2DPSK的调制和解调键控调制相干解调解析.docx

1、2DPSK的调制和解调键控调制相干解调解析用SystemView仿真实现二进制差分相位键控(2DPSK )的调制1实验目的:(1)了解2DPSK系统的电路组成、工作原理和特点；(2)分别从时域、频域视角观测2DPSK系统中的基带信号、载波及已调信号;(3)熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容：以PN码作为系统输入信号，码速率 Rb= 10kbit/s。(1)采用键控法实现2DPSK的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比 较两序列的波形；观察调制信号、载波及 2DPSK等信号的波形。(2)获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理: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

2、信息。假设前 后相邻码元的载波相位差为 厶：，可定义一种数字信息与厶之间的关系为.、,，10,表示数字信息“0”|5，表示数字信息“1则一组二进制数字信息与其对应的 2DPSK言号的载波相位关系如下表所示二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 02DPSK信号相位：0 二 0 0 ： ： 0 二-或 0 二二 0 0 0 0 0数字信息与之间的关系也可以定义为.0,表示数字信息“15，表示数字信息“0”2DPSK信号调制过程波形如图1所示10 0 1 0 1 1 0绝对码图1 2DPSK信号调制过程波形可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，

3、将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息， 然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。 2DPSK信号调制器原理图如图2所示图3差分编码器其中码变换即差分编码器如图 3所示。在差分编码器中：an为二进制绝对 码序列，dn为差分编码序列。D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在 SystemView/中此延迟环节一般可不采用 D触发器，而是采用操作库中的 延迟 图符块”4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果:键控法：采用键控法进行调制的组成如图 4所示图4键控法调制的系统组成其中图符4产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。图符5和图符3实现差分编 码；图符0输出正弦波，频率

4、为40kHz；图符1对正弦波反相；图符2为键控开关。图符4输出2DPSK信号。图符的参数设置如表1所示表1 ：键控法图符参数设置表编号库/名称参数0Source: SinusoidAmp = 1 v， Freq = 40e+3 Hz， Phase = 0 deg, Output 0 = Sine t1 t2，Output 1 = Cosine1Operator: Negate2Logic: SPDTSwitch Delay = 0 sec， Threshold = 500.e-3 v，Input 0 = t0 Output 0， Input 1 = t1Output 0， Control =

5、t33Logic: XORGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFalse Output = -1 v4Source: PN SeqAmp = 1 v， Offset = 0 v，Rate =20e+3 Hz，Levels = 2， Phase = 0 deg5Operator: DelayNon-Interpolating， Delay = 50.e-6 sec， Output 0 = Delay ，Output 1 = Delay - dT t3系统定时：起始时间0秒，终止时间1.2475e-3秒，采样点数500,采样速率2

6、00e+3Hz,获得的仿真波形如图5所示40D.frfl DO.-A 1.2t-3 1.Ge-3 2.*-3 2.4t-3雕心删训们甌 1 1 J M 1 1 1 1 1 r 1 1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 r 4oo #-e eoo.t-e 12-3 23 23SysTtmV#*Timre in Seconds (a) 绝对码序列 (b) 相对码序列 (C)未调载波信号(d)二相相对调相(2DPSK)信号图5调制过程仿真波形从图5( b)和(d)波形对比中可以发现，相对码序列中的“ 1”使已调信号的相位变化n相位；相对码的“ 0”使已调信号的相位变化0相位。绝对码和 2DPSK

7、的瀑布图如图 6 所示图6绝对码和相对码的瀑布图5、主要信号的功率谱密度：调制信号的功率谱如图10所示图10调制信号的功率谱正弦载波的频谱如图11所示。图11正弦载波的频谱2DPSK的功率谱如图12所示图12 2DPSK的功率谱由图10可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点(10kHz)的频率范 围之内，即基带带宽为10kHz;又由图8 (b)可见，相对码序列为双极性脉冲 序列，不含有直流分量，所以，不含离散谱。由图11可见，载频信号的频谱位于20kHz，且频谱较纯。由图12可见，已调信号的频谱为DSB信号，因为调制信号为双极性不归零 脉冲，用双极性不归零码对载波进行相乘的调制， 可以达到抑

8、制载波的目的，即已调信号的频谱中，只有载频位置，没有载波分量，频带宽度为 40kHz。用SystemView仿真实现二进制差分相位键控(2DPSK )的解调1实验目的:(1)了解2DPSK系统解调的电路组成、工作原理和特点;(2)掌握2DPSK系统解调过程信号波形的特点；(3)熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容:以2DPSK作为系统输入信号，码速率 Rb= 20kbit/s。(1)采用相干解调法实现2DPSK的解调，分别观察系统各点波形(2)获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理:相干解调法: 2DPSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法),对2DPSK信号进行相干解调,恢复出相对码，

