2DPSK的调制与解调要点

摘要 在现代通信技术中，因为基于数字信号的数据传输优于模拟信号的传输，所以数字信号的传输显得越来越重要。虽然近距离时我们可以利用数字基带信号干脆传输，但是进行远距离传输时必需将基带信号调制到高频处。为了使数字信号能够在信道中传输，要求信道应具有高通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字信号不能干脆在这种带通传输特特性的信道中传输，因此，必需用数字信号对载波进行调制，产生各种已调信号。我们通常采纳数字键控的方法来实现数字调制信号，所以又将其称为键控法。当调制信号采纳二进制数字信号时，这种调制就被称为二进制数字调制。最常用的二进制数字调制方式有二进制振幅键控、二进制移频键控和二进制移相键控。其中二进制移相键控又包括两种方式肯定移相键控2PSK和相对差分移相方式2DPSK 。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更时，就产生了二进制移相键控，即所谓的肯定移相键控（2PSK）。虽然肯定移相键控的实现方法较为简洁，但是却存在一个缺点，即我们所说的倒“”现象。因此，在实际中一般不采纳2PSK 方式，而采纳2DPSK方式对数字信号进行调制解调。本文主要探讨关于2DPSK的调制解调。并将其与MATLAB结合进行探讨和仿真。 关键字调制解调 2DPSK MATLAB仿真 目 录 摘要1 一、 2DPSK原理介绍1 1.1 2DPSK的基本原理1 1.2 2DPSK的调制原理2 1.3 2DPSK的解调原理3 1.3.1 极性比较法5 1.3.2 相位比较法5 二、系统设计5 2.1调制与解调原理5 2.2 2DPSK调制解调总原理图6 其2DPSK调制与解调信号在加入高斯噪声前后差别7 2.3 DPSK调制与解调波形图7 三、 系统仿真7 3.1 仿真程序7 3.2 2DPSK模拟调制和差分相干解调法仿真图10 3.2调试过程及结论11 四、 结论14 致谢15 参考文献16 一、 2DPSK原理介绍 1.1 2DPSK的基本原理 说到2DPSK，就不得不说一下二进制移相键控（2PSK）。所谓二进制移相键控（2PSK）方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而变更的一种数字调制方式。即若发送二进制符号0则载波初始相位取0，若发送二进制符号1 则载波初始相位取，如图1所示（假设一个码元用一个周期的正弦波表示）。这种移相通常被称为肯定移相方式，假如采纳肯定移相方式，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收系统中也必需有这样一个固定基准相位作参考。假如这个参考相位发生变更（0相位变相位或相位变0相位），则复原的数字信息就会由0变为1或由1变为0，从而造成错误。这种现象常称为2PSK 方式的“倒”现象或“反向工作”现象。为此实际中一般采纳一种所谓的差分移相键控（2DPSK）方式。2DPSK方式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。例如，假设相位值用相位偏移表示（定义为本码元初相与前一码元初相之差），设编码结果如图1.1所示。这样就避开了2PSK中的倒现象。产生2DPSK信号时，先将输入的肯定码转换成相对码，然后再用相对码用二进制肯定移相方式对载波进行调相。 2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变更来表示数字信息。即本码元初相与前一码元初相之差。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与之间的关系为 图1.1 相对移相示例 下面将为大家介绍一下2DPSK的调制与解调原理。 1.2 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。若设是传输数字码元的肯定码，则2PSK已调信号在任一个码元时间内的表达式为 （1） 若将传输数字码元的肯定码先进行差分编码得相对码，其差分编译码如下 差分编码为 （2） 差分译码为 （3） 再将相对码进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间内的表达式为 （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1.2所示。 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 图1.2 2DPSK调制解调系统原理框图 2DPSK调制原理是指载波的相位受数字信号的限制而变更，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信号的产生只须要在二相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1.3，其中为载波，为已调信号。 载波 移相 码变换 开关 Eot St 图1.3 2DPSK的调制方框图 1.3 2DPSK的解调原理 2DPSK解调原理图 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重量被过滤掉，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。从上述分析动身，可以得到基于DFT的数字解调方案。 详细解调方法对每个码元稳定区内的采样点依据公式（5）做DFT （5） 其中，代表每个载波周期的采样点个数，代表做DFT时运用的稳定区内的采样点个数通常取多个载波整周期。然后，提取出前后码元的相位跳变信息来进行解调判决计算， 并依据和的正负状况确定的取值范围。把本码元的相位记为，前一码元的相位记为，则 （6） 其中是进行了位同步点调整时附加的相位。 可见，在每个码元周期只须要计算一次相位值即本码元的相位，然后相减得到跳变相位，就可以依据判决条件复原原始数据，而不须要像文献中所提到的对每个码元要随着窗函数的移动多次计算谱值，因而大大减轻了计算量，特别适合于软件无线电的数字化实时解调。 当调频信号不包括载波重量时，必需采纳相干解调，2DPSK的解调可采纳两种方法。