PSK信号的图形解调算法
PSK信号的图形解调算法——一种新的数字通信解调算法
PSK信号的图形解调算法——一种新的数字通信解调算法张强;余英林
【期刊名称】《华南理工大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1999(27)5
【摘要】把图形处理技术和数字通讯理论相结合，提出图形解调算法，并以差分去均值图形调相为例，说明该算法具有较高的解调增益，以及不需频率跟踪、相位跟踪和自提取位同步等特点．
【总页数】6页(P132-137)
【关键词】卫星通信;DPSK;PSK信号;数字通信;图形解调算法
【作者】张强;余英林
【作者单位】华南理工大学通信与电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN927.2;TN911.7
【相关文献】
1.应用数字信号处理算法的PSK解调器 [J], 洪光
2.民航地空数据链中D8PSK信号解调算法研究 [J], 林静;曹力;夏大旺;邓雪云;袁树德
3.应用数字信号处理算法的PSK解调器 [J], 洪光
4.一种新的TDMA信号的盲解调算法的研究 [J], 谢锘;葛建华
5.PSK信号解调算法研究 [J], 周钦山;王峰;韩翔;曹利建
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2PSK数字信号的调制与解调-分享版
信息对抗大作业一、实验目的。
使用 MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk 调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。
二、实验原理。
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。
这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。
图 1相应的信号波形的示例101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，上式可以改写为图 22PSK信号波形解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。
2psk信号调制解调
2psk信号调制解调三、2psk信号调制解调2psk信号的调制不能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，其原理框图如下：不考虑噪声时，带通滤波器输出可以表示为y(t)=cos(wct+Φn)式中Φn为2psk信号某一码元的初相。
Φn=0时，代表数字“0”，Φn=π时，代表数字“1”。
与同步载波COSwct相乘后，输出为Z(t)=COS(wct+Φn) COSwct=1/2cosΦn+1/2cos(2wct+Φn)经过低通滤波器滤除高频分量，得解调输出为根据发送端产生2psk信号时Φn代表数字信息1或0的规定，以及接收端x（t）与Φn的关系特性，抽样判决器的判决准则为% 方波am=1;x(x>0)=am;x(x<0)=-1;figure(1)subplot(321);plot(t,x);axis([0 2e-4 -2 2]);title('基带信号');grid oncar=sin(2*pi*fc*t); %载波ask=x.*car; %载波调制subplot(322);plot(t,ask);axis([0 200e-6 -2 2]);title('PSK信号');grid on;%=====================================================vn=0.1;noise=vn*(randn(size(t))); %产生噪音subplot(323);plot(t,noise);grid on;title('噪音信号');axis([0 .2e-3 -1 1]);askn=(ask+noise); %调制后加噪subplot(324);plot(t,askn);axis([0 200e-6 -2 2]);title('加噪后信号');grid on;%带通滤波fBW=40e3;f=[0:3e3:4e5];w=2*pi*f/fs;z=exp(w*j);BW=2*pi*fBW/fs;a=.8547; %BW=2(1-a)/sqrt(a )p=(j^2*a^2);gain=.135;Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.^2-(p));subplot(325);plot(f,abs(Hz));title('带通滤波器');grid on;Hz(Hz==0)=10^(8); %avoid log(0) subplot(326);plot(f,20*log10(abs(Hz)));grid on;title('Receiver -3dB Filter Response'); axis([1e5 3e5 -3 1]);%滤波器系数a=[1 0 0.7305]; %[1 0 p]b=[0.135 0 -0.135]; %gain*[1 0 -1] faskn=filter(b,a,askn);figure(2)subplot(321);plot(t,faskn);axis([0 100e-6 -2 2]);title('通过带通滤波后输出');grid on;cm=faskn.*car; %解调subplot(322);plot(t,cm);axis([0 100e-6 -2 2]);grid on;title('通过相乘器后输出');%低通滤波器p=0.72;gain1=0.14;%gain=(1-p)/2Hz1=gain1*(z+1)./(z-(p));subplot(323);Hz1(Hz1==0)=10^(-8);%avoid log(0) plot(f,20*log10(abs(Hz1)));grid on;title('LPF -3dB response');axis([0 5e4 -3 1]);%滤波器系数a1=[1 -0.72]; %(z-(p))b1=[0.14 0.14]; %gain*[1 1]so=filter(b1,a1,cm);so=so*10; %add gainso=so-mean(so); %removes DC component subplot(324);plot(t,so);axis([0 8e-4 -3.5 3.5]);title('通过低通滤波器后输出');grid on;%比较器High=2.5;Low=-2.5;vt=0; %设立比较标准error=0;len1=length(so);for ii=1:len1if so(ii) >= vtVs(ii)=High;elseVs(ii)=Low;endendVo=Vs;subplot(325);plot (t,Vo), title('解调后输出信号'), axis([0 2e-4 -5 5])grid on;xlabel('时间 (s)'), ylabel('幅度(V)') 仿真结果。
