数字化DPSK调制解调器的研究jon-kon

数字化DPSK调制解调器的研究

是人们研究的一个重要方向。讨论和仿真实现了基于FPGA用Altera公司的FPGA开发平台Quartus II 3.0

关键词( FPGA) Quartus II

中图法分类号TN919.6; 文献标识码B

现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。一个系统的通信质量, 很大程度上依赖于所采用的调制方式。因此,对调制方式的研究, 将直接决定通信系统质量的好坏[1, 2]。随着超大规模集成电路的发展, 尤其是微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用, 数字化成为目前通信技术发展的趋势, 它具有可靠性高、灵活性强、易大规模集成等优点, 日益受到重视。目前, 数字化的手段主要有专用集成电路(ASIC) 和通用数字信号处理器(DSP) 。现场可编程门阵列( FPGA) 提供了实现数字信号处理的第三种解决方案, 它结合了以上两种方式的优势, 具有开发周期短、设计方案修改方便、成本低、投资不存在风险问题等[3]。本设计选用了Altera 公司的APEX20KE系列的FPGA芯片来实现设计。

作为Altera的新一代开发软件, Quartus II具有简单易学、易用、可视化、集成化设计环境等优点。Quartus II支持VHDL、Verilog HDL及AHDL等多种描述语言。其中VHDL和Verilog HDL因适合标准化的发展方向而最终成为IEEE标准。与VHDL相比,Verilog HDL更容易掌握, 并且完成同一功Verilog HDL的程序条数一般仅为VHDL的1/3。而且VerilogHDL语言可读性强, 易于修改和发现错误[4]。本设计

采用Verilog HDL 语言来完成调制解调器的模型设计和仿真。本文是某图像传输扩频系统方案的一部分。

, 对扩频和解扩部分不作具体研究, 只利用解扩部分产生的位同步信号作为本设计中积分猝灭模块的控制信号。在发射子系统中, 首先对基带信号进行差

分编码, 然后完成PSK调制, 即PSK调制实际上是由乘法器完成的, 它将差分编码器输出的数据与来自数控振荡器NCO的载波相乘, 输出的是数字化的已调信号, 在整体系统设计中该信号经数模转换后作为中频输出信号[5]。发射子系统模块如图1。

接收子系统是一个相对复杂的数字信号处理系统, 它要完成数字中频信号到基带的变换、差分译码和判决输出以及完成自动频率控制。将接收到的经过了模数转换处理的已调数字中频信号分成正交两路, 进入乘法器模块与数控振荡器NCO输出的两路数字化的正交载波相乘, 再经过积分滤波,从而产生基带信号。对

此信号进行差分译码, 实现对差分编码的逆运算, 最后经判决输出恢复出原始信息,

同时, 在本系统的设计中,

(AFC) 信号完成对NCO模块输出频率的控制和调节, 实现NCO与中频数字信号的同步控制。系统模块图见图2。

乘法器模块是一个8 位乘法器, 采用的是ALTERA的宏功能库中的乘法器, 它把经模数变换后输出的8位数据分别与NCO输出的正交载波相乘。乘积结果为一有符号的16位数据。用Verilog HDL编程时, 则可以以例化的方式调用乘法宏模块。经过乘法器模块出来的数据进入到积分猝灭滤波器, 它的作用是进行低通滤波, 滤去乘法器模块输出信号中的高频部分。在这里积分猝灭的控制信号即为数据信息码元的位同步信号, 它是在伪码同步后产生的, 即每经过一个伪码周期产生一个积分猝灭信号, 也就是对输入的信号进行累加, 每经过一个伪码周期产生一个输出信号: Dot( k)=RΣ( Δτ) ,输出信号Dot( k) 和Cross( k) 作为进行差分译码和鉴相的输入信号。NCO是基于一个给定频率的信号发生器, 其信号的数字化波形可以在一个更高时钟频率下进行相位累加而得到。在这里, 需要满足奈奎斯特抽样定理, 即待产生的频率低于时钟频率的1/2。数控振荡器一般由相位字寄存器、相位累加器、正弦查找表等部分组成, 如图3。

