西电B测——基于simulink的2PSK和2DPSK调制解调系统实现

这是学校的B级测试实验，仅供学习交流使用

误码率曲线绘制需要用到bertool工具：

bertool工具教程：

通信专业Simulink---画误码率曲线(使用bertool工具)_Enpiyahh的博客-优快云博客_simulink误码率曲线

报告和仿真文件下载链接：

链接：https://pan.baidu.com/s/1Fo5ixtqQpegDMYFd15cctA?pwd=FCNN 
提取码：FCNN

一．仿真目的：

1. 了解通信系统的组成、工作原理、信号传输、变换过程；

2. 掌握通信系统的设计方法与参数设置原则；

3. 掌握使用Simulink软件仿真通信系统的方法。

二．任务：

利用SystemView或Simulink实现2PSK/2DPSK调制解调系统。

三．要求：

1.码元速率9.6k；

2.观察调制信号和已调信号的频谱；

3.计算信号的传输效率；

4.观察2PSK中的相位模糊现象，并解释2DPSK是如何克服这种相位模糊问题的；

5.比较二者的抗噪声性能。

四．实验原理：

（1）2PSK调制与解调

2PSK 即二进制相移键控。这是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差 180°。

相应的信号波形的示例如下：

图1  2PSK信号时域波形

2PSK信号调制原理图如下：

图2  2PSK信号调制原理框图

2PSK信号相干解调原理图如下所示：

图3  2PSK信号相干解调原理框图

（2）2DPSK调制与解调

    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的。

2DPSK 信号调制器原理图如下所示：

图4  2DPSK调制框图

2DPSK 信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调——码变换法。后者又称为极性比较——码变换法。

相干解调法：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。

图5  2DPSK解调框图

• 系统组成框图、仿真模型、图符参数设置

2PSK系统组成框图：

参数计算：

    基带信号频率：f基带= 9.6kHz    载波频率：f载波= 5×9.6 = 48kHz

    采样频率：Fs = 10*5*9.6 = 480kHz,码元周期：Ts = 1/9.6 = 0.104ms

    低通滤波器频率设置：fpass= 10kHz, fstop= 19.2kHz

    带通滤波器频率设置：fstop1= 2×9.6=19.2kHz, fpass1= 4.5×9.6=43.2kHz

                      fpass2= 5.5×9.6=52.8kHz, fstop2=8×9.6=76.8kHz

    已调信号带宽：B = 2×RB = 2×9.6 = 19.2kHz

各模块参数设置：

    Bernoulli Binary模块：

    载波模块：

    频谱分析仪模块(基带)：

    采样频率变换模块：

    极性变换模块：

    高斯白噪声信道模块：

    带通滤波器模块：

    低通滤波器模块：

    零阶保持器模块：

    relay模块:

    误码计算模块：

    由于存在滤波器，系统会有延时，这里设置2个单位延时，这样误码模块才会正确统计。

   

2DPSK系统组成框图：

模块参数设置：

相比2PSK模块只是增加了了差分编码和译码，模块增加了延时器和异或门

延时器模块：

异或门模块：

总的系统模块：

六．仿真结果及分析

2PSK：

基带输入信号和解调信号:

可以看到输出信号比原信号延迟了2Ts，这是由于系统两个滤波器导致的

调制信号波形：

可以看到在基带信号变化时，已调信号有180°的相位跳变。

解调部分波形：

可以看到经过高斯白噪声（SNR =0dB）后,2PSK信号存在明显变化。

经过乘法器后可以看到信号已经有基带信号的大致样子

经过低通滤波器滤除高频分量后，信号明显平滑

经过抽样判决后，信号恢复了基带方波信号。

基带信号功率谱：

由于fs = 9600Hz,那么第一个凹陷的位置就应该在fs处，频谱仪显示是9.625kHz，符合理论

载波信号频谱：

可以看到载波的频谱是单一分量f = 48.02kHz,和理论的48kHz相差不大。

已调信号频谱：

可以看到已调信号的功率谱是以f = 48.125kHz为中心的，带宽为（57.656-48.125 ）×2=19.02kHz 和理论的19.2kHz相差不大。

误码率模块：

这里可以看到系统总共发送了959个码元，出错的有3个，误码率为0.3%

2DPSK：

基带部分信号:包含原信号，差分编码信号，接收信号，差分译码信号

可以看到输出信号比原信号延迟了2Ts，和2PSK一样，这也是由于系统两个滤波器导致的

调制信号波形：

可以看到在差差分编码信号变化时，已调信号有180°的相位跳变。

解调部分波形：

可以看到经过高斯白噪声（SNR =0dB）后,2DPSK信号存在明显变化。

经过乘法器后可以看到信号已经有基带信号的大致样子

经过低通滤波器滤除高频分量后，信号明显平滑

经过抽样判决后，信号恢复了基带方波信号。和PSK信号的是一致的

基带信号功率谱：由于是同一个信号源，所以和2PSK一样

载波信号频谱：

可以看到载波的频谱是单一分量f = 48.02kHz,和理论的48kHz相差不大。

已调信号频谱：

可以看到已调信号的功率谱是以f = 47.952kHz为中心的，带宽为（57.590-47.952 ）×2=19.276kHz 和理论的19.2kHz相差不大。

误码率模块：

这里可以看到系统总共发送了959个码元，出错的有10个，误码率为1.04%

综合分析：

误码率曲线：

可以看到2PSK的曲线是在2DPSK下面的，说明PSK性能更好

性能比较：

2PSK和2DPSK，在同样接收959个码元的情况下，通过同样信噪比的高斯白噪声信道，2PSK误码率为

0.3%，小于2DPSK的1.04%，2PSK性能更好。

传输效率：

定义：有用的比特信息/实际传输的比特

由于本次实验没有考虑组装成帧发送，所以每一个比特都是有效信息

因此传输效率为100%

补充一下：针对大家用bertool工具的问题，首先这个工具，得先把误码率计算模块的参数导入到工作区，

就是这里改成Workspace，接下来把变量名称改成ErrorVec（其实改成什么都行），主要这个变量名称要让bertool工具知道。

 

之后在bertool工具中，选择Monte Carol,下面有个Ber variable name，这个写成你刚才改的变量名字。

最后修改信道，要测哪个模块，就修改哪个模块的信道和误码率模块，改完了记得改回来。

把信道的mode 改成Eb/No，下面改成EbNo，这样和bertool工具里的EbNo对应起来了。