2DPSK数字系统的设计.doc-资料库

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武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书目录 1 前言.................................................................................................1 1．1 设计任务.................................................................................. 1 1．2 设计意义...................................................................................1 2 基本原理..........................................................................................2 2．1 二进制差分相移键控(2DPSK)....................................................... 2 3. 2DPSK 数字通信系统设计........................................................3 3．1 系统原理总图 ............................................... 3 3．2 2DPSK 的调制 ............................................... 6 3．3 2DPSK 信号的解调 ........................................... 7 3．4 同相正交锁相环 .............................................9 3．4 系统总效果 ................................................11 4 性能分析.......................................................................................11 5．系统调试.....................................................................................12 6．小结...........................................................................................12 参考书目...........................................................................................13 0

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 1 前言 1．1 设计任务设计一个 2DPSK 数字系统，要求有发送，接收与同步三个部分。每部分均需要详细描述原理框图、设计方法、参数选择、仿真波形，并按要求书写报告书。 1．2 设计意义通信按照传统的理解就是信息的传输与交换.在当今信息社会,通信则与传感,计算机技术紧密结合,成为整个社会的高级“神经中枢”。没有通信，人类社会是不可想象的。一般来说，社会生产水平要求社会通信水平与之相适应。若通信的水平跟不上，社会成员之间的合作程度就爱到限制，社会生产力的发展也必然受到限制。可见，通信是十分重要的。通信系统按照传输的信号种类可以分为模拟通信系统和数字通信系统。在数字通信中，有些场合可以不经过如模拟传输那样的载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。这种不使用载波调制解调装置的而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统。然而，实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号，必烦用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓正弦载波这调制，称为正弦载波数字调制系统。从原理上来说，受调载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道的传输就可以了。但实际上，在大多数数字通信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。和模拟调制一样，数字调制也有调幅，调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。数字调制与模拟调制相比，其原理并没有什么区别。不过模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值；而数字调制都是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息所传送的信息，在接收端也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制信号，在二进制时有振幅键控 1

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式。二进制差分移相键控（2DPSK）是二进制移相键控（2PSK）的改进形式。 2 基本原理 2．1 二进制差分相移键控(2DPSK) 二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作 2DPSK。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。假设相对载波相位值用相位偏移表示，并规定数字信息序列与之间的关系为图 1 2DPSK 信号波形与 2PSK 的波形不同，2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。这说明解调 2DPSK 信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。这就避免了 2PSK 方式中的“倒”现象发生。单从波形上看，2DPSK 与 2PSK 是无法分辩的，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝 2

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 b n a n     a n b n b n b n -1 -1 对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系为 2DPSK 信号的表达式与 2PSK 的形式完全相同，所不同的只是此时式中的 s(t)信号表示   s t   n 的是差分码数字序列。即 b g t nT n b    S 2 DPSK ( ) t    s t cos t c 3. 2DPSK 数字通信系统设计 3．1 系统原理总图 2DSPK 设计总原理图如图所示，从左边输入端输入一个基带二进制信号，经过差分码变换将绝对码转化为相对码。再通过开关选同电路对其进行 DPCM 编码调制，再将已调信号送入加噪信道进行传输，右端为解调电路，经过科斯塔斯锁相环电路进行锁相，再经过低通滤波器滤出低频成分，经过抽样后得到差分信号，再经过差分变换得到二进制基带信号。2DPSK 信号功能完成。 3

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书图 2 2DPSK 系统流程图这次仿真设计我们使用的软件是 SystemView，它将一些功能模块化，简单实用，因此我们选择它来进行设计，下面是利用 SystemView 对以上框图功能的实现电路图 4

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书图 3 2DPSK 通信系统实现电路流图 5

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书 3．2 2DPSK 的调制实现相对调相的最常用方法正是基于上述讨论而建立的，如图所示。首先对数字信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行 2PSK 调制（绝对调相）。2PSK 调制器可用前述的模拟法如图（a），也可用键控法如图（b）。图 4 2DPSK 的调制过程 2DPSK 信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变换法。后者又称为极性比较－码变换法。波形如下: 图 5 信号源图 6 差分信号 6

武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书图 7 已调信号 3．3 2DPSK 信号的解调 2DPSK 信号一般采用极性比较法解调,然后将输出的序列换成绝对码序列。其原理方框图如图图 8 2DPSK 解调流程图经过带通滤波器后选出 2DPSK 信号 ( )S t   S t  m t ( )cos t c 其中  m t 是要有用信号， cos c 是载波信号经过乘法器后输出为 1( ) S t S t m t 1 ( )  ( )cos 2 t  c  1 2 ( ) m t  1 2 cos 2  c 当经过低通滤波器后，高频的 2cos ct 会被滤滤掉，得： 7

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