2DPSK的调制和解调(键控调制 相干解调)
2DPSK的调制和解调(键控调制 相干解调) 2FSK 系统及其性能估计 2FSK 系统的键控非相干解调 1、 试验目的: (1) 了解 2FSK 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 2FSK 系统中的基带信号、 载波及已调信号; (3) 熟识系统中信号功率谱的特点。 2、 试验内容: 以 PN 码作为系统输入信号, 码速率 Rb=20kbit/s。 (1) 采纳键控法实现 2DPSK 的调制; 分别观测肯定码序列、 差分编码序列, 比较两序列的波形; 视察调制信号、 载波及 2DPSK 等信号的波形。 (2) 获得主要信号的功率谱密度。 3、 试验原理: 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。 假设前后相邻码元的载波相位差为 Dj, 可定义一种数字信息与 Dj 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 数数字字信信息息与与 Dj 之之间间的的关关系系也也可可以以定定义义0,01fD =íîpì表示数字信息 ,表示数字信息 10 0p p肯定码为为 ( )( )1 1 0 1 0 0 1 2DPSK0 0 0 p0 0 0 0 0 0 p p ppp pp二进制数字信息: 信号相位: 或 0,10fD =íîpì表示数字信息 ,表示数字信息 2DPSK 信号调制过程波形如图 1 所示。 1 0 0 1 0 1 1 0 10110010 2 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纳: 首先对二进制数字基带信号进行差分编码, 将肯定码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息, 然后再进行肯定调相, 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。 cos w ct0开关电路e2DPSK(t)p180 移相s(t)码变换 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: {an}为二进制肯定码序列, {dn}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纳D触发器, 而是采纳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: QDCK an 发送码时钟dn-1 dn 图 3 差分编码器 键控法: 采纳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 0 产生肯定码序列, 传码率为 10kbit/s。 图符 1 和图符 2 实现差分编码; 图符 3 输出正弦波, 频率为 20k Hz; 图符 5 对正弦波反相; 图符 4 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: PN Seq Amp = 1 v, Offset = 0 v, Rate = 10e+3 Hz, Levels = 2, Phase = 0 deg 1 Operator: Delay Non-Interpolating, Delay = 100.e-6 sec, Output 0 = Delay , Output 1 = Delay - dT t2 2 Logic: XOR Gate Delay = 0 sec, Threshold = 0 v, True Output = 1 v False Output = -1 v 3 Source: Sinusoid Amp = 1 v, Freq = 20e+3 Hz, Phase = 0 deg, Output 0 = Sine t4 t5 , Output 1 = Cosine 4 Logic: SPDT Switch Delay = 0 sec, Threshold = 500.e-3 v, 0 = t3 Output 0, 1 = t5 Output 0, Control = t2 5 Operator: Negate 系统定时: 起始时间 0 秒, 终止时间 1.5e-3 秒, 采样点数 500, 采样速率 300e+3Hz,获得的仿真波形如图 5 所示。 (a) 肯定码序列 (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) 波形对比中可以发觉, 相对码序列中的1 使已调信号的相位变更 相位; 相对码的0 使已调信号的相位变更 0 相位。 肯定码和 2DPSK 的瀑布图如图 6 所示。 图 6 肯定码和 2DPSK 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, 不含有直流重量, 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, 没有载波重量, 频带宽度为 20kHz。 6、 思索题: (1) 假如调制信号 PN 序列的传码率改为 20 kbit/s, 调制系统中哪些图符的参数要做变更?怎样变更?仿真软件的系统定时该如何设置? (2) 视察功率谱密度, PN 序列的功率谱和 2DPSK 信号的功率谱中, 有无离散重量? 为什么? 它们的带宽分别是多少? 用 SystemView 仿真实现 二进制差分相位键控(2