通信原理課程設(shè)計(jì)-2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模學(xué) 院信息工程學(xué)院專 業(yè)電子信息工程班 級電信1306班 姓 名指導(dǎo)教師2016年 1月8日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 電信1306班 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模初始條件：（1）MAX+plus、Quartus II、ISE等軟件；（2）課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)書：通信原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（3）先修課程：數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、電子設(shè)計(jì)EDA、通信原理要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求

2、，以及說明書撰寫等具體要求）（1）課程設(shè)計(jì)時(shí)間：（2）課程設(shè)計(jì)題目：2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模（3）本課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)要求：按照要求對題目進(jìn)行邏輯分析，了解2PSK數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生方法，畫出2PSK調(diào)制解調(diào)的方框圖，編寫VHDL語言程序，上機(jī)調(diào)試、仿真，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析； （4）課程設(shè)計(jì)說明書按學(xué)校“課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，并標(biāo)明參考文獻(xiàn)至少5篇；（5）寫出本次課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）。時(shí)間安排：第19周參考文獻(xiàn)：段吉海.數(shù)字通信系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2004 江國強(qiáng).EDA技術(shù)與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出

3、版社，2010 John G. Proakis.Digital Communications. 北京：電子工業(yè)出版社，2011指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘 要移動(dòng)通信迅速發(fā)展的得以實(shí)現(xiàn)，離不開數(shù)字處理技術(shù)。其中，數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)在通信領(lǐng)域中發(fā)揮著重大作用。為了使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號(hào)對載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道的特性匹配，再在接收端通過解調(diào)恢復(fù)出原始數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的傳遞。相移鍵控（2PSK）就是數(shù)字信號(hào)調(diào)制的一種有用并且廣泛使用的方式。為了很好地完成本次數(shù)字通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，我對2PSK、2DPSK的調(diào)制與解調(diào)原理進(jìn)行了

4、深入的了解和研究；利用仿真軟件Quartus II，對2PSK、2DPSK進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)的設(shè)計(jì)和仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：2PSK；2DPSK；Quartus II；數(shù)字調(diào)制；仿真目 錄1.實(shí)驗(yàn)使用軟件概述11.1 Quartus II簡介11.2 Quartus II功能22.基本原理及建模32.1 二進(jìn)制相移鍵控（2PSK與2DPSK）的概念32.2 2PSK的調(diào)制與解調(diào)原理32.2.1 2PSK的調(diào)制32.2.2 2PSK調(diào)制電路的VHDL建模42.2.3 2PSK的解調(diào)92.2.4 2PSK解調(diào)電路的VHDL建模52.3 2DPSK的調(diào)制與解調(diào)原理62.3.1 2DPSK的

5、調(diào)制72.3.2 DPSK調(diào)制電路方框圖模型82.3.3 2DPSK的解調(diào)92.3.4 2DPSK解調(diào)電路的建模113.仿真結(jié)果記錄與分析123.1 2PSK的調(diào)制與解調(diào)123.1.1 2PSK調(diào)制器與解調(diào)器的程序代碼及波形123.1.2 2PSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖133.1.3 2PSK調(diào)制與解調(diào)仿真波形與結(jié)果分析143.2 2DPSK的調(diào)制與解調(diào)153.2.1 2DPSK調(diào)制器與解調(diào)器的程序代碼及波形153.2.2 2DPSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖163.2.3 2DPSK調(diào)制與解調(diào)仿真波形及結(jié)果分析174.心得體會(huì)185.參考文獻(xiàn)19附錄一：2PSK調(diào)制器的程序代碼20附錄二：2PS

6、K解調(diào)器的程序代碼22附錄三：2DPSK調(diào)制器絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼的程序代碼23附錄四：2DPSK解調(diào)器相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼的程序代碼242PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模1.實(shí)驗(yàn)使用軟件概述1.1 Quartus II簡介圖1.1 QuartusII圖標(biāo)Quartus II 是Altera公司的綜合性PLD/數(shù)字通信系統(tǒng)開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。Quartus II可以

7、在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、加快了設(shè)計(jì)速度。對第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。此外，Quartus II 通過和DSP Builder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開發(fā)，集