通信原理实验——2PSK调制与解调
贵州大学实验报告学院：计信学院专业：网络工程班级：101 姓名学号实验组实验时间2013.06.16 指导教师成绩实验项目名称实验二2PSK调制与解调实验目的1、掌握2PSK调制的原理及实现方法。
2、掌握2PSK解调的原理及实现方法。
实验原理1、2PSK调制2PSK信号产生的方法有两种：模拟调制法和数字调制法。
码型变换乘法器NRZ输入双极性NRZ调制输出载波输入图16-1 2PSK调制模拟相乘法原理框图上图16-1是2PSK调制模拟相乘法原理框图。
信号源模块提供码速率96K的NRZ 码和384K正弦载波。
在2ASK中数字基带信号是单极性的，而在2PSK中数字基带信号是双极性的。
故先将单极性NRZ码经码型变换电路转换为双极性NRZ码，然后与384K正弦载波相乘，便得2PSK调制信号。
乘法器的调制深度可由“调制深度调节”旋转电位器调节。
载波1384K开关电路2调制输出NRZ输入开关电路1反相器图16-2 2PSK调制数字键控法原理框图上图16-2是2PSK调制数字键控法原理框图。
为便于实验观测，由信号源模块提供码速率为96Kbit/s的NRZ码数字基带信号和384KHz正弦载波信号，NRZ码为“1”的一个码元对应0相位起始的正弦载波的4个周期，NRZ码为“0”的一个码元对应π相位起始的正弦载波的4个周期。
实验中采用模拟开关作为正弦载波的输出通/断控制门，数字基带信号NRZ码用来控制门的通/断。
当NRZ 码为高电平时，模拟开关1导通，模拟开关2截止，0相位起始的正弦载波通过门1输出；当NRZ 码为低电平时，模拟开关2导通，模拟开关1截止，π相位起始的正弦载波通过门2输出。
门的输出即为2FSK 调制信号，如下图16-3所示。
NRZ输入调制信号11001PSK图16-3 2PSK 调制信号波形2、2PSK 解调2PSK 信号的解调通常采用相干解调法，原理框图如下图16-4所示。
LPF 相乘器电压判决抽样判决调制输入BS输入PSK/DPSK 判决电压调节载波输入相乘输出滤波输出解调输出判压输出图16-4 2PSK 解调相干解调法原理框图设已调信号表达式为1()cos(())s t A t t ωϕ=⨯+（A 1为调制信号的幅值）， 经过模拟乘法器与载波信号A 2cos t ω（A2为载波的幅值）相乘，得0121()[cos(2())cos ()]2e t A A t t t ωϕϕ=++ 可知，相乘后包括二倍频分量121cos(2())2A A t t ωϕ+和cos ()t ϕ分量（()t ϕ为时间的函数）。
psk解调算法
相位偏移键控（PSK）是一种常见的数字调制方案，它利用载波的相位偏移表示数据。
解调这些信号需要使用适当的解调算法。
以下是一种可能的解调算法：
1. 相位差检测：首先，需要测量接收到的信号的相位与一个参考相位之间的差异。
这个参考相位可以是未调制的载波信号，也可以是另一个已调制的PSK信号。
2. 查找表查找：然后，使用查找表或计算方法来确定发送的数据。
在BPSK中，0和π相位分别表示二进制0和1。
因此，可以使用简单的查找表来将相位偏移映射到相应的二进制值。
3. 判决和错误纠正：最后，根据查找表或计算结果进行判决，将解调出的二进制数据传输到下一级处理单元。
同时，可以进行错误纠正，例如使用奇偶校验或循环冗余校验（CRC）等算法来检测和纠正传输过程中的错误。
需要注意的是，具体的解调算法可能会因不同的应用场景和不同的调制方案而有所不同。
以上是一种基本的解调算法，适用于BPSK 等简单的PSK调制方案。
对于更复杂的调制方案，可能需要使用更复杂的解调算法和信号处理技术。
psk数字带通调制系统的调制与解调
通信原理大作业之--psk数字带通调制系统的调制与解调一、实验原理：二进制移相键控(2PSK)在二进制数字调制中,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e2PSK(t)=an*g(t-nTs)]*cosωct其中, an与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中,an应选择双极性,即（2-1-10）（2–1-11）若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有e2PSK(t)= cosωct, 发送概率为P-cosωct, 发送概率为1-P由式(2 -1 - 11)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二进制符号0时,e2PSK(t)取180°相位.若用φn表示第n个符号的绝对相位,则有：φn= 0°, 发送1 符号 180°, 发送0 符号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，称为二进制绝对移相方式。
二进制移相键控信号的典型时间波形如图2 - 11 所示.。
图 2 – 11 二进制移相键控信号的时间波形二进制移相键控信号的调制原理图如图2 - 12 所示. 其中图(a)是采用模拟调制的方法产生2PSK信号,图(b)是采用数字键控的方法产生2PSK信号。
图2- 122PSK信号的调制原理图2PSK信号的解调通常都是采用相干解调, 解调器原理图如图2- 13 所示。
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。
图2- 132PSK信号的解调原理图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。
2PSK数字信号的调制与解调-分享版
信息对抗大作业一、实验目的。
使用MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk调制解系统，仿真分析使用信道编码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。
