2DPSK的调制与解调要点.docx

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1、摘要在现代通信技术中，因为基于数字信号的数据传输优于模拟信号的传输，所以数字信号的传输显得越来越重要。虽然近距离时我们可以利用数字基带信号干脆传输，但是进行远距离传输时必需将基带信号调制到高频处。为了使数字信号能够在信道中传输，要求信道应具有高通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字信号不能干脆在这种带通传输特特性的信道中传输，因此，必需用数字信号对载波进行调制，产生各种已调信号。我们通常采纳数字键控的方法来实现数字调制信号，所以又将其称为键控法。当调制信号采纳二进制数字信号时，这种调制就被称为二进制数字调制。最常用的二进制数字调制方式有二进制振幅键控、二进制移频

2、键控和二进制移相键控。其中二进制移相键控又包括两种方式：肯定移相键控(2PSK)和相对(差分)移相方式(2DPSK)o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更时，就产生了二进制移相键控，即所谓的肯定移相键控(2PSK)o虽然肯定移相键控的实现方法较为简洁，但是却存在一个缺点，即我们所说的倒“万”现象。因此，在实际中一般不采纳2PSK方式，而采纳2DPSK方式对数字信号进行调制解调。本文主要探讨关于2DPSK的调制解调。并将其与MAT1.AB结合进行探讨和仿真。关键字：调制解调2DPSKMAT1.AB仿真摘要1一、2DPSK原理介绍O1.1 2DPSK的基本原理：O1.2

3、 2DPSK的调制原理:11.3 2DPSK的解调原理:21.3.1 极性比较法：41.3.2 相位比较法：4二、系统设计42.1调制与解调原理42.22DPSK调制解调总原理图5其2DPSK调制与解调信号在加入高斯噪声前后差别62. 3DPSK调制与解调波形图6三、系统仿真63. 1仿真程序63.22DPSK模拟调制和差分相干解调法仿真图93.2调试过程及结论10四、结论13致谢14参考文献152DPSK原理介绍1.12DPSK的基本原理：说到2DPSK,就不得不说一下二进制移相键控（2PSK）。所谓二进制移相键控（2PSK）方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而变更的一种数字调制方式。即若发

4、送二进制符号O则载波初始相位取0,若发送二进制符号1则载波初始相位取江，如图1所示（假设一个码元用一个周期的正弦波表示）。这种移相通常被称为肯定移相方式，假如采纳肯定移相方式，由于发送端是以某一个相位作基准的，因而在接收系统中也必需有这样一个固定基准相位作参考。假如这个参考相位发生变更（0相位变）相位或乃相位变0相位），则复原的数字信息就会由0变为1或由1变为0,从而造成错误。这种现象常称为2PSK方式的“倒江”现象或“反向工作”现象。为此实际中一般采纳一种所谓的差分移相键控（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移

5、Ae表示（Ae定义为本码元初相与前一码元初相之差），设编码结果如图1.l所示。这样就避开了2PSK中的倒）现象。产生2DPSK信号时，先将输入的肯定码转换成相对码，然后再用相对码用二进制肯定移相方式对载波进行调相。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。即本码元初相与前一码元初相之差。假设前后相邻码元的载波相位差为Ae,可定义一种数字信息与Ae之间的关系为：=Jo,表示数字信息0”=Vr,表示数字信息T下面将为大家介绍一下2DPSK的调制与解调原理。1.2 2DPSK的调制原理：众所周知2PSK调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180的正弦波表示，而数字码元“0”

6、用初始相位为0的正弦波表示。若设。行是传输数字码元的肯定码，则2PSK已调信号在任一个码元时间7内的表达式为s(f)=AsinN:/+()(z)=1或O(1)若将传输数字码元的肯定码。(。先进行差分编码得相对码,其差分编译码如下：差分编码为M)=n(r)如-7)(2)差分译码为(z)=Mr)一Tj(3)再将相对码MD进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间7内的表达式为Sc)=4sin6ycf+MkM)=1或O(4)差分编码移相2DPSK在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK),因而在实际的数据传输

7、系统中得到广泛的应用。2DPSK调制解调系统的原理框图如图1.2所示。图1.22DPSK调制解调系统原理框图2DPSK调制原理是指载波的相位受数字信号的限制而变更，通常用相位0来表示“1”，而用1800来表示“0”。差分移相键控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信号的产生只须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1.3,其中Sk）为载波，为已调信号。Eo(t)S(t)图1.32DPSK的调制方框图1.3 2DPSK的解调原理:m带通麻器邛汁!赢引耦本地载波2DPSK解调原理图基于DFT的2DPSK解调算法：实际

8、中接收到的2DPSK信号在经过带通滤波后，由于码元跳变处的高频重量被过滤掉，滤波后的2DPSK信号波形分为稳定区和过渡区，码元中间部分是稳定区，前、后部分为过渡区。稳定区内的信号基本无损失，波形近似为正弦波，而过渡区内的波形则不是正弦波，并且幅度明显降低。调制信息基本上只存在于码元稳定区。从上述分析动身，可以得到基于DFT的数字解调方案。详细解调方法：对每个码元稳定区内的采样点依据公式（5）做DFT：nIN(5)Q=ZXASin211knNjt=其中，代表每个载波周期的采样点个数，N代表做DFT时运用的稳定区内的采样点个数（通常取多个载波整周期）。然后，提取出前后码元的相位跳变信息历来进行解调

9、判决：计算e=atan（Q/）,并依据。和/的正负状况确定的取值范围。把本码元的相位记为,前一码元的相位记为外，则%functiony=dpsk2()fs=30000;Time_HoId_On=0.1;Num_Unit=fs*Time_Hold_On;High_1.evel=ones(1,Num_Unit);1.ow_1.evel=zeros(1,Num_Unit);w=300;A=1;%Initial_The_Signal%Sign_Sel=0,1,1,0,1,0,0,11.enth_Of_Sign=length(Sign_Set);st=zeros(I,Num_Unit*1.enth_Of

10、_Sign);sign_orign=zeros(1,Num_Unit*1.enth_Of_Sign);sign_result=zeros(1,Num_Unit*1.enth_0f1.Sign);t=0:1/fs:Time_Hold_On*1.emh_Of-Sign-1/fs;%Generate_The_Original_Signal%forI=1:1.enth_Of_SignifSign.Set(I)=Isign-orign(I-l)*Num_Unit+1:I*Num-Unit)=High_1.evel;elsesign_orign(I-l)*Num_Unit+I:I*Num_Unit)=1.

