第三章 PSK 调制系统
第三章 PSK 调制系统
在通信和信息传输系统、工业自动化或电子工程技术中，调制和解调应用最为广泛。而调制和解调的基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶变换的基本性质，将信号的频谱进行搬移，使之满足一定需要，从而完成信号的传输或处理。调制与解调又分模拟和数字两种，在现代通信中，调制器的载波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器改变正弦载波信号的幅度、频率或相位，产生幅度键控（ASK）、相位键控（PSK）、频率键控（FSK）信号，或同时改变正弦载波信号的几个参数，产生复合调制信号。本课程设计主要介绍基于Matlab对2PSK 和4PSK进制的调制仿真实现.
3.1 2PSK数字调制原理
3.1.1 2PSK数字调制
2PSK信号用载波相位的变化来表征被传输信息的状态，通常规定0相位载波和π相位载波分别表示传“1”和传“0”。
设二进制单极性码为an,其对应的双极性二进制码为bn,则2PSK信号的一般时域信号可以表示为：
(3.1.1)
式中 =-1（当=0时，概率为P） =1（当=1时，概率为1-P） 则时域信号可以变为
(3.1.2)
(3.1.3)
由此可知2PSK信号是一种双边带信号，功率谱为：
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南京工业大学本科生毕业设计（论文）
==+G+G
(3.1.4)
2PSK信号的带宽为式中为码元速率。
=
(3.1.5)
值得注意的是，2PSK码元序列的波形与载频和码元持续时间之间的关系有关。当一个码元中包含有整数个载波周期时，在相邻码元的边界处波形是不连续的，或者说相位是不连续的。当一个码元中包含的载波周期数比整数个周期多半个周期时，则相位连续。当载波的初始相位差90度时，即余弦波改为正弦波时，结果类似。以上说明，相邻码元的相位是否连续与相邻码元的初始相位是否相同不可混为一谈。只有当一个码元中包含有整数个载波周期时，相邻码元边界处的相位跳变才是由调制引起的相位变化。
2PSK信号的产生方法主要有两种。第一种叫相乘法，是用二进制基带不归零矩形脉冲信号与载波相乘，得到相位反相的两种码元。第二种方法叫选择法，是用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号，开关电路的输入信
号是相位相差?的同频载波。这两种方法的复杂程度差不多，并且都可以用数字信号处理器实现。如图3-1
S(t) 码变换 双极性 不归零 相乘 eo（t） 载波 图3-1 2PSK的调制框图
3.1.2用M文件编程实现
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第三章 PSK 调制系统
程序代码如下： clear all; close all; fs=8e5;%抽样频率 fm=20e3;%基带频率 n=2*(6*fs/fm); final=(1/fs)*(n-1); fc=2e5; % 载波频率 t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2;%耐奎斯特频率 %用正弦波产生方波
%========================================== twopi_fc_t=2*pi*fm*t; A=1; phi=0;
x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波 am=1; x(x>0)=am; x(x<0)=-1; figure(1) subplot(321); plot(t,x);
axis([0 2e-4 -2 2]); title('基带信号');
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南京工业大学本科生毕业设计（论文）
grid on
car=sin(2*pi*fc*t);%载波 ask=x.*car;%载波调制 subplot(322); plot(t,ask);
axis([0 200e-6 -2 2]); title('PSK信号'); grid on;
%===================================================== vn=0.1;
noise=vn*(randn(size(t)));%产生噪音 subplot(323); plot(t,noise); grid on;
title('噪音信号'); axis([0 .2e-3 -1 1]); askn=(ask+noise);%调制后加噪 subplot(324); plot(t,askn);
axis([0 200e-6 -2 2]); title('加噪后信号'); grid on; %带通滤波
%======================================================================
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第三章 PSK 调制系统
fBW=40e3; f=[0:3e3:4e5]; w=2*pi*f/fs; z=exp(w*j); BW=2*pi*fBW/fs;
a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a) p=(j^2*a^2); gain=.135;
Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p)); subplot(325); plot(f,abs(Hz)); title('带通滤波器'); grid on;
Hz(Hz==0)=10^(8);%avoid log(0) subplot(326);
plot(f,20*log10(abs(Hz))); grid on;
title('Receiver -3dB Filter Response'); axis([1e5 3e5 -3 1]); %滤波器系数
a=[1 0 0.7305];%[1 0 p]
b=[0.135 0 -0.135];%gain*[1 0 -1] faskn=filter(b,a,askn); figure(2) subplot(321);
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