二、实验原理。
数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。
这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。
图1 相应的信号波形的示例1 0 1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，上式可以改写为图2 2PSK信号波形解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。
实验六PSK调制与解调
实验六2PSK调制与解调一、实验目的1、理解二进制移相键控（Phase Shift Keying，PSK）调制和解调的基本原理；2、了解2PSK调制和解调的实现方法。
二、实验原理一个正弦载波。
如果它被一个双极性比特流按照图6-1所示的方案调制，它的极性将在每一次比特流极性改变时跟着改变。
图6-1对正弦波来说，极性的翻转就等价于反相。
因此，乘法器的输出就是BPSK（2PSK）信号。
二进制移相键控的解调可分两个步骤来考虑。
1、限带信号波形的恢复，使其转化到基带信号；2、从基带的限带波形里重建二进制消息比特流。
在本实验中，实现第一步依靠的是一个“窃取”的本地同步载波。
第二步的抽样判决由定标模块实现，最后还应线性解码，重建原始单极性基带信号。
解调原理如图6-2所示。
图6-2三、实验设备1、主机TIMS-301F2、TIMS基本插入模块（1）TIMS-148音频振荡器（Audio Oscillator）（2）TIMS-150乘法器（Multiplier）或TIMS-425正交模块（Quadrature Utilities），此模块集成了2个乘法器和1个加法器（3）TIMS-151移相器（Phase Shifer）（4）TIMS-153序列产生器（Sequence Generator）（5）TIMS-154可调低通滤波（Tuneable LPF）（6）TIMS-402定标模块(decision-maker module)（7）TIMS-406线性编码器（Line Code Encoder）（8）TIMS-407线性译码器（Line Code Decoder）3、计算机4、Pico虚拟仪器四、实验步骤1、将Tims系统中音频振荡（Audio Oscillator）、移相器（Phase Shifter）、序列码产生器（Sequence Generator）、线性编码器（Line-code Encode）、乘法器（Multiplier）按图6-3连接。
实验10、PSK调制解调
实验 10 PSK 调制解调一、实验目的1.掌握 PSK 调制解调的工作原理及性能要求；2.进行 PSK 调制、解调实验，掌握相干解调原理和载波同步方法；3.理解 PSK 相位模糊的成因，思考解决办法。
二、实验原理1.1 2PSK 调制原理2PSK（二进制相移键控，Phase Shift Keying）信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0 相位载波和π 相位载波分别代表传“1”和传“0”。
1 1 0 0 1NRZ输入PSK调制信号图 10-1 2PSK 调制信号波形PSK 调制由“信道编码与频带调制-A4”模块完成，该模块基于 FPGA 和 DA 芯片，采用软件无线电的方式实现频带调制。
图 10-2 PSK 调制电路原理框图上图中，基带数据和时钟，通过 2P6 和 2TP8 两个铆孔输入到 FPGA 中，FPGA 软件完成PSK 的调制后，再经 DA 数模转换即可输出相位键控信号，调制后的信号从 4TP2 输出。
2.2PSK 解调原理实验中 2PSK 信号的解调采用相干解调法，首先要从调制信号中提取相干载波，在实验中采用数字 costas 环提取相干载波，二相 PSK(DPSK)解调器采用数字科斯塔斯环(Constas 环)解调，其原理如下图所示。
图 10-3 数字科斯塔斯特环原理图设已调信号表达式为 s (t ) = A 1 ⨯cos(ωt +ϕ(t ))（A 1 为调制信号的幅值），经过乘法器与载波信号 A 2 cos ωt （A2 为载波的幅值）相乘，得：e (t ) = 1A A [cos(2ωt + ϕ(t )) + cos ϕ(t )] 02 1 21可知，相乘后包括二倍频分量 2A 1 A 2 cos(2ωt + ϕ(t )) 和cos ϕ(t ) 分量（ϕ(t ) 为时间的函数）。
因此，需经低通滤波器除去高频成分cos(2ωt +ϕ(t )) ，得到包含基带信号的低频信号，然后同向端和正交端两路信号相乘，其差值作为环路滤波器的输入，然后控制 VCO 载波频率和相位，得到和调制信号同频同相的本地载波。
2PSK信号的调制与解调
通信原理大作业2PSK 信号的调制与解调3090401014 葛一飞 通信091 一．2PSK 信号的调制原理：当相移常数Kp=π时，当基带数字信号采用幅度为1宽度为TS 的矩形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为：受键控的载波相位按基带脉冲而改变的数字调制方式。
()()⎩⎨⎧-===-=P 1,0,0P ,1,1概率为概率为n n s n a a nT t g a t m ()()()t m K t cos t S p c PSK +=ω2()()⎩⎨⎧-==+=P 10P 1以概率以概率,a ,t cos ,a ,K t cos n c n p c ωω()()()⎩⎨⎧-==-=P 1,0,cos P ,1,cos 2以概率以概率n c n c PSK a t a t t S ωωt nT t g a t S c n s n PSK ωcos )()(2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑⎩⎨⎧→→”“”“如，相位相位010π二．2PSK 信号相干解调由于绝对移相方式是以某一相位作为基准的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固定基准相位作为参考。
即采用相干解调2.波形显示调制：冲 据输出 S 2解调：总结：通过本次大作业，我们在MATLAB平台上对数字信号的传输系统进行了一次仿真，有效的完善了学习过程中实践不足的问题，同时进一步巩固了原先的基础知识。