在系统时钟的作用下, 每一个时钟周期存贮在相位字寄存器里的值都由相位累加器进行累加, 相位累加器的输出作为正弦、余弦查找表的输入, 从而得到相对应的幅度值[6]。系统的频率(f clk) 决定了输出频率(f out, 它们的关系如下:

N是相位寄存器的位数, N值的大小决定了频率分辨率( f res) , 有:

这样, 当N取比较大的数值时, 就具有了很高的频率分辨率[7, 8]。考虑到奈奎斯特抽样定理和其它因素的影响, 实际输出频率一般不应大于0.4f clk。在这里N取32, f out为10.7 MHz, f clk为30 MHz, 所以有:

最后得到仿真结果如图4所示, 输出的结果相当于一个30 MHz的采样信号对频率为10.7 MHz的sin ωt 和cos ωt信号采样得到的结果。本仿真中, 用数字频率合成器产生载波。数字频率合成器的输入时钟为30 MHz, 频率控制字M长度为32 bit, 载波频率为10.7 MHz, 根据频率合成器工作原理

得:, 图5为解调时载波跟踪的状况, 可见,M 的值在1 531 871 669上下波动。“transfer”为由乘法鉴相器的误差信号控制的在频率控制字基础上的波动值, 为了保持较好的跟踪特性, 在经过截位和乘系数的处理后, 其值被控制在正负30 000的范围之内。

图4 NCO仿真结果

图5 AFC模块仿真结果

图6 系统的整体仿真图

取图5中控制字最小值:Mmin=1 531 859 669时NCO输出频率与中频数字信号的频率差值为: Δf=83 Hz。取控制字最大值:Mmax=1 531 884 557时NCO输出频率与中频数字信号的频率差值为: Δf=90 Hz。

取Δf 较大情况的值计算相位误差得:△φe =2π△fmax /f=0.00072π

可见利用自动频率控制信号可以很好地调节NCO的输出频率, 使其与中频数字信号达到同步。图6是系统的整体仿真图, 图6左侧为仿真节点。其中“clk_30M”为FPGA工作的主时钟, 频率30MHz。“refer”为主时钟分频得到的数据传送时钟, 频率为256 kHz。也就是说, 基带信号传输速率为256kb/s“data_in” 为发端待传输数据, 码序列“1001110”。“Dot”为I路积分器的输出, 其值为在一个数据码元时间内以30 M时钟采样的I路数值的累加, 其范围为24位的带符号二进制数。“Cross”为Q路积分器的输出, 也为24位的带符号二进制数。“M”为频率控制字。“transfer”为由乘法鉴相器的误差信号控制的在频率控制字基础上的波动值, 为了保持较好的跟踪特性, 经过截位和乘系数处理后, 其值被控制在正负30 000的范围之内。“data_out”为解调后收端得到的数据。由仿真图可知各节点仿真信号时序正确, 码元之间相位跳变分明。发端传输的数据经过一定的延时后, 与收端得到数据相同, 这说明调制数据正确解调, 达到系统的要求。进入乘法器模块的信号是经A/D转换而来的已调信号。用8位的带符号二进制数表示, 其范围为- 128—127。经过乘法器模块以后, I、Q分别应该是16位带符号二进制数, 范围-215 —(215 —1) , 这两个信号作为中间变量, 没有在仿真图中输出。由于本系统仅是中频以下部分, 故实验调试是通过将发射端的输出中频数字信号直接回环到接收端而实现的。因此外部噪声、传输引起的相位漂移、频率漂移影响较小。

