2DPSK的調(diào)制和解調(diào)鍵控調(diào)制相干解調(diào)

1、用 SystemView 仿真實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相位鍵控（ 2DPSK ）的調(diào)制1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）了解 2DPSK 系統(tǒng)的電路組成、工作原理和特點(diǎn)；（2）分別從時(shí)域、頻域視角觀測(cè) 2DPSK 系統(tǒng)中的基帶信號(hào)、載波及已調(diào)信號(hào)；（3）熟悉系統(tǒng)中信號(hào)功率譜的特點(diǎn)。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：以PN碼作為系統(tǒng)輸入信號(hào)，碼速率 Rb= 10kbit/s。（ 1 ）采用鍵控法實(shí)現(xiàn) 2DPSK 的調(diào)制；分別觀測(cè)絕對(duì)碼序列、差分編碼序列，比 較兩序列的波形；觀察調(diào)制信號(hào)、載波及 2DPSK 等信號(hào)的波形。（2）獲取主要信號(hào)的功率譜密度。3、實(shí)驗(yàn)原理：2DPSK 方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前

2、后相鄰碼元的載波相位差為 ，可定義一種數(shù)字信息與 之間的關(guān)系為0, 表示數(shù)字信息 “0”， 表示數(shù)字信息 “1”則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的 2DPSK言號(hào)的載波相位關(guān)系如下表所示二進(jìn)制數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 0 2DPSK 信號(hào)相位： 00 00或 0 0 0 0 0 0數(shù)字信息與 之間的關(guān)系也可以定義為0, 表示數(shù)字信息 “1”， 表示數(shù)字信息 “0”2DPSK信號(hào)調(diào)制過程波形如圖1所示。10 0 1 0 1 1 0絕對(duì)碼1110 0 10 0相對(duì)碼載波2DP SOI圖1 2DPSK信號(hào)調(diào)制過程波形可以看出，2DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法可以采用：首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)

3、行 差分編碼，將絕對(duì)碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對(duì)碼表示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)。2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖如圖2所示。開關(guān)電路圖2 2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖其中碼變換即差分編碼器如圖 3所示。在差分編碼器中：an為二進(jìn)制絕對(duì) 碼序列， dn為差分編碼序列。D觸發(fā)器用于將序列延遲一個(gè)碼兀間隔，在 SystemView/中此延遲環(huán)節(jié)一般可不采用 D觸發(fā)器，而是采用操作庫(kù)中的 延遲 圖符塊”圖3差分編碼器4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果:鍵控法：采用鍵控法進(jìn)行調(diào)制的組成如圖 4所示。圖4鍵控法調(diào)制的系統(tǒng)組成其中圖符4產(chǎn)生絕對(duì)碼序列，傳碼率為20kbit/

4、s。圖符5和圖符3實(shí)現(xiàn)差分編 碼；圖符0輸出正弦波，頻率為40kHz；圖符1對(duì)正弦波反相；圖符2為鍵控開關(guān)。圖符4輸出2DPSK信號(hào)。圖符的參數(shù)設(shè)置如表1所示表1 ：鍵控法圖符參數(shù)設(shè)置表編號(hào)庫(kù)/名稱參數(shù)0Source: SinusoidAmp = 1 v， Freq = 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， Inpu

5、t 1 = t1Output 0， Control = t33Logic: XORGate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 vFalse Output = -1 v4Source: PN SeqAmp = 1 v， Offset = 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系統(tǒng)定時(shí)：起始時(shí)間0秒，

6、終止時(shí)間1.2475e-3秒，采樣點(diǎn)數(shù)500,采樣速率200e+3Hz,獲得的仿真波形如圖5所示GP3I.一-dEQ（a）絕對(duì)碼序列也 pnl=dlu800- M1 *31g32 4&-3Tifrw& jri Stcnnds（c）未調(diào)載波信號(hào)I - TB0D 乂二相理疋遲相：2CFSK：悟?qū)?.2e-3Time in Wescn*（d）二相相對(duì)調(diào)相（2DPSK）信號(hào)圖5調(diào)制過程仿真波形從圖5（b）和（d）波形對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)碼序列中的“ 1”使已調(diào)信號(hào)的相位變化n相位；相對(duì)碼的“ 0”使已調(diào)信號(hào)的相位變化0相位。絕對(duì)碼和 2DPSK 的瀑布圖如圖 6 所示圖6絕對(duì)碼和相對(duì)碼的瀑布圖圖10調(diào)

7、制信號(hào)的功率譜EBPaAJD_1.圖11正弦載波的頻譜5、主要信號(hào)的功率譜密度：調(diào)制信號(hào)的功率譜如圖10所示正弦載波的頻譜如圖11所示。2DPSK的功率譜如圖12所示圖12 2DPSK的功率譜由圖10可見，基帶信號(hào)的大部分能量落在第一個(gè)零點(diǎn)(10kHz)的頻率范 圍之內(nèi)，即基帶帶寬為10kHz;又由圖8 (b)可見，相對(duì)碼序列為雙極性脈沖 序列，不含有直流分量，所以，不含離散譜。由圖11可見，載頻信號(hào)的頻譜位于20kHz，且頻譜較純。由圖12可見，已調(diào)信號(hào)的頻譜為DSB信號(hào)，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)為雙極性不歸零脈沖，用雙極性不歸零碼對(duì)載波進(jìn)行相乘的調(diào)制，可以達(dá)到抑制載波的目的，即已調(diào)信號(hào)的頻譜中，只有載