通过仿真，基本掌握了MATLAB的基本功能和使用方法，对数字基带传输系统有了一定的了解，加深了对2PSK信号的调制原理的认识，理解了如何对他们进行调制，通过使用MATLAB仿真，对个调制和解调电路中各元件的特性有了较为全面的理解。
可以说这次大作业使我收益颇丰，对通信原理也有了新的认识。
附录:Matlab程序代码：clcclose allclear allcodn=60;fc=6e+3;fs=fc*6;bode=1000;code=round(rand(1,codn));code_len=round(1/bode/(1/fs));for i=1:codnx0((i-1)*code_len+1:code_len*i)=code(i);endx=2*x0-1;car=cos(2*pi*fc/fs*(0:length(x0)-1));y=x.*car;figuresubplot(211)plot(x)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid onzoom ontitle('原始基带信号')subplot(212)plot(y)zoom ongrid ontitle('2PSK的频谱')ay=abs(fft(y));f=0:fs/length(y):fs/2;ay=ay(1:length(f));figureplot(f,ay)zoom ongrid ontitle('2PSK信号')z=y.*car;fl=fir1(64,fc/fs*2); ¨z1=2*filter(fl,1,z);figuresubplot(211)plot(z)grid ontitle('混频器输出信号') subplot(212)plot(z1)grid ontitle('解调得到的基带信号') zoom onfiguresubplot(211)plot(x)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid ontitle('原始基带信号')subplot(212)plot(z1)axis([0 length(x0) -1.5 1.5]) grid ontitle('解调得到的基带信号') zoom on。
PSK(DPSK)调制与解调
实验题目——PSK （DPSK)调制与解调一、实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。
2、掌握产生PSK （DPSK ）信号的方法.3、掌握PSK （DPSK ）信号的频谱特性。
二、实验内容1、观察绝对码和相对码的波形。
2、观察PSK(DPSK)信号波形。
3、观察PSK （DPSK)信号频谱。
4、观察PSK(DPSK ）相干解调器各点波形。
三、实验仪器1、信号源模块2、数字调制模块3、数字解调模块4、20M 双踪示波器5、导线若干四、实验原理1、2PSK(2DPSK)调制原理2PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图所示。
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，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的,因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。
如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反,从而造成错误的恢复.这种现象常称为2PSK 的“倒π"现象,因此，实际中一般不采用2PSK 方式，而采用差分移相(2DPSK ）方式。
2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。
如图为对同一组二进制信号调制后的2PSK 与2DPSK 波形.0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1数字信息（绝对码）PSK 波形DPSK 波形相对码从图中可以看出，2DPSK信号波形与2PSK的不同。
2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。
这说明,解调2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值.只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK与2DPSK信号是无法分辨的.这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
附图一PSK调制解调实验
附图一PSK调制解调实验
1、上方为4P01原始基带数据波形；下方为4P03相对码波形
2、载波幅度调节：上方为0相载波，下方为相载波（使二者幅度尽量小）
3、相位调制信号观察：上方为4P01原始基带数据波形；下方为PSK调制信号
4、下方是噪声电平调节为0，上方为加躁后波形（噪声为0）
5、上方为0相载波信号，下方为/2相载波信号可见略有延迟
6、相位解调信号观测：上方为外加数字基带信号，下方为解调输出信号（二者波形一直但反向）
7、加噪声后，从图中可看出略有畸形，但影响甚小
附图二——眼图实验
1、无噪声波形观察：下方为B PSK调制信号
2、上方为外加数字基带信号，下方为解调输出信号（二者波形一致但反向）
3、（尽量）无失真的波形上方为码元时钟信号
4、（尽量）无失真的眼图
5、有噪声眼图波形观察
6、（1）基带眼图信号与噪声混合波形
（2）加强噪声后的眼图波形。
现代通信技术-2PSK解调
2PSK解调
目 录
01
02
2PSK解调框图
2PSK解调过程推导
03 2PSK解调过程信号波形
1.2PSK解调框图
2PSK
y (t )
z (t )
x (t )
LPF
抽判
BPF
×
s(t )
} {anΒιβλιοθήκη cos c t解调器
(a)
定时脉冲
2PSK
y (t )
BPF
鉴相器
x (t )
2.2PSK解调过程推导
根据发端产生2PSK信号时 的规定，以及收端 x(t ) 与
n（0或π）代表数字信息（“0”或“1”） n 的关系的特性，抽样判决器的判决准则为：
判为“0” 判为“1”
， x 0 ， x 0
其中
x 为 x(t )在抽样时刻的值。
3. 2PSK解调过程信号波形
2PSK接收系统各点波形如图所示：
{a n }
1 0 1 1 0 0 1
