基于单片机2DPSK研究与设计Word下载.docx

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谈新权

2011年5月19日

2DPSK数字调制器研究与设计

ResearchandDesignof2DPSKDigitalModulator

摘要

二进制差分相移键控（2DPSK）常简称为二相相对调相，记作2DPSK。

它不是利用载波的不同相位直接传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。

所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。

2DPSK数字调制器就是产生2DPSK信号。

它由两部分组成:

差分编码器和绝对调相器。

差分编码器由绝对码变化成相对码,一般可以由模2加法器和延时器实现。

绝对调相的通常由直接调相法或相位选择法完成。

本文的设计差分编码器由异或与芯片74LS86和双D触发器74LS74组成;

绝对调相采用相位选择法,具体实现采用4个晶体三极管完成。

文中给出了能设计的总体电路和时序图。

关键词:

数字调制数字调相相对调相差分编码

Abstract

Binarydifferentialphaseshiftkeying（2DPSK）oftenreferredtoastwo-phaserelativephasemodulation,denoted2DPSK.Itisnottheabsolutevalueofcarrierphaseusingdigitalinformationtransmission,butbeforeandafterthesymbolwiththerelativevalueofcarrierphasetransmitteddigitalinformation.RelativecarrierphaseiscalledthecodeayardofYuanYuanphasebeforethephasedifference.

2DPSKdigitalmodulatorsignalisgenerated2DPSK.Itconsistsoftwoparts:

thedifferentialencoderandabsolutephasemodulationdevices.Thedifferentialencoderisarelativecodeintotheabsolutechangeincode,generallybythemodulo2adderanddelaydevicestoachieve.Inthispaperthedesignofdifferentialencoderisconsistofthechip74LS86and74LS74dualDflip-flop.Absolutephasemodulationusingaphaseselectionmethod,completedwith4transistor.Paperpresentedtotheoverallcircuitdesignandtimingdiagram.

KeyWords:

