2DPSK的調制和解調(鍵控調制相干解調)解析

1、用 SystemView 仿真實現二進制差分相位鍵控(2DPSK )的調制1 實驗目的:(1)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)的電路組成、工作原理和特點；(2)(2) 分別從時域、頻域視角觀測 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)中的基帶信號、載波及已調信號;(3)(3) 熟悉系統(tǒng)中信號功率譜的特點。2、實驗內容：以 PNPN 碼作為系統(tǒng)輸入信號，碼速率 RbRb= 10kbit/s10kbit/s。(1) 采用鍵控法實現 2DPSK2DPSK 的調制；分別觀測絕對碼序列、差分編碼序列，比 較兩序列的波形；觀察調制信號、載波及 2DPSK2DPSK 等信號的波形。(2) 獲取主要信號的功率譜密度

2、。3、實驗原理:2DPSK2DPSK 方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數字信息。假設前 后相鄰碼元的載波相位差為 厶：，可定義一種數字信息與厶之間的關系為.、,，1 10,0,表示數字信息“0 0”|5|5，表示數字信息“1 1則一組二進制數字信息與其對應的 2DPSK2DPSK 言號的載波相位關系如下表所示二進制數字信息：110 1001102DPSK 信號相位：0 二00 ： ： 0 二-或 0 二二 0 00 00數字信息與之間的關系也可以定義為.0,表示數字信息“15，表示數字信息“0”2DPSK2DPSK 信號調制過程波形如圖 1 1 所示10 0 1 0 1 1 0絕對

3、碼可以看出，2DPSK2DPSK 信號的實現方法可以采用：首先對二進制數字基帶信號進行差分編碼，將絕對碼表示二進制信息變換為用相對碼表示二進制信息，然后再進行絕對調相，從而產生二進制差分相位鍵控信號。2DPSK2DPSK 信號調制器原理圖如圖 2 2 所示其中碼變換即差分編碼器如圖 3 3 所示。在差分編碼器中：a an為二進制絕對 碼序列，d dn為差分編碼序列。D D 觸發(fā)器用于將序列延遲一個碼元間隔，在SystemView/SystemView/中此延遲環(huán)節(jié)一般可不采用 D D 觸發(fā)器，而是采用操作庫中的 延遲 圖符塊”1110 0 10 0圖 1 2DPSK 信號調制過程波形開關電路圖

4、 2 2DPSK 信號調制器原理圖a an圖 3 差分編碼器4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數設置及仿真結果:鍵控法：采用鍵控法進行調制的組成如圖 4 4 所示圖 4 鍵控法調制的系統(tǒng)組成其中圖符 4 4 產生絕對碼序列，傳碼率為 20kbit/s20kbit/s。圖符 5 5 和圖符 3 3 實現差分編 碼；圖符 0 0 輸出正弦波，頻率為 40k40kHz；圖符 1 1 對正弦波反相；圖符 2 2 為鍵控開關。圖符 4 4 輸出 2DPSK2DPSK 信號。圖符的參數設置如表 1 1 所示表 1 ：鍵控法圖符參數設置表編號庫/名稱參數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系統(tǒng)定時：起始時間 0 0 秒，終止時間 1.2475e-31.2475e-3 秒，采樣點數 500500,采樣速率200e+3Hz200e+3Hz,獲得的仿真波形如圖 5 5 所示40D.frflDO.-A1.2t-31.Ge-32.*-32.4t-3雕心刪訓們甌-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)絕對碼序列(b)相對碼序列(C)未調載波信號(d)二相相對調相(2DPSK)信號圖 5 調制過程仿真波形ajpno.luvTimre in SecondsOJpn七.Illydjpnl二diiiyOJpnlMdLil1TiiiiE in Seccno;.2如3二磴憲芒說筆：2DPSK蘭尋SQO.e-C.從圖 5 5( b b)和(d d)波形對比中可以發(fā)現，相對碼序列中的“ 1 1”使已調信號的相位變化n相位；相對碼的“ 0 0”使已調信號的相位變化 0 0相位。絕對碼

8、和 2DPSK2DPSK 的瀑布圖如圖 6 6 所示圖 6 絕對碼和相對碼的瀑布圖5、主要信號的功率譜密度：調制信號的功率譜如圖 1010 所示2OD+3圖 10 調制信號的功率譜正弦載波的頻譜如圖 1111 所示。圖 11 正弦載波的頻譜&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&圖 1212 2DPSK2DPSK 的功率譜