9、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 差分编码序列，为差分译码序列。D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，信息。解调器原理图和解调过程各点时间波形如图 13(a)、(b)所示:e2DPSK(t) 带通滤波彳 带通 +滤波器cose2DPSK相乘器aC 低通 d 抽样 e 码反 fb相乘器对ct滤波器低通- 滤波器c判决器扌由样 判决器变换器码反输出- 变换器输岀中: &为定寸脉冲定时脉冲dCOS；.-：|ba)def0其中码反变换器即差分译码器组成如图b) 14所示。在差分译码器 图13 2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形在SystemView中此延迟环节一

10、般可不使用 D触发器，而是使用操作库中的 延迟 图符块”图14差分译码器4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果:相干解调法：图16相干解调法的系统组成其中，图符9为带通滤波器，图符11实现相干载波的提取，图符10为乘法器， 图符14为低通滤波器，图符15、16、19实现抽样判决，图符17、18实现差分 解码。图符13输出再生的绝对码。图符的参数设置如表 3所示。表3：相干解调法图符参数设置表编号库/名称参数9Operator: Linear SysButterworth Bandpass IIR3 Poles， Low Fc = 20e+3 Hz， Hi Fc = 60e+3 Hz Quant

11、 Bits = None， In it Cndtn = Tran sie nt， DSP Mode Disabled， FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full11Comm: CostasVCO Freq =40e+3 Hz， VCO Phase = 0 deg Mod Gain = 1 Hz/v， Loop Fltr = 1 + 1/s + 1/sA2Output 0 = Baseba nd In Phase ，Output 1 = Baseba nd QuadratureOutput 2 = VCO In Phase ，Output 3 = VCO Quadr

12、ature t10 RTDA Aware = Full14Operator: Linear Sys3 Poles, Fc =16e+3 Hz， Quant Bits = None， Init Cndtn = TransientBessel Lowpass IIRDSP Mode Disabled， FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full15Operator: SamplerInterpolating ，Rate = 20e+3 Hz，Aperture = 0 sec，Aperture Jitter = 0 sec16Operator: HoldLast Valu

13、e ，Gain = 1，Out Rate = 200e+3 Hz17Logic: XORGate Delay = 0 sec, Threshold = 0 v， True Output = 1 vFalse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec18Operator: DelayNon-Interpolating， Delay = 50.e-6 sec， Output 0 = Delay t19Output 1 = Delay - dT19Logic: BufferGate Delay = 0 sec, Threshold = 0

14、v， True Output = 1 vFalse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec调制信号为PN序列，码速率Rb= 20kbit/s;正弦载波的频率为40k Hz。系统定时：起始时间0秒，终止时间1.2475e-3秒，采样点数500,采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图17所示。 (a)二相相对调相(2DPSK)信号(b)带通滤波器的输出apnl.D-E 成Sin* 204oo.*-e1.2-3Time in Seoo-n-ds0000 e-3(c)提取的相干载波apm-Ids-400 e-31.5fe-3d200

15、er3200 e舉(1Z1.5b-JTl*ne In SeecKids(d)乘法器的输出3澄走去蚤老二SyscerrVe#Dipn 七D.UIIY2S0.&-0 500.750.48I i i i i |i i i i i I250.-e500 M了 501.&-3i1ZTime in； SecondsSyltftfflView(e)低通滤波器的输出Qpru-aw3Tim In SindSysCEVe(f)解调输出的相对码75D.&-CTiK In Scondi1.e-3SysCffmVei-pru-am(g)解调输出的绝对码图17相干解调过程的仿真波形2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序

16、列的瀑布图如图18所示低通滤波与乘法器输出的瀑布图2fO.e-C-MO.e750. e-6Tim* in Sontfi2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图眼图如图19所示。图19眼图图19的眼图是没有加噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰信噪比OdB时的眼图信噪比5dB时的眼图图 24 2DPSK 的谱乘法器输出信号的谱如图25所示F甲z片守 in H |4F s 3 :图25乘法器输出信号的谱输出PN序列的基带谱如图26所示5 艸 BWew 图26输出PN序列的基带谱通过比较相干解调法和非相干解调法可以看出，相干解调法需要提取相干载波， 还要进行码反变换，即将相对码变换为绝对码；而非相干解调法不需要提取相干 载波，也不需要进行码反变换。6、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线:Impulse Response: Amplitude vs Time in sec (81 $ampb$)低通滤波器的单位冲击相应Frequency Response: Gain in dB vs Freq in Hz (dF = 391 Hz低通滤波器的幅频特性曲线7、带通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线:Innpulse Response: Amplitude vs Time in sec 141 samples)带通滤波器的单位冲击相应带通滤波器的幅频特性曲线