致谢: 感谢哈尔滨工业大学赵洪林副教授在论文研究期间提供的技术资料和实验设施并进行的耐心指导。参考文献

1 昆仑, 郭黎利. 哈尔滨工程大学学报,2000; ( 4) : 13—19

2 Kilfoyle D B, Baggeroer A B. The state of art in underwateracoustic telemetry. IEEE J Oceanic Eng, 2000; 25( 1) : 4—27

3 张佩宗. 利用FPGA无线电通信技术, 2001; 27( 6) : 49—50

4 彭保, 吴坚. Verilog HDL语言在FPGA/CPLD开发中的应用. 今日电子, 2004; ( 5) : 34—36

5 姜志鹏. 基于FPGA的. 现代电子技术, 2003; ( 21) : 28—30

6 陈泽强, 李蓬勃, 曹叶文, 毕晓东. 基于FPGA的数控振荡器设计及其性能分析. 山东工业大学学报, 2000; 30( 6) : 584—588

7 安效军, 王力男. NCO的数字化实现与应用. 无线电通信技术,2004; 30( 2) : 51—52

8 刘玉良, 李远玲. 数字下变频器中数控振荡器的设计与硬件实现.电子技术, 2003; ( 8) : 33—35图5 AFC 模块仿真结果2140

Resear ch on Digital DPSK Modem

SUN Haidan

(Dalian Electronic School, Dalian 116000)

[Abstr act] Long distance, large capability and high quality of transmission are required in modern communication system. Modulation and demodulation, which is one of the most key techniques in communication, has been always an important aspect. The digitalized DPSK modulation and demodulation system

based on FPGA are primarily discussed and simulaed. A model of DPSK modulation and demodulation system

with base band signal are simulated on the basis of a FPGA development platform Quartus II 3.0 developed by

Altera.

[Key words] modulation and demodulation DPSK FPGA Quartus II

BPSK调制及解调实验报告

实验五BPSK调制及解调实验一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。四、实验步骤实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块）概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。（1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”；（2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。（3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？实验项目二 BPSK解调观测（9号模块）概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程；输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相，即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?

2DPSK信号调制解调的matlab设计和仿真

2DPSK调制与解调系统的仿真摘要设计了差分编码移相键控(2DPSK)调制解调系统的工作流程图,并利用Matlab 软件对该系统的动态进行了模拟仿真。利用仿真的结果,从基带信号的波形图可以衡量数字信号的传输质量;由系统的输入和输出波形图可以看出,仿真实验良好。2DPSK调制解调系统的仿真设计,为以后进一步研究基于Matlab的通信实验仿真系统奠定了坚实的基础。关键词调制解调; 差分移相编码; 仿真设计 1、 2DPSK基本原理 1.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。图1.1 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。

则数字信息序列与2DPSK 信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK 信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 1.2 2DPSK 信号的调制原理一般来说，2DPSK 信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。图1.2.1 模拟调制法 2DPSK 信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi 。图1.2.2 键控法调制原理图 1.3 2DPSK 信号的解调原理 2DPSK 信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 1.3.1 2DPSK 信号解调的极性比较法它的原理是2DPSK 信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就码变换相乘载波 s(t) e o (t)

GFSK的调制解调原理

G F S K的调制和解调原理高斯频移键控GFSK(GaussfrequencyShiftKeying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency-shiftkeying)。但FSK带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特另一部分则加在PLL的主分频器一端（基于PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO进行分频）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量,不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。

抽样定理和PCM调制解调实验报告

《通信原理》实验报告实验一：抽样定理和PAM调制解调实验系别：信息科学与工程学院专业班级：通信工程1003班学生姓名：陈威同组学生：杨鑫成绩：指导教师：惠龙飞（实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日）华中科技大学武昌分校

1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。 2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。 2、实验器材 1、信号源模块一块 2、①号模块一块 3、60M 双踪示波器一台 4、连接线若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理图3-1 抽样与恢复 2、脉冲振幅调制（PAM ）所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。自然抽样平顶抽样 ) (t m ) (t T

图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律（如图3-3所示）。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器，设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。（1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。（2）将模块一上K1选到“自然”。（3）关闭电源，连接表3-1 抽样实验接线表 (5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。

