毕业设计PSK调制技术与研究

1、1 前言随着通信技术的迅猛发展，数字调制技术中的PSK 调制在通信领域的应用已经步入了一个新的阶段，它不仅在军事通信方面发挥着不可取代的优势，而且广泛渗透到民用通信的各个方面。而作为PSK 调制技术之一的QPSK 调制技术是在通信中应用最多，技术最成熟的一种数字调制方式，是目前应用最广泛的数字调制系统。本课题是对PSK 调制解调技术的研究与实现，根据当今现代通信技术的发展,对QPSK 信号的调制解调问题进行了分析, 利用System View 建立系统模型，仿真参数的设计以及系统波形的分析来分析系统的各项性能指标。PSK 调制解调的关键问题是系统的同步，论文采用相干解调方式对PSK 信号进行解

2、调，并且在最后对设计仿真结果中的时域波形，系统的频谱图，系统的误码率以及抗干扰性能都做了分析，从而体会并了解到QPSK 调制解调系统的优势。本毕业设计对PSK 系统的应用典型QPSK 调制解调系统进行系统的设计、仿真、分析，从而达到设计的目的，最终在对理想信道（插入窄带高斯白噪声信道）干扰中，对仿真结果与理论值进行比较，可以得出本系统的仿真设计基本符合要求，并且可以深刻地体会到QPSK 调制解调系统具有良好的抗干扰性能，在未来的通信技术中具有决定性的应用前景。2 调制解调技术的概述数字信号调制是用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程，数字信号的调制设备包括数字信号处

3、理（编码）单元和调制单元。图1 数字通信调制系统框图首先将模拟信号数字化，数字信号序列进行编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的，必须经过信道编码，使之变成适合在规定信道中传输的形式。信道编码，一般包括扰码，R-S编码，卷积交织，卷积编码；有关调制单元的调制类型的分类：(1) 按数据类型数字调制可分为二进制调制和多进制调制两种。(2) 按已调信号的结构形式分为线性调制和非线性调制两种。(3) 按数字调制方式分为调幅、调频和调相三种基本形式。数字通信解调设备的构成如图2所示，主要包括解调单元、信码再生单元和译码单元。其中，载波同步和定时同步是解调器的2个核心单元，它们直接决定着解调器的

4、误码性能。图2数字通信解调系统框图在传统的数字通信系统中，接收机的解调单元都是用模拟处理方法和器件实现的。其中，共同之处在于使用了模拟滤波器、鉴相器（乘法器）和压控振荡器(VCO)。这种传统的模拟解调单元电路体积大、形式复杂；调试周期长而且受人为因素影响大；器件内部噪声大，易受环境影响，可靠性差；因此，这种传统的接收机不能完全发挥数字通信的优势，不能实现数字信号处理的最佳接收。解调单元的载波同步和定时同步将完全在数字部分完成，而模数转换器的位置决定了接收机的数字化程度。在全数字解调中，几乎所有的模拟解调单元和器件都可以对应地找到它的数字化形式，如数字滤波器（FIR或IIR）、全数字乘法器控振荡

5、器（NCO）等。但全数字解调并不是简单的将模拟解调中的器件全部数字化，它具有以下的特点：1)电路结构简单，易于调试；2)可以使用复杂的算法，从而实现最佳的接收；3)便于计算机辅助设计，实现电子设计自动化（EDA）；4)易于集成和大规模生产，价格低廉。2.1 PSK 调制技术概述在某些调制解调器中用于数据传输的调制系统，在最简单的方式中，二进制调制信号产生0和1。载波相位来表示信号占和空或者二进制1和0。对于有线线路上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。利用不同的连续的相移键控，这个参考相位被按照相位改变而进行的编码数

