二进制数字频带传输系统设计——2DPSK系统

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录二进制数字频带传输系统设计2DPSK系统1 技术要求 设计一个2DPSK数字调制系统，要求：（1）设计出规定的数字通信系统的结构； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价。2 基本原理2.1 2DPSK简介现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从最早的模拟调幅调频技术的日臻完善，到现在数字调制技术的广泛运用，使得信息的传输更为有效和可

2、靠。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化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。因为在调制过程中，2PSK调制容易出反向工作问题，影响2PSK 信号长距离传输。为克服此缺点，并保持2PSK信号的优点，将2PSK体制改进为二进制差分相移键控体制。二进制差分相移键控简称为二相相对调相，记作2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。这说明解调2DPSK信

3、号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就避免了2PSK方式中的“倒 ”现象发生。由于相对移相调制无“反问工作”问题，因此得到广泛的应用。单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。这就为2DPSK信号的调制与解调指出了一种借助绝对移相途径实现的方法。2.1.1 2DPSK调制原理移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变，通常用相

4、位0°来表示“1”，而用180°来表示“0”。二相相对移相键控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信号产生只需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。本次仿真采用这种调制方法。图1 2DPSK差分调制2.1.2 2DPSK解调原理2DPDK信号有两种解调方式：极性比较法和差分相干解调法。信号可以采用相干解调方式，其原理框见图2。其调制原理是：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，若相干载波产生180°

5、相位模糊，解调出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，从而解决了在载波相位模糊度的问题。图2 相干解调原理框图信号也可以采用差分相干解调方式（相位比较法），其原理框图见图3。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，故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方法。本次仿真采用这种解调方式。 图3差分相干解调原理框图2.2 SystemView简述SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的

6、可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从SystemView配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（Main Library）及专业库

7、(Optional Library)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC电路、运放电路等）进行理论分析和失真分析。3 建立模型3.1 SystemView仿真3.1.1 2DPSK调制模型采用2DPSK差分调制作为实现方案，仿真

8、图如图4所示。图4 2DPSK差分调制仿真图3.1.2 2DPSK信道模型采用具有加性噪声干扰的信道，仿真图如图5所示。图5 信道仿真图3.1.3 2DPSK解调模型 在解调2DPSK信号采用的是2DPSK差分相干解调仿真，仿真图如图6所示。图6 2DPSK差分相干解调仿真3.1.4 2DPSK总模型2DPSK总模型如图7所示，包含了调制模块，信道模块，解调模块，波形显示模块和误码分析模块。图7 总模型仿真图3.2 Matlab编程仿真3.2.1 程序编制为了与SystmView仿真结果相对照，也为了用更多方法来进行课程设计，综合收索修改应用，编制了以下2DPSK仿真程序。%- 2DPSK 调

9、制与解调fs = 1000;Time_Hold_On = 0.1;Num_Unit = fs * Time_Hold_On;High_Level = ones ( 1, Num_Unit );Low_Level = zeros ( 1, Num_Unit );w = 100;A = 1;Sign_Set = 0,0,1,1,1,0,0,1%可自行调整初始输入信号Lenth_Of_Sign = length ( Sign_Set );st = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );sign_orign = zeros ( 1, Num_Unit * Lent

10、h_Of_Sign );sign_result = zeros ( 1, Num_Unit * Lenth_Of_Sign );t = 0 : 1/fs : Time_Hold_On * Lenth_Of_Sign - 1/fs;%产生基带信号for I = 1 : Lenth_Of_Sign if Sign_Set(I) = 1 sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = High_Level; else sign_orign( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = Low_Level; endend%调制部分

11、for I = 1 : Lenth_Of_Sign if Sign_Set(I) = 1 st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) + ( pi / 2 ) ); else st( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit) = A * cos ( 2 * pi * w * t( (I-1)*Num_Unit + 1 : I*Num_Unit ) ); endendfigureplot(t, sign_orign);a