【正文】 圖 36 a圖為 2PSK抽樣判決后信號(hào)波形 b圖為 抽樣判決后信號(hào)頻譜， c圖為原信號(hào)波形 d圖為 原信號(hào)頻譜 解調(diào)時(shí)加噪聲的 2PSK 信號(hào)與同步載波在頻域相乘再經(jīng)過(guò)低通濾波后，再經(jīng) 過(guò)抽樣判決后恢復(fù)出原始數(shù)字信號(hào)，各時(shí)間波形和頻譜如圖 36所示，抽樣判決 后 信號(hào) 時(shí)域波形 和頻譜與 源信號(hào)相比 是一致的，說(shuō)明沒(méi)有產(chǎn)生誤碼。 調(diào)制后信號(hào) 的時(shí)間 波形由兩種相位不同的波形組成，而且兩種波形是反相的， 即相位相差 180度 。 圖２－ 6 2DPSK 差分相干解調(diào)器原理框圖 e2DPSK (t) 相乘器 低通濾波器 抽樣判決器 定時(shí)脈沖 輸出 帶通濾波器 延遲 Ts 圖 31原信號(hào)波形及原信號(hào)波形頻譜 其中源信號(hào)是隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制碼元，載波頻為 fc=256Hz，幅度為１的余弦波。 2PSK解調(diào)采用如圖２－２所示 方法 ，將 2PSK信號(hào)在頻域上與載波相乘，再經(jīng)過(guò)低通濾波，然后進(jìn)行抽樣判決得到解調(diào)信號(hào)。 2DPSK系統(tǒng)是一種實(shí)用的數(shù)字調(diào)相系統(tǒng)，但其抗加性白噪聲性能比 2PSK的要差。移相 o π 碼變換 e2DPSK (t) 圖２－ 5 2DPSK 相干解調(diào)器原理框圖 e2DPSK (t) cosωct 相乘器 低通濾波器 抽樣判決器 定時(shí)脈沖 碼反變換器 輸出 帶通濾波器 個(gè)碼元間隔 Ts，然后與 2DPSK信號(hào)本身相乘。 2DPSK信 號(hào)的另一種解調(diào)方法是差分相干解調(diào)（相位比較法），其原理框圖如圖２－ 6所示。在解調(diào)過(guò)程中，由于載波相位模糊性的影響，使得解調(diào)出的相對(duì)碼也可能是“１”和“０”倒置，但經(jīng)差分譯碼（碼反變換）得到的絕對(duì)碼不會(huì)發(fā)生任何倒置的現(xiàn)象，從而解決了載波相位模糊性帶來(lái)的問(wèn)題。 式（２ .3－ 2）稱(chēng)為差分編碼（碼變換），即把絕對(duì)碼變換為相對(duì)碼；其逆過(guò)程稱(chēng)為差分譯碼（碼反變換），即 1??? nnn bba （ － 3） 2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法之一是相干解調(diào)（極性比較法）加碼反變換法。 差分碼可取傳號(hào)差分碼或空號(hào)差分碼。 2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法：先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，即把表示數(shù)字信息的序列的絕對(duì)碼變換成相對(duì)碼（差分碼），然后再根據(jù)相對(duì)碼絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)。根據(jù) ITUT建議，圖２ ３（ a）所示的相移方式稱(chēng)為 A方式；圖２ ３（ b）所示的相移方式稱(chēng)為 B方式。因此，在相鄰碼元之間必定有相位突跳。這時(shí)，當(dāng)前的碼元的相位相對(duì)于前一碼元的相 位改變177。這樣， 2DPSK方式雖然解決了載波相位不確定性問(wèn)題，但是碼元的定時(shí)問(wèn)題仍沒(méi)有解決。在絕對(duì)相移中，它是未調(diào)制載波的相位；在相對(duì)相移中，它是前一碼元的載波相位，當(dāng)前碼元的相位可能是 0或π。 為了更直觀地說(shuō)明信號(hào)碼元的相位關(guān)系，我們可以用矢量圖 來(lái)表述。移相 o π 碼型變換 e2PSK (t) s(t) 相乘器 低通濾波器 帶通濾波器 圖２－ 2 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理框圖 抽樣判決器 cosωct e2PSK (t) 定時(shí)脈沖 輸出 2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱(chēng)相對(duì)相移鍵控。為了克服此缺點(diǎn)，提出了二進(jìn)制差分相移鍵控（ 2DPSK）方式。由于它利用載波相位的絕對(duì)數(shù)值表示數(shù)字信息，所以又稱(chēng)為絕對(duì)相移。在相干解調(diào)中，如何得到與接收的 2PSK信號(hào)同頻同相的相干載波是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。與 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法相比較，只是對(duì) s(t)的要求不同，在 2ASK中 s(t)是單極 性的，而在 2PSK 中 s(t)是雙極性的基帶信號(hào)。這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱(chēng)為二進(jìn)制絕對(duì)相移方式。在 2PSK 中，通常用初始相位 0和π分別表示二進(jìn)制“１”和“ 0”。這樣，可以用載波的某些離散狀態(tài)來(lái)表示數(shù)字基帶信號(hào)的離散狀態(tài)。 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是相同的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。然而，在實(shí)際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在這種帶通傳輸特性的信道中傳輸。 同時(shí) 加深對(duì)所學(xué)的通信原理知識(shí)理解，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)素質(zhì) ； 通過(guò)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)掌握通信中常用的信號(hào)處理方法，能夠分析簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)的性能。 計(jì)算機(jī)仿真軟件在通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。因此，對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的分析與研究越來(lái)越重要，數(shù)字調(diào)制作為數(shù)字通信系統(tǒng)的重要部分之一，對(duì)它的研究也是有必要的。因此，大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 設(shè)計(jì) 意 義 由于傳 輸失真、傳輸損耗以及保證帶內(nèi)特性的原因，基帶信號(hào)不適合在各種信道上進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。通過(guò)仿真更深刻地理解了數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)基本原理 。 