2DPSK的调制解调及其System View 仿真.doc

2DPSK的调制解调及其System View 仿真班级：姓名： 学号：指导老师： 2DPSK的调制解调及其System View 仿真摘要：对两种解调方式建立模型以及调制方法，从理论上解释2DPSK的解调原理，采用System View软件进行仿真，并对两种模型的仿真过程及结果进行分析和比较。引言：基于数字信号的传输优于模拟信号，所以数字信号的传输越来越重要。虽然近距离时可以由数字基带信号直接传输，但是进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处。二进制移相键控是二进制数字信号调制的基本方式之一，其包括两种方式：绝对移相方式（2PSK）和相对（差分）移相方式（2DPSK）。绝对移相方式存在一个缺点，即倒“”现象。因此，在实际中一般不采用2PSK，而采用2DPSK方式。本文讨论2DPSK的调制和解调模型。一、 实验目的 通过本次实验，旨在达到以下目的：1、 结合实践，加强对数字基带通信系统原理和分析方法的掌握；2、 掌握系统时域波形分析、功率谱分析和眼图分析的方法，加强对2DPSK信号的时域波形和功率谱等知识点的掌握；3、 通过使用System View软件进行仿真实验，进一步熟悉System View软件的使用，掌握主要步骤。二、 基本原理2.1 2DPSK调制原理 移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变，通常用相位0来表示“1”，而用180来表示“0”。二相相对移相键控2DPSK信号的参考相位不是未调波的相位，而是相邻的前一位码元的载波相位。2DPSK信号产生只需要在二相调制前加一套相对码变换电路就可以实现，2DPSK的调制方框图见图2-1。图2-1相对（差分）的移相方式调制框图相对（差分）移相方式（2DPSK）的调制系统如图2-2所示：图2-2相对（差分）移相的调制系统其中车分编码的具体实现功能就是将基带信号码（绝对码）通过模二处理转化为相对码（2DPSK码）。将得到的相对码与载波相乘从而在信道中传输。2.2 2DPSK解调原理 2DPDK信号有两种解调方式：极性比较法和差分相干解调法。2.2.1 极性比较法 信号可以采用想干解调方式（极性比较法），其原理框见图2-3。其调制原理是：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。在解调过程中，若相干载波产生180相位模糊，解调出的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了在载波相位模糊度的问题。图2-3 极性比较法解调原理框图2.2.2 相位比较法 2DPSK信号也可以采用差分相干解调方式（相位比较法），其原理框图见图2-4。其解调原理是：直接比较前、后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。图2-4 差分相干解调原理框图在此详细列出极性比较法的整个仿真过程。三、 建立仿真模型3.1 调制2DPSK的仿真模型 3.1.1 建立调制2DPSK的仿真模型 在System View 环境下建立调制2DPSK的仿真模型，见图3-1。图3-1 2DPSK信号调制仿真模型图3-1中的关键图符及其参数设置如下：系统定时：采样频率为500Hz，采样点为500个。图符1：算子库中的延迟DELAY。图符2：信号源库中的“伪随机序列PN Seq”，没基带信号波特频率为10b/s，即每秒10个二进制符号，调制载波为20Hz。图符3：低通滤波器。图符4：逻辑库中的异或门XOR。图符4和图符1构成“码变换器”。图符6图符8：算子库中的取负数Negate。图符9：单刀双掷开关SPDT。3.1.2 调制2DPSK的仿真过程 调制2DPSK的仿真过程见图3-2图3-4，基带波经过异或门和延时器组成的转换器后变成相对码输出，与本地载波经滤波器与单刀双掷开关调制后输出2DPSK波形。图3-2图3-3图3-43.2 2DPSK信号解调仿真 3.2.1 极性比较法解调2DPSK的仿真模型 在System View 环境下建立极性比较法解调2DPSK的仿真模型，见图3-5。图3-5 极性比较法解调2DPSK仿真模型3.2.2 极性比较法解调2DPSK的仿真过程 极性比较法的原理实际上是借鉴了PSK的解调方法，在最后加了码变换器。具体过程可由各个分析窗口的波形看出，见图3-6图3-11。图3-6图3-7图3-8 图3-9图3-10图3-11四、 模型组成模块功能描述 4.1 调制部分 2DPSK的调制系统是利用了异或门实现从绝对码到相对码的转换的。利用一个延时器将首先发送的一个绝对码元和其后的一个码元取模二加从而得到相对码。在仿真系统中，我们选择的是先得到相对码再利用和PSK码类似的单刀双掷开关，起到键控作用，将码元1对应180初始相位的载波输出，将码元0对应0初始相位的载波输出。180初始相位的载波是直接利用了一个反相器（其实也可以直接利用延迟半个载波周期）实现的。基带信号码源是单极性非归零码，为了便于和输出码作对比，在观测基带码波形前加了一个延时器，通过观测到的两波形是否一一对应的反馈来决定延迟时间的大小。4.2 信道部分 在本次仿真系统中我们添加了高斯噪声，窄带干扰信道作为对信号的干扰，在解调部分添加相应的误码检测模块来检验系统的抗噪性能。4.3 解调部分：极性比较法 本系统调制的时候采用基带码元频率为20HZ，载波频率为50HZ因此经过信道后，带通滤波器设置的带宽范围是30HZ70HZ。经过带通滤波器后的，将本地载波信号与带通信号相乘，得到的高频信号经过截止频率为20HZ的低通滤波器滤波后，得到的滤波信号经过抽样判决可得到相对码码元波形，再经过最后的码反变换器还原出原始基带信号。由2PSK解调加差分译码，2PSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码，再由差分译码器（码反变换器）把相对码转换成绝对码，输出。五、心得体会 通过这次设计，掌握了2DPSK调制解调的工作原理，学会了使用仿真软件 SystemView（通信系统的动态仿真软件），并学会通过应用软件仿真来实现各种通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐在实验中如何用仿真系统去模拟2DPSK数字调制系统的调至与解调是本次课程设计的一大难题，通过阅读相关的文件我们大致了解了SystemView的操作方法。但是真正做起来还是很费时间的，因为对相关的元器件不太了解只有结合软件说明加实际的操作去慢慢的摸索，也通过网络了解到一些关于SystemView软件的使用方法。仿真过程中肯定会出现很多错误，不是一帆风顺的，很多参数的设定也不知道从何入SystemView。由于软件是英文版本的所以单词很多不认识，也极大的影响了我做实验的速度和耐性，最好不懂的查一下字典知道什么意思后好做点，过程中会出现很多错误但是有老师和同学的