2PSK
y (t )
本地载波
z (t )
x(t )(虚线)
定时脉冲
x
判别规则：正--“0”；负--“1”
谢谢
上式与载波 cos c t 相乘后，输出为：
1 1 z (t ) cos( c t n ) cos c t cos n cos(2 c t n ) 2 2
1 / 2， n 0时 1 x(t ) cos n 2 1 / 2， n 时
抽判
s(t )
} {an
cos c t
定时脉冲
(b)
2.2PSK解调过程推导
PSK调制和解调的基本原理回顾
度变为原信号一半与理论相符
要恢复出与原信号相同幅度的信号只需加入一个 2 倍的增益放大器
即可。
OQPSK调制与解调系统的设计
一、课程设计目的
1、了解 Systemview 的运行环境及应用领域； 2、通过本课程设计掌握 OQPSK 调制及解调的原理及方法。
6
二、课程设计软件说明
SystemView 是美国 ELANIX 公司推出的，基于 Windows 环境的用于系统仿真分析 的可视化软件工具。使用它，用户可以用图符（Token）去描述自己的系统，无需与复 杂的程序语言打交道，不用写代码即可完成各种系统的设计与仿真。
双极性码如下：
4
通过 BPSK 调制后波形如下：
通过相干解调后波形如下： 经过低通滤波器后恢复出原始信号如下：
5
设源信号为 s(t)通过调制后信号为 s(t) cosct
经过想干解调后信号为
s(t
)
cos 2
c
t
=
1 2
s(t)
1 2
s(t)
cos2ct
通过低通滤波后信号变为 1 s(t)
2
由上图可见通过想干解调后经过滤波正确的恢复出了原信号但是幅
利用 SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率 系统，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
SystemView 的图符资源十分丰富，特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案 论证。还可进行 CDMA 通信系统和数字电视业务的分析；用户还可以自己用 C 语言编写 自己的用户自定义库。
二、课程设计软件说明................................................ 7 三、基本原理........................................................ 2
PSK调制解调过程总结
8PSK信号调制解调模块总结一、8PSK信号发送端的调制对1800Hz单载波进展码元速率恒为2400Bd的8PSK调制，即对于每个码元调制所得的信号长度等于四分之三个载波信号周期。
发送端完整的信号调制框图如下所示：信息的发送是以数据帧的形式进展发送的，每次只发送一个数据帧，而不是连续发送的，这样信息在发送前发送端就不需要先跟接收端建立连接，但同时在对信号进展信源编码，信道编码和前导及探测报头序列的过程中那么降低了信号传送的效率。
数据帧主要包括两局部即前导及探测报头序列和所要传输的数据局部。
调制框图中各个模块的功能如下所示：1、截尾卷积编码一般情况下，卷积编码的时候在输入信息序列输入完毕后都还要再输入一串零比特的数据用于对移位存放器进展复位，这样在一定程度上影响了信源的编码效率。
而截尾卷积编码那么是在每次编码完成后不对移位存放器进展复位操作，而是将上次编码后编码存放器的状态作为下次编码时移位存放器的初始状态。
这样一方面使得信源的编码的码率得到了提高，另一方面也增加了信息的平安性，因为接收端只有知道发送端编码器中的移位存放器的初始状态或者付出比拟大的解码代价的情况下才能对接收到的信号进展解调，否那么解调出来的永远是乱码。
2、交织码元的交织其实是属于信道编码，交织的目的是通过将信息在信道中受到的突发连续过失分散开来，使得接收到的信号中的过失趋向于随机过失，降低接收端信息解调出错的概率，从而提高通信中信息的可靠性。
交织的方法一般是用两个适当大小的矩阵，同一时间一个用于数据的存储另外一个那么用于数据的读取，而且两个矩阵的存取或者输出是交替的。
输入序列按照逐行〔列〕的顺序存储到其中的一个矩阵中，而输出序列那么是按照逐列〔行〕的顺序从另一个矩阵中读取。
通常矩阵越大，那么对于连续性的突发错误的分散效果越好，但是编码的时延也就越大。
3、Walsh码Walsh码是一种同步正交码，在同步传输的情况下，具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性。
实验五 2PSK调制解调
实验五 2PSK 调制解调仿真（院、系） 专业 班 课程一、实验目的1．熟悉2PSK 调制解调原理。
2．掌握编写2PSK 调制解调程序的要点。
3．掌握使用Matlab 调制解调仿真的要点。
二、实验容1．根据2PSK 调制解调原理，设计源程序代码。
2．通过Matlab 软件仿真给定信号的调制波形。
3. 对比给定信号的理论调制波形和仿真解调波形。
三、实验原理 1. 2PSK 的调制原理所谓的二进制相移键控（2PSK ）信号，是指在二进制调制中，正弦载波的相位随着二进制数字基带信号离散变化而产生的信号。
已调信号载波可以用“0”和“π”或者“+π/2”和“-π/2”来表示二进制基带信号的“0”和“1”。
2PSK 信号的时域表达式为：)cos(2n c PSK t A e ϕω+= 其中，n ϕ表示第n 个符号的绝对相位：时发送时发送”“”“0１０n ⎩⎨⎧=πϕ即2PSK 表达式也可以为：PP tA tA t e c c PSK -⎩⎨⎧-=1cos cos )(2概率为概率为ωω即发送二进制符号“0”时（取＋1），取0相位；发送二进制符号“1”时（取－1），取π相位。
所以二进制绝对相移，则是以载波的不同相位直接去表示相应 二进制数字信号。
由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK 信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘。
由于2PSK信号是双极性不归零码的双边带调制，所以如果数字基带信号不是双极性不归零码时，则要先转成双极性不归零码，然后再进行调制。
调制方法有模拟法和相位键控选择法。
2PSK调制原理图如图1和图2所示。
模拟法使源信号如果不是双极性不归零，则转成双极性不归零码后与本地载波相乘即可调制成2PSK信号。
