2DPSK的调制和解调键控调制相干解调解析

1、用SystemView仿真实现进制差分相位键控(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信息。假设前 后相邻码元的载波相位差为

2、可定义一种数字信息与申之间的关系为 © _ |0,表示数字信息“0”0,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 12DPSK信号相位：(0)兀00兀或(兀)0兀兀0数字信息与之间的关系也可以定义为“1“0”.0,表示数字信息A9 = 耳,表示数字信息2DPSK信号调制过程波形如图1所示。绝对码10 0 1 0 1 1 01110 0 10 0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

3、相位键控信号。2DPSK信号调制器原理图如 图2所示。开关电路图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，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40kHz；图符1对正弦波反相；图符2为键控开关。图符

4、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, Out put 0 = Sine t1 t2，Out put 1 = Cos ine1Op erator: Negate2Logic: SPDTSwitch Delay = 0 sec，Threshold = 500.e-3 v，Inp ut 0 = t0 Out put 0，In put 1 = t1Out put 0， Control = t33Logic: XORGate Del

5、ay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFalse Out put = -1 v4Source: PN SeqAmp = 1 v， Offset = 0 v，Rate =20e+3 Hz，Levels = 2， Phase = 0 deg5Op erator: DelayNon-Interpolating， Delay = 50.e-6 sec， Output 0 = Delay ，Out put 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

6、所示。apn 七.dLlIV如 0.402.4t-3©MM2 t-32 4"1221 *3Time in Seooniisi.esSyaumVmr(a)绝对码序列LOOM1.32 t-32 421Time in Seotjn血eoot-eSyiumView相对码序列BOO.fr*IMS1.gS2-43apn 七dLLIy0iIiIII111IIIIIIj1>0400*41 2MTiime in SeoonitT|g32 t-3Syll«mV«w(C)未调载波信号-4(0 e-O：2DPSK?谨寻BOO.fri1 2e31.畑 S2.432.4fiS

7、apn七莅Luy400#1 m3Tirrve in &e»nh1.32 t-3SyaumVew(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。2DPSK的瀑布图如图1.51-3HlDv-DiliilillllllllllllB“Iwpi-nfiyttwrVBW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。25<+3Me-S50*1空I畢M翌7&e+31006*31Mg+3

8、MQe+S75*+31001*312*3Freouency in 缶tJF = e rtz)150#*32<)0*+3SyJtftwView图10调制信号的功率谱正弦载波的频谱如图11所示。SHXtI-HE*JEiar>TPrnv h Hx W - OT 2*图11正弦载波的频谱2DPSK的功率谱如图12所示。Poe* 3»cfrbnn 3 却r* 1$ l-iBm fo ohmsNMlKfl R»4lxaot+3zoe+a140f3lMt+3SDe+32flt+33SBBSSSSS!2Clt*3Wf 3ao*+jiacit*3 i2De+aFftflirfec

9、y In +iifdF S 应l*Of 3TM*1SDe+3那"3SysitfflVitw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零40kHz。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，频带宽度为用SystemVie

10、w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，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

11、波形如图 13(a)、(b)所示：e2D psK(t)带通 aS壬口口c低通 d抽样 e码反fe2DPSK滤波器带通相乘器a滤波器低通 相乘器一 低通滤波器d判决器抽样亠判决器变换器码反输岀f4 变换器输岀d定时脉7冲 r 定时脉冲bcos© ct f ba)def0其中码反变换器即差分译码器组成如图b) 14所示。在差分译码器中：&为 图13 2DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形差分编码序列，an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14差分译码器4、系

12、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，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3所示。解码。图符13输出再生的绝对码。图符的参数设置如表表3:相干解调法图符参数设置表编号库/名称参数9Op erator: Linear SysButterworth Band pass IIR3 POles，Low Fc = 20e+3 Hz，Hi Fc = 60e+3 Hz Quant Bits = None， In it Cndtn

13、 = 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/s2Output 0 = Baseband InPhase ，Output 1 = Baseba nd QuadratureOut put 2 = VCO InP hase ，Out put 3 = VCO Quadraturet10RTDA Aware = Full14

14、Op erator: Linear Sys3 Poles, Fc =16e+3 Hz， Quant Bits = None， Init Cndtn = TransientBessel Low pass IIRDSP Mode Disabled， FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full15Op erator: SamplerInterpolating ，Rate = 20e+3 Hz，Aperture = 0 sec，Aperture Jitter = 0 sec16Op erator: HoldLast Value ，Gain = 1，Out Rate = 20

15、0e+3 Hz17Logic: XORGate Delay = 0 sec, Threshold = 0 v， True Output = 1 vFalse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec18Op erator: DelayNon-Interpolating， Delay = 50.e-6 sec， Out put 0 = Delay t19Out put 1 = Delay - dT19Logic: BufferGate Delay = 0 sec, Threshold = 0 v， True Output = 1 vFa

16、lse 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。4002二嗟用对謂柜L2DPSK煙ES00.6-ft1.2e-S2&-32.4t-Sspn七丘戈：iiiiliiiilliiBH1IiIirraiiIiirni0400 t-e1.22Time in2.2£.42(a)二相相对调相(2DPSK)信号SOO.fr*1.

17、2t-SspnEdLlIy40001.亦3Time in 3e(»隅2.t-32*3SyitftwV*(b)带通滤波器的输出400S00.fr*Sin* 201.2e-S1.6e32.4S400.01.亦3Time in 3e(»隅1 632.t-32*3SyitefwVe*(C)提取的相干载波客三一 HdkuviQd.e-Bl.-tl1.5er32.glSOO s-i500 e-3MQ.e-B1.5t J2.triTUne In SeotKidsMO ErS400 e-32DQ c-5-200 e-30 e-3aCiQ b.3ivSKrnVe*(d)乘法器的输出爭 nlw

18、luq(e)低通滤波器的输出否的赠吕(f)解调输出的相对码250.Z/5QZ1.e-3SvBEBfrniVifeWE-aO.e-S-750.E-STin* in Stoondt(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。2KI.6-67M.e-e23jpm-dulv'250."SyttfimV#*-MQ.M7M.elirii* in s*»nft1 O 廿 B VapnpIdE*低通滤波与乘法器输出的瀑布图1.E-S2DPSK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。T »

19、;4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。EfcM iTi. dr*iaa 皿；MHMT«-cTieT in 初存r审信噪比OdB时的眼图Tirr< mIDO 1-C信噪比5dB时的眼图i?Q i-CMD i-1Hl Zl«? i-CIM i-11DD i-iN «3a1D0 1-3im 1-3WD 1-3.W 1-5D i-COOt-Bqa <rflTirr* m血声小IDO i-C信噪比20dB时的眼图罚fe-4E4K *<« tflTbnrfiEJi(Kw4111*41 dTBlOD+A?I

20、M 1-3a*自>100 4-5*IH7iwrt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勺谱如图24所示。3 sr* 1占-iBm n ohmsHWiHKJ A»4IXaofr+jee-ip2afr+3404+3Mf 312tie+3140fi-31Mfr+l1SDe+3120*34040aOt+31舶12De+3FffrqirfEcy in +tl fdF 0 Wl*0f 31SDe+3陛 MVifcw图24 2DPSK的谱乘法器输出信号的谱如图25所示。-Mflfl-11DSpgyiVi Z 耳irt* » (JBm 5fl Mm#Uitrf Rpdia«*+3III- f I I I - I I 産ibhi140dY13adr+3Met340t*a«ie*3胆 Ml10 叶 a12i)