BPSK调制原理.docx
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BPSK调制原理
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
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”。
图3差分编码器
二进制差分相位键控(2DPSK)的解调
1、实验目的:
(1)了解2DPSK系统解调的电路组成、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作为系统输入信号,码速率Rb=10kbit/s。
(1)采用相干解调法实现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:
相干解调法:
2DPSK信号可以采用相干解调方式(极性比较法),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。
解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)、(b)所示:
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:
{
}为差分编码序列,{
}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14差分译码器
4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果:
相干解调法:
相干解调法的系统组成如图16所示。
图16相干解调法的系统组成
其中,图符11为带通滤波器,图符13实现相干载波的提取,图符12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
11
Operator:
LinearSys
ButterworthBandpassIIR
3Poles,LowFc=10e+3Hz,HiFc=30e+3Hz
QuantBits=None,InitCndtn=Transient,
DSPModeDisabled,FPGAAware=True,
RTDAAware=Full
13
Comm:
Costas
VCOFreq=20e+3Hz,VCOPhase=0deg
ModGain=1Hz/v,LoopFltr=1+1/s+1/s^2
Output0=BasebandInPhase,
Output1=BasebandQuadrature
Output2=VCOInPhase,Output3=VCOQuadraturet12
RTDAAware=Full
15
Operator:
LinearSys
BesselLowpassIIR
3Poles,Fc=8e+3Hz,QuantBits=None,InitCndtn=Transient
DSPModeDisabled,FPGAAware=True,RTDAAware=Full
16
Operator:
Sampler
Interpolating,Rate=10e+3Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec
17
Operator:
Hold
LastValue,Gain=1,OutRate=200e+3Hz
18
Logic:
Buffer
GateDelay=0sec,Threshold=0v,TrueOutput=1v
FalseOutput=-1v,RiseTime=0sec,FallTime=0sec
19
Logic:
XOR
GateDelay=0sec,Threshold=0v,TrueOutput=1v
FalseOutput=-1v,RiseTime=0sec,FallTime=0sec
20
Operator:
Delay
Non-Interpolating,Delay=100.e-6sec,Output0=Delayt19
Output1=Delay-dT
调制信号为PN序列,码速率Rb=10kbit/s;正弦载波的频率为20kHz。
系统定时:
起始时间0秒,终止时间1.95e-3秒,采样点数500,采样速率300e+3Hz,获得的仿真波形如图17所示。
(a)二相相对调相(2DPSK)信号
(b)带通滤波器的输出
(c)提取的相干载波
(d)乘法器的输出
(e)低通滤波器的输出
(f)解调输出的相对码
(g)解调输出的绝对码
图17相干解调过程的仿真波形
2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图18所示。
图182DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图
眼图如图19所示。
图19眼图
图19的眼图是没有加噪声情况下的仿真结果,眼图张开度较大,扫迹清晰。
信噪比0dB时的眼图
信噪比5dB时的眼图
信噪比20dB时的眼图
信噪比30dB时的眼图
可以看出随着信噪比的增加,眼图质量越来越好。
5、主要信号的功率谱密度:
2DPSK的谱如图24所示。
图242DPSK的谱
乘法器输出信号的谱如图25所示。
图25乘法器输出信号的谱
输出PN序列的基带谱如图26所示。
图26输出PN序列的基带谱
通过比较相干解调法和非相干解调法可以看出,相干解调法需要提取相干载波,还要进行码反变换,即将相对码变换为绝对码;而非相干解调法不需要提取相干载波,也不需要进行码反变换。
6、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线:
低通滤波器的单位冲击相应
低通滤波器的幅频特性曲线
7、思考题:
(1)在相干解调法中,采用其它方法提取相干载波,试仿真之。
(2)与相干解调法相比,差分相干解调法有哪些优势?
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