用System View仿真实现2PSK

通信系统实验实验报告数字频带传输系统及其性能估计实验——2PSK模拟调制、相干解调数字频带传输系统及其性能估计实验 ——2PSK 模拟调制、相干解调用System View 仿真实现二进制移相键控（2PSK ）模拟调制1、实验目的（1）了解2PSK 系统模拟调制的电路组成、工作原理和特点； （2）分别从时域、频域视角观测2PSK 系统中的基带信号、载波及已调信号； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容以PN 码作为系统输入信号，码速率Rb ＝20kbit/s 。

（1）采用模拟调制法实现2PSK 的调制；观测已调的2PSK 波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理在二进制数字调控中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK ）信号。

通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。

二进制移相键控信号的时域表达式为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑n s n PSK nT t g a t e )()(2t c ωcos其中，n a 选择双极性，即n a =⎩⎨⎧-,1,1P P-1发送概率为发送概率为)(t g 是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲，则有⎩⎨⎧-=,cos ,cos )(2t t t e c c PSK ωω P P -1发送概率为发送概率为 当发送二进制符号1时，已调信号)(2t e PSK 取0°相位，发送二进制符号0时，)(2t e PSK 取180°。

若用n ϕ表示第n 个符号的绝对相位，则有 )(2t e PSK )cos(n c t ϕω+=，其中⎩⎨⎧︒︒=1800n ϕ 符号发送符号发送0,1, 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，成为二进制绝对移相方式。

tc ωcos4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：图1 2PSK模拟调制与相干解调系统组成图2 单/双码变换图3 模拟调制其中图符0产生单极性PN序列，经过图符2、3转换后为双极性PN序列，传码率为20kbit/s；图符6输出正弦波，频率为40kHz；图符4 输出模拟调制的2PSK编号库/名称参数(Token 0) Source: PN Seq Amp = 500.e-3 v Offset = 500.e-3 vRate = 20e+3 Hz Levels = 2Phase = 0 deg Max Rate =400e+3 Hz(Token 2) Function: Exponent Constant a = -1(Token 4) Multiplier: Non Parametric Inputs from 8 6 Outputs to 5 10 (Token 5) Adder: Non Parametric Inputs from 4 12 Outputs to 20 19 (Token 6) Source: Sinusoid Amp = 1 v Freq = 40e+3 HzPhase = 0 deg Output 0 = Sine t7t4Output 1 = Cosine(Token 8) Operator: Negate(Token 12) Source: Gauss Noise Std Dev = 100.e-3 v Mean = 0 v系统定时：起始时间0秒，终止时间497.5e-6秒，采样点数200，采样速率400kHz。

获得仿真波形图如下：图4 调制过程仿真波形图5 原PN序列和2PSK信号的瀑布图5、主要信号的功率谱密度：图6 单极性PN序列频谱图7 载波频谱图8 已调制信号频谱由图6可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz谱。

由图7可见，载频信号的频谱位于40kHz，且频谱较纯。

由图8可见，已调信号的频谱为2PSK信号，因为调制信号为双极性不归零脉冲，用双极性不归零码对载波进行相乘的调制，可以达到抑制载波的目的，即已调信号的频谱中，只有载频位置，没有载波分量，频带宽度为40kHz。

用System View 仿真实现二进制移相键控（2PSK ）（相干）解调1、实验目的（1）了解2PSK 系统相干解调的电路组成、工作原理和特点； （2）分别从时域、频域视角观测2PSK 系统中各点的波形； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容以已调的2PSK 信号为系统输入信号，码速率Rb=20kbit/s.（1）采用相干解调法实现2PSK 信号的解调，观察各点波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调，解调器原理图如下。

在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK 信号同频同相的相干载波。

2PSK 信号相干解调各点时间波形如下：4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：带通滤波器 相乘器 低通滤波器 抽样判决器 a c d e 输出 定时脉冲t c cos b )(2t e PSK图1 2PSK模拟调制与相干解调系统组成图9 相干载波的提取与相干解调图符19为相干载波的提取，图符20为带通滤波器，图符13为低通滤波器，图符15、16、17组成抽样判决器。