8、系統(tǒng)級設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺(tái)。Altera Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。261.2 Quartus II功能Quartus II提供了完全集成且與電路結(jié)構(gòu)無關(guān)的開發(fā)包環(huán)境，具有數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的全部特性，包括：l 可利用原理圖、結(jié)構(gòu)框圖、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成電路描述，并將其保存為設(shè)計(jì)實(shí)體文件；l 芯片（電路）平面布局連線編輯；l LogicLock增量設(shè)計(jì)方法，用戶可建立并優(yōu)化系統(tǒng)，然后添加對原始系統(tǒng)的性能影響較小或無影響的后續(xù)模塊；l

9、 功能強(qiáng)大的邏輯綜合工具；l 完備的電路功能仿真與時(shí)序邏輯仿真工具；l 定時(shí)/時(shí)序分析與關(guān)鍵路徑延時(shí)分析；l 可使用SignalTap II邏輯分析工具進(jìn)行嵌入式的邏輯分析；l 支持軟件源文件的添加和創(chuàng)建，并將它們鏈接起來生成編程文件；l 使用組合編譯方式可一次完成整體設(shè)計(jì)流程；l 自動(dòng)定位編譯錯(cuò)誤；l 高效的期間編程與驗(yàn)證工具；l 可讀入標(biāo)準(zhǔn)的EDIF網(wǎng)表文件、VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件；l 能生成第三方EDA軟件使用的VHDL網(wǎng)表文件和Verilog網(wǎng)表文件。2. 基本原理及建模2.1 二進(jìn)制相移鍵控（2PSK與2DPSK）的概念數(shù)字信號(hào)對載波相位調(diào)制稱為相移鍵控（即相位鍵控

10、）PSK（PhaseShift Keying）。數(shù)字相位調(diào)制（相位鍵控）是用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式。數(shù)字調(diào)相（相位鍵控）常分為：（1）絕對調(diào)相，記為PSK；（2）相對調(diào)相，記為DPSK。二進(jìn)制相位鍵控是利用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)去控制連續(xù)載波的相位，其相位攜帶數(shù)字基帶信號(hào)的信息。二進(jìn)制相移鍵控可分為二進(jìn)制絕對相移鍵控（2PSK）和二進(jìn)制相對相移鍵控（2DPSK）。2.2 2PSK的調(diào)制與解調(diào)原理2PSK即二進(jìn)制絕對調(diào)相，是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式。對于2PSK，若用相位代表“0”碼，相位0代表“1”碼，即規(guī)定數(shù)字基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，已

11、調(diào)信號(hào)相對于載波的相位為；數(shù)字基帶信號(hào)為“1”碼時(shí)，已調(diào)信號(hào)相對于載波相位為同相。按此規(guī)定，2PSK信號(hào)的數(shù)學(xué)表示式為 (2.1)式中為載波的初相位。受控載波在0、兩個(gè)相位上變化。關(guān)于PSK波形的特點(diǎn)，必須強(qiáng)調(diào)的是：PSK波形相位是相對于載波相位而言的。因此畫PSK波形時(shí)，必須先把載波畫好，然后根據(jù)相位的規(guī)定，才能畫出它的波形。 2.2.1 2PSK的調(diào)制PSK調(diào)制有直接調(diào)相法和相位選擇法兩種方法。1.直接調(diào)相法直接調(diào)相法的電路采用一個(gè)環(huán)形調(diào)制器。在2PSK調(diào)制中，當(dāng)基帶信號(hào)為正時(shí)，輸出載波與輸入同相，當(dāng)基帶信號(hào)為負(fù)時(shí)，輸出載波與輸入載波反相，從而實(shí)現(xiàn)了2PSK調(diào)制。2.相位選擇法相位選擇法電

