文档介绍：基于MATLAB的PSK调制实现
摘要本课程设计主要论述PSK调制的基本原理以及如何在MATALB环境中使用M文件来实现PSK的调制。首先产生一个数字基带信号,再对这个基带信号进行调制,然后分析调制后的波形并改变采样频率观察波形的变化。对信号加入噪声后观察其时频图,分析噪声对调制的影响。在课程设计中,系统开发平台为Windows XP ,程序运行平台使用Windows XP,程序设计语言采用MATLAB,通过调试运行,初步实现了设计目标。
关键词 PSK调制;MATLAB;基带信号;噪声
1 引言
从原理上来说,受调载波的波形可以是任意的,只要已调信号适合于信道传输就可以了,但实际上,在大多数数字通信系统中,都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单,便于产生及接收。数字调制和模拟调制相比,其原理并没有什么区别。不过模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制,在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值;而数字调制都是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息,在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制信号,在二进制时有2ASK、2FSK和2PSK三种基本信号形式,本课程设计主要是实现对PSK调制的仿真。
课程设计目的
(1)让我们熟悉使用MATLAB语言来解决一些简单的课程设计问题。
(2)了解基带信号PSK的调制原理。
(3)了解基带信号通过PSK调制后在信道上传输的原理。
(4)通过比较调制前和调制后的二进制信号的频谱图,掌握PSK调制的原理和特性。
(5)锻炼自己独立思考问题的能力,提高自己动手的能力,增强社会适应度。
课程设计要求
熟悉MATLAB文件中M文件的使用方法,并在掌握PSK信号生成原理的基础上,编出PSK信号的调制程序。绘制出PSK信号调制前后在时域和频域中的波形,并观察调制前后频谱有何变化以加深对PSK信号调制原理的理解。改变采样频率绘制已调信号时频波形,进行相应分析。对信号叠加噪声,绘制出叠加噪声后PSK信号的时频波形,分析噪声对信号的影响。
课程设计步骤
(1) 产生数字基带信号;
(2) 对信号进行PSK调制;
(3) 绘制调制前后的频谱图;
(4) 改变抽样频率,观察调制的时频图的变化
(5) 调制后加上高斯噪声,并改变噪声大小,观察噪声对PSK调制方法的影响。
2 PSK调制原理
PSK(相位调制)的一种将距离为180度的两个相位(如0度和180度)对应0和1, 是相位调制中最简单的一种。绝对相移是利用载波的相位(指初相)直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控通常用相位0和π来分别表示“0”或“1”。2PSK已调信号的时域表达
式为 
(2-1)
这里,s(t)与2ASK及2FSK时不同,为双极性数字基带信号,即
(2-2)
(2-3)
式中,g(t)是高度为1,宽度为的门函数:
因此,在某一个码元持续时间内观察时,有
(2-4)
当码元宽度为载波周期的整数倍时,2PSK信号的典型波形如图2-1所示。
图2-1 2PSK信号的典型波形
当码元宽度为载波周期的整数倍时,2PSK信号的典型波形如图2-2所示,2PS信号的模拟调制法框图(a);图(b)是产生2PSK信号的键控法框图,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。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。
图 2-2 2PSK调制框图
3 PSK调制的实现
PSK调制的参数设置
通信工具箱中,PSK调制可用dmod这个函数来实现。其表达式可表示为:
y=dmod(x,fc,fd,fs,‘method’,M,tone,)
其中x表示为数字基带信号,fc为载波频率,fd 为基带采样频率,即x的采样频率,fs为y的采样频率,所有频率的单位都为Hz。载波频率fs应该为基带频率fd的整数倍,fs应该远大于fc,最好fs、fc和fd的取值满足fs>fc>fd。method为调制方式,有ask,fsk,psk等等,当然本设计为psk调制。M代表进制,在设计中x的每个值必须们于区间[0,M-1]。在本设计中,取M=2,即2PSK。
在本设计中,我们取
fc=20;
fd=10;
fs=500;
x = [ 1 1 0 1 0 0 1 0 ];
用stem函数绘制出基带信号的波形图
stem(x)
其数字基带信号波形如图3-1所示:
图 3-1 数字基带信号波形图
通过图形,我们可以观