相位键控选择法则是通过电子开关来实现的，当双极性不归零码通过电子开关时，遇低电平就以180度相移的本地载波相乘输出，遇高电平，电子开关则连通没相移的本地载波上然后输出。
PSK的调制解调
2PSK调制各点波形为：
图9 2PSK调制的各点时间波形
3.3.2 2PSK解调的simulink系统框图
2PSK解调的系统框图如下图所示。
其中，Sine Wave1与调制的参数设置相一致。AWGN Channel为信道中加入高斯白噪声，其信噪比的设置如图11所示。Error Rate Calculation用计算误码率。两个滤波器分别为带通滤波器和低通滤波器。Bipolar to Unipolar
（4）
其中
（5）
这里，g(t)是脉宽为 的单个矩形脉冲，而 的统计特性为
（6）
即发送二进制符号“0”时（ 取＋1）， 取0相位；发送二进制符号“1”时（ 取－1），取π相位。这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。调制方法有模拟调制和键控法，解调方法通常采用的是相干解调法。下面是2PSK的调制解调原理框图。
图7 Unipolar to Bipolar Converter信号参数设置
Sine Wave和Sine Wave1是相位相差π的正弦载波信号。其中0相位的表示码元信号1，π相位表示码元信号0，它们的参数设置分别如图8和图9所示。
图8 Sin wave信号的参数设置
图8 Sin wave1信号的参数设置
1 引言
通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。
PSK调制和解调的基本原理回顾
1第1章 PSK 调制和解调的基本原理回顾我们这里设计的课题（PSK 调制与解调）涉及到两种：2PSK 和2DPSK 1.1 三种数字调制的比较数字调制就是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信号，在接收端也对载波信号的离散调制参量进行检测。
和模拟信号一样，数字调制也有调幅、调频和调相三种基本形式，即有振幅键控（ASK ）、移频键控（FSK ）和移相键控（PSK ）三种基本形式。
如下图所示：图1-1 三种调制方式图各种调制方式的对比分析。
由于噪声干扰的影响最终表现在收方恢复信码时的误码率性能上，所以系统的抗噪声性能可以用系统平均的误码率来表征。
即用各自系统的平均误码率P e 对广义信噪比ε的曲线来表示系统的抗噪声性能。
ε为输入信号每个码元的平均能量与输入噪声的单边功率谱（双边谱的二倍）密度之比，即称广义信噪比。
在此种条件下，可以用相同ε值或相同P e 去比较误码率P e 或ε的大小，从而合理地比较各种键控方式。
（1）ASK 相干解调 P e =1/2erfc[2ε]ε=A 2T/n 0（2）ASK 非相干解调P e ≈[1+πε21].e-ε/2（3）FSK 相干解调P e =1/2erfc[2ε](4)FSK(5)PSK(6)DPSK的意义.令2PSKe0（t）特性为：a也就是说，在一个码元持续时间T s内，e0（t）为：2cosωc t ，概率为Pe0（t）=-cosωc t ，概率为（1-P）即发送二进制0时（a n取+1）e0（t）取0相位；发送二进制符号1时（a n取-1）e0（t）取π相位。
调制可以采用模拟调制的方式产生2PSK，即2PSK信号可通过乘法器来得到。
也可以采用数字键控的方式产生。
调制原理见下：（a）模拟调制(b) 数字键控调制1-3 2PSK调制原理图1.3 2DPSK调制原理相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相”。
实验10、PSK调制解调
实验 10 PSK 调制解调一、实验目的1.掌握 PSK 调制解调的工作原理及性能要求；2.进行 PSK 调制、解调实验，掌握相干解调原理和载波同步方法；3.理解 PSK 相位模糊的成因，思考解决办法。
二、实验原理1.1 2PSK 调制原理2PSK（二进制相移键控，Phase Shift Keying）信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0 相位载波和π 相位载波分别代表传“1”和传“0”。
1 1 0 0 1NRZ输入PSK调制信号图 10-1 2PSK 调制信号波形PSK 调制由“信道编码与频带调制-A4”模块完成，该模块基于 FPGA 和 DA 芯片，采用软件无线电的方式实现频带调制。
图 10-2 PSK 调制电路原理框图上图中，基带数据和时钟，通过 2P6 和 2TP8 两个铆孔输入到 FPGA 中，FPGA 软件完成PSK 的调制后，再经 DA 数模转换即可输出相位键控信号，调制后的信号从 4TP2 输出。
2.2PSK 解调原理实验中 2PSK 信号的解调采用相干解调法，首先要从调制信号中提取相干载波，在实验中采用数字 costas 环提取相干载波，二相 PSK(DPSK)解调器采用数字科斯塔斯环(Constas 环)解调，其原理如下图所示。
图 10-3 数字科斯塔斯特环原理图设已调信号表达式为 s (t ) = A 1 ⨯cos(ωt +ϕ(t ))（A 1 为调制信号的幅值），经过乘法器与载波信号 A 2 cos ωt （A2 为载波的幅值）相乘，得：e (t ) = 1A A [cos(2ωt + ϕ(t )) + cos ϕ(t )] 02 1 21可知，相乘后包括二倍频分量 2A 1 A 2 cos(2ωt + ϕ(t )) 和cos ϕ(t ) 分量（ϕ(t ) 为时间的函数）。
因此，需经低通滤波器除去高频成分cos(2ωt +ϕ(t )) ，得到包含基带信号的低频信号，然后同向端和正交端两路信号相乘，其差值作为环路滤波器的输入，然后控制 VCO 载波频率和相位，得到和调制信号同频同相的本地载波。
PSK信号解调算法研究
PSKPSK ( Phase Shift Keying)是一种数字调制技术，常用于数字通信中。
在PSK 中，数字比特被编程为特定的相位。
PSK 信号解调算法研究就是对这种编码方式进行解调，将其中的数字信息恢复出来的过程。
本论文将依次介绍PSK 信号基本原理、PSK 信号解调算法、PSK 信号解调的应用场景，以及一些PSK 解调算法的优缺点。
一、PSK 信号基本原理在数字通信中，原始信号最基础的载波形式是正弦波。
对于数字信号而言，我们需要在这个载波上加个特定频率，并改变这个频率的相位来表达数字信息。
这就是PSK 信号的基本原理。