DBPSK调制解调实验

班级：2016112 学号：20161223 姓名：谢峻漪实验三DBPSK调制/解调实验一、实验目的 1、了解BPSK差分解调的基本工作原理； 2、掌握DBPSK数据传输过程；二、预备知识 1、差分BPSK的解调基本工作原理； 2、软件无线电的基本概念；三、实验仪器 1、J H5001-4实验箱一台； 2、20MHz示波器一台；四、实验原理差分BPSK是相移键控的非相干形式，它不需要在接收机端恢复相干参考信号。非相干接收机容易制造而且便宜，因此在无线通信系统中被广泛使用。在DBPSK系统中，输入的二进制序列先差分编码，然后再用BPSK调制器调制。差分编码后的序列﹛a n﹜是通过对输入b n与a n-1进行模2和运算产生的。如果输入的二进制符号b n为0，则符号a n与其前一个符号保持不变，而如果b n为1，则a n与其前一个符号相反。差分编码原理为： n ) a⊕ - = n a b ( ( )1 (n ) 其实现框图如图4.3-1所示：图4.3-1 差分编码示意图一个典型的差分编码调制过程如4.3-2图所示：

图4.3-2 差分编码与载波相位示意图在DBPSK 中,其不需要进行载波恢复,但位定时仍是必须的。在DPSK 中如何恢复位定时信号，初看起来比较复杂。我们仍按以前的信号定义，如图4.3-3所示：图4.3-3 位定时误差信号提取实际上其与相干BPSK 中的位定时恢复是一样的，由由其存在一个较小的系统剩余频差（发送中频与接收本地载波的频差，其与码元速率相比而言一般较小），结果是在每个剩余频差的周期中，具有很多有码元信号（例如对于64KBPS 的速、剩余频差为1KHZ ，则每个剩频差的周期中可包含64个码元符号）。从这些码元信号中可以根据下面的公式对位定时误差的大小进行计算： )]2()2()[()(+--=n S n S n S n e b 当然在剩余载波发生正负变化时，按上式提取的位定时误差信号可能出现不正确的情况，但只要在位定时误差信号的输出端加一滤波器，就可以克服在DBPSK 中剩余载波的影响（在相对剩余载波不大时）。对位定时的调整如下：如果0)(>n e b ，则位定时抽样脉冲向前调整；反之应向后调整。对DBPSK 的解调是通过比较接收相邻码元信号（I ，Q ）在星座图上的夹角,如果大于900 则为1，否则为0,如图4.3-4所示:

PSK(DPSK)调制与解调

实验题目——PSK（DPSK）调制与解调一、实验目的 1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。 2、掌握产生PSK(DPSK)信号的方法。 3、掌握PSK(DPSK)信号的频谱特性。二、实验内容 1、观察绝对码和相对码的波形。 2、观察PSK(DPSK)信号波形。 3、观察PSK(DPSK)信号频谱。 4、观察PSK(DPSK)相干解调器各点波形。三、实验仪器 1、信号源模块 2、数字调制模块 3、数字解调模块 4、20M双踪示波器 5、导线若干四、实验原理 1、2PSK(2DPSK)调制原理 2PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图所示。 2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一般

不采用2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK ）方式。 2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。如图为对同一组二进制信号调制后的2PSK 与2DPSK 波形。 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1数字信息（绝对码）PSK 波形 DPSK 波形相对码从图中可以看出，2DPSK 信号波形与2PSK 的不同。2DPSK 波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。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，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK 方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK 与2DPSK 信号是无法分辨的。这说明，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成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。 2DPSK 的调制原理与2FSK 的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK 调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK 基带输入”和“PSK 载波输入”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS 输入”点输入，其原理框图如图所示： 2DPSK 调制原理框图 2、2PSK （2DPSK ）解调原理

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。图1.1 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。图1.2.2 键控法调制原理图码变换相乘载波 s(t)e o(t)

通信原理实验 QPSK调制解调实验

HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告题目：十QPSK调制解调实验指导教师：学生姓名：学生学号：专业班级：

实验10 QPSK调制解调实验一、实验目的 1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求；了解IQ调制解调原理及特性 2. 进行QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性二、实验原理 1、QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acosωt和Asinωt进行调制，相加后即可得到QPSK信号。二进制码经串并变换后的码型如图所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路