9、由圖 1010 可見，基帶信號的大部分能量落在第一個零點(10kHz10kHz)的頻率范 圍之內，即基帶帶寬為 10kHz10kHz;又由圖 8 8 (b b)可見，相對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 1111 可見，載頻信號的頻譜位于 20kHz20kHz，且頻譜較純。由圖 1212 可見，已調信號的頻譜為 DSBDSB 信號，因為調制信號為雙極性不歸零 脈沖，用雙極性不歸零碼對載波進行相乘的調制，可以達到抑制載波的目的，即已調信號的頻譜中，只有載頻位置，沒有載波分量，頻帶寬度為40kHz40kHz。用 SystemView 仿真實現2DPSK2DPSK 的

10、功率譜如圖 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。解調器原理圖和解調過程各點時間波形如圖13(a)13(a)、(b)(b)所示:e2DPSK(t)帶通濾波彳 帶通 +濾波器cose2DPSK相乘器aC低通d抽樣e碼反fb相乘器對ct濾波器低通-

11、 濾波器c判決器扌由樣 判決器變換器碼反輸出- 變換器輸岀中: &為二進制差分相位鍵控(2DPSK )的解調1 實驗目的:(1)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)解調的電路組成、工作原理和特點;(2)(2) 掌握 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)解調過程信號波形的特點；(3)(3) 熟悉系統(tǒng)中信號功率譜的特點。2、實驗內容:以 2DPSK2DPSK 作為系統(tǒng)輸入信號，碼速率 RbRb= 20kbit/s20kbit/s。(1)(1) 采用相干解調法實現 2DPSK2DPSK 的解調，分別觀察系統(tǒng)各點波形(2)(2) 獲取主要信號的功率譜密度。3、實驗原理:相干解調法: 2DPSK2DP

12、SK 信號可以采用相干解調方式( (極性比較法) ),對 2DPSK2DPSK 信號進行相干解調,恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發(fā)送的二進制數字 差分編碼序列， 為差分譯碼序列。D D 觸發(fā)器用于將序列延遲一個碼元間隔，定寸脈沖定時脈沖dCOS；.-：ba)def0其中碼反變換器即差分譯碼器組成如圖b)1414 所示。 在差分譯碼器圖132DPSK信號相干解調器原理圖和解調過程各點時間波形在 SystemViewSystemView 中此延遲環(huán)節(jié)一般可不使用 D D 觸發(fā)器， 而是使用操作庫中的 延遲 圖符塊”圖 14 差分譯碼器4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數設置及仿真結果:

13、相干解調法：圖 16 相干解調法的系統(tǒng)組成其中，圖符 9 9 為帶通濾波器，圖符 1111 實現相干載波的提取，圖符 1010 為乘法器， 圖符 1 14 4為低通濾波器，圖符 1515、1616、1919 實現抽樣判決，圖符 1717、1818 實現差分 解碼。圖符 1313 輸出再生的絕對碼。圖符的參數設置如表 3 3 所示。表 3：相干解調法圖符參數設置表編號庫/名稱參數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調制信號為 PNPN 序列，碼速率 RbRb= 20kbit/s20kbit/s;正弦載波的頻率為 40k40kHz。系統(tǒng)定時：起始時間 0 0 秒，終止時間 1.2475e-31.2475e-3 秒，采樣點數 500500,采樣速率200e+3Hz200e+3Hz，獲得的仿真波形如圖 1717 所示。(a)二相相對調相(2DPSK)信號(b)帶通濾波器的輸出QJpntD-UJY0J13nlD_ulIY二艷相冃謂椎C2&PSK)犒號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)解調輸出的相對碼Dipn七D.UIIYSyltftfflView2S0.&-0500.750.48Iiiii|iiiiiI250.-e500 M了50Time in；Seconds1.&-3i1Z(g)解調輸出的絕對碼圖 17 相干解調過程的仿真波形2DPSK2DPSK 系統(tǒng)輸入的 PNPN 序列和輸出 PNPN 序列的瀑布圖如圖 1818 所示低通濾波與乘法器輸出的瀑布圖Tim* in Sontfi2DPSK 系統(tǒng)輸入的 PN 序列和輸出 PN 序列的瀑布圖眼圖如圖 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圖 19 眼圖圖 1919 的眼圖是沒有加噪聲情況下的仿真結果，眼圖張開度較大，掃跡清晰信噪比 OdB 時的眼圖信噪比 5dB 時的眼圖SllM：WEfl ! Uli*T41：I圖 24 2DPSK 的