毕业设计（论文）DPSK调制解调及性能分析.doc

摘要随着通信技术的日益迅速发展。数字通信很明显优越于模拟通信。但为了使数字基带通信能够在具有带通传输特性中传输，数字基带信号必需要进行调制，成为已调数字信号才能适应信道传输。其中基本的三种数字调制方式有：振幅键控（ASK），移频键控（FSK）和相移键控（PSK或DPSK）。其中相移键控是在三种基本数字调制方式中抗噪声性能最好，而且差分相频键控（DPSK）克服了PSK的相干载波恢复中载波相位模糊的缺点。对DPSK的研究分析有助于现代或者未来数字调制的发展。关键词：DPSK调制 调频 解调 抗噪声性能 System View ABSTRACTWith the increasingly rapid development of communication technology. Digital communications is significantly superior to analog communication. However, in order to enable digital communication with transmission characteristics of bandpass transmission, digital baseband signal will need to be modulated, the modulated digital signal in order to adapt the channel transmission. Three Digital Modulation: Amplitude Shift Keying (ASK), frequency shift keying (FSK) and phase shift keying (PSK or DPSK). Which the phase-shift keying is the best anti-noise performance in the three basic digital modulation scheme, differential phase frequency shift keying (DPSK) to overcome the shortcomings of PSK coherent carrier recovery 180 degrees in the carrier phase ambiguity. The study of DPSK analysis to contribute to the development of the modern or the future of digital modulation.Keywords: DPSK system demodulation performance of resistance to noise System View目 录第一章绪 论1第二章2DPSK调制解调系统原理32.1二进制相移键控（2PSK）的调制解调方法32.1.12PSK的调制原理32.1.22PSK的解调原理42.22DPSK调制与解调原理52.2.12DPSK调制原理52.2.22DPSK解调原理62.32DPSK系统性能理论分析72.3.12DPSK系统抗噪声性能72.3.22DPSK频带利用率92.3.32DPSK对信道特性变化的敏感性10第三章多进制差分相移键控（MDPSK）133.1多进制相移键控（MPSK）133.1.1MPSK信号表达形式133.1.24PSK调制与解调143.2多进制差分相移键控（MDPSK）调制解调163.34PSK与4DPSK抗噪声性能18第四章SYSTEM VIEW软件平台基础214.1System View简介214.2System View的设计窗口214.2.1设计窗口214.2.2菜单栏与工具栏224.2.3图符库及图符定义234.2.4System View的分析窗口及接受计算器234.2.5System View的基本使用流程24第五章基于SYSTEM VIEW对2DPSK调制解调系统分析275.1基于System View实现2DPSK调制解调的基本思路275.22DPSK调制解调的原理框图绘制275.3基于System View设计与分析2DPSK调制285.4基于System View设计信道315.5基于System View设计2DPSK的解调345.5.1带宽滤波器的设计345.5.22DPSK差分相干解调设计375.6基于System View对2DPSK设计抗噪声性能分析40第六章总结45致 谢.47参考文献49附 录.51第一章 绪 论随着数字技术日益迅速发展以及无线通信技术普及，我们有必要对数字调制技术进行了解与分析。对于一个数字调制系统的研究，除了要了解调制解调原理，还要懂得分析每个调制解调环节的作用与设计过程。另外还要对系统性能做出分析，性能是指除了抗噪声性能，还有频带利用率，对于信道的敏感性等。