2DPSK键控调制相干解调

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。（4）了解2DPSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；（5）掌握2DPSK系统解调过程信号波形的特点；（6）熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容：一、用SystemView仿真实现二进制差分相位键控（2DPSK）的调制，以PN码作为系统输入信号，码速率Rb＝28kbit/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。二、用SystemView仿真实现二进制差分相位键控（2DPSK）的解调，以2DPSK作为系统输入信号，码速率Rb＝28kbit/s。（1）采用差分相干解调法实现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：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，可定义一种数字信息与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0,01表示数字信息“”，表示数字信息“”1101001102DPSK0000000000二进制数字信息：信号相位：或数字信息与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12DPSK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22DPSK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}为二进制绝对码序列，{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用D触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。0,10表示数字信息“”，表示数字信息“”绝对码相对码载波DPSK信号10110010100101102cosct0°开关电路e2DPSK(t)180°移相s(t)码变换、解调方法采用差分相干解调法，其解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，固解调器中不需要码反变换器。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调。其解调器原理图和解调过程个点波形如下图所示：QDCKan发送码时钟dn-1dn图3差分编码器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：{ˆnd}为差分编码序列，{ˆna}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^DQCK位同步时钟dndn-1^an^^图14差分译码器2DPSK键控法调制：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0产生绝对码序列，传码率为20kbit/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40kHz；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0Source:PNSeqAmp=1v，Offset=0v，Rate=28e+3Hz，Levels=2，Phase=0deg1Operator:DelayNon-Interpolating，Delay=3.5714e-5sec，Output0=Delay，Output1=Delay-dTt22Logic:XORGateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1vFalseOutput=-1v3Source:SinusoidAmp=1v，Freq=56e+3Hz，Phase=0deg，Output0=Sinet4t5，Output1=Cosine4Logic:SPDTSwitchDelay=0sec，Threshold=500.e-3v，Input0=t3Output0，Input1=t5Output0，Control=t25Operator:Negate相干解调法：相干解调法的系统组成如图16所示。其中，图符10为带通滤波器，图符11实现相干载波的提取，图符12为乘法器，图符13为低通滤波器，图符14、15、16实现抽样判决，图符17、18实现差分解码。图符17输出再生的绝对码。图符的参数设置如表3所示。表3：相干解调法图符参数设置表编号库/名称参数10Operator:LinearSysButterworthBandpassIIR3Poles，LowFc=28e+3Hz，HiFc=84e+3HzQuantBits=None，InitCndtn=Transient，DSPModeDisabled，FPGAAware=True，RTDAAware=Full11Comm:CostasVCOFreq=56e+3Hz，VCOPhase=0degModGain=1Hz/v，LoopFltr=1+1/s+1/s^2Output0=BasebandInPhase，Output1=BasebandQuadratureOutput2=VCOInPhase，Output3=VCOQuadraturet12RTDAAware=Full13Operator:LinearSysBesselLowpassIIR3Poles，Fc=25e+3Hz，QuantBits=None，InitCndtn=TransientDSPModeDisabled，FPGAAware=True，RTDAAware=Full14Operator:SamplerInterpolating，Rate=28e+3Hz，Aperture=0sec，ApertureJitter=0sec15Operator:HoldLastValue，Gain=1，OutRate=200e+3Hz16Logic:BufferGateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1vFalseOutput=-1v，RiseTime=0sec，FallTime=0sec17Logic:XORGateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1vFalseOutput=-1v，RiseTime=0sec，FallTime=0sec18Operator:DelayNon-Interpolating，Delay=3.57142e-5sec，Output0=Delayt19Output1=Delay–dT5、仿真结果系统定时：起始时间0秒，终止时间1.0e-3秒，采样点数600，采样速率600e+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（d）2DPSK信号（e）噪声信道（f）带通滤波器输出（g）相干载波（h）乘法器输出（i）低通滤波器输出（j）相对译码序列（k）绝对译码序列（l）绝对码序列跟绝对译码序列的覆盖图（i）绝对码序列跟绝对译码序列瀑布图（o）相对码序列跟相对译码序列的覆盖图（p）相对码序列跟相对译码序列的瀑布图（q）2DPSK信号、绝对码序列、相对码序列的瀑布图（r）相对译码序列、绝对译码码序列的瀑布图（s）未调相干载波、提取相干载波瀑布图眼图（）（1）零噪声时眼图（2）信噪比为0db的眼图（3）信噪比为5db的眼图（4）信噪比为20db的眼图（5）信噪比为30db的眼图功率谱密度绝对码功率谱密度未调载波功率谱密度2DPSK功率谱密度乘法器输出功率谱密度绝对译码功率谱密度低通滤波器实验心得：在实验前我们先做了些准备工作，先学习了2DPSK的差分相干解调，了解了软件凭平台的使用，做好了前期的准备工作。在实验过程中还是遇到很多细节的问题，我们先做了2DPSK的电路搭建，自动输入信号源，认为可以将PCM封装然后输入，可是在最后实验时发现无法实现，我们又重新搭建了电路，总会有些小问题的存在，例如：参数设定时出错，或者遗忘等问题。在一次次错误中不断总结经验，终于成功了。让我们明白了实验就是在一次次的错误中不断总结，最后学习到很多东西，实验注重的不是结果，而是实验的过程。耐心，细心和扎实的基础知识是最重要的。（1）在使用普通信号源频率和我的码率相同时整个电路都是正确的并且显示波形良好，但在PCM做信号源时，由于输入频率问题无法调到和码率相同，导致输出的波形有问题。