此次試驗(yàn)報(bào)告 首先分析了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的 幾 種基本調(diào)制解調(diào)方法，然后，運(yùn)用 Matlab 設(shè)計(jì)了 兩 種數(shù)字調(diào)制 解調(diào) 方法的仿真 程序，主要包括2PSK， 2DPSK。通過(guò)改變載波幅度、頻率、 相位，來(lái)傳輸數(shù)字基帶信號(hào)，所以帶通傳 輸也 叫做載波傳輸。 設(shè)計(jì) 內(nèi) 容 數(shù)字信號(hào) 的傳輸可分為基帶傳輸和帶通傳輸，實(shí)際中的大多數(shù)的信道（如無(wú)線信道）因具有帶通特性而不能直接傳送基帶信號(hào)，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)往往具有豐富的低頻分量，為了使數(shù)字信號(hào)能在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道相匹配，這種用基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換成數(shù)字帶通信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字調(diào)制。 目前， MATLAB 集科學(xué)計(jì)算(putation) 、可視化 (visualization)、編程 (programming)于一身，并提供了豐富的 Windows 圖形界面設(shè)計(jì)方法。它的優(yōu)點(diǎn)在于快速開(kāi)發(fā)計(jì)算方法，而不在于計(jì)算速度。最后， 對(duì)兩 種調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了 比較。通過(guò)仿真， 分析 了 這兩 種 調(diào)制解調(diào)過(guò)程中各環(huán)節(jié)時(shí)域和頻域的波形 ，并考慮了信道噪聲的影響。 數(shù)字調(diào)制是通信系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，數(shù)字調(diào)制技術(shù)的改進(jìn)也是通信系統(tǒng)性能提高的重要途徑。題目 相移鍵控（ PSK） 和差分相移鍵控（ DPSK） 的仿真與設(shè)計(jì) 摘要 計(jì)算機(jī)仿真軟件在通信系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。利用 MATLAB作為編程工具，設(shè)計(jì)了相移鍵控系統(tǒng)的模型，并且對(duì)模型的方針流程以及仿真結(jié)果都給出具體詳實(shí)的分析，為實(shí)際系統(tǒng)的構(gòu)建提供了很好的依據(jù)。本文首先分析了數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的 PSK 和 PSK 的 調(diào)制解調(diào)方法，然后，運(yùn)用 Matlab 設(shè)計(jì)了這 兩 種數(shù)字調(diào)制 解調(diào) 方 法的仿真 程序 。通過(guò)仿真更深刻地理解了數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)基本原理 。 關(guān)鍵詞 2PSK 2DPSK Matlab 設(shè)計(jì)與仿真 設(shè)計(jì)內(nèi)容、意義 了解 MATLAB MATLAB 是一種交互式的以矩陣為基礎(chǔ)的系統(tǒng)計(jì)算平臺(tái) ,它用于科學(xué)和工程的計(jì)算與可視化。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，雇傭 MATLAB 可以進(jìn)行矩陣、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通信、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)等領(lǐng)域。 MATLAB 在美國(guó)已經(jīng)作為大學(xué)工科學(xué)生必修的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之一 ，近年來(lái)， MATLAB語(yǔ)言已在我國(guó)推廣使用，現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門(mén)和高等院校。 在接收端通過(guò)解調(diào)器把帶通信號(hào)還原成數(shù)字基帶信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字解調(diào) ，而包括調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程數(shù)字傳輸 系統(tǒng) 叫做數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)。 利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控制載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，此法通常稱(chēng)為鍵控法，根據(jù)鍵控的不同可分為振幅鍵控，頻率鍵控和相位鍵控。通過(guò)仿真， 分析 了 這 兩 種 調(diào)制解調(diào)過(guò)程中各環(huán)節(jié)時(shí)域和頻域的波形 ，并考慮了信道噪聲的影響。最后， 對(duì) 這 兩 種調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了 比較。為了進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸，必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。另外，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯(cuò)控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進(jìn)入綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ ISDN網(wǎng)），所以通信系統(tǒng)都有由模擬方式向數(shù)字方式過(guò)渡的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的仿真，我 們可以更加直觀的了解數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能及影響性能的因素，從而便于改進(jìn)系統(tǒng)，獲得更佳的傳輸性能。利用 MATLAB 作為編程工具，設(shè)計(jì) 相移鍵控系統(tǒng)的模型，并且對(duì)模型的方針流程以及仿真結(jié)果都給出具體詳實(shí)的分析，為實(shí)際系統(tǒng)的構(gòu)建提供了很好的依據(jù)。 相關(guān)理論 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的相關(guān)原理