对于DPSK，除了可以克服PSK的相位模糊现象，而且有较好的频谱利用率。虽然在DPSK的基础上，发展了现今北美和日本的蜂窝移动通信都在用的/4DQPSK数字调制系统。对于DPSK研究，有助于对现代数字调制技术的学习打下一定的基础。通信系统是一个非常复杂的工程系统，通信系统设计研究也十分复杂，System View是一个可用于通信系统设计及仿真的动态分析平台，可构造各种复杂的模拟，数字，数模混合系统的设计与仿真。本设计将以System View仿真系统对二进制差分相移键控（2DPSK）的调制与解调进行计算机仿真为例。并且结合理论知识，通过System View所提供的各种仿真计算分析技术来从实际情况入手，对2DPSK的信道传输，带宽变化，频谱分析，抗噪声性能绘图等进行对2DPSK调制与解调实现及性能分析。第二章 2DPSK调制解调系统原理2.1 二进制相移键控（2PSK）的调制解调方法2.1.1 2PSK的调制原理所谓的二进制相移键控（2PSK）信号，是指在二进制调制中，正弦载波的相位随着二进制数字基带信号离散变化而产生的信号。已调信号载波可以用“0”和“”或者“+/2”和“-/2”来表示二进制基带信号的“0”和“1”。2PSK的表达式如下 e2psk（t）=cos(c*t+n)下面以“0”和“”代表基带数字信号的“0”和“1”来讲述2PSK。2PSK信号典型时间波形如图2-1所示。公式如下。 e2psk（t）=an*g(t-n*Ts)*coswc*t图2-1其中an是双极性数字信号，g(t)为幅度1的矩形脉冲，矩形脉冲的宽度为Ts。由于2PSK信号是双极性不归零码的双边带调制，所以如果数字基带信号不是双极性不归零码时，则要先转成双极性不归零码，然后再进行调制。调制方法有模拟法和相位选择法。2PSK调制原理图如图2-2和2-3所示。模拟法使源信号如果不是双极性不归零，则转成双极性不归零码后与本地载波相乘即可调制成2PSK信号。相位选择则是通过电子开关来实现的，当双极性不归零码通过电子开关时，遇低电平就以180度相移的本地载波相乘输出，遇高电平，电子开关则连通没相移的本地载波上然后输出。图2-2 图2-32.1.2 2PSK的解调原理至于解调的方式，因为双极性不归零码在“1”和“0”等概时没有直流分量，所以2PSK信号的功率谱密度是无载波分量，所以必须用相干解调的方式。如图2-4所示。图2-4过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波相乘，然后通过低通滤波器，再进行抽样判决恢复数据。当恢复相干载波产生180度倒相时，解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为“倒”现象。因而2PSK信号的相干解调存在随机的“倒”现象，使得2PSK方式在实际中很少采用。2.2 2DPSK调制与解调原理2.2.1 2DPSK调制原理在2PSK信号中，信号的相位变化是由未调载波的相位作为参考基准的，是利用载波的绝对相位传送数字信息的，所以称为绝对调相。但2PSK存在着一种缺陷，就是在相干载波恢复中载波相位存在载波相位180度相位模糊，以至于解调出的二进制基带信号出现反向现象，在实际应用中很难实现。所以为了解决2PSK这个问题，提出了二进制差分相移键控（2DPSK）。2DPSK是在2PSK的基础上做出的改进。虽然2DPSK能够解决2PSK的载波相位模糊问题，是一种实用的数字调相系统，但是其抗噪声性能却不如2PSK。图2-52DPSK是利用前后码元的载波相位相对变化来传输数字信息的，称为相对调相。即对数字基带信号进行差分编码，把绝对码转换成相对码（差分码）。编码规则如下bn=an xor bn-1其中，xor是模2加，也是异或。bn是bn-1的前一个码元，最初的bn-1可以任意设定。2DPSK信号的实现步骤如下：首先要对数字基带信号进行差分编码，把绝对码转换成相对码来表示二进制信号，然后再进行绝对调相，如图2-5所示。2.2.2 2DPSK解调原理在2DPSK的解调方法中，我们可以采用相干解调方式，也叫做极性比较法。其解调原理原理图如图2-6所示，它的解调原理过程是首先将已在信道中传输的2DPSK信号进入带宽滤波器，滤掉滤波器频带以外的噪声。然后与2DPSK载波同频同相的本地载波相乘再通过低通滤波器，滤除高频分量，通过抽样判决恢复出相对码。最后通过码反变换器把相对码转换成绝对码。图2-6图2-7另外2DPSK还可以采用差分相干解调方式，即相位比较法。解调原理过程如图2-7所示。其原理过程与相干解调不同的是解调过程不需要相干载波，也不需要码反变换这一过程。当2DPSK信号通过带通滤波器后，通过延时器，延时一个码元的时间间隔，再与2DPSK信号本身相乘，实现前后码元相位差的直接比较。再通过低通滤波器和抽样判决，从而恢复出绝对码。由于过程不需要专门的相干载波，所以是一种非相干解调方法。虽然差分相干解调不需要相干载波而且在性能上优越于采用相干解调的绝对调相。但是抗噪声能力比较差。2.3 2DPSK系统性能理论分析2.3.1 2DPSK系统抗噪声性能在数字通信中，误码率是衡量数字通信系统性能的重要指标之一。