12、路如圖2.1所示，設(shè)振蕩器產(chǎn)生的載波信號(hào)為，它加到與門1，同時(shí)該振蕩信號(hào)經(jīng)倒相器變?yōu)?，加到與門2，基帶信號(hào)和它的倒相信號(hào)分別作為與門1及與門2的選通信號(hào)?；鶐盘?hào)為1碼時(shí)，與門1選通，輸出為；基帶信號(hào)為“0”碼時(shí)，與門2選通，輸出為，即可得到2PSK信號(hào)。振蕩器&&1基帶信號(hào)12圖2.1 相位選擇法電路 2.2.2 2PSK調(diào)制電路的VHDL建模2PSK調(diào)制方框圖和2PSK調(diào)制電路符號(hào)如圖2.2和圖2.3所示。2PSK調(diào)制器模型主要由計(jì)數(shù)器和二選一開關(guān)等組成。計(jì)數(shù)器對外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻與計(jì)數(shù)，并輸出兩路相位相反的數(shù)字載波信號(hào)；二選一開關(guān)的功能是：在基帶信號(hào)的控制下，對兩路載波

13、信號(hào)進(jìn)行選通，輸出的信號(hào)即為PSK信號(hào)。圖中沒有包含模擬電路部分，輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。FPGACLKSTART基帶信號(hào)計(jì)數(shù)器q0相載波相載波二選一開關(guān)調(diào)制信號(hào)圖2.2 2PSK調(diào)制框圖圖2.3 2PSK調(diào)制仿真電路符號(hào)2.2.3 2PSK的解調(diào)圖2.4 2PSK的解調(diào)原理框圖2.2.4 2PSK解調(diào)電路的VHDL建模2PSK解調(diào)器的建模方框圖和解調(diào)電路的VHDL建模符號(hào)如圖2.4和圖2.5所示。圖中的計(jì)數(shù)器q輸出與發(fā)端同步的0相數(shù)字載波。判決器的工作原理是：把計(jì)數(shù)器輸出的0相載波與數(shù)字2PSK信號(hào)中的載波進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算，當(dāng)兩比較信號(hào)在判決時(shí)刻都為“1”時(shí)，輸出為“1”，否則輸出為“0”，以

14、實(shí)現(xiàn)解調(diào)的目的。圖中沒有包含模擬電路部分，調(diào)制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。FPGACLKSTART調(diào)制信號(hào)計(jì)數(shù)器q判決基帶信號(hào)圖2.5 PSK解調(diào)框圖圖2.6 2PSK解調(diào)電路的VHDL建模符號(hào)2.3 2DPSK的調(diào)制與解調(diào)原理二進(jìn)制相對調(diào)相（相對移相），即2DPSK，也稱為差分調(diào)相，這種方式用載波相位的相對變化來傳送數(shù)字信號(hào)，即利用前后碼之間載波相位的變化表示數(shù)字基帶信號(hào)的。所謂相位變化又有向量差和相位差兩種定義方法。向量差是指前一碼元的終相位與本碼元初相位比較，是否發(fā)生相位變化。而相位差是指前后兩碼元的初相位是否發(fā)生了變化。對同一個(gè)基帶信號(hào)，按向量差和相位差畫出的DPSK波形是不同的。例如在相位差法中

15、，在絕對碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，DPSK的載波初相位即前后兩碼元的初相位相對改變。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，DPSK的載波相位即前后兩碼元的初相位相對不變。在向量差法中，在絕對碼出現(xiàn)“1”碼時(shí)，2DPSK的載波初相位相對前一碼元的終相位改變。出現(xiàn)“0”碼時(shí)，2DPSK的載波初相位相對前一碼元的終相位連續(xù)不變。在畫2DPSK波形時(shí)，第一個(gè)碼元波形的相位可任意假設(shè)。2.3.1 2DPSK的調(diào)制1.相對移相信號(hào)（2DPSK）的產(chǎn)生相對移相信號(hào)（2DPSK）是通過碼變換加 PSK調(diào)制產(chǎn)生，其產(chǎn)生原理如下圖所示。這種方法是把原基帶信號(hào)經(jīng)過絕對碼相對碼變換后，用相對碼進(jìn)行PSK調(diào)制，其輸出便是2DPSK信號(hào)，即相對調(diào)相可

