通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理

1.2DPSK信号原理

2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，

Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。

图1.1 2DPSK信号

在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。

定义∆Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设：

∆Φ=0→数字信息“0”；

∆Φ=π→数字信息“1”。

则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：

数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π

或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0

2. 2DPSK信号的调制原理

一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

图1.2.1 模拟调制法

2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。

图1.2.2 键控法调制原理图

3. 2DPSK信号的解调原理

2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。

(1) 2DPSK信号解调的极性比较法

它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。

码变换相乘

载波

s(t)e o(t)

相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK

带通滤波器

延迟T

图 1.3.1 极性比较解调原理图

(2) 2DPSK 信号解调的差分相干解调法

差分相干解调的原理是2DPSK 信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，此后该信号分为两路，一路延时一个码元的时间后与另一路的信号相乘，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决，抽样判决器的输出即为原基带信号。它的原理框图如图1.3.2所示。

图 1.3.2 差分相干解调原理图

二、建立模型

1. 差分和逆差分变换模型

差分变换模型的功能是将输入的基带信号变为它的差分码。逆码变换器原理图如下：

2. 带通滤波器和低通滤波器的模型

带通滤波器模型的作用是只允许通过（fl ，fh ）范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平。低通滤波器模型的作用是只允许通过（0，fh ）范围内的频率分量，并且将其他范围的频率分量衰减到极低水平。在Matlab 中带通滤波器和低通滤波器的模型可以用编写程序来模拟。

3. 抽样判决器模型

抽样判决器的功能是根据位同步信号和设置的判决电平来还原基带信号。在

带通 滤波器

相乘器

低通 滤波器 抽样 判决器

逆码变换

本地载波

2DPSK

c

a

b

微分整流

脉冲展宽

逆码变换器 （a ）原理方框图

Matlab中抽样判决器可以用simulink中的模块来模拟。它的模型框图如图所示，它的内部结构图如图2.3所示。

图 3.3 抽样判决器

4. 2ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图

图2.4.2 2ＤＰＳＫ调制与解调总原理框图

三、仿真

1. 仿真程序

clear all;

close all;

fs=4000000; %设定系统的抽样频率

k=20000; %设定数字基带信号的频率

fc=200000; %设定正弦载波频率

t=0:1/fs:4000/fs; %仿真时间范围

p=21;

s=randint(1,p,2); %设定需要产生的码元个数

m=s(ceil(k*t+0.01)); %将基带生成时域信号

figure(1)

subplot(311)

plot(t,m);

axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);

grid on;

title('数字基带信号');

b=randint(1,p,2);

%将生成的基带转换为差分码

for i=1:p

if (i==1)

if (s(i)==0)

b(i)=0; %通过模二加实现差分码的转换else

b(i)=1;

end

elseif (s(i)==b(i-1))

b(i)=0;

else

b(i)=1;

end

end

n=b(ceil(k*t+0.01)); %将差分码生成时域信号

subplot(312)

plot(t,n);

axis([0 10e-4 -0.2 1.2]);

grid on;

title('差分码')

x=(n-0.5).*2

car=sin(2*pi*fc*t); %定义载波

dpsk=x.*car; %2dpsk信号的载波调制

subplot(313);

plot(t,car);

axis([0 10e-4 -1.2 1.2]);

title('正弦载波');