实验四 基于simulink的2PSK、2DPSK数字调制与解调的仿真

河北北方学院

信息科学与工程学院

2014-2015第一学期

《数据通信原理》实验报告

设计题目：基于simulink的2PSK/2DPSK数字调制与解调仿真

专业班级：信息工程2班

姓名学号：赵星敏351 李明阳300

指导教师：刘钰

实验四基于simulink的2PSK/2DPSK数字调制与解调仿真

一、实验目的

1、熟悉2PSK、2DPSK系统的调制、解调原理

2、进一步熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台

3、锻炼学生分析问题和解决问题的能力

二、实验原理

1.1 2PSK调制原理

数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为

(t)=Acos t+)

其中，表示第n个符号的绝对相位：

=

因此，上式可以改写为

2PSK信号波形为

2PSK调制方法主要有两种：模拟调相法和键控法（相位选择法）。

模拟调相法原理方框图如下图所示，极性变器将输入的二进制单极性码转换成双极性不归零码，然后与载波直接相乘，以实现2PSK

模拟调相法

键控法原理方框图如下图所示，用数字基带信号s（t）控制开关电路，以选择不同相位的载波输出。此时s（t）通常是单极性的，当s（t）=0时，输出e2PSK（t）=cosωc t；当

e2PSK（t）=-cosωc t。

s（t）=1时，输出

键控法

1.2 2PSK解调原理

2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0.

2PSK信号相干解调各点时间波形如图 2 - 14 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

图 2 -32PSK信号相干解调各点时间波形

这种现象通常称为"倒π"现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的"倒π"现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.

2PSK信号的解调原理方框图如下

2.1 2DPSK 的调制原理

众所周知2PSK 调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示，而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。若设

)t 是传输数字码元的绝对码，则2PSK 已调信号在任一个码元时间T 内的表达式为

()()[]()01,sin 或=+=t a t a ct A t s ω （1）

若将传输数字码元的绝对码()t a 先进行差分编码得相对码()t b ，其差分编译码如下： 差分编码为 ()()()T t b t a t b -⊕= （2） 差分译码为 ()()()T t b t b t a -⊕= （3） 再将相对码()t b 进行2PSK 调制，则所得到的即是2DPSK 已调信号，其在任一码元时间T 内的表达式为

()()[]()01,sin 或=+=t b t b ct A t s πω （4）

差分编码移相2DPSK 在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK)，因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。2DPSK 调制解调系统的原理框图如图

2DPSK 调制原理是指载波的相位受数字信号的控制而改变，通常用相位0°来表示“1”，而用180°来表示“0”。差分移相键控2DPSK 信号的参考相位不是未调波的相位，而是相邻的前一位码元的载波相位。2DPSK 信号的产生只需要在2PSK 调制前加一套相对码变换电路就可以实现，2DPSK 的调制方框图见图

2.2 2DPSK 的解调原理

基于DFT 的2DPSK 解调算法：

实际中接收到的2DPSK 信号在经过带通滤波后，由于码元跳变处的高频分量被过滤掉，滤波后的2DPSK 信号波形分为稳定区和过渡区，码元中间部分是稳定区，前、后部分为过渡区。稳定区内的信号基本无损失，波形近似为正弦波，而过渡区内的波形则不是正弦波，并且幅度明显降低。调制信息基本上只存在于码元稳定区。从上述分析出发，可以得到基于

差分编码

低

通滤波

调相

带

通滤波

相乘

抽样判决

差分解码

分频

晶振

+

数字信 号输入

数字信

号输出

噪声

2DPSK 调制解调系统原理框图

载波

移相

差分编码器

开关

Eo(t)

S(t)

键控法