图符参数设定如下：编号库/名称参数(Token 20) Operator: Linear SysButterworth Bandpass IIR 3 PolesLow Fc = 20e+3 Hz Hi Fc = 60e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled FPGA Aware = True RTDA Aware = Full(Token 11) Multiplier: Non Parametric Inputs from 20 19 Outputs to 13 (Token 19) Comm: Costas VCO Freq = 40e+3 Hz VCO Phase = 0 degMod Gain = 1 Hz/vLoop Fltr = 1 + 1/s + 1/s^2Output 0 = Baseband InPhaseOutput 1 = Baseband Quadrature Output 2 = VCO InPhaseOutput 3 = VCO Quadrature t11 t21 RTDA Aware = Full(Token 13) Operator: Linear SysButterworth Lowpass IIR 3 PolesFc = 16e+3 Hz Quant Bits = None Init Cndtn = 0 DSP Mode Disabled FPGA Aware = True RTDA Aware = Full(Token 15) Operator: Sampler Interpolating Rate = 40e+3 HzAperture = 0 sec Aperture Jitter = 0 sec (Token 17) Operator: Hold Last Value Gain = 1Out Rate = 400e+3 Hz(Token 16) Operator: Compare Comparison = '<' True Output = 1 vFalse Output = 0 v A Input = t18 Output 0B Input = t17 Output 0(Token 18) Source: Sinusoid Amp = 0 v Freq = 0 HzPhase = 0 deg Output 0 = Sine t16Output 1 = Cosine调制信号为PN序列，码速率Rb＝20kbit/s；正弦载波的频率为40k Hz。

系统定时：起始时间0秒，终止时间497.5e-6秒，采样点数200，采样速率400kHz。

获得仿真波形图如下：图10 相干解调过程的仿真波形2PSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图11所示。

图11 2PSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图没有噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰，如下：图12 眼图在不同信噪比之下的眼图：信噪比0dB时的眼图信噪比3dB时的眼图信噪比5dB时的眼图信噪比20dB时的眼图信噪比50dB时的眼图由不同信噪比下的眼图可以看到，随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。

6、主要信号的功率谱密度：图13 2PSK的谱图14 带通滤波器输出信号的谱图15 低通滤波器输出信号的谱图16 提取相干载波的谱图17 乘法器输出的谱7、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：图18 低通滤波器的单位冲击相应图19 低通滤波器的幅频特性曲线使用System View 对二进制移相键控（2PSK ）进行性能估计1、实验目的（1）了解2PSK 系统电路组成、工作原理和特点； （2）学会分析2PSK 系统的抗噪声性能；（3）掌握使用SystemView 软件对2PSK 系统进行性能估计的方法。

2、实验内容以2PSK 作为系统输入信号，码速率Rb ＝20kbit/s 。

（1）采用相干解调法实现2PSK 的解调，分别观察系统各点波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理2PSK 信号相干解调系统性能分析模型如图5-22所示。

假定信道噪声为加性高斯白噪声)(t n ，其均值为0、方差为2n σ；发射端发送的2PSK信号为⎩⎨⎧-=”，发“”发“，0cos 1cos )(t A t A t s c c T ωω解调器图5-22 2PSK 信号相干解调系统性能分析模型则经信道传输，接收端输入信号为()()⎩⎨⎧+-+=”，发“”，发“0cos 1cos )(t n t a t n t a t y c c i ωω（5-72）此处，为简明起见，认为发送信号经信道传输后除有固定衰耗外，未受到畸变，信号幅度：a A →。

经带通滤波器输出()()⎩⎨⎧-+--+=+=”，发“”发“，0sin )(cos )(cos 1sin )(cos )(cos )(t t n t t n t a t t n t t n t a t n t s t y c s c c c c s c c c i ωωωωωω（5-73）其中，t t n t t n t n c s c c i ωωsin )(cos )()(-=为高斯白噪声)(t n 经BPF 限带后的窄带高斯白噪声。