16、以用絕對碼一相對碼變換加上絕對調(diào)相來實(shí)現(xiàn)。 圖2.7 DPSK調(diào)制原理圖2.絕對碼一相對碼變換關(guān)系若假設(shè)絕對調(diào)相按“1”碼同相，“0”碼相的規(guī)律調(diào)制；而相對調(diào)相按“1”碼相位變化（移相），“0”碼相位不變規(guī)律調(diào)制。按此規(guī)定，絕對碼記為，相對碼記為，絕對碼一相對碼變換電路如下圖所示圖2.8 絕對碼一相對碼變換電路圖絕對碼一相對碼之間的關(guān)系為: (2.2)根據(jù)上述關(guān)系，絕對碼與相對碼（差分碼）可以相互轉(zhuǎn)換。圖2.9 （a）、（b）分別為絕對碼變?yōu)橄鄬Υa的電路及波形圖2.10 （a）、（b）分別為相對碼變?yōu)榻^對碼的電路及波形2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生，先需將絕對碼變換為相對碼，然后用相對碼對載波進(jìn)行絕對調(diào)

17、相，即可得到相對碼調(diào)相（2DPSK）信號(hào)。圖2.11 產(chǎn)生2DPSK信號(hào)電路框圖2.3.2 DPSK調(diào)制電路方框圖模型DPSK調(diào)制方框圖和DPSK調(diào)制電路的VHDL建模符號(hào)如圖2.9和圖2.10所示，圖中的計(jì)數(shù)器與圖2.5中的計(jì)數(shù)器相同。異或門與寄存器共同完成絕/相對碼變換功能；CPSK調(diào)制器與圖2.2的CPSK調(diào)制器相同。FPGACPSK調(diào)制clkstart絕對碼計(jì)數(shù)器異或寄存器相對碼CPSK調(diào)制調(diào)制信號(hào)圖2.12 2DPSK調(diào)制電路方框圖圖2.13 2DPSK調(diào)制電路的VHDL建模符號(hào)2.3.3 2DPSK的解調(diào)2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：（1）極性比較法（又稱同步解調(diào)或相干解調(diào)）（2

18、）相位比較法（是一種非相干解調(diào)）。1、極性比較法在極性比較法電路中，輸入的2DPSK信號(hào)經(jīng)帶通后加到乘法器，乘法器將輸入信號(hào)與載波極性比較。經(jīng)極性比較法電路解調(diào)，還原的是相對碼。要得到原基帶信號(hào)，必須經(jīng)相對碼一絕對碼變換器，由相對碼還原成絕對碼，得到原絕對碼基帶信號(hào)。2DPSK解調(diào)器由三部分組成，乘法器和載波提取電路實(shí)際上就是相干檢測器。后面的相對碼（差分碼）絕對碼的變換電路，即相對碼（差分碼）譯碼器，其余部分完成低通判決任務(wù)。2、 相位比較法圖2.14 2DPSK相位比較法解調(diào)器原理框圖2DPSK相位比較法解調(diào)器原理框圖及其相應(yīng)的波形圖如上圖示。其基本原理是將接收到的前后碼元所對應(yīng)的調(diào)相波進(jìn)

19、行相位比較，它是以前一碼元的載波相位作為后一碼元的參考相位，所以稱為相位比較法或稱為差分檢測法。該電路與極性比較法不同之處在于乘法器中與信號(hào)相乘的不是載波，而是前一碼元的信號(hào)，該信號(hào)相位隨機(jī)且有噪聲，它的性能低于極性比較法的性能。 輸入的2DPSK信號(hào)一路直接加到乘法器，另一路經(jīng)延遲線延遲一個(gè)碼元的時(shí)間TB后，加到乘法器作為相干載波。若不考慮噪聲影響，設(shè)前一碼元載波的相位為，后一碼元載波的相位為，則乘法器的輸出為：（2.3）經(jīng)低通濾波器濾除高頻項(xiàng)，輸出為 （2.4）式中 ，是前后碼元對應(yīng)的載波相位差。由調(diào)相關(guān)系知?jiǎng)t取樣判決器的判決規(guī)則為可直接解調(diào)出原絕對碼基帶信號(hào)。這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，相位比較法電