DigitalModulationDigitalPhaseModulationRelativeModulation

DifferentialEncoding

目录

摘要………………………………………………………………………………………I

Abstract………………………………………………………………………………II

绪论…………………………………………………………………………………1

1数字调制基本原理……………………………………………………………………3

1.12ASK二进制振幅键控………………………………………………………………4

1.22FSK基本原理………………………………………………………………………6

1.32PSK基本原理……………………………………………………………………7

1.42DPSK信号原理………………………………………………………………8

1.52DPSK调制原理………………………………………………………………10

1.62DPSK信号解调方法………………………………………………………………10

1.72DPSK信号解调的极性比较法……………………………………………………11

1.82DPSK信号解调的差分相干解调法………………………………………………11

2差分编码器设计…………………………………………………………………12

2.1差分编码器图的设计……………………………………………………………12

2.2差分编码时序图………………………………………………………………13

3数字相位调制器的设计…………………………………………………………14

4心得体会总结……………………………………………………………………16

致谢……………………………………………………………………………19

参考文献……………………………………………………………………………20

绪论

通信分为模拟通信和数字通信。

通常把传送模拟信号的系统称为模拟通信系统，把传送数字信号的系统称为数字通信系统。

在模拟通信中，通过信道的信号频谱通常很窄，信道利用率较高。

现今的大部分电话通信、广播、电视都使用这种通信方式。

而数字通信抗噪声能力强，通过差错控制编码，可以提高通信的可靠性。

由于数字信号传输一般采用二进制码，所以可以使用现代计算机对数字信号进行处理。

因此当今世界是一个模拟通信和数字通信共存的世界，而数字通信比模拟通信性能更优越，是当今通信行业的发展方向。

当今社会通信信号调制识别成为研究热点之一，国内外都有相关方面的研究，并且取得很好的结果。

近十年来，随着计算机，人工智能，模式识别和信号处理技术的飞速发展。

数字调制传输在现代通信中发挥着越来越重要的作用，2PSK及2DPSK是数字调制传输两种常用的方式，PSK是由载波相位来表示信号占和空或者二进制1,0。

对于有线线路商行较高的数据传输速率，可能发生4个或8个不同的相移，系统要求在接收机上有精确和稳定的参考相位来分辨所使用的各种相位。

利用不同的连续相移键控，这个参考相位被按照相位改变而进行的编码数据所取代，并且通过将相位与前面的位进行比较来检测。

而DPSK是通过相位的改变，来传输信息。

前言二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。

它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。

与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。

数字信号的载波传输在现代数字通信系统中占有举足轻重的地位,相移键控由于其良好的抗干扰性能和较高的信道频带利用率而在现代通信系统中得到了广泛应用。

对数字通信系统的分析,特别是对数字通信系统调制信号特性的分析及检测成为通信界研究的一个重要课题。

移相键控是一种很重要的调制方式,应用非常广泛。

数字相位调制分为PSK和DPSK两种基本调制方式。

PSK方式是受键控的载波相位按基带脉冲而改变的一种数字调制方法，而DPSK则是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。

二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。

1.数字调制基本原理

数字频带传输系统

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。

然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。

必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

数字基带传输系统

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。

但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。

这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。

基本的三种数字调制方式是：

振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、和移相键控（PSK或DSPK）。

数字调制也可分为线性调制和非线性调制。

幅移键控（ASK）属于线性调制，而频移键控属于非线性调制。

在相同信噪比的情况下，相移键控具有更低的误码率，且能有效地利用所给定的信道频带，所以是一种较好的调制方式。

相位分得越多，传输速率越高，但相邻载波间的相位差越小，在接收端对鉴相器的要求越高，将使误码率增加。

二进制数字调制方式虽然占用频带较宽使得频率利用率不够经济，但实现起来比较容易，解调设备也比较简单，而且抗干扰和抗衰落性能较强，因此在数字通信系统中得到了较为广泛的应用。

1.1二进制振幅键控（2ASK）

基振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。

当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。

设发送的二进制符号序列由0，1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。

该二进制符号序列可表示为

2是二进制基带信号时间间隔，g（t）是持续时间为的矩形脉冲：

则二进制振幅键控信号可表示为

2ASK信号的时间波形随二进制基带信号s（t）通断变化在，所以又称通断键控信号（OOK信号）。

二进制振幅键控信号的产生方法有模拟相乘和数字键控。

2ASK调制器信号的波形图以及信号产生示意图如下图所示:

图1-1OOK信号的波形及产生示意图

（a）OOK的波形;

（b）OOK信号产生示意图

显然,它与双边带调幅信号时域表达式相似,它说明2ASK（OOK）信号是双边带调幅信号。

1.22FSK的基本原理

同FM一样,2FSK也是利用载波的频率变化来传递信息的.信号1对应于载波频率f1,信号0对应于载波频率f2.2FSK信号在形式上如同两个不同频率交替发送的2ASK信号叠加,因此已调信号的时域表达式为

图1-22FSK信号波形及其产生示意图

（a）2FSK信号的波形;

（b）2FSK信号产生示意图

1.32PSK的基本原理

2PSK是利用二进制调制信号控制载波的两个相位（这两个相位通常相隔π弧度）例如用相位0和π分别表示1和0.因此,这两种调制又称为二相相移键控（BPSK）.二进制相移键控信号的时域表达式为

相比于2ASK信号的一般时域表达式,可以看到两者的形式相同,所不同的只是an取值范围不一样,2ASK取1和0,2PSK取1和-1.连同2FSK与2ASK的关系,我们可以发展2ASK,2FSK,2PSK三者之间的内在联系:

2FSK,2PSK都是以2ASK为基础的,2FSK可由2ASK组合而成,而把2ASK系数an的0的取值改为-1就可以得到2PSK,造成这个结果的原因就是调制信号只有两个取值。

图1-32PSK信号波形及其产生示意图

（a）2PSK信号的波形;

（b）2PSK信号产生示意图

1.42DPSK信号原理

2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。

现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：

Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字