通信系统实验2DPSK-高毅

题目2DPSK的键控调制与相干解调学院通信工程学号01121516姓名高毅-2-目录1.二进制差分相位键控（2DPSK）的键控调制.....................(3)1.1实验目的.....................................................................................(3)1.2实验内容....................................................................................(3)1.3实验原理....................................................................................(3)1.4系统组成、图符块参数设置及仿真结果..................................(5)1.5主要信号的功率谱密度...........................................................(9)2.二进制差分相位键控（2DPSK）的相干解调…...............(10)2.1实验目的.................................................................................(10)2.2实验内容.................................................................................(10)2.3实验原理.................................................................................(10)2.4系统组成、图符块参数设置及仿真结果................................(12)2.5带通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线.....................(16)2.6低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线......................(16)2.7主要信号的功率谱密度..........................................................(17)3.二进制差分相位键控（2DPSK）的系统性能分析...........(19)3.1实验目的..................................................................................(19)3.2实验内容..................................................................................(19)3.3实验原理..................................................................................(19)3.4系统组成、图符块参数设置及仿真结果................................(20)4.数据分析及心得体会............................................................(25)-3-用SystemView仿真实现二进制差分相位键控（2DPSK）的键控调制1、实验目的：（1）了解2DPSK系统的键控调制电路组成、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＝20kbit/s。（1）采用键控调制实现2DPSK的调制，分别观测二进制符号序列、相对码、载波信号及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：在2PSK信号中，信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考，用载波相位的绝对数值来表示数字信息的，所以称为绝对移相。但是由于相干载波恢复中载波相位的180°相位模糊，导致解调出的二进制基带信号出现反向现象，从而难以实际应用。为了解决2PSK信号解调过程的反向工作问题，引入二进制差分相位键控（2DPSK）。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的。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：二进制数字信息：11010011102DPSK信号相位：0(参)π00πππ0π00或π(参)0ππ000π0ππ数字信息与之间的关系也可以定义为0,01表示数字信息“”，表示数字信息“”0,10表示数字信息“”，表示数字信息“”-4-2DPSK信号调制过程波形（采用=0表示数字0；=π表示数字1）。如图1所示。图12DPSK信号调制过程波形图可以看出，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”。cosct0°开关电路e2DPSK(t)180°移相s(t)码变换-5-图3差分编码器4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：图42DPSK键控调制框图其中图符0产生绝对码序列，传码率为20kBd（对于二进制调制，比特率为20kbps）。图符1和图符2实现差分编码；图符3输出正弦载波，频率为40kHz(这里选取其频率为信号频率的2倍，意味着一个码元内有两个载波)；图符4对正弦载波反相；图符5为键控开关。图符4的输出为2DPSK信号（波形可通过图符11观察）。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=20e+3Hz，Levels=2，Phase=0deg1Operator:DelayNon-Interpolating，Delay=50.e-6sec，Output0=Delay，-6-Output1=Delay-dTt2t92Logic:XORGateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1vFalseOutput=-1v3Source:SinusoidAmp=1v，Freq=40e+3Hz，Phase=0deg，Output0=Sinet4t5t6，Output1=Cosine4Operator:Negate5Logic:SPDTSwitchDelay=0sec，Threshold=500.e-3v，Input0=t4Output0，Input1=t3Output0，Control=t2起始时间0秒，终止时间1.5e-3秒，采样点数901，采样速率600e+3Hz.注：采样间隔和采样数目是相关的参数，它们之间的关系为：采样数目=（终止时间—起始时间）x（采样速率）+1仿真结果如下：正弦载波（a）正弦载波反相(b)-7-相对码序列（绝对码序列XOR相对码延迟一个码元序列）(c)相对码延迟一个码元生成的序列(d)绝对码序列(e)2DPSK已调信号-8-(f)图5键控调制各点仿真波形相对码和2DPSK信号的瀑布图，如图6所示。图6相对码与2DPSK信号瀑布图绝对码和2DPSK信号的瀑布图，如图7所示。图7绝对码与2DPSK信号瀑布图从图7瀑布图波形对比中可以发现，绝对码序列中的“1”使已调信号的相位变化π相位；绝对码中的“0”使已调信号的相位变化0°相位。-9-5、主要信号的功率谱密度：调制信号功率谱（样本数为时域时的40倍）图8调制信号功率谱正弦载波频谱图9正弦载波频谱2DPSK信号频谱图102DPSK信号频谱-10-由图8可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz；又由图5（e）可见，绝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9可见，正弦载频信号的频谱位于40kHz，且频谱较纯。由图10可见，2DPSK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）的相干解调1、实验目的：（1）了解2DPSK系统相干解调的电路组成、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已调信号作为系统输入信号，码速率Rb＝20kbit/s。（1）采用相干解调加码反变换法实现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信号采用相干解调方式（极性比较法），解调原理图及各点波形如图11所示。其解调原理是：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。在解调过程中，若相干解调产生180°相位模糊，解调出来的相对码将产生倒置现象，但是经过码反变换器后，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决了载波相位模糊度的问题。-11-图112DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形其中码反变换器即差分译码器组成如图12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”。图12差分译码器采用Costas环法提取相干载波，原理框图如图13，在SystemView中采用Costas图符块实现。-12-图13Costas环法提取相干载波4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果图142DPSK相干解调框图其中，图符12为带通滤波器，图符14利用Costas环法实现相干载波的提取，图符13为乘法器，图符15为低通滤波器，图符16、17、18实现抽样判决，图符19、20实现差分解码。图符19输出接收到的绝对码。图符的参数设置如表2所示。表22DPSK相干解调各图符参数设置编号库/名称参数12Operator:LinearSysButterworthBandpassIIR3Poles，LowFc=20e+3Hz，HiFc=60e+3HzQuantBits=None，InitCndtn=Transient，DSPModeDisabled，FPGAAware=True，RTDAAware=Full14Comm:CostasVCOFreq=40e+3Hz，VCOPhase=0degModGain=1Hz/v，LoopFltr=1+1/s+1/s^2Output0=BasebandInPhase，Output1=BasebandQuadrature-13-Output2=VCOInPhase，Output3=VCOQuadraturet13t22RTDAAware=Full15Operator:LinearSysBesselLowpassIIR3Poles，Fc=12e+3Hz，QuantBits=None，InitCndtn=TransientDSPModeDis