1 技术要求 .................................................................................................................................................. 1 2 基本原理 .................................................................................................................................................. 1 2.1调制部分 ........................................................................................................................................... 1 2.2解调部分 ........................................................................................................................................... 2 2.2.1极性比较法 ............................................................................................................................... 2 2.2.2差分相干解调法 ....................................................................................................................... 3 3 仿真系统 .................................................................................................................................................. 3 3.1调制2DPSK 的仿真模型 .................................................................................................................. 3 3.2调制2DPSK的仿真过程 ................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3解调2DPSK 信号的仿真 .................................................................................................................. 4 3．3.1极性比较法解调2DPSK 的仿真模型 .................................................................................... 4 3．3.2差分相干解调法 ..................................................................................................................... 7 4 模块功能分析 .......................................................................................................................................... 7 4.1调制部分 ........................................................................................................................................... 7 4.2信道部分 ........................................................................................................................................... 8 4.3解调部分 ........................................................................................................................................... 8 4.3.1极性比较法 ............................................................................................................................... 8 4.3.2差分相干解调法 ....................................................................................................................... 8 5 调试过程及结论 ...................................................................................................................................... 9 5.1极性比较法 ....................................................................................................................................... 9 5.2差分相干解调法 ............................................................................................................................. 11 5.3信号倒“π” ................................................................................................. 错误！未定义书签。 5.4误码分析 ......................................................................................................................................... 12 6 心得体会 ................................................................................................................................................ 12 7 参考文献 ................................................................................................................................................ 13
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2DPSK数字调制系统
1 技术指标
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调制部分
由于数字信号的传输优于模拟信号,所以数字信号的传输越来越重要。虽然近距离时可以由数字基带信号直接传输,但是进行远距离传输时必须将基带信号调制到高频处才能在信道中传送时尽量保持较高的准确率。二进制移相键控是二进制数字信号调制基本方式之一,其包括两种方式:绝对移相方式(2PSK)和相对(差分)移相方式(2DPSK)。绝对移相方式存在一个缺点,即倒“π”现象，且一旦发生基带信号将全部取反。而相对移相方式则是由两相邻载波波形的初始相位之差决定的，可以很好地克服倒“π”所引起的误码。因此,在实际中一般不采用2PSK方式，而采用2DPSK方式。
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移相键控是指载波的相位受数字信号的控制而改变,通常用相位初始0来表示“0”,用180来表示“1”。二进制相对移相键控2DPSK信号的参考相位不是本地载波的相位,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的调制框图见图2-1。
图2-1相对(差分)的移相方式调制框图
相对(差分)移相方式(2DPSK)对应的调制系统如图2-2所示：
图2-2相对(差分)移相的调制系统
