BPSK调制原理.docx
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BPSK调制原理
原理：
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。
假设前后相邻码元的载波相位差为∆ϕ，可定义一种数字信息与∆ϕ之间的关系为
则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK信号的载波相位关系如下表所示
数字信息与∆ϕ之间的关系也可以定义为
2DPSK信号调制过程波形如图1所示。
10010110
2
图12DPSK信号调制过程波形
可以看出，2DPSK信号的实现方法可以采用：
首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。
2DPSK信号调制器原理图如图2所示。
图22DPSK信号调制器原理图
其中码变换即差分编码器如图3所示。
在差分编码器中：
{an}为二进制绝对码序列，{dn}为差分编码序列。
D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView中此延迟环节一般可不采用D触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。
图3差分编码器
二进制差分相位键控（2DPSK）的解调
1、实验目的：
（1）了解2DPSK系统解调的电路组成、工作原理和特点；
（2）掌握2DPSK系统解调过程信号波形的特点；
（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。
2、实验内容：
以2DPSK作为系统输入信号，码速率Rb＝10kbit/s。
（1）采用相干解调法实现2DPSK的解调，分别观察系统各点波形。
（2）获取主要信号的功率谱密度。
3、实验原理：
相干解调法：
2DPSK信号可以采用相干解调方式（极性比较法），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。
解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13（a）、（b）所示：
图132DPSK信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形
其中码反变换器即差分译码器组成如图14所示。
在差分译码器中：
{
}为差分编码序列，{
}为差分译码序列。
D触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView中此延迟环节一般可不使用D触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块”。
图14差分译码器
4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：
相干解调法：
相干解调法的系统组成如图16所示。
图16相干解调法的系统组成
其中，图符11为带通滤波器，图符13实现相干载波的提取，图符12为乘法器，图符15为低通滤波器，图符16、17、18实现抽样判决，图符19、20实现差分解码。
图符19输出再生的绝对码。
图符的参数设置如表3所示。
表3：
相干解调法图符参数设置表
编号
库/名称
参数
11
Operator:
LinearSys
ButterworthBandpassIIR
3Poles，LowFc=10e+3Hz，HiFc=30e+3Hz
QuantBits=None，InitCndtn=Transient，
DSPModeDisabled，FPGAAware=True，
RTDAAware=Full
13
Comm:
Costas
VCOFreq=20e+3Hz，VCOPhase=0deg
ModGain=1Hz/v，LoopFltr=1+1/s+1/s^2
Output0=BasebandInPhase，
Output1=BasebandQuadrature
Output2=VCOInPhase，Output3=VCOQuadraturet12
RTDAAware=Full
15
Operator:
LinearSys
BesselLowpassIIR
3Poles，Fc=8e+3Hz，QuantBits=None，InitCndtn=Transient
DSPModeDisabled，FPGAAware=True，RTDAAware=Full
16
Operator:
Sampler
Interpolating，Rate=10e+3Hz，Aperture=0sec，ApertureJitter=0sec
17
Operator:
Hold
LastValue，Gain=1，OutRate=200e+3Hz
18
Logic:
Buffer
GateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1v
FalseOutput=-1v，RiseTime=0sec，FallTime=0sec
19
Logic:
XOR
GateDelay=0sec，Threshold=0v，TrueOutput=1v
FalseOutput=-1v，RiseTime=0sec，FallTime=0sec
20
Operator:
Delay
Non-Interpolating，Delay=100.e-6sec，Output0=Delayt19
Output1=Delay-dT
调制信号为PN序列，码速率Rb＝10kbit/s；正弦载波的频率为20kHz。
系统定时：
起始时间0秒，终止时间1.95e-3秒，采样点数500，采样速率300e+3Hz，获得的仿真波形如图17所示。
（a）二相相对调相（2DPSK）信号
（b）带通滤波器的输出
（c）提取的相干载波
（d）乘法器的输出
（e）低通滤波器的输出
（f）解调输出的相对码
（g）解调输出的绝对码
图17相干解调过程的仿真波形
2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图18所示。
图182DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图
眼图如图19所示。
图19眼图
图19的眼图是没有加噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰。
信噪比0dB时的眼图
信噪比5dB时的眼图
信噪比20dB时的眼图
信噪比30dB时的眼图
可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。
5、主要信号的功率谱密度：
2DPSK的谱如图24所示。
图242DPSK的谱
乘法器输出信号的谱如图25所示。
图25乘法器输出信号的谱
输出PN序列的基带谱如图26所示。
图26输出PN序列的基带谱
通过比较相干解调法和非相干解调法可以看出，相干解调法需要提取相干载波，还要进行码反变换，即将相对码变换为绝对码；而非相干解调法不需要提取相干载波，也不需要进行码反变换。
6、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：
低通滤波器的单位冲击相应
低通滤波器的幅频特性曲线
7、思考题：
（1）在相干解调法中，采用其它方法提取相干载波，试仿真之。
（2）与相干解调法相比，差分相干解调法有哪些优势？
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