20、路是將本碼元信號(hào)與前一碼元信號(hào)相位比較，它適合于按相位差定義的2DPSK信號(hào)的解調(diào)，對碼元寬度為非整數(shù)倍載頻周期的按向量差定義的2DPSK信號(hào)，該電路不適用。2.3.4 2DPSK解調(diào)電路的建模FPGAclkstart相對碼計(jì)數(shù)器寄存器異或絕對碼2DPSK解調(diào)采用PSK解調(diào)加相對碼到絕對碼即可實(shí)現(xiàn)。相對碼到絕對碼的轉(zhuǎn)換方框圖和電路建模符號(hào)如下，相、絕變換過程都是以計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為時(shí)鐘的控制下完成的。圖2.15 相對碼絕對碼轉(zhuǎn)換方框圖圖2.16 2DPSK解調(diào)電路建模符號(hào)3. 仿真結(jié)果記錄與分析3.1 2PSK的調(diào)制與解調(diào)3.1.1 2PSK調(diào)制器與解調(diào)器的程序代碼及波形圖3.1 2PSK調(diào)制器

21、的程序代碼圖3.2 2PSK調(diào)制的波形 圖3.3 2PSK解調(diào)器的程序代碼圖3.4 2PSK解調(diào)的波形3.1.2 2PSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖圖3.5 2PSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖3.1.3 2PSK調(diào)制與解調(diào)仿真波形與結(jié)果分析圖3.6 2PSK調(diào)制與解調(diào)的仿真波形結(jié)果（1）調(diào)制分析：當(dāng)start信號(hào)為高電平時(shí)，進(jìn)行2PSK調(diào)制；載波信號(hào)f1、f2是通過輸入時(shí)鐘脈沖clk分頻得到的，且滯后輸入時(shí)鐘一個(gè)時(shí)鐘周期；調(diào)制輸出信號(hào)y滯后載波一個(gè)時(shí)鐘周期，滯后輸入時(shí)鐘兩個(gè)時(shí)鐘周期。計(jì)數(shù)器q對外部時(shí)鐘信號(hào)clk進(jìn)行分頻與計(jì)數(shù)，并輸出兩路相位相反的數(shù)字載波信號(hào)f1、f2；2選1開關(guān)在基帶信號(hào)x的控制下，

22、對兩路載波信號(hào)進(jìn)行選擇，當(dāng)基帶信號(hào)x=1時(shí)，輸出信號(hào)y=f1，當(dāng)基帶信號(hào)x=1時(shí)，輸出信號(hào)y=f2，輸出信號(hào)y即為2PSK信號(hào)。（2）解調(diào)分析：當(dāng)start信號(hào)為高電平時(shí)，進(jìn)行2PSK解調(diào)；當(dāng)q=0時(shí)，根據(jù)x的電平來進(jìn)行判決；輸出信號(hào)y滯后輸入信號(hào)x一個(gè)時(shí)鐘周期。計(jì)數(shù)器q輸出與發(fā)射端同步的0相數(shù)字載波；將計(jì)數(shù)器輸出的0相載波與數(shù)字2PSK信號(hào)中的載波進(jìn)行與運(yùn)算，當(dāng)兩比較信號(hào)在判決時(shí)刻都為1時(shí)，輸出為1，否則輸出為0，從而實(shí)現(xiàn)解調(diào)。在計(jì)數(shù)器q=0時(shí)，根據(jù)調(diào)制信號(hào)此時(shí)的電平高低，來進(jìn)行判決。在本次課程設(shè)計(jì)中，2PSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)綜合波形如圖3.6所示，存在相位模糊現(xiàn)象，這是由于2PSK信號(hào)實(shí)際

23、上是以一個(gè)固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時(shí)必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化，如0相位變?yōu)橄辔换蛳辔蛔優(yōu)?相位，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生“0”變“1”或“1”變“0”，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種因?yàn)楸镜貐⒖驾d波倒相，而在接收端發(fā)生錯(cuò)誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。為了解決此問題，引入差分相移鍵控信號(hào)2DPSK。3.2 2DPSK的調(diào)制與解調(diào)3.2.1 2DPSK調(diào)制器與解調(diào)器的程序代碼及波形圖3.7 2DPSK調(diào)制器的程序代碼圖3.8 2DPSK調(diào)制的波形圖3.9 2DPSK解調(diào)器的程序代碼圖3.10