2DPSK信号可采用相干解调与差分相干解调两种形式。由于本设计采用的是差分相干解调，所以在这里只对差分相干解调系统性能进行解说。2DPSK信号差分相干解调也称为相位比较法，是一种非相干解调方法。在上面解调的设计过程可以看出，解调过程中需要对间隔为Ts的前后两个码元进行比较。假设当前发送的是“1”，并且前一时刻发送的也是“1”，则带通滤波器输出的y1（t）与延时输出的y2（t）分别是 y1(t)=a*cos(c*t)+n1(t) y2(t)=a*cos(c*t)+n2(t)其中n1(t),n2(t)分别为无迟延支路的窄带高斯噪声和有延时支路的窄带高斯噪声，并且n1(t)和n2（t）相互独立。由于窄带高斯噪声是可以分解成同相分量与正交分量。所以以上两式可以写成 y1(t)=a+n1c(t)cos(c*t)+n1s(t)*sin(c*t) y2(t)=a+n2c(t)cos(c*t)+n2s(t)*sin(c*t)通过低通滤波器的输出在抽样时刻的样值为 x=0.5*(a+n1c)*(a+n2c)+n1s*n2s若x>0,则判决为“1“符号（正确判决）；若x<0,则判决为“0“符号（错误判决）。“1”判为“0”符号的概率为P(0/1)=Px<0=P0.5*(a+n1c)(a+n2c)+n1s*n2s<0利用恒等式 x1*x2+y1*y2=0.25*(x1+x2)2+(y1+y2)2-(x1-x2)2+(y1+y2)2其中x1=a+n1c,x2=a+n2c,y1=a+n1s,y2=2+n2s则x=0.125*（2*a+n1c+n2c）2+(n1s+n2s)2-(n1c-n2c)2-(n1s+n2s)2若判为“0”，即x<0则0.125*（2*a+n1c+n2c）2+(n1s+n2s)2-(n1c-n2c)2-(n1s+n2s)2<0令 R12=（2*a+n1c+n2c）2+(n1s+n2s)2 R22=(n1c-n2c)2+(n1s-n2s)2则当x<0,有R1<R2。此时，将“1”判为“0”符号的错误概率可表示为P（0/1）=PR1<R2因为n1c,n2c,n1s,n2s是相互独立的高斯随机变量，且均值为0，方差相等为n2。根据高斯随机变量之和仍然为高斯随机变量，且均值为各随机变量的均值代数之和，方差为各随机变量方差之和的性质，则n1c+n2c是零均值，方差为2n2的高斯随机变量。同理，n1s+n2s,n1c-n2c,n1s+n2s都是零均值，方差为2n2的高斯随机变量。由随机信号分析理论可知，R1的一维分布服从广义瑞利分布，R2的一维分布服从瑞利分布。所以可得， P（0/1）=0.5*e(-r)式中，r=a2/(2*n2)同理可得“0”判成“1”的概率P(1/0)=P(0/1),即 P(1/0)= 0.5*e(-r)图2-8通过对于同一种数字调制信号进行分析，根据图2-8各数字调制信号误码率表格，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率。在误码率一定时，有以下情况，2PSK,2FSK,2ASK系统所需要的信噪比关系为 r2ASK=2*r2FSK=4*r2PSK式子表明了，在相干解调方式和误码率相同的情况下，所需要的信噪比2FSK是2倍的2PSK ，2ASK是 4倍的2PSK。如果采用分贝的方式表示，误码率相同的情况下，所需要的信噪比则是ASK比2PSK高出6分贝，2FSK比2PSK高出3分贝。若都采用非相干解调方式，也就是本设计所采用的解调方式，通过各数字调制信号的误码率与信噪比的关系公式可以得到在误码率相同情况下与其他数字调制信号进行比较，2DPSK比2FSK低3分贝，比2ASK低6分贝。反过来，若信噪比r一定，2PSK系统的误码率低于2FSK系统，2FSK的误码率低于2ASK系统。通过如图2-9可以看出各个数字调制系统的误码率比信噪比的关系曲线图。图2-92.3.2 2DPSK频带利用率要知道2DPSK的频带带宽是多少。先要从数字基带信号随机序列开始分析起。根据随机序列s(t)可费解为稳态波v(t)和交变波u(t)，可得 s(t)=v(t)+u(t)s(t)的功率谱密度为 Ps(f)=Pv(f)+Pu(f)其中 Pv(f)=|fs*P*G1*(m*fs)+(1-P)*G2(m*fs)|2*(f-m*fs) Pu(f)=fs*P*(1-P)*|G1(f)-G2(f)|2通过合并得Ps(f)=|fs*P*G1(m*fs)+(1-P)*G2(m*fs)|2*(f-m*fs)其中fs是随机序列的频率，G(f)是单个码元波形的频谱函数，P为出现g1(t)的概率，（1-P）则是出现g2(t)的概率。又因为2DPSK的数字基带信号必须转成双极性，当P=1-P，双极性不归零码没有直流分量在频谱不存在冲激函数，所以根据上式可得双极性随机序列的功率谱 Ps(f)=fs*|G(f)|2在这里码元波形g(t)一般取矩形脉冲，所以傅里叶变换之后G(f)为sa函数波形。双极性随机序列的单边带功率谱图为如图2-10所示。 