BPSK调制原理

原理：
2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。

假设前后相邻码元的载波相位差为∆ϕ，可定义一种数字信息与∆ϕ之间的关系为
则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系如下表所示
数字信息与∆ϕ 之间的关系也可以定义为
2DPSK 信号调制过程波形如图1所示。

图1 2DPSK 信号调制过程波形
可以看出，2DPSK 信号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。

2DPSK 信号调制器原理图如图2所示。

0,01φπ⎧∆=⎨
⎩表示数字信息“”，表示数字信息“”
()(
)1 1 0 1 0 0 1 10
2DPSK 0 0 0 0 0 00 0 0 0
ππππππ
ππππ二进制数字信息：信号相位：或0,10φπ⎧∆=⎨
⎩表示数字信息“”
，表示数字信息“”
绝对码
相对码
载波
DP SK 信号10
1100101 0 0 1 0 1 1 0 2
开关电路
图2 2DPSK 信号调制器原理图
其中码变换即差分编码器如图3所示。

在差分编码器中：{a n }为二进制绝对码序列，{d n }为差分编码序列。

D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不采用D 触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。

二进制差分相位键控（2DPSK ）的解调
1、实验目的：
（1）了解2DPSK 系统解调的电路组成、工作原理和特点； （2）掌握2DPSK 系统解调过程信号波形的特点； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容：
以2DPSK 作为系统输入信号，码速率Rb ＝10kbit/s 。

（1）采用相干解调法实现2DPSK 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：
相干解调法：
2DPSK 信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，对2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字
图3差分编码器
信息。

解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)、(b)所示：
其中码反变换器即差分译码器组成如图14所示。

在差分译码器中：{ˆn
d }为差分编码序列，{ˆn a
}为差分译码序列。

D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不使用D 触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块
”。

4、 系统组成、图符块参数设置及仿真结果：
相干解调法：
相干解调法的系统组成如图16 所示。

(a )
a
b
c
d
e f
(b )e 1011
000
a
b
c d
e f
(b )e 2DPSK (t )a c d e f 101100
0图13 2DPSK 信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形
图1 4 差分译码器
图16 相干解调法的系统组成
其中，图符11为带通滤波器，图符13实现相干载波的提取，图符12为乘法器，图符15为低通滤波器，图符16、17、18实现抽样判决，图符19、20实现差分解码。

图符19输出再生的绝对码。

图符的参数设置如表3所示。

编号库/名称参数
11 Operator: Linear Sys
Butterworth Bandpass IIR 3 Poles，Low Fc = 10e+3 Hz，Hi Fc = 30e+3 Hz Quant Bits = None，Init Cndtn = Transient，DSP Mode Disabled，FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full
13 Comm: Costas VCO Freq = 20e+3 Hz，VCO Phase = 0 deg
Mod Gain = 1 Hz/v，Loop Fltr = 1 + 1/s + 1/s^2
Output 0 = Baseband InPhase ，
Output 1 = Baseband Quadrature
Output 2 = VCO InPhase ，Output 3 = VCO Quadrature t12
RTDA Aware = Full
15 Operator: Linear Sys
Bessel Lowpass IIR 3 Poles，Fc = 8e+3 Hz，Quant Bits = None，Init Cndtn = Transient DSP Mode Disabled，FPGA Aware = True，RTDA Aware = Full
16 Operator: Sampler Interpolating ，Rate = 10e+3 Hz，Aperture = 0 sec，Aperture Jitter = 0 sec
17 Operator: Hold Last Value ，Gain = 1，Out Rate = 200e+3 Hz
18 Logic: Buffer Gate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 v
False Output = -1 v，Rise Time = 0 sec，Fall Time = 0 sec
19 Logic: XOR Gate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 v
False Output = -1 v，Rise Time = 0 sec，Fall Time = 0 sec
20 Operator: Delay Non-Interpolating，Delay = 100.e-6 sec，Output 0 = Delay t19
Output 1 = Delay - dT
调制信号为PN序列，码速率Rb＝10kbit/s；正弦载波的频率为20k Hz。

系统定时：起始时间0秒，终止时间1.95e-3秒，采样点数500，采样速率300e+3Hz，
获得的仿真波形如图17所示。

（a）二相相对调相（2DPSK）信号
（b）带通滤波器的输出
（c）提取的相干载波
（d）乘法器的输出
（e）低通滤波器的输出
（f）解调输出的相对码
（g）解调输出的绝对码
图17相干解调过程的仿真波形
2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图18所示。

图18 2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图
眼图如图19所示。

图19 眼图
图19的眼图是没有加噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰。

信噪比0dB时的眼图
信噪比5dB时的眼图
信噪比20dB时的眼图
信噪比30dB时的眼图可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。

5、主要信号的功率谱密度：
2DPSK的谱如图24所示。

图24 2DPSK的谱
乘法器输出信号的谱如图25所示。

图25 乘法器输出信号的谱输出PN序列的基带谱如图26所示。

图26 输出PN序列的基带谱
通过比较相干解调法和非相干解调法可以看出，相干解调法需要提取相干载波，还要进行码反变换，即将相对码变换为绝对码；而非相干解调法不需要提取相干载波，也不需要进行码反变换。

6、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：
低通滤波器的单位冲击相应
低通滤波器的幅频特性曲线
7、思考题：
（1）在相干解调法中，采用其它方法提取相干载波，试仿真之。

（2）与相干解调法相比，差分相干解调法有哪些优势？。