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

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?(1)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)的電路組成、工作原理和特點(diǎn)；(2)(2) 分別從時(shí)域、頻域視角觀測(cè) 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)中的基帶信號(hào)、載波及已調(diào)信號(hào);(3)(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 PNPN 碼作為系統(tǒng)輸入信號(hào)，碼速率 RbRb= 10kbit/s10kbit/s。(1) 采用鍵控法實(shí)現(xiàn) 2DPSK2DPSK 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 2DPSK2DPSK 等信號(hào)的波形。(2) 獲取主要信號(hào)的功率譜密度

2、。3、實(shí)驗(yàn)原理:2DPSK2DPSK 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 厶：，可定義一種數(shù)字信息與厶之間的關(guān)系為.、,，1 10,0,表示數(shù)字信息“0 0”|5|5，表示數(shù)字信息“1 1則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的 2DPSK2DPSK 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：110 1001102DPSK 信號(hào)相位：0 二00 ： ： 0 二-或 0 二二 0 00 00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“15，表示數(shù)字信息“0”2DPSK2DPSK 信號(hào)調(diào)制過程波形如圖 1 1 所示10 0 1 0 1 1 0絕對(duì)

3、碼可以看出，2DPSK2DPSK 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)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)。2DPSK2DPSK 信號(hào)調(diào)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(jìn)制絕對(duì) 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(gè)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(hào)調(diào)制過程波形開關(guān)電路圖

4、 2 2DPSK 信號(hào)調(diào)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(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 4 所示圖 4 鍵控法調(diào)制的系統(tǒng)組成其中圖符 4 4 產(chǎn)生絕對(duì)碼序列，傳碼率為 20kbit/s20kbit/s。圖符 5 5 和圖符 3 3 實(shí)現(xiàn)差分編 碼；圖符 0 0 輸出正弦波，頻率為 40k40kHz；圖符 1 1 對(duì)正弦波反相；圖符 2 2 為鍵控開關(guān)。圖符 4 4 輸出 2DPSK2DPSK 信號(hào)。圖符的參數(shù)設(shè)置如表 1 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: 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(shí)：起始時(shí)間 0 0 秒，終止時(shí)間 1.2475e-31.2475e-3 秒，采樣點(diǎn)數(shù) 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(xùn)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(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(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，相對(duì)碼序列中的“ 1 1”使已調(diào)信號(hào)的相位變化n相位；相對(duì)碼的“ 0 0”使已調(diào)信號(hào)的相位變化 0 0相位。絕對(duì)碼

8、和 2DPSK2DPSK 的瀑布圖如圖 6 6 所示圖 6 絕對(duì)碼和相對(duì)碼的瀑布圖5、主要信號(hào)的功率譜密度：調(diào)制信號(hào)的功率譜如圖 1010 所示2OD+3圖 10 調(diào)制信號(hào)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(hào)的大部分能量落在第一個(gè)零點(diǎn)(10kHz10kHz)的頻率范 圍之內(nèi)，即基帶帶寬為 10kHz10kHz;又由圖 8 8 (b 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 1111 可見，載頻信號(hào)的頻譜位于 20kHz20kHz，且頻譜較純。由圖 1212 可見，已調(diào)信號(hào)的頻譜為 DSBDSB 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，只有載頻位置，沒有載波分量，頻帶寬度為40kHz40kHz。用 SystemView 仿真實(shí)現(xiàn)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(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)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(duì)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(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK )的解調(diào)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)(1) 了解 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)解調(diào)的電路組成、工作原理和特點(diǎn);(2)(2) 掌握 2DPSK2DPSK 系統(tǒng)解調(diào)過程信號(hào)波形的特點(diǎn)；(3)(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 2DPSK2DPSK 作為系統(tǒng)輸入信號(hào)，碼速率 RbRb= 20kbit/s20kbit/s。(1)(1) 采用相干解調(diào)法實(shí)現(xiàn) 2DPSK2DPSK 的解調(diào)，分別觀察系統(tǒng)各點(diǎn)波形(2)(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: 2DPSK2DP

12、SK 信號(hào)可以采用相干解調(diào)方式( (極性比較法) ),對(duì) 2DPSK2DPSK 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 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(gè)碼元間隔，定寸脈沖定時(shí)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(hào)相干解調(diào)器原理圖和解調(diào)過程各點(diǎn)時(shí)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(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果:

13、相干解調(diào)法：圖 16 相干解調(diào)法的系統(tǒng)組成其中，圖符 9 9 為帶通濾波器，圖符 1111 實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)抽樣判決，圖符 1717、1818 實(shí)現(xiàn)差分 解碼。圖符 1313 輸出再生的絕對(duì)碼。圖符的參數(shù)設(shè)置如表 3 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)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，F(xiàn)PGA 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，F(xiàn)all 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，F(xiàn)all Time = 0 sec調(diào)制信號(hào)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(shí)：起始時(shí)間 0 0 秒，終止時(shí)間 1.2475e-31.2475e-3 秒，采樣點(diǎn)數(shù) 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(duì)調(diào)相(2DPSK)信號(hào)(b)帶通濾波器的輸出QJpntD-UJY0J13nlD_ulIY二艷相冃謂椎C2&PSK)犒號(hào)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(diào)輸出的相對(duì)碼Dipn七D.UIIYSyltftfflView2S0.&-0500.750.48Iiiii|iiiiiI250.-e500 M了50Time in；Seconds1.&-3i1Z(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(jié)果，眼圖張開度較大，掃跡清晰信噪比 OdB 時(shí)的眼圖信噪比 5dB 時(shí)的眼圖SllM：WEfl ! Uli*T41：I圖 24 2DPSK 的