通信系統(tǒng)試驗(yàn)--2DPSK的模擬調(diào)制與相干解調(diào)資料

1、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2DPSK 的模擬調(diào)制與相干解調(diào)班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名：用 SystemView 仿真實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制差分相位鍵控（ 2DPSK ）的模擬調(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 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 20kbit/s。（1）采用模擬法實(shí)現(xiàn) 2DPSK 的調(diào)制；分別觀測絕對(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：2DP

2、SK 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 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信號(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 0 0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。1 0 0 1 0 1 1 0絕對(duì)碼1 1 1 0 0 1 0 0模擬調(diào)制法：對(duì)于數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，其調(diào)制可

3、以用模擬調(diào)制法實(shí)現(xiàn)，其框圖如 下：上圖可以看出，載波與雙極性的差分碼作用在乘法器的兩個(gè)輸入端，輸出便 是 2DPSK 信號(hào)， 在模擬法調(diào)制中， 差分碼并不是控制信號(hào)， 而類似于調(diào)制信 號(hào)，與載波作用。4、系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果：其中圖符 0產(chǎn)生絕對(duì)碼序列， 傳碼率為 20kbit/s。圖符 4輸出正弦波，頻率為 40k Hz；圖符 5對(duì)正弦波反相。 圖符 18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/名稱參數(shù)0Source: PN SeqAmp = 1 v ， Offset = 0 v ，Rate = 20e+3 Hz ， Leve

4、ls = 2 ， Phase = 0 deg2Operator: DelayNon-Interpolating ， Delay = 50e-6 sec，Output 0 = Delay ，Output 1 = Delay - dT t25Logic: XORGate Delay = 0 sec ，Threshold = 0 v ，True Output = 1 v False Output = -1 v4Source: SinusoidAmp = 1 v ， Freq = 40e+3 Hz， Phase = 0 deg，Output 0 = Sine t4 t5 ， Output 1 = Co

5、sine系統(tǒng)定時(shí)：起始時(shí)間 0 秒，終止時(shí)間 1.25e-3秒，采樣點(diǎn)數(shù) 500，采樣速率 400e+3Hz， 獲得的仿真波形如圖 5 所示。a) 絕對(duì)碼序列b） 相對(duì)碼序列c）未調(diào)載波信號(hào)（ 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 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 2DPSK 的瀑布圖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 所示圖 11 正弦載波的頻譜圖 10 調(diào)制信號(hào)的 功率 譜 正弦載

6、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)（ 20kHz）的頻率范 圍之內(nèi)，即基帶帶寬為 20kHz；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 40kHz，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40kHz已調(diào)信號(hào)的頻譜中，只有載頻位置，沒有載波分量，頻帶寬度為用 SystemView 仿真實(shí)

7、現(xiàn)二進(jìn)制差分相位鍵控（ 2DPSK ）的相干解調(diào)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）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 Rb20kbit/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

8、和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)間波形如圖 13（a）、 （b）所示：e 2DPS K(t)e2DPSK (帶t)器 帶a通器c低濾波器相a乘器相乘器 濾 波器通 低 通d 濾波器決器樣 抽 樣e決器反fba)(a)定時(shí)脈沖定 時(shí) 脈 沖cos c tcos ctabbe(b)f 0 0 1 0 1 1 0(b)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)間波形其中碼反變換器即差分譯碼器組成如圖 14所示。在差分譯碼器中： d?n為差分編碼序列， 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，而是使用操作庫中的 “

9、延遲 圖符塊圖1 4 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。圖 16 相干解調(diào)法的系統(tǒng)組成其中，圖符 8 為帶通濾波器，圖符 10 實(shí)現(xiàn)相干載波的提取，圖符 9 為乘法器， 圖符 11 為低通濾波器，圖符 12,13,14實(shí)現(xiàn)抽樣判決，圖符 15,16實(shí)現(xiàn)差分解碼 圖符 17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/名稱參數(shù)8Operator: Linear SysButterworth Bandpass IIR3 Poles， Low Fc = 20e+3 Hz ， Hi Fc = 60

10、e+3 Hz Quant Bits = None ， Init Cndtn = Transient ， DSP Mode Disabled ，F(xiàn)PGA Aware = True ， RTDA Aware = Full10Comm: CostasVCO Freq = 40e+3 Hz ， VCO Phase = 0 degMod Gain = 1 Hz/v ， Loop Fltr = 1 + 1/s + 1/s2 Output 0 = Baseband InPhase ，Output 1 = Baseband QuadratureOutput 2 = VCO InPhase ， Output 3

11、 = VCO Quadrature t12 RTDA Aware = Full11Operator: Linear Sys3 Poles， Fc = 15e+3 Hz， Quant Bits = None ，Init Cndtn = TransientBessel Lowpass IIRDSP Mode Disabled， FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full12Operator: SamplerInterpolating ，Rate = 20e+3 Hz，Aperture = 0 sec ，Aperture Jitter = 0 sec13Operator:

12、 HoldLast Value ， Gain = 1 ， Out Rate = 200e+3 Hz14Logic: BufferGate Delay = 0 sec， Threshold = 0 v ， True Output = 1 vFalse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec15Logic: XORGate Delay = 0 sec， Threshold = 0 v ， True Output = 1 vFalse Output = -1 v，Rise Time = 0 sec， Fall Time = 0 sec16

13、Operator: DelayNon-Interpolating ， Delay = 50e-6 sec，Output 0 = Delay t19Output 1 = Delay - dT調(diào)制信號(hào)為 PN 序列，碼速率 Rb20kbit/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 1.25e-3秒，采樣點(diǎn)數(shù) 500，采樣速率 400e+3Hz， 獲得的仿真波形如圖 17 所示。a）二相相對(duì)調(diào)相（ 2DPSK ）信號(hào)b）帶通濾波器的輸出c）提取的相干載波d）乘法器的輸出e）低通濾波器的輸出f ）解調(diào)輸出的相對(duì)碼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 所示圖 18 2DPSK 系統(tǒng)輸入的 PN 序列和輸出 PN 序列的瀑布圖眼圖如圖 19 所示。圖 19 眼圖圖 19 的眼圖是沒有加噪聲情況下的仿真結(jié)果，眼圖張開度較大，掃跡清晰信噪比 0dB 時(shí)的眼圖信噪比 5dB 時(shí)的眼圖信噪比 10dB 時(shí)的眼圖信噪比 20dB 時(shí)的眼圖信噪比 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：2DPSK的譜如圖 24 所示