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2DPSK
实验四十六:
2DPSK/2PSK调制解调系统在SystemView中的实现
一.实验目的
了解2DPSK和2PSK的调制和解调过程,利用SystemView这一辅助工具,通过改变系统中某几个标识,可以直观的对比2DPSK与2PSK的调制解调过程的区别,并比较源波形经两种调制后的波形差异。
二.基本原理
在绝对调相方式中,发送端是以某一个相位作基准,然后用载波相位相对
于基准相位的绝对值(0或π)来表示数字信号。
因而在接收端也必须有这样
一个固定的基准相位作参考。
如果这个参考相位发生变化(0→π或π→0),.则恢复的数字信号也就会发生错误(“1”→“0”或“O”→“1”)。
这种现象通常称为2PSK方式的“倒π现象”或“反向工作”。
为了克服这种现象,实际中一般不采用2PSK方式,而采用相对调相⒛PSK方式。
相对调相是利用前后相邻码元载波相位的相对变化来表示数字信号。
相对调相值是指本码元的初值与前一码元的初相(或终相)的相位差。
2DPSK的产生基本类似于2PSK,只是调制信号需要经过码型变换,将绝对码变为相对码。
其产生方法有:
模拟调制法和键控法。
本实验中采用模拟调制法。
2DPSK信号的解调方法基本上同2PSK,但解调后的信号为相对码,需进行码型变换,将相对码变换成为绝对码。
2DPSK解调采用最多的方法是差分相干解调(本实验中即采用此法)。
此方法不需要恢复本地载波,只需将2DPSK信号延迟一个码元间隔,然后与2DPSK信号本身相乘。
相乘结果反映了码元的相对相位关系,经过低通滤波器后可直接进行抽样判决恢复出原始数字信息,而不需要差分译码。
图46-12DPSK调制解调系统
图46-2在SystemView中实现2DPSK系统
而2PSK是利用载波的不同相位直接去表示数字信息,其时域表达式为:
绝对移相信号产生的方法有模拟调制法和相移键控法两类,2PSK信号同样可采用相干解调的方法。
利用SystemView这一软件的功能,去掉2DPSK调制部分的码变换和解调部分的延时器,并在解调端插入正弦波发生器,2DPSK(系统就变为了2PSK系统。
可以清楚的观察它们的调制与解调过程的区别。
图46-32PSK调制解调系统
图46-4在SystemView中实现2PSK系统
1.码变换
码变换要实现的是预编码的作用,设输入码为AK,输出码为Bk,则有:
图46-5码变换的实现
图46-6码变换前后的波形
2.单/双变换
单/双变换要完成的功能是:
“1”→“l”:
“0”→“-1”。
要实现这个功能,本实验中采用一个函数器(a^x)和一个反向器相串联。
其中,a取值为-l。
图46-7单/双变换的实现
图46-8单/双变换前后的波形
3.调制
采用正弦波调制,调制信号经过码型变换之后,绝对码已变为相对码。
图46-9调制部分的实现
图46-10源信号与调制后的信号
4.解调
本实验中采用差分相干解调。
此方法不需要恢复本地载波,只需将DPSK信号延迟一个码元间隔Ts,然后与DPSK信号本身相乘。
相乘结果反映了码元的相对相位关系,经过低通滤波器后可直接进行抽样判决恢复出原始数字信息。
图46-11解调部分的实现
图46-12解调部分输入波形。
延迟相乘后的波形以及低通滤波后的波形
5.抽样判决
在SystemView中,用抽样器,保持器和比较器这三个标识来实现接收判决的功能。
其中,比较器的另一端要接入一恒流源,使输出信号与其作比较。
恒流源采用正弦波发生器来实现(频率设为0)。
图46-13抽样判决的实现及各点波形
图46-14接收判决后的输出波形与源波形比较(延时0.2sec)
三.交互的实现
1.在2DPSK系统中修改某几个标识以实现2PSK系统。
利用SystemView这一软件的功能,去掉2DPSK调制部分的码变换和解调部分的延时器,并在解调端插入正弦波发生器,2DPSK系统就变为了2PSK系统。
可以清楚的观察它们的调制与解调过程的区别。
(见图46-4)
图46-152PSK系统中源波形、调制波形及解调并抽样后的输出波形
2.比较信道中有无噪声对波形的影响,在sink23处观察眼图,比较二者的区别。
图46-16信道中无噪声的情况
图46-17信道中加入高斯噪声的情况
3.在信道中有无噪声的情况下,在sink9处观察功率谱。
图46-18信道中无噪声的情况
图46-19信道中加入高斯噪声的情况
四.参数配置
2DPSK系统:
Token0:
基带信号-PN码序(Amp=0.5v,Offset=0.5v,Rate=10Hz,Levels=2)
Token1:
函数a^x(a=-l)
Token2:
反向器
Token4:
载波一正弦波发生器(Amp=1v,Freq=60Hz)
Tokenl2,13:
延时器(Delay=0.1sec)
Token21:
模2加(异或)f
Token17:
带通滤波器(LowFc=55Hz,HiFe=65Hz)
Token10:
低通滤波器(Fe=10Hz)
Tokenl⒋抽样器(Rate=10Hz)
Token15:
保持器(Gain=1)
Tokenl9:
正弦波发生器(Amp=0v,Freq=0Hz)
Token20:
比较器(Comparison=‘〈’,AInput=Tokenl5,
BInput=Token19)
2PSK系统
Token0:
同2DPSκ系统Token0
Token1:
同2DPSκ系统Tokenl
Token2:
同2DPSK系统Token2
Token4,16:
正弦波发生器(Amp=lˇ,Freq=20Hz)
Token18:
带通淹波器(LotrFc=15Hz,HiFe=25Hz)
Token11:
低通滤波器(Fe=40Hz)
Token13:
同2DPSK系统Token14
Token14:
同2DPSK系统Token15
Token10:
同2DPSK系统Token19
Token1⒌比较器(Comparison=‘>’,AInput=Token14,BInput=Token10)
系统时间:
StopTime=1secor1.5secor2sec。
SampleRate=10000Hz
五、实验报告
1.根据实验内容,画出创造的通信传输(调制和解调)实验系统的原理框图,并标出自己所选取的各种指标和参数。
2.画出(或打印)各相关点的波形和频谱,若有滤波器,画出其特性曲线。
3.画出(或打印)各数字调制系统在解调器的相应点的眼图。
4.将在SystemView的软件下进行的通信系统仿真分析结果与硬件电路实验结果进行比较,有哪些不同,为什么?
六.思考问题
1.观察并整理实验波形。
2.观察噪声对眼图的影响,理解眼图的作用。
3.观察噪声对功率谱的影响,并分析原因。
4.比较DPSK与PSK系统的调制解调过程的区别。
七.实验内容及结果截图
2dpsk总图
PN码序列大图
第一个延迟器输出波形
加法器输出波形
第二个延迟器输出波形
最终结果
五幅图比较图
(注:
此图是重新编译以后得到的数据图)
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