2DPSK的调制和解调(键控调制 相干解调)

用SystemView 仿真实现

二进制差分相位键控（2DPSK ）的调制

1、实验目的：

（1）了解2DPSK 系统的电路组成、工作原理和特点；

（2）分别从时域、频域视角观测2DPSK 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 ＝10kbit/s 。

（1）采用键控法实现2DPSK 的调制；分别观测绝对码序列、差分编码序列，比较两序列的波形；观察调制信号、载波及2DPSK 等信号的波形。 （2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：

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。

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“”

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。

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”。

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3差分编码器

4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：

键控法：

采用键控法进行调制的组成如图4所示。

图4 键控法调制的系统组成

其中图符4产生绝对码序列，传码率为20kbit/s。图符5和图符3实现差分编码；图符0输出正弦波，频率为40k Hz；图符1对正弦波反相；图符2为键控开关。图符4输出2DPSK信号。图符的参数设置如表1所示。

表1：键控法图符参数设置表

编号库/名称参数

0 Source: Sinusoid Amp = 1 v，Freq = 40e+3 Hz，Phase = 0 deg，

Output 0 = Sine t1 t2，Output 1 = Cosine

1 Operator: Negate

2 Logic: SPDT Switch Delay = 0 sec，Threshold = 500.e-

3 v，

Input 0 = t0 Output 0，Input 1 = t1Output 0，Control = t3

3 Logic: XOR Gate Delay = 0 sec，Threshold = 0 v，True Output = 1 v

False Output = -1 v

4 Source: PN Seq Amp = 1 v，Offset = 0 v，Rate =20e+3 Hz，

Levels = 2，Phase = 0 deg

5 Operator: Delay Non-Interpolating，Delay = 50.e-

6 sec，Output 0 = Delay ，

Output 1 = Delay - dT t3

系统定时：起始时间0秒，终止时间 1.2475e-3秒，采样点数500，采样速率200e+3Hz，获得的仿真波形如图5所示。

（a）绝对码序列

（b）相对码序列

（c）未调载波信号

（d）二相相对调相（2DPSK）信号

图5调制过程仿真波形

从图5（b）和（d）波形对比中可以发现，相对码序列中的“1”使已调信号的相位变化π相位；相对码的“0”使已调信号的相位变化0°相位。

绝对码和2DPSK的瀑布图如图6所示。

图6 绝对码和相对码的瀑布图

5、主要信号的功率谱密度：

调制信号的功率谱如图10所示。

图10调制信号的功率谱

正弦载波的频谱如图11所示。

图11 正弦载波的频谱

2DPSK的功率谱如图12所示。

图12 2DPSK的功率谱

由图10可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（10kHz）的频率范围之内，即基带带宽为10kHz；又由图8（b）可见，相对码序列为双极性脉冲序列，不含有直流分量，所以，不含离散谱。

由图11可见，载频信号的频谱位于20kHz，且频谱较纯。

由图12可见，已调信号的频谱为DSB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SystemView仿真实现

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 ＝20kbit/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(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