24、 2DPSK解調(diào)器的波形3.2.2 2DPSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖圖3.11 2DPSK調(diào)制與解調(diào)的仿真電路圖3.2.3 2DPSK調(diào)制與解調(diào)仿真波形及結(jié)果分析圖3.12 2DPSK調(diào)制與解調(diào)仿真波形圖（1）調(diào)制分析：當(dāng)start信號(hào)為高電平時(shí)，進(jìn)行2DPSK調(diào)制；當(dāng)q=0時(shí)，輸出信號(hào)y是輸入信號(hào)x與xx的異或，并滯后于輸入信號(hào)x一個(gè)時(shí)鐘周期。把原基帶信號(hào)經(jīng)過絕對碼-相對碼變換后，絕對碼-相對碼變換采用基帶信號(hào)與延時(shí)后的輸出信號(hào)異或，再用相對碼進(jìn)行CPSK調(diào)制，即可得到2DPSK信號(hào)。（2）解調(diào)分析：當(dāng)start信號(hào)為高電平時(shí)，進(jìn)行2DPSK解調(diào)；當(dāng)q=3時(shí)，輸出信號(hào)y是輸入信號(hào)x與xx的異

25、或，并滯后于輸入信號(hào)x一個(gè)基帶碼長即4個(gè)輸入時(shí)鐘周期。經(jīng)過相對碼轉(zhuǎn)換為絕對碼后，輸出信號(hào)y即為2DPSK解調(diào)出來的基帶信號(hào)。在本次課程設(shè)計(jì)中，2DPSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)綜合波形如圖3.12所示，與2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元的相對相位才唯一確定信息符號(hào)。這說明解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí)，并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后碼元的相對相位關(guān)系不破壞，則鑒別這個(gè)相位關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息。這就避免了2PSK方式中的“倒”現(xiàn)象發(fā)生。由于相對移相調(diào)制無“反向工作”問題，因此得到廣泛的應(yīng)用。4. 心得體會(huì) 經(jīng)歷了一個(gè)星期的查閱資料和理論分析，終于

26、完成了通信原理課程設(shè)計(jì)的編程和報(bào)告。本次通信原理課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建模，對我來說本次設(shè)計(jì)還是很有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樽约簩?Quartus II這一個(gè)軟件的使用方法了解很少，但正是這種有挑戰(zhàn)性的課設(shè)要求才能提高自己的能力，入手這個(gè)題目后我查閱了相關(guān)的資料，先進(jìn)行相關(guān)軟件的基礎(chǔ)使用方法，多試多練后開始著手本次課程設(shè)計(jì)的題目要求。 對于本次課程設(shè)計(jì)的要求，我在實(shí)驗(yàn)前先熟悉了一下Quartus II軟件的一些操作和它的界面，對Quartus II如何使用有了初步的了解。于是，我便在上面輸入了一些資料上的程序，逐漸體會(huì)到Quartus II的功能。我先從網(wǎng)

27、上和圖書館獲得不少有關(guān)2PSK、2DPSK數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸系統(tǒng)的資料和書籍，加上自己之前對通信系統(tǒng)原理的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)思路漸漸明朗，經(jīng)過自己的不斷嘗試和探索，弄懂了2PSK和2DPSK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計(jì)的工作原理；通過查閱相關(guān)資料和教程，我也明白了2PSK和2DPSK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計(jì)相關(guān)的一些函數(shù)的使用方法，并用它們來設(shè)計(jì)2PSK和2DPSK調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計(jì)，最終完成了題目。通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多有用的知識(shí)，并加強(qiáng)了自己掌握和理解書本知識(shí)的能力，培養(yǎng)了自己的實(shí)際動(dòng)手能力與綜合設(shè)計(jì)能力，提高了自己的技術(shù)素質(zhì)。這對以后的學(xué)習(xí)和工作都是非常有益的。基本達(dá)到了數(shù)字通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，明確了

