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数字通信作业（4psk,2PSK分析）有完整程序

Digital Communication Project

————2PSK and 4PSK

Requirements：

Please use Matlab programming to implement some digital baseband communication systems and plot the BER(bit error

4PSK

⽬录：

Digital Communication Project (1)

————2PSK and 4PSK (1)

⼀、基本理论 (3)

1.⼆进制移相键控（2PSK）的基本原理 (3)

1.1 2PSK信号的产⽣ (3)

1.2 2PSK的解调系统 (3)

1.3 2PSK误码率分析 (4)

2.四进制移相键控（4PSK）的基本原理 (4)

2.1 4PSK信号的产⽣ (5)

2.2 4PSK的解调系统 (6)

2.3 4PSK误码率分析 (7)

⼆、源程序及仿真分析 (7)

1.2PSK源程序及仿真分析 (7)

2.4PSK源程序及仿真分析 (9)

3.2PSK和4PSK误码率分析 (10)

⼀、基本理论

1.⼆进制移相键控（2PSK）的基本原理

2PSK信号的产⽣⽅法通常有两种：模拟调制法和键控法。⼀般的模拟幅度调制的⽅法，⽤乘法器实现；数字键控法的开关电路受s(t)控制。2PSK信号基本的解调⽅法是相⼲解调。

tmac52PSK,⼆进制移相键控⽅式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律⽽改变的⼀种数字调制⽅式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的⼀种相位调制⽅法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK)，也称为绝对相移⽅式。

1.1 2PSK信号的产⽣

2PSK的产⽣：模拟法和数字键控法。就模拟调制法⽽⾔，与产⽣2ASK信号的⽅法⽐较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作⽤下的DSB 调幅信号。模拟调制法如图1.1所⽰。⽽就键控法来说，⽤数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。数字键控法如图1.2所⽰。

图1.1 模拟法

图1.2 数字法

1.2 2PSK的解调系统

2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采⽤包络检测的⽅法，只能进⾏相⼲解调。解调可分为载波提取法和直接解调。

2PSK信号的解调⼤多都采⽤相⼲解调⽅式，在码源时间间隔为Ts的区间内，发送端的2PSK信号可表⽰2PSK相⼲解调系统框图及个测试⾏波形如图1.3所⽰。

图1.3 2PSK相⼲解调系统框图及个测试点波形

1.3 2PSK误码率分析

通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能⼒。在数字通信系统中，信道噪声有可能使传输码元产⽣错误，错误程度通常⽤误码率来衡量。因此，与分析数字基带系统的抗噪声性能⼀样，分析数字调制系统的噪声性能，也就是求系统在信道噪声⼲扰下的总误码率。

误码率（BER：bit error ratio）是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的⽐例，更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率，即误码率=错误码元数/传输总码元数。如果有误码就有误码率。误码的产⽣是由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压，致使信号在传输中遭到破坏，产⽣误码。噪⾳、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码（⽐如传送的信号是1，⽽接收到的是0；反之亦然）。误码率是最常⽤的数据通信传输质量指标。它表⽰数字系统传输质量的式是“在多少位数据中出现⼀位差错”。

误信率，⼜称误⽐特率，是指错误接收的⽐特数在传输总⽐特数中所占的⽐例，即误⽐特率=错误⽐特数/传输总⽐特数。在数字通信系统中，可靠性⽤误码率和误⽐特率表⽰。

2PSK的误码率计算公式为：

Pe=--（公式1）

1[11/2hipihi

2PSK误⽐特率计算公式为：

Pe=（公式2）

1/2

2.四进制移相键控（4PSK）的基本原理

四相相移调制是利⽤载波的四种不同相位差来表征输⼊的数字信息，是四进制移相键控。4PSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，调制器输⼊的数据是⼆进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把⼆进制

数据变换为四进制数据，这就是说需要把⼆进制数字序列中每两个⽐特分成⼀组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每⼀组称为双⽐元。每⼀个双⽐元是由两位⼆进制信息⽐特组成，它们分别代表四进制四个符号中的⼀个符号。

4PSK中每次调制可传输2个信息⽐特，这些信息⽐特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息⽐特。

数字调制⽤“星座图”来描述，星座图中定义了⼀种调制技术的两个基本参数：（1）信号分布；（2）与调制数字⽐特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输⽐特间的对应关系，这种关系称为“映射”，⼀种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。