2、QPSK解调原理由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图三、实验步骤在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 1、QPSK调制实验 a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成连接 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。 b、按基带成形模块上“选择”键，选择QPSK模式（QPSK指示灯亮）。 c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比，观察串并转换情况。 NRZ-I 与NRZ IN I-OUT与NRZ IN NRZ-Q 与NRZ IN Q-OUT与NRZ IN d、观测IQ调制信号矢量图。

2dpsk调制解调原理框图

2dpsk调制解调原理框图 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定:Φ,0表示0码，Φ,π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，当可见，在接收端采用相干解调时，即使本地载波的相位与发送端的载波相位反相，只要前后码元的相对相位关系不破坏，仍然可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。 2DPSK的调制与解调原理框图如图3-1 所示: 载波信号从“DPSK载波输入”端输入，一路直接送入选相器，另一路经反相器反相后送入选相开关;调制的基带信号经差分变换后，作为模拟选相开关的控制信

号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，并从“DPSK调制信号”端点输出。 DPSK调制信号经过无限带宽的信道后(信道含可调功率的加性噪声)，送入DPSK解调器的输入端，对DPSK信号进行相干解调，原理图见图3-1的解调部分。DPSK调制信号经过乘法器U09相干载波信号相乘后，去掉了调制信号中的载波成分，得到OUT4信号，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的OUT 信号，然后对此信号进行抽样判决(抽样判决器的判决电平可调节，其时钟为基带信号的位同步信号)后，得到OUT5信号，最后经过逆差分变换电路，就可以恢复基带信号，并从“解调信号”端点输出。四、实验内容与步骤 l 必做内容:仔细观察分析2DPSK的调制与解调过程中的相关波形，并成对记录每个模块的输入与输出波形。实验步骤如下: 1、检查并确保实验仪器项目中所列各实验模块齐全、完好。 2、调节信号源模块中64KHZ单频正弦信号的幅值大小，使其峰-峰值为3V 。 3、设置信号源模块的拨码开关SW0 4、SW05为128分频(具体设置方法详见信号源模块使用说明中数字信号源部分)，使位同步信号频率为16KHz(实际频率为 15.625KHZ)。 4、设置信号源模块的拨码开关SW01、SW02、SW03值为10000000、11000000、11100000(分析这样的设置有什么意义,)，观察NRZ输出波形。 5、将数字调制模块中的拔码开关S01拔到“1”的位置，即设定为DPSK调制方式，然后按下表将信号源模块和数字调制模块中对应点连线:

GFSK的调制解调原理

GFSK 的调制和解调原理高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号调制信号ui 调频信号uo 主分频器

FSK调制解调实验

实验报告册课程：通信系统原理教程实验：FSK调制解调实验班级：姓名: 学号: 指导老师: 日期:

实验四：FSK 调制解调实验一、实验目的： 1、了解对FSK 信号调制解调原理； 2、根据其原理设计出2FSK 信号的调制解调电路，在对电路进行仿真，观察其波形，从而检验设计出的调制解调器是否符合要求。二、实验原理： 2FSK 信号调制：又称数字调频,它是用两种不同的载频1ω ,2ω来代表脉冲调制信号1 和0,而载波的振幅和相位不变。如果载波信号采用正弦型波,则FSK 信号可表示为: 2FSK 信号()t S 分解为信号()t S 1与()t S 2之和,则有:()()()t S t S t S 21+= 其中：()()()t U t S m 11cos ω=,代表数字码元“1” ()()()t U t S m 22cos ω=,代表数字码元“0” 2FSK 信号调制器模型如下图：如上图，两个独立的振荡器产生不同频率的载波信号，当输入基带信号()1=t S 时，调制器输出频率为f1的载波信号，当()0=t S 时，反相器的输出()t S 调制器输出频率为f2的载波信号。f1和f2都取码元速率的整数倍。 2FSK 信号的带宽为:B f f B FSK 221+-= 其中：f 1为对应脉冲调制信号1的载波频率;f 2为对应脉冲调制信号0的载波频率。 2FSK 信号解调：是调试的相反过程。由于移频键控调制是将脉冲调制信号“1”用FSK 信号()t S 1，而“0”用()t S 2表示,那么在接收端,可从FSK 信号中恢复出其基带信号。本设计采用了普通鉴频法进行解调,将()t S 1恢复成码元1,把()t S 2恢复成码元0 。 2FSK 信号的解调可以采用相干解调，也可以采用包络解调。实验中采用相干解调，解调器模型如下图： ) 2 2cos(2)(2t f b T t πφ= 号号调制器