8、頻位置，沒有載波分量，頻帶寬度為40kHz。用SystemView仿真實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)的解調(diào)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 了解2DPSK系統(tǒng)解調(diào)的電路組成、工作原理和特點(diǎn);(2) 掌握2DPSK系統(tǒng)解調(diào)過程信號(hào)波形的特點(diǎn)；(3) 熟悉系統(tǒng)中信號(hào)功率譜的特點(diǎn)。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:以2DPSK作為系統(tǒng)輸入信號(hào)，碼速率 Rb= 20kbit/s。(1) 采用相干解調(diào)法實(shí)現(xiàn)2DPSK的解調(diào)，分別觀察系統(tǒng)各點(diǎn)波形(2) 獲取主要信號(hào)的功率譜密度。3、實(shí)驗(yàn)原理：相干解調(diào)法:2DPSK信號(hào)可以采用相干解調(diào)方式(極性比較法),對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào), 恢復(fù)出相對(duì)碼，再通過碼反變換器變換為絕對(duì)碼，從

9、而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)間波形如圖13(a)、(b)所示：e2DPSK(t)帶通 a f 5 c 低通 d 抽樣 e 碼反 fe2DPSK濾)波器帶通濾波加ct相乘器ab相乘器濾皮器低通- 濾波器(判決器抽樣判決器變換器碼反輸岀f 變換器輸岀ba)eCOS ct定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖f0其中碼反變換器即差分譯碼器組成如圖b) 14所示。在差分譯碼器中：為圖13 2DPSK信號(hào)相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)間波形差分編碼序列，a?n為差分譯碼序列。D觸發(fā)器用于將序列延遲一個(gè)碼元間隔，在SystemView中此延遲環(huán)節(jié)一般可不使用 D觸發(fā)器，而是使用操作庫(kù)中的 延遲

10、圖符塊”圖14差分譯碼器4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果:相干解調(diào)法：相干解調(diào)法的系統(tǒng)組成如圖16所示其中，圖符9為帶通濾波器，圖符11實(shí)現(xiàn)相干載波的提取，圖符10為乘法器， 圖符14為低通濾波器，圖符15、16、19實(shí)現(xiàn)抽樣判決，圖符17、18實(shí)現(xiàn)差分 解碼。圖符13輸出再生的絕對(duì)碼。圖符的參數(shù)設(shè)置如表 3所示。表3：相干解調(diào)法圖符參數(shù)設(shè)置表編號(hào)庫(kù)/名稱參數(shù)9Operator: Linear SysButterworth Bandpass IIR3 Poles， Low Fc = 20e+3 Hz， Hi Fc = 60e+3 Hz Quant Bits = None， In it C

11、ndtn = 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/sA2Output 0 = Baseba nd In Phase ，Output 1 = Baseba nd QuadratureOutput 2 = VCO In Phase ，Output 3 = VCO Quadrature t10 RTDA Aware

12、= 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

13、= 200e+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 vF

14、alse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec調(diào)制信號(hào)為PN序列，碼速率Rb= 20kbit/s;正弦載波的頻率為40k Hz。系統(tǒng)定時(shí)：起始時(shí)間0秒，終止時(shí)間1.2475e-3秒，采樣點(diǎn)數(shù)500,采樣速率200e+3Hz，獲得的仿真波形如圖17所示。400 X二堆年P(guān)詩(shī)年：2DPSK： 1-1.2e-3Time in SecondsSysiftiYiVifr#(a)二相相對(duì)調(diào)相(2DPSK)信號(hào)QP31 一aE1.2e-3-04 0 D e-esoa.c-e1.S-&-32 43(b)帶通濾波器的輸出gp3.*i-dlE800*

15、1,23Time in Second手1 e-3.2 43SyswmVifiw(c)提取的相干載波llpriL.-d JJcf-aoo.ct ?3131230 9 知* 44Q I(d)乘法器的輸出o- J Pm-Q.Enj5SysterV#*-(f)解調(diào)輸出的相對(duì)碼QP3l aE250.&-61 *302K).=-5孚說E：垃疋三二蘭二500 e-e750-e-6l .e-3900*7541&0Time in Shb-cqficsSy誑節(jié)VfrA-(g)解調(diào)輸出的絕對(duì)碼圖17相干解調(diào)過程的仿真波形2DPSK系統(tǒng)輸入的PN序列和輸出PN序列的瀑布圖如圖18所示8pn*:auiaiiliI衛(wèi)関.

16、e-三1&3re-D 占Syn#i*V*.YTime in SEDCts低通濾波與乘法器輸出的瀑布圖gp3.*-dE 卅 Trifr. aTKUsCK e信噪比OdB時(shí)的眼圖39&e占| 蘭-*B直算乂憫*呦2信噪比5dB時(shí)的眼圖ME*BJovri !*- dT 邛 w t k鬥&亡Tira.E 4-so asioq 丄信噪比20dB時(shí)的眼圖:PHH4 MhE-S 尹皿*61対 39Ot.-fiuO44M信噪比30dB時(shí)的眼圖可以看出隨著信噪比的增加，眼圖質(zhì)量越來越好。5、主要信號(hào)的功率譜密度：2DPSKI勺譜如圖24所示。圖 24 2DPSK 的譜乘法器輸出信號(hào)的譜如圖25所示陶Sluo jn* of Siii st 忙弓皿 _l “口矗 Ml - -J Ritl：K)r*l1W&-1SC.+HICi4r*3INJfcTI 43 宀1(22鼬啊匕4n he JiP = -Uj10圖25乘法器輸出信號(hào)的譜輸出PN序列的基帶譜如圖26所示。 JM- .PewerSo-iGt-LmSrnkZE Brr SCF.adi227CCe*3WE-3KCte-3I23er31沁72DL-=*3圖26輸出PN序列的基帶譜通過比較相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法可以看出，相干解調(diào)法需要提取相干載波,還要進(jìn)行碼反變換，即將相對(duì)碼變換為絕對(duì)碼；而非相干解調(diào)法不需要提取相干 載波，也