在PSK 调制中，相位的变化与数字信号有关，不同的相位表示不同的信息，通常使用270、180、90 或0 度来代表数字信号的“0”或“1”。
PSK 信号的基本构成为载波信号和基带信号。
载波信号通常是一个正弦波，可以表示为：s(t)=sin(2πfct+θ)其中，fc 表示载波频率，θ表示载波的相位，t 表示时间。
基带信号是需要被调制的信息，可以表示为：d(t)=Acos(2πfdt)其中，A 表示信号的振幅，fd 表示信号的频率，t 表示时间。
在PSK 调制时，载波信号的相位会随着基带信号的变化而调整，实现数字信号的传输。
不同的PSK 调制方式会有不同的相位偏移值，例如2PSK 将数据编码成相位偏移为180 度的正弦波，而4PSK 则将数据编码成相位偏移为90 度、180 度、270 度的正弦波。
二、PSK 信号解调算法PSK 信号的解调是将数字信息从信号中恢复出来的过程。
常用的PSK 信号解调算法有相干解调法、非相干解调法和差分解调法。
1. 相干解调法在相干解调法中，解调器需要估计接收信号的相位，然后将接收信号的相位与已知干净的信号相比较，通过相位差来确定每个比特位的数值。
相干解调法中使用一个相干解调回路来执行这些操作，可以表示为：y(t)=x(t)*cos(ωt)+z(t)*sin(ωt)其中，x(t)表示接收到的信号，ω表示载波频率，y(t)表示解调后的信号，z(t)是一个高斯白噪声。
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1 PS K 图形解调算法的提出
在卫星数字通信中 PS K 方式得到普遍应用 . 为降低误码率 , 并针对其需要频率跟踪 、 相 位跟踪等特点 , 结合图形处理理论 , 本文提出图形解调算法 . PS K 相移键控信号 R , 可以用函数 R = f ( t ) 表示 , t 代表时间 . 相位矢量 R 在平面 I , Q 上表示为 R = i + jq , 于是信号 R 就可以看作 I , Q , T 三维空间上的一条曲线 , 它由编码信号 控制 , 完全由 0 , 1 所对应的基带波形串联组成 . 0 , 1 有 00 01 10 11 四种基本组合 , 则 PS K 信 号曲线上的任意位置的一个单位码长 ( 即一个完整的基带波形在时间轴上的长度) 曲线段必可 在 10011 信号曲线段 ( 令为标准曲线段) 中找到与其相同的部分 . ( 1) 定义 以一个单位码长的截取窗口 ,沿 10011 信号曲线段 ( 标准曲线段) ,以一个抽样 周期 ΔT 为步长移动 . 每次移动截取的一段信号曲线段就构成待匹配段 Di , 所有待匹配段 Di 组成搜索域 SD = {Di } . ( 2) 定义 对原信号 R 在时间上以单位码元长度的窗口进行分割 ,得到信号段 Ri , i =
( 4)
( t ) = cos α α, 代入变换 i R′ i R ( t ) - sin α qR ( t ) , qR′ - ( t ) = sin α i R ( t ) + cos α qR ( t ) ,α = w off t +Δ 得到 d ( wi ( R i ) , D i ) =
1
N- 1
2 N - 1t=-
6
N +1
( ( cos ( w off t + Δ α ) iR ( t) -
α ) q R ( t ) - i D ( t ) ) 2 + ( sin ( w off t + Δ α ) iR ( t) + sin ( w off t + Δ α ) q R ( t ) - qD ( t ) ) 2 ) cos ( w off t + Δ
i a b c i I , Q , T 三维空间中的曲线段 R i 与 D i 的距离采用均方误差 MSE 作为误差测度 , 定义为 : d ( wi ( R i ) , D i ) =
1
N- 1
2 N - 1t=-
6
N +1
( ( i R′ ( t ) - i D ( t ) ) 2 + ( q R′ ( t ) - qD ( t ) ) 2 )
( 5)
其中 2 N - 1 为单位码长中抽样次数 . 匹配段判别准则 : 曲线段 R i 去除剩余频差和剩余相差后和搜索域 S D 中某一元素 D i 的距 离为 d i , 当 d i = mi n { d j } 时 , 则判定曲线段 R i 的匹配段为元素 D i .
S
D
为使匹配段 D i 与原编码所对应的曲线段相同的概率最大 , 必须选取适当的基带波形 .
Δ Φ=
6
其解调原理和在 I , Q , T 三维空间中相同 . 如图 1 所示 , ( a) 为原相位波形 ,经信道传输后接收波形为 ( b) , 匹配变换后去除相差 Ⅱ 和剩余频差产生的相移 I 得到匹配波形 ( c ) , 即可判决出原编码 .
4 D PS K 信号的去均值图形解调
前面所述为 PS K 信号的图形解调的基本方法 . I , Q , T 三维空间中解调计算量大 , 而 Φ , T 二维空间中解调有如下两个缺点 :1) 调相信号所固有的相位模糊现象 . 2) 计算匹配段 D i 时须同时对 b 和ΔΦR 两个参数求最佳值 , 计算量仍较大 . 相位模糊问题是在把信号从 I , Q , T 三维空间变换到Φ , T 二维空间的过程中产生的 , 可 以通过传统的差分方法解决 , 也可以在 I , Q , T 三维空间中直接对 R 实行变换 . 但是 , 在三维 空间中的变换不再是简单的仿射变换 , 计算较复杂 . 本文选用差分方法 . 为了减少解调的计算量 , 本文采用去均值图形解调 . 所谓去均值图形解调 , 就是计算 R i 的匹配段 D i 时 , 首先将 R i 和 D i 分别减去各自的平均值 , 得到 R i ( t ) 和 D i ( t ) . ( 13) Ri ( t) = R i ( t) - R i
2
2
α )) 2 ( i R i D + q R qD ) cos ( w off t +Δ α利用最速下降法求其最优化参数 . 其中 w off 和Δ
距离 ( 均方误差 MSE) 最小时的 D i 即为所求匹配段 . ( 4) 位同步调整 : 匹配段 D i 在 10011 信号标准曲线段上的位置求出位同步误差 . 当匹配 段 D i 覆盖一个完整脉冲基带波形时 , 位同步误差为零 ; 当匹配段 D i 分别由两个半脉冲基带 波形组成时 , 位同步误差最大 . 调整位同步使位同步误差的期望值最小 . ( 5) 判决 : 匹配段 D i 即为去除剩余频差和相差的信号曲线段 , 对位同步后的匹配段 D i 进行判决 , 即完成 PS K 信号的解调 .
