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-CSDN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。
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