11、ow_1.evel;endend%Modulation_Part%forI=1:1.enth_OCSignifSign.Set(I)=1st(I-l)*Num_Unit+1:I*Num_Unit)=A*cos(2*pi*w*t(I-l)*Num_Unit+1:I*Num_Unit)+(pi/2);elsest(I-l)*Num_Unit+I:I*Num_Unit)=A*cos(2*pi*w*t(I-l)*Num_Unit+1:I*Num.Unit);endendfiguresubplot(2,1,1)plot(t,sign.orign);axis(0,Time_Hold_On*(1.enth_

12、Of_Sign+1),-(A/2),A(A/2);tille(原始信号)gridsubplot(2,1,2);plot(t,st);axis(0,Time_Hold_On*(1.enth_Of_Sign+1),-3*(A/2),3*(A/2);title(调制后的信号)grid%dt=st.*cos(2*pi*w*t);figuresubplot(2,lJ)plot(t,dt);axis(0,Time_Hold_On*(1.enth_Of_Sign+1),-3*(A/2),3*(A/2)1);title(相乘后的波形)grid%低通滤波部5ifc%N,Wn=buord(2*pi*50,2*pi

13、*150,3,25,s);%临界频率采纳角频率表示b,a=butter(N,Wn,s,);bz,az=impinvar(b,a,fs);%映射为数字的dt=filter(bz,az,dt);subplot(2,l,2)plot(t,dt);axis(0,Time_Hold_On*(1.enth_Of_Sign+1),-3*(A/2),3*(A/2);tille。低通滤波后的波形，);grid%抽样判决&逆码变换部分%forI=1:1.enlh_Of_Signifdt(2*I-l)*Num.Uni(2)0.25sign_result(I-l)*Num_Unit1:I*Num_Unit)=High

14、_1.evel;elsesign_result(I-1)*Num_Unit+1:I*Num_Unit)=1.ow_1.evel;endendfigureplot(t,sign-result);axis(0,Time_Hold_On*(1.enth_Of_Sign+1),-3*(A/2),3*(A/2);tille。逆码变换后的波形，);grid3.22DPSK模拟调制和差分相干解调法仿真图原始信号调制后的信号相乘后的波形图2.12DPSK模拟调制和差分相干解调法仿真图3.2调试过程及结论调制过后加入高斯白噪声，连接到带通滤波器，去除调制信号以外的在信道中混入的噪声，再连接到相乘器。此相乘器是一

15、路延时一个码元时间后与另一路信号相乘。作用是去除调制信号中的载波成分。信号经过低通滤波器后，去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号。经过抽样判决，便还原成原始信号。低通滤液后的波形OO0.10.20.30.40.50.60.70.80.9四、结论在利用Matlab完成的2DPSK调制解调系统仿真设计中，由于信道中引入了适当的高斯白噪声，还有接收端带通滤波器的参数设置问题，它使解调后的输出波形与信号源产生的波形相比有肯定的畸变和时延。为了更好地改善系统的传输性能，在设置每个模块的参数时都须经过严密计算得出准确的值。此外，同步也是该通信系统中一个重要的探讨问题。本设计中采纳了差分相干解调的设计方

16、式,接收端须要供应一个与放射端调制载波同频同相的相干载波，这样才能保证载波同步。解调出的基带信号要经过抽样判决器。抽样判决的时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，在接收端必需产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和码元接收的终止时刻应对齐，还应与系统输入的时钟信号相一样，这样就保证了系统的位同步。解决了以上几点问题后，系统的输出波形得以改善，误码率降低，信息传输的质量更为牢靠，基本达到的设计要求。致谢参考文献1樊昌信,张甫翊,徐炳祥等.通信原理M.第5版.北京:国防工业出版社,2002:1213.2杜武林.高频电路原理与分析M.西安:西安电子科技高校出版社,2000:24-25.3张会生.现代通

17、信系统原理M.北京:高等教化出版社,2005:3435.4胡庆.电信传输原理M.北京:电子工业出版社,2004:3233.5孙学军等.通信原理M北京:电子工业出版社,2003:3536.6曹志刚等现代通信原理M北京:清华高校出版社,2000:1273.7郭梯云等.移动通信M.西安:西安电子科技高校出版社,2000:27-28.8李宗豪.基本通信原理M.北京:北京邮电庙校出版社,2006:3839.9张宇伟,王耀明.基于MAT1.AB的调制解调系统仿真设计.上海电机学院学报N.2005:3536.10徐明远,邵玉彬.MAT1.AB仿真在通信与电子工程中应用M.西安:西安电子科技高校出版社,2005:4546.11欧阳喜,葛临东.一种利用短时DFT分析实现全数字2DPSK接收机解调的新算法.电讯技术J.2001:59-62.12樊昌信,张甫翊，徐丙祥等.通信原理M.北京:国防工业出版社,2001:871.