28、數(shù)字通信系統(tǒng)的基本知識(shí)與應(yīng)用；在對二進(jìn)制相位鍵控（2PSK和2DPSK）調(diào)制器與解調(diào)器的理論分析的過程中，我對通信原理的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)，更深一個(gè)層次的掌握了通信原理的相關(guān)概念和使用技巧；同時(shí)掌握了數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)的基本方法，學(xué)會(huì)了運(yùn)用仿真軟件，繪制相應(yīng)的仿真波形圖，對計(jì)算出的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，反復(fù)推導(dǎo)，使參數(shù)更加符合要求?？傊?，通過這次課程設(shè)計(jì)我有了很多收獲。在摸索該如何使用Quartus II去實(shí)現(xiàn)題目要求的過程中培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維。在編程的過程中，同學(xué)們共同探討，并從中體會(huì)到了Quartus II的強(qiáng)大功能，以后我還得深入學(xué)習(xí)Quartus II,并在以后的專業(yè)學(xué)習(xí)中去很好地應(yīng)用它；更

29、讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂。5.參考文獻(xiàn)1王虹等.通信系統(tǒng)原理.北京:國防工業(yè)出版社，2013,122田維新等.基于數(shù)字通信系統(tǒng)的PSK解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.微計(jì)算機(jī)信息，2010,6-5：43-473 樊昌信.通信原理第七版. 北京：國防工業(yè)出版社，20124 潘松.EDA技術(shù)實(shí)用教程第五版.北京：科學(xué)出版社，20145 江國強(qiáng).EDA技術(shù)與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，20106 John G. Proakis.Digital Communications. 北京：電子工業(yè)出版社，2011

30、 附錄一：2PSK調(diào)制器的程序代碼library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PSK1 isport(clk :in std_logic; -系統(tǒng)時(shí)鐘 start :in std_logic; -開始調(diào)制信號(hào) x :in std_logic; -基帶信號(hào) y :out std_logic; f1 :out std_logic; f2 :out std_logic ); -已調(diào)制輸出信號(hào)end PSK1;archi

31、tecture behav of PSK1 issignal q:std_logic_vector(1 downto 0); -2位計(jì)數(shù)器signal f11,f22:std_logic; -載波信號(hào)beginprocess(clk) -此進(jìn)程主要是產(chǎn)生兩重載波信號(hào)f1，f2beginif clk'event and clk='1' then if start='0' then q<="00" elsif q<="01" then f11<='1'f22<='0

32、9;q<=q+1; elsif q="11" then f11<='0'f22<='1'q<="00" else f11<='0'f22<='1'q<=q+1; end if;end if;end process;process(clk,x) -此進(jìn)程完成對基帶信號(hào)x的調(diào)制 beginif clk'event and clk='1' then if q(0)='1' then if x='1'

33、then y<=f11; -基帶信號(hào)x為1時(shí)，輸出信號(hào)y為f1 else y<=f22; -基帶信號(hào)x為0時(shí)，輸出信號(hào)y為f2 end if; end if;end if;end process; f1<=f11; f2<=f22;end behav;附錄二：2PSK解調(diào)器的程序代碼library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity PSK2 isport(clk :in std_logic; -系統(tǒng)時(shí)鐘

34、start :in std_logic; -同步信號(hào) x :in std_logic; -調(diào)制信號(hào) y :out std_logic; q1 :out integer range 0 to 3); -基帶信號(hào)end PSK2;architecture behav of PSK2 issignal q:integer range 0 to 3; beginprocess(clk) -此進(jìn)程完成對CPSK調(diào)制信號(hào)的解調(diào)beginif clk'event and clk='1' then if start='0' then q<=0; elsif q=0

35、 then q<=q+1; -在q=0時(shí)，根據(jù)輸入信號(hào)x的電平來進(jìn)行判決 if x='1' then y<='1' else y<='0' end if; elsif q=3 then q<=0; else q<=q+1; end if;end if;end process; q1<=q;end behav;附錄三：2DPSK調(diào)制器絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼的程序代碼library ieee;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity DPSK1 isport(clk :in std_logic; -系統(tǒng)時(shí)鐘 start :in std_logic; -開始轉(zhuǎn)換信號(hào) x :in std_logic; -絕對碼輸入信號(hào) y :out std_logic;