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，

Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。图1.1 2DPSK信号在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下：数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。码变换相乘载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器延迟T

FM调制解调原理

频率调制信号的表示式为：()cos[()]t m c S t A t kfm d ωττ-∞ =+ ? 其中，kf 为调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示其中鉴频器包括微分电路和包络检波。在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB 里自带的函数diff 。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。

下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需

要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。

下面是语音信号调制解调的时域频域图。观看频谱可以看到调制信号的频谱相对于输入信号，发生了频谱搬移，还有在fc处多了一个冲激。另外还有一个需要注意的问题，读入语音信号时所输入的路径必须和存放语音信号的路径相同。否则无法打开。参考文献： [1]樊昌信，曹丽娜。通信原理。国防工业出版社。 [2] Santosh, the LNM IIT Jaipur (India).陈丽丹。FM调制解调系统设计与仿真

2DPSK载波调制信号的调制解调与性能分析.

***************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学计算机与通信学院 2013年春季学期通信系统仿真课程设计题目：2DPSK载波调制信号的调制解调与性能分析专业班级：通信工程姓名：刘旺春学号：10250423 指导教师：李立成绩：

摘要设计了差分编码移相键控(2DPSK)调制解调系统的工作流程图,并利用 MATLAB 软件对该系统的动态进行了模拟仿真。利用仿真的结果,从基带信号的波形图可以衡量数字信号的传输质量;由系统的输入和输出波形图可以看出,仿真实验良好。2DPSK调制解调系统的仿真设计,为以后进一步研究基于MATLAB的通信实验仿真系统奠定了坚实的基础。关键字：2DPSK ; 差分移相编码 ; 仿真设计

目录第1章2DPSK原理介绍 (1) 1.12DPSK的基本原理 (1) 1.22DPSK的调制原理 (2) 1.32DPSK的解调原理 (3) 1.3.1 极性比较法................................................... - 4 - 1.3.2 相位比较法................................................... - 4 - 1.3.3 带通滤波器和低通滤波器的模型.................................. - 5 - 第2章系统仿真.. (6) 2.12DPSK调制和差分相干解调法仿真图 (6) 2.1.1调试过程及结论................................................. - 7 - 总结.. (10) 参考文献 (11) 附录 (12)

实验4 PSK(DPSK)调制解调实验

班级通信1403 学号201409732 姓名裴振启指导教师邵军花日期实验4 PSK（DPSK）调制解调实验一、实验目的 1. 掌握PSK 调制解调的工作原理及性能要求； 2. 进行PSK 调制、解调实验，掌握电路调整测试方法； 3. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二、实验仪器 1．PSK QPSK调制模块，位号A 2．PSK QPSK解调模块，位号C 3．时钟与基带数据发生模块，位号：G 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M双踪示波器1台 7．小平口螺丝刀1只 8．频率计1台（选用） 9．信号连接线4根三、实验原理 PSK QPSK调制/解调模块，除能完成上述PSK（DPSK）调制/解调全部实验外还能进行QPSK、ASK调制/解调等实验。不同调制方式的转換是通过开关4SW02及插塞37K01、37K02、四、PSK（DPSK）调制/解调实验进行PSK（DPSK）调制时，工作状态预置开关4SW02置于00001， 37K01、37K02①和②位挿入挿塞，38K01、38K02均处于1，2位相连（挿塞挿左边）。相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现二进制相位调制，绝对移相键控（CPSK或简称PSK）是用输入的基带信号（绝对码）直接控制选择开关通断，从而选择不同相位的载波来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。1．PSK调制电路工作原理二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。

