2DPSK的调制和解调(键控调制相干解调)解析

1、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)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系统的电路组成、工作原理和特点；(2)(2) 分别从时域、频域视角观测 2DPSK2DPSK 系统中的基带信号、载波及已调信号;(3)(3) 熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容：以 PNPN 码作为系统输入信号，码速率 RbRb= 10kbit/s10kbit/s。(1) 采用键控法实现 2DPSK2DPSK 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 2DPSK2DPSK 等信号的波形。(2) 获取主要信号的功率谱密度

2、。3、实验原理:2DPSK2DPSK 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.、,，1 10,0,表示数字信息“0 0”|5|5，表示数字信息“1 1则一组二进制数字信息与其对应的 2DPSK2DPSK 言号的载波相位关系如下表所示二进制数字信息：110 1001102DPSK 信号相位：0 二00 ： ： 0 二-或 0 二二 0 00 00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”2DPSK2DPSK 信号调制过程波形如图 1 1 所示10 0 1 0 1 1 0绝对

3、码可以看出，2DPSK2DPSK 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。2DPSK2DPSK 信号调制器原理图如图 2 2 所示其中码变换即差分编码器如图 3 3 所示。在差分编码器中：a an为二进制绝对 码序列，d dn为差分编码序列。D D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView/SystemView/中此延迟环节一般可不采用 D D 触发器，而是采用操作库中的 延迟 图符块”1110 0 10 0图 1 2DPSK 信号调制过程波形开关电路图

4、 2 2DPSK 信号调制器原理图a an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 4 所示图 4 键控法调制的系统组成其中图符 4 4 产生绝对码序列，传码率为 20kbit/s20kbit/s。图符 5 5 和图符 3 3 实现差分编 码；图符 0 0 输出正弦波，频率为 40k40kHz；图符 1 1 对正弦波反相；图符 2 2 为键控开关。图符 4 4 输出 2DPSK2DPSK 信号。图符的参数设置如表 1 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

5、= 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 = t33Logic: XORGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFalse Output = -1 v4Source: PN SeqAmp = 1 v，O

6、ffset = 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 0 秒，终止时间 1.2475e-31.2475e-3 秒，采样点数 500500,采样速率200e+3Hz200e+3Hz,获得的仿真波形如图 5 5 所示40D.frflDO.-A1.2t-31.Ge-32.*-32.4t-3雕心删训们甌-1- 1-J-M-1-1-1-1- 1-r

7、-1- 1- 1-1-J- 1-1-1-1-1- 1-r-4oo #-eeoo.t-e12-32323SysTtmV#*(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ajpno.luvTimre in SecondsOJpn七.Illydjpnl二diiiyOJpnlMdLil1TiiiiE in Seccno;.2如3二磴宪芒说笔：2DPSK兰寻SQO.e-C.从图 5 5( b b)和(d d)波形对比中可以发现，相对码序列中的“ 1 1”使已调信号的相位变化n相位；相对码的“ 0 0”使已调信号的相位变化 0 0相位。绝对码

8、和 2DPSK2DPSK 的瀑布图如图 6 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 1010 所示2OD+3图 10 调制信号的功率谱正弦载波的频谱如图 1111 所示。图 11 正弦载波的频谱&yihHrVwLump口CLCL26e+3W&*5I I I I I I I I75e+3100&*3125e+3150e+3175e*3200&+325#+3501*375*+31001*3125*+3Frequency inHEld:F - S Htz)150*317&图 1212 2DPSK2DPSK 的功率谱

9、由图 1010 可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点(10kHz10kHz)的频率范 围之内，即基带带宽为 10kHz10kHz;又由图 8 8 (b 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 1111 可见，载频信号的频谱位于 20kHz20kHz，且频谱较纯。由图 1212 可见，已调信号的频谱为 DSBDSB 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40kHz40kHz。用 SystemView 仿真实现2DPSK2DPSK 的

10、功率谱如图 1212 所示ZfldfeS5y5ifli1ir*wSp&cfrunn T Sr*50 ohms Hadix20e+-340e+3ffle*3SOe+J100*312De+310e*3TWe+318Qe+32(M*3D20*340e*3Mfe*380*3-100*312OS+106*318De+3Ff&flLKEnc in吃IdFsS HzFE E皿1313|口-1-1信息。解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)13(a)、(b)(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-

11、 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: &为二进制差分相位键控(2DPSK )的解调1 实验目的:(1)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系统解调的电路组成、工作原理和特点;(2)(2) 掌握 2DPSK2DPSK 系统解调过程信号波形的特点；(3)(3) 熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容:以 2DPSK2DPSK 作为系统输入信号，码速率 RbRb= 20kbit/s20kbit/s。(1)(1) 采用相干解调法实现 2DPSK2DPSK 的解调，分别观察系统各点波形(2)(2) 获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理:相干解调法: 2DPSK2DP

12、SK 信号可以采用相干解调方式( (极性比较法) ),对 2DPSK2DPSK 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 差分编码序列， 为差分译码序列。D D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，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)1414 所示。 在差分译码器图132DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形在 SystemViewSystemView 中此延迟环节一般可不使用 D 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:

13、相干解调法：图 16 相干解调法的系统组成其中，图符 9 9 为带通滤波器，图符 1111 实现相干载波的提取，图符 1010 为乘法器， 图符 1 14 4为低通滤波器，图符 1515、1616、1919 实现抽样判决，图符 1717、1818 实现差分 解码。图符 1313 输出再生的绝对码。图符的参数设置如表 3 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 Bits =None， In

14、 it Cndtn = Tran sie nt， DSP Mode Disabled， FPGAAware = 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 Quadrature t10 RTDAAwar

15、e = 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 Value，Gain = 1，Out Rate = 2

16、00e+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 v，True Output = 1 vFalse Out

17、put = -1 v，Rise Time = 0 sec，Fall Time = 0 sec调制信号为 PNPN 序列，码速率 RbRb= 20kbit/s20kbit/s;正弦载波的频率为 40k40kHz。系统定时：起始时间 0 0 秒，终止时间 1.2475e-31.2475e-3 秒，采样点数 500500,采样速率200e+3Hz200e+3Hz，获得的仿真波形如图 1717 所示。(a)二相相对调相(2DPSK)信号(b)带通滤波器的输出QJpntD-UJY0J13nlD_ulIY二艳相冃谓椎C2&PSK)犒号400.*800 “1.231 epm-Ids-400 e-31

18、.5fe-3d200 er3200 e舉(1Z1.5B-JTl*ne In SeecKidsSyscerrVe#Qpru-aw3Tim In SindSysCEVe(f)解调输出的相对码Dipn七D.UIIYSyltftfflView2S0.&-0500.750.48Iiiii|iiiiiI250.-e500 M了50Time in；Seconds1.&-3i1Z(g)解调输出的绝对码图 17 相干解调过程的仿真波形2DPSK2DPSK 系统输入的 PNPN 序列和输出 PNPN 序列的瀑布图如图 1818 所示低通滤波与乘法器输出的瀑布图Tim* in Sontfi2DPSK 系统输入的 PN 序列和输出 PN 序列的瀑布图眼图如图 1919 所示。75D.&-CTiK In Scondi1.e-3SysCffmVei-pru-am2fO.e-C-MO.e750. e-6WP31一一250&eSysterrVie1*SyferTlV&260.46500.&750i&Bda.frfl7502Tim-e in Seconds图 19 眼图图 1919 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SllM：WEfl ! Uli*T41：I图 24 2DPSK 的