⾸先将输⼊的串⾏⼆进制信息序列经串－并变换，变成m=log2M个并⾏数据流，每⼀路的数据率是R/m，R是串⾏输⼊码的数据率。I/Q信号发⽣器将每⼀个m⽐特的字节转换成⼀对（pn，qn）数字，分成两路速率减半的序列，电平发⽣器分别产⽣双极性⼆电平信号I(t)和Q(t)，然后对coswct和sinwct进⾏调制，相加后即得到4PSK信号。

4PSK是⼀种频谱利⽤率⾼、抗⼲扰性强的数调制⽅式, 它被⼴泛应⽤于各种通信系统中. 适合卫星⼴播。例如，数字卫星电视DVB2S 标准中，信道噪声门限低⾄4. 5 dB，传输码率达到45Mb/s，采⽤4PSK 调制⽅式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。

四进制绝对相移键控(4PSK)直接利⽤载波的四种不同相位来表⽰数字信息。如下：

uicc图1.4 4PSK信号相位⽮量图

由于每⼀种相位代表两个⽐特信息，因此每个四进制码元可以⽤两个⼆进制码元的组合来表⽰。两个⼆进制码元中的前⼀⽐特⽤a来表⽰，后⼀⽐特⽤b表⽰，则双⽐特ab与载波相位的关系⼊下表：

表1 双⽐特ab与载波相位的关系

四进制信号可等效为两个正交载波进⾏双边带调制所得信号之和。这样，就把数字调相和线性调制联系起来，为四相波形的产⽣提供依据。

2.14PSK信号的产⽣

4PSK的调制⽅法有正交调制⽅式（双路⼆相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、

插⼊脉冲法等。这⾥我们采⽤正交调制⽅式。4PSK 的正交调制原理如图：

图1.5 4PSK 正交调制原理⽅框图

它可以看成是由两个载波正交的2PSK 调制器构成的。图中串/并变换器将输⼊的⼆进制序列分为速度减半的两个并⾏双极性序列a 和b （a,b 码元在事件上是对齐的），再分别进⾏极性变换，把极性码变为双极性码（0→-1，1→+1）然后分别调制到cosωct 和sinωct 两个载波上，两路相乘器输出的信号是相互正交的抑制载波的双边带调制（DSB ）信号，其相位与各路码元的极性有关，分别由a 和b 码元决定。经相加电路后输出两路的合成波形，即是4PSK 信号。图中两个乘法器，其中⼀个⽤于产⽣0

0与0

马鞍山号

180两种相位状态，另⼀个⽤于产⽣

090与0180两种相位状态，相加后就可以得到045，0135，0225，和0315四种相位。 2.2 4PSK 的解调系统

4PSK 信号是两个载波正交的2PSK 信号的合成。所以，可以仿照2PSK 相⼲检测法，⽤两个正交的相⼲载波分别检测两个分量 a 和b ，然后还原成⼆进制双⽐特串⾏数字信号。此法称作极性⽐较法（相⼲解调加码反变换器⽅式或相⼲正交解调发）

图1.6 4PSK 信号解调器原理⽅框图

在不考虑噪声及传输畸变时，接收机输⼊的4PSK 信号码元可表⽰为：

表1.2 抽样判决器的判决准则

判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0。两路抽样判决器输出a 、b ，经并/串变换器就可将并⾏数据恢复成串⾏数据。

2.3 4PSK 误码率分析

4PSK 的误码率计算公式为：

21[11/2Pe =--

4PSK 误⽐特率计算公式为：

三字格成语1/2Pe =

⼆、源程序及仿真分析

1. 2PSK 源程序及仿真分析

clc clear all

M = 2; % The order for modulate of PSK nPacket = 5000; % The signal length x = randint(nPacket,1,M); % Signal for modulate h = modem.pskmod(M); % Creat an object of PSK modulation y = modulate(h,x); % modulate x get y scatterplot(y);

yn = awgn(y,15,'measured'); % Pass the gauss channel with SNR=15dB scatterplot(yn);

reset(h); h = modem.pskdemod(M); z = demodulate(h,yn); [num,rt]= symerr(x,z)

%% Process rectanglar pulse shaping Nsamp = 4; % Oversampling rate

用发展的眼光看中国ypulse = rectpulse(y,Nsamp);

ynoisy = awgn(ypulse,15,'measured'); ydownsamp = intdump(ynoisy,Nsamp); scatterplot(ydownsamp); reset(h);

h = modem.pskdemod(M); z = demodulate(h,ydownsamp); [num,rt]= symerr(x,z)

图2.1 没有噪声时的星座图

本文发布于:2024-09-24 19:14:55，感谢您对本站的认可！

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