其中差分编码的具体实现功能就是将基带信号码（绝对码）通过模二处理转化为相对码(2DPSK码)。将得到的相对码与载波相乘从而在信道中传输。
2.2解调部分
2DPSK信号有两种解调方式：极性比较法和差分相干解调法。
2.2.1极性比较法
极性比较法的解调原理是:对2DPSK信号进行极性比较,恢复出相对码,再通过码反变换转换为绝对码,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相位
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跳变,解调出的相对码会产生倒“π”现象,但是经过码反变换后,输出的绝对码不会发生任何倒“π”现象,从而解决了载波相位跳变引起的问题。极性比较法的解调系统原理框图如下图2-3所示：
图2-3极性比较法的解调系统
2.2.2差分相干解调法
2DPSK信号也可以采用差分相干解调方式(相位比较法),其解调系统原理框图如下图2-4所示。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。
图2-4差分相干解调系统
3 建立模型描述
3.1调制2DPSK 的仿真模型
在SystemView 环境下建立调制2DPSK的仿真模型，其仿真模型如下图3-1所示：
3
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图3-1调制2DPSK的仿真模型
图3-1调制2DPSK的仿真模型中的关键图符及其参数设置如下： 器件序号 0 3 4 7 8 10
器件名称 信号源 延迟DELAY 异或门XOR 单刀双掷开关 正弦波发生器 反相器 功能及参数设置 基带信号波特率为1000B，即每秒1000个二进制符号 DELAY延时为0.001s 阈值设的是0.1V。图符3和图符4构成\"码变换器\" 本地载波，频率为2000Hz 得到初始相位为180，延时器延时0.025s实现 3.2解调2DPSK 信号的仿真
3．2.1极性比较法解调2DPSK 的仿真模型
在SystemView 环境下建立极性比较法解调2DPSK的仿真模型，其仿真模型如下图3-5所示：
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图3-5极性比较法解调2DPSK 的仿真模型
图3-5极性比较法解调2DPSK 的仿真模型中主要图符及其参数设置如下表格： 器件序号 24 29 器件名称 带通滤波器 抽样判决器 功能及参数设置 最高频率为3000HZ，最低频率为1000HZ 阈值为0.1V。码元信号为0时，输出为0V；码元信号为1时，输出为1V 30 算子库中的延迟DELAY 34 加法器 将图符35对应的加性高斯白噪声附加到信号波形上 35 40 45
极性比较法解调2DPSK 的仿真过程极性比较法的原理实际上就是PSK的解调方法,只是在最后加了码变换器。具体过程可由各个分析窗口的波形看出,如图3-6～3-10所示：
加性高斯白噪声 低通滤波器 比特误码率 截止频率为1000HZ 阈值为0.5V，测试BIT数为100 算子库中的延迟DELAY 5
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图3-6相乘后的波形
图3-7低通滤波后的波形
图3-8抽样判决后的波形
图3-9码反变换后的波形
图3-10本地载波波形
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3．2.2差分相干解调法
在SystemView环境下建立差分相干解调法仿真模型，其仿真模型如下图3-11所示：
图3-11差分相干解调法仿真模型
图3-11差分相干解调法仿真模型中主要图符及其参数设置如下表格所示： 器件序号 15 17 18 19 20 器件名称 带通滤波器 延时器 乘法器 低通滤波器 抽样判决器 功能及参数设置 最高频率为3000HZ，最低频率为1000HZ 使原信号产生一个码元的延迟 完成基带信号和载波信号的乘法运算以及延时信号与原信号相乘 截止频率为2000HZ 门限电压设为0.2V。码元信号为0时，输出为0V；码元信号为1时，输出为1V 23
标准观察窗口 可在系统运行结束后于系统窗口中显示输出波形
4 模型组成模块功能描述
4.1调制部分
2DPSK的调制系统是利用了异或门实现从绝对码到相对码的转换的。利用一个延时器将首先发送的一个绝对码元和其后的一个码元取模二加从而得到相对码。在仿真系统中，
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我们选择的是先得到相对码再利用和PSK码类似的单刀双掷开关，起到键控作用，将码元1对应180初始相位的载波输出，将码元0对应0初始相位的载波输出。180初始相位的载波是直接利用了一个反相器（其实也可以直接利用延迟半个载波周期）实现的。
基带信号码源是单极性非归零码，为了便于和输出码作对比，在观测基带码波形前加了一个延时器，通过观测到的两波形是否一一对应的反馈来决定延迟时间的大小。
4.2信道部分
在本次仿真系统中我们添加了高斯噪声，窄带干扰信道作为对信号的干扰，在解调部分添加相应的误码检测模块来检验系统的抗噪性能。
4.3解调部分
4.3.1极性比较法
本系统调制的时候采用基带码元频率为20HZ，载波频率为50HZ因此经过信道后，带通滤波器设置的带宽范围是30HZ～70HZ。经过带通滤波器后的，将本地载波信号与带通信号相乘，得到的高频信号经过截止频率为20HZ的低通滤波器滤波后，得到的滤波信号经过抽样判决可得到相对码码元波形，再经过最后的码反变换器还原出原始基带信号。由2PSK解调加差分译码，2PSK解调器将输入的2DPSK信号还原成相对码，再由差分译码器（码反变换器）把相对码转换成绝对码，输出。
4.3.2差分相干解调法
差分相干解调法。它是直接比较前后码元的相位差而构成的，故也称为相位比较法解调。这种方法不需要码变换器，也不需要专门的相干载波发生器，因此设备比较简单、实用。延时电路的输出起着参考载波的作用。乘法器起着相位比较（鉴相）的作用。
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5 调试过程及结论
5.1极性比较法
图5-1信号源波形图
图5-2经低通滤波器波形图
图5-3第一次抽样波形图
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图5-3第2次通过低通滤波器波形图
图26 最后抽样判决波形图
在仿真中基带信号的频率为2000HZ，即码元传输速率为Rs=0.0005B，则低通滤波器的阻带边频率设置为2000Hz。正弦波和与余弦波的频率设置为fc=2000Hz， 2DPSK信号的频率范围近似为（fc-Rs，fc+Rs），则带通滤波器的通带下边频率设置为1000Hz，通带上边频率设置为3000Hz。设置完各模块参数，检查无错误后启动仿真，用示波器观察各点的波形。比较基带信号波形和输出波形，发现输出波形有一个码元的延时。在调试的过程中发现参数的设置十分重要，波形结果是否正确决定于各个模块参数的设置，综合比较分析我得到的结果是正确的
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5.2差分相干解调法
图5-4信号源波形图
图5-5加噪经过带通滤波器的波形图
图5-6经低通滤波器波形图
图5-7抽样判决波形图
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5.4误码分析
误码分析模块主要是针对加了高斯噪声，窄带干扰通道以后。利用码元输出和基带码元相比较而大致对系统误码率做出的一种评估。该模块在系统中的评估结果如下图5-11所示。本次仿真系统的基带码元速率为20B，码元1，0分别用“1V”和“0V”表示。
图5-11误码率分析
6 心得体会
本次课程设计在刚开始的过程中无从下手，手忙脚乱，时间又紧，最终决定用软件仿真来实现2DPSK的编码过程。通过这次设计，掌握了2DPSK编码的工作原理及MATLAB软件的工作过程，学会了使用仿真软件 SystemView（通信系统的动态仿真软件），并学会通过应用软件仿真来实现各种通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐
在实验中如何用仿真系统去模拟2DPSK数字调制系统的调至与解调是本次课程设计的一大难题，由于MATLAB容量太大且安装较复杂我们选择了SYSTEMVIEW。通过阅读相关的文件我们大致了解了SYSTEMVIEW的操作方法。但是真正做起来还是很费时间的，因为对相关的元器件不太了解只有结合软件说明加实际的操作去慢慢的摸索。仿真过程中肯定会出现很多错误，不是一帆风顺的，很多参数的设定也不知道从何入SYSTEMVIEW。由于软件是英文版本的所以单词很多不认识，也极大的影响了我做实验的速度和耐性，最好不懂的查一下字典知道什么意思后好做点，过程中会出现很多错误但是有老师和同学的帮主，很多都可以迎刃而解，最后通过观测码型和基带码来看自己做的是否正确。
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7 参考文献
[1] 徐炳祥.数字动态滤波器.电子科学技术，1981. [2] 冯丙昌.脉冲调制通信.北京：人民邮电出版社，1982 [3] 樊昌信.通信原理（第五版）.北京：国防工业出版社，2003 [4] 乐光新.数据通信原理.北京：人民邮电出版社，1988
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