PSK调制解调实验报告范文

PSK调制解调实验报告范文一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根三、实验原理相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控

（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。（一）PSK 调制电路工作原理二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输

实验九 QPSK调制与解调实验报告

实验九QPSK/OQPSK 调制与解调实验一、实验目的 1、了解用CPLD 进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK 调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。二、实验内容 1、观察QPSK 调制的各种波形。 2、观察QPSK 解调的各种波形。三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑤号模块一块 3、20M 双踪示波器一台 4、连接线若干四、实验原理（一）QPSK 调制解调原理 1、QPSK 调制 QPSK 信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如图12-1（a ）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a 和b ，每一对ab 称为一个双比特码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b ）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b ）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。（a ） a(0)b(0) b(1) a(1) （b ）图12-1 QPSK 调制 /并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010*********和

111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调图12-2 QPSK 相干解调器由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示

二相BPSK(DPSK)调制解调实验

电子科技大学通信学院《通信原理及同步技术系列实验八》二相BPSK(DPSK)调制解调实验班级学生学号教师

二相BPSK(DPSK)调制解调实验指导书二相BPSK(DPSK)调制解调实验一、实验目的 1、掌握二相BPSK(DPSK)调制解调的工作原理。 2、掌握二相绝对码与相对码的变换方法。 3、熟悉BPSK(DPSK)调制解调过程中各个环节的输入与输出波形。 4、了解载波同步锁相环的原理与构成，观察锁相环各部分工作波形。 5、了解码间串扰现象产生的原因与解决方法，能够从时域和频域上分析经过升余弦滚降滤波器前后的信号。 6、掌握Matlab软件的基本使用方法，学会Simulink环境的基本操作与应用。二、实验原理数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅移键控（ASK），频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。 PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优于ASK幅移键控和FSK频移键控。由于PSK调制具有恒包络特性，频带利用率比FSK高，并在相同的信噪比条件下误码率比FSK低。同时PSK调制的实现也比较简单。因此，PSK技术在中、高数据传输中得到了十分广泛的应用。 BPSK是利用载波相位的变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在BPSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。其调制原理框图如图1所示，解调原理框图如图2所示。图1 BPSK的模拟调制方式

由于在BPSK 信号的载波恢复过程中存在着载波相位0 和180 的不确定性反向，所以在实际的BPSK 通信系统设计中，往往采用差分编解码的方法克服这个问题。差分编解码是利用前后信号相位的跳变来承载信息码元，不再是以载波的绝对相位传输码元信息。差分编解码的原理可用下式描述。 1n n n d b d -=⊕ 1 ???n n n b d d -=⊕ 其中第一个公式为差分编码原理，第二个公式为差分解码原理。差分编码的原理框图如3图所示，差分解码的原理框图如4图所示。在数字通信系统中，由于基带码元采用矩形波表示，其频谱是无限宽的，当信号通过实际的带限信道，频域截短，时域变为无限，产生码间串扰，为了克服码间串扰，需要对码元进行成形滤波。实际应用中，大多采用升余弦滤波器作为成形滤波器。滚降系数为α的升余弦滚降特性传输函数H (ω)可表示为：图2 BPSK 信号的解调原理框图图3 差分编码原理框图图4 差分解码原理框图

FSK调制解调原理及设计

一．2FSK 调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种：（1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。（2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 2FSK 信号产生原理图由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。 2、2FSK 信号的频谱特性：由于相位离散的2FSK 信号可看成是两个2ASK 信号之和，所以，这里可以直接应用2ASK 信号的频谱分析结果，比较方便，即 2FSK 信号带宽为 s s F S K R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。二．2FSK 解调原理：仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。其非相干检测解调框图如下 M 信号非相干检测解调框图当k=m 时检测器采样值为：当k ≠m 时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差对于平方律检测器而言，即先计算平方包络