S
D
α作为下一曲线段 R i 变换 wi 的参考 . 即用于判决 , 而 w off 和Δ w i ( R i ) 和 D i 的距离采用均方误差 MSE 作为误差测度 .
d ( wi ( R i ) , D i ) =
1
N- 1
2 N - 1t=-
6
N +1
( ( cos ( w off t + Δ α ) i R ( t ) - sin ( w off t + Δ α ) qR ( t ) - i D ) 2 +
R =
第 27 卷 第 5 期 1999 年 5 月
华南理工大学学报 (自然科学版) Journal of Sout h China U niversity of Technology ( Nat ural Science)
Vol. 27 No. 5 May 1999
PS K 信号的图形解调算法
— — — 一种新的数字通信解调算法
来稿日期 :1998 - 06 - 20 张 强 , 男 , 1968 年生 , 硕士生 ; 主要研究方向 : 信号处理与模式识别 .
第5期
张 强等 : PSK 信号的图形解调算法
133
Δi ( 1) w q = k d e f q + Δq t 0 0 1 t 0 Δ i 和Δ q 均为零 ,归一化后系数 k = 1 ,变换 w 简化为二维矩阵 : 对于 PS K 信号 ,坐标 t 不变 , i a b i cos α - sin α i ( 2) w = = q c d q sin α cos α q 其中系数矩阵 ( 也即旋转矩阵) 中的 α为旋转角度 , 它是关于 t 的函数 . α = w off t + Δ α ( 3) α为剩余相角 . w off 为剩余频差 , Δ
图 1 基带波形变化示意图
Fig. 1 B ase band w ave variety diagram
第5期
张 强等 : PSK 信号的图形解调算法
N- 1
135
3 b =
t = - N +1
6
( Ri ( t ) - Di ( t ) ) t ( 11) ( 12)
N- 1
N ( N + 1) ( 2N + 1) 1 ( R ( t ) - bDi ( t ) ) 2N - 1 t = - N +1 i
2 PS K 信号图形解调过程
图形解调可以分为以下几个步骤 : ( 1) 信号分割 : 在每帧的报头部分开始对信号 R 进行分割 , 得到信号段 Ri . ( 2) 建立搜索域 : 以一个单位码长的截取窗口 , 沿 10011 信号曲线段 ( 标准曲线段) , 以一 个抽样周期 ΔT 为步长移动 . 每次移动截取的一段信号曲线段就构成待匹配段 Di , 所有待匹 配段 Di 就组成搜索域 SD = {Di } . ( 3) 寻找匹配段 Di : 对每一个 Ri ,在搜索域 SD 中寻找匹配段 Di . Ri 经适当的变换 w i 来逼 近 D i , 即 wi ∶wi ( R i ) → D i . 此时 wi ( R i ) 和 D i 之间距离最小 . 比较 wi ( R i ) 和搜索域 S D 中 α. D i 所有 D i 的距离 ( 贴近度) d i , 求得 d i = mi n { d j } 时的 D i 及最优变换 wi 的参数 w off 和Δ
w t =
( 7)
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
t
+
0
( 8) ( 9)
即 Φ , T 二维空间中的距离定义为
d ( wi ( R i ) , D i ) =
Φ ′= Φ + bt + ΔΦ
N- 1
1
2 N - 1t=-
6
( ( R i ( t ) + bt + ΔΦR ) - D i ( t ) ) 2
( 10)
N +1
α ) 利用最 其中 2 N - 1 为单位码长中抽样次数 , b 和ΔΦ( 即分别为剩余频差 w off 和剩余相角Δ 小二乘法求其最优化参数 .
0 ,1 ,2 , …,且 ∩ Ri =
i
, ∪ R i = R . R i 即是图形解调的一个处理单位 .
i
接收的 PS K 信号 R 上任一单位码长的曲线段 Ri 经变换 wi 去除剩余频差和相差 , 必然 和搜索域 S D 中某一元素 D i 相同 . 此时称 R i 和 D i 匹配 , D i 称为 R i 的匹配段 , 变换 wi 称为 匹配变换 . 考虑到噪声干扰和信道带宽受限等 , R i 和 D i 相似 , 它们之间距离的期望值最短 . 以曲线 D = ∪D i 代替曲线 R , 然后进行判决 , 即完成解调得到原编码信号 . 于是 , 解调就转 变为通过寻找适当的匹配变换 wi 在搜索域 S D = { D i } 中寻找 R i 的匹配段 D i . PS K 信号 R 上的任意一点在 I , Q , T 三维空间上可表示为 ( i , q , t ) , 其中 i = I ( t ) , q = Q ( t ) . 匹配变换 w i 以矩阵形式表示 . 定义 三维空间 R3 ( 即 I ,Q , T 三维空间) 中的变换 w 如下 :