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Rb10kbit/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信息。假

2、设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下表所示数字信息与 之间的关系也可以定义为2DPSK信号调制过程波形如图1所示。 1 0 0 1 0 1 1 0 2 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，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2 2DPSK信号调制器原理图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

3、，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”。图3差分编码器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，频率为40k Hz；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

4、+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 = t33Logic: XORGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFalse Output = -1 v4Source: PN SeqAmp = 1 v，Offset

5、= 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200e+3Hz，获得的仿真波形如图5所示。（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相位；相

6、对码的“0”使已调信号的相位变化0相位。绝对码和2DPSK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

7、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Rb20kbit/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

8、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。解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)、(b)所示：图13 2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形其中码反变换器即差分译码器组成如图14所示。在差分译码器中：为差分编码序列，为差分译码序列。D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView中此延迟环节一般可不使用D触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块”。图1 4 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：相干解调法的系统组成如图16 所示。 图 16 相干解调法的系统组成其中

9、，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 HzQuant Bits = None，Init Cndtn = Transient，DSP Mode Disabled，FPGA Aware = True，RTDA Aware

10、 = Full11Comm: CostasVCO Freq =40e+3 Hz，VCO Phase = 0 degMod Gain = 1 Hz/v，Loop Fltr = 1 + 1/s + 1/s2Output 0 = Baseband InPhase ，Output 1 = Baseband Quadrature Output 2 = VCO InPhase ，Output 3 = VCO Quadrature t10 RTDA Aware = Full14Operator: Linear SysBessel Lowpass IIR3 Poles，Fc =16e+3 Hz，Quant B

11、its = None，Init Cndtn = TransientDSP Mode Disabled，FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full15Operator: SamplerInterpolating ，Rate = 20e+3 Hz，Aperture = 0 sec，Aperture Jitter = 0 sec16Operator: HoldLast Value ，Gain = 1，Out Rate = 200e+3 Hz17Logic: XORGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFal

12、se Output = -1 v，Rise Time = 0 sec，Fall Time = 0 sec18Operator: DelayNon-Interpolating，Delay = 50.e-6 sec，Output 0 = Delay t19 Output 1 = Delay - dT19Logic: BufferGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 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Rb20kbit/s；正弦载波的频

13、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（c）提取的相干载波（d）乘法器的输出（e）低通滤波器的输出（f）解调输出的相对码（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序列的瀑布图如图18所示。低通滤波与乘法器输出的瀑布图2DPSK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0dB时的眼图信噪比5

14、dB时的眼图信噪比20dB时的眼图信噪比30dB时的眼图可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。5、主要信号的功率谱密度：2DPSK的谱如图24所示。图24 2DPSK的谱乘法器输出信号的谱如图25所示。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。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：低通滤波器的单位冲击相应 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：带通滤波器的单位冲击相应带通滤波器的幅频特性曲线