6、据所取代，并且通过将相位与前面的位进行比较来检测。即以双极性不归零码对载波幅度实施键控，就可构成相移键控PSK信号。相移键控包括绝对相移键控(一般就称PSK)和相对相移键控(DPSK，又称差分相移键控)。解调时由于PSK信号是同频、相位不连续的恒定包络信号，不能用包络检测，只能用相干解调。相干解调需要本地载波与接受到的已调信号中的载波信号保持同步关系，由于PSK信号没有载波频率线谱，通常时从接收到的PSK信号通过倍频分频得到相干载波。由于分频电路是双稳态触发电路，其初始状态常常是不确定的，因而所恢复的相干载波初相也是随机的会出现“相位模糊”问题，而DPSK可以解决PSK的相位模糊问题。三种基本

7、数字调制方式还包括ASK和FSK。PSK信号功率FSK相当，但其频带利用率较高。采用相同的接受方式，ASK、FSK、PSK的误码率依次减小。在带宽紧张、相对速率要求较高、外界噪声干扰较严重的情况下用这种方式比较适宜。2.2 PSK调制技术的原理PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和p相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图3所示：图3 PSK 信号的典型时域波形2.3 2PSK调制技术的原理1.数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于“同相”状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可

8、能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为“反相”。2.一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。 2PSK信号波形如图4所示 图5 2PSK 信号的调制原理框图2.4 2PSK的解调技术2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理框图如图6所示。在相干解调种，如何得到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波是关键的问题。图6 2PSK 信号的解调原理框图2PSK信号相干解调各个时间波形如图7所示。图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于2P

9、SK信号的载波恢复过程中存在着1800的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这个即为2PSK方式在实际中很少采用的原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。3 结论随着通信技术的迅猛发展，数字调制技术中的PSK 调制在通信领域的应用已经步入了一个新的阶段，它不仅在军事通信方面发挥着不可取代的优势，而且广泛渗透到民用通信的各个方面。而作为PSK 调制技术之

10、一的QPSK 调制技术是在通信中应用最多，技术最成熟的一种数字调制方式，是目前应用最广泛的数字调制系统。本课题是对PSK 调制解调技术的研究与实现，根据当今现代通信技术的发展,对QPSK 信号的调制解调问题进行了分析, 利用System View 建立系统模型，仿真参数的设计以及系统波形的分析来分析系统的各项性能指标。PSK 调制解调的关键问题是系统的同步，论文采用相干解调方式对PSK 信号进行解调，并且在最后对设计仿真结果中的时域波形，系统的频谱图，系统的误码率以及抗干扰性能都做了分析，从而体会并了解到QPSK 调制解调系统的优势。本毕业设计对PSK 系统的应用典型QPSK 调制解调系统进行

11、系统的设计、仿真、分析，从而达到设计的目的，最终在对理想信道（插入窄带高斯白噪声信道）干扰中，对仿真结果与理论值进行比较，可以得出本系统的仿真设计基本符合要求，并且可以深刻地体会到QPSK 调制解调系统具有良好的抗干扰性能，在未来的通信技术中具有决定性的应用前景。参考文献1 康中尉. QPSK 解调器性能参数测试仿真研究.微计算机信息J. 2008 年第24 卷2 汤永清,张银明.用Systemview 实现对QPSK 系统的仿真与分析J.福建电脑.2003 年第4 期3 吕新正, 洪一, 柳桃荣. 基带PSK信号的编码规律恢复算法J. 舰船电子对抗 , 2007,(04)4 董在望主编. 通

12、信电路原理M. 北京：高等教育出版社，20025 贾达, 马芙蓉, 汪霞. 基于FPGA的ASK、PSK、FSK信号的设计与实现J. 兰州石化职业技术学院学报 , 2007,(02)6 乔军伟. 基于相移键控方式的低速数字通信系统的设计D，20057 王世一.数字信号处理M. 北京:北京理工大学出版社.19978 李世银，刘玉英，宋金铃，陈世海.ZPSK 非相干解调原理研究J.中国矿业大学学报，2002(9):315 一31810 石彦丛，燕延.基于软件无线电的BPSK/DPKS 信号解调技术J.石家庄铁道学院学报，2002(6):37-3911 温强，张汉润，赖志昌.无相位模糊的BPKS 数

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