调出的波形);ylabel(幅度);subplot(2,1,2);plot(g1a);axis(0 20000 0 2);第 6 页 共 8 页 title(原始信号);ylabel(幅度);七、MATLAB 绘制波形第 7 页 共 8 页 第 8 页 共 8 页 八、实验总结和心得经过这次实验，我学到了很多不一样的东西。PSK 信号的解调通常采用相干解调法，在相干解调中，如何得到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波是个关键问题。通过 Matlab 软件仿真给定信号的调制波形。对比给定信号的理论调制波形和仿真解调波形。这些东西经过实验都有了很大的提高，希望接下来继续努力，做得更好。