图2-10一般双极性不归零信号的带宽取决于该频谱的第一个零点fs,带宽Bs=fs。至于基带信号乘以载波进行频谱搬移之后，已调制信号的带宽以载波频率fc为中心，Bs=2fs。至于各种二进制数字调制系统的频带宽度如下所述，其中Ts为传输码元的时间宽度。2ASK系统和2PSK（2DPSK）系统频带宽度相同，均为2/Ts，是码元传输速率1/Ts的二倍；2FSK系统的频带宽度近似为|f2-f1|+2/Ts，大于2ASK系统和2PSK（2DPSK）系统的频带宽度。因此，从频带利用率上看，2FSK调制系统最差。2.3.3 2DPSK对信道特性变化的敏感性对于信道特性变化的敏感性来说，信道特性变化的灵敏度对最佳判决门限有一定的影响。在2DPSK系统中，判决器的最佳判决门限为0，与接收机输入信号的幅度无关。因此，判决门限不随信道特性的变化而变化，接收机总能工作在最佳判决门限状态。在2FSK系统中，是比较两路解调输出的大小来做出判决的，不需人为设置的判决门限。对于2ASK系统，判决器的最佳判决门限为a/2（当P(0)=P(1)时），它与接收机输入信号的幅度a有关。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随之发生变化，从而导致最佳判决门限随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态，误码率将会增大。因此，从对信道特性变化的敏感程度上看，2ASK调制系统最差。通过几方面对2DPSK系统性能分析以及与其他数字调制系统的性能比较，可以看出在恒参信道传输中，在这三种二进制数字调制信号中，如果要求较高的功率利用率与较高的频谱利用率，都应该选择2PSK和2DPSK。第三章 多进制差分相移键控（MDPSK）3.1 多进制相移键控（MPSK）3.1.1 MPSK信号表达形式多进制相移键控（MPSK）是利用载波的不同相位来表征数字信息的调制方式，与二进制相移键控（2PSK）相同，多进制数字相移键控也有绝对相位调制和差分相位调制两种。一般来说，2PSK的载波相位是用“0”和“”或者“+/2”和“-/2”两种取法，它们分别带表着信息“1”和“0”。至于多进制的情况，比如四进制相移键控4PSK载波相位可以是0， /2， ，3/2（或者/4，3/4，5/4，7/4）,它们分别代表信息00，10，11，01。又比如说八进制相移键控（8PSK），8种载相位，/8,，3/8，5/8，7/8，9/8，11/8，13/8，15/8，分别代表信息111，110，010，011，001，000，100，101。为了方便说明概念，可参考四进制相移键控的信号矢量图的表述，如图3-1所示。图3-1在MPSK调制中，是以载波相位的M种不同取值分别表示数字信息的。所以，MPSK信号可以表示为 eMPSK(t)=g(t-n*Ts)*cos(c*t+n)式中，g(t)为信号包络波形，通常是矩形波，幅度为1；Ts为一个码元时间宽度；c为载波角频率；n为第n个码元所对应的相位，共有M种取值。通常MPSK调制信号可以用正交的形式进行表示：eMPSK(t)= g(t-n*Ts)*cos(n)*cos(c*t)- g(t-n*Ts)* sin(n)*sin(c*t) =I(t)*cos(c*t)-Q(t)*sin(c*t)其中 I(t)=an*g(t-n*Ts) Q(t)=bn*g(t-n*Ts)对于四相调制，an，bn等于0,+1，-1。3.1.2 4PSK调制与解调4PSK和4DPSK是在M进制数字相位调制中，应用最为广泛的两种调制方式。下面介绍4PSK的调制与解调。4PSK是利用载波的四种不同的相位来表示数字信息的。由于每一种载波相位代表两个比特信息，所以每个四进制码元可以用两个二进制码元组合来表示。两个二进制码元中的前一比特用a表示，后一比特用b表示，则双比特ab与载波相位的关系如图3-2。图3-2 eMPSK(t)=g(t-n*Ts)*cos(c*t+n)参照上面的式子，可以用采用相位选择法产生4PSK信号，其原理图如图3-3所示。图中，四相载波产生器输出4PSK信号所需的四种不同相位的载波。输入二进制数据经过串/并变换器输出双比特码元，逻辑选相器将会根据输入的双比特码元，每个时间间隔Ts选择其中一种相位载波来作为输出。 图3-3图3-4图3-5另外亦可以通过正交调制方式产生4PSK信号，正交原理图如图3-4所示，图中二进制信号进入串/并变换器把二进制序列变成两个速度减半的并行双极性序列a和b,，然后分别对cos(c*t)和sin(c*t)进行调制。在这里整个正交调制器可以看成两个载波正交的2PSK调制器组成。通过4PSK信号可以看做两个载波正交2PSK信号合成，因此，对4PSK信号的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方式进行解调，解调原理图如图3-5所示。3.2 多进制差分相移键控（MDPSK）调制解调在2PSK信号的相干解调过程中会产生180度相位模糊。同样，对于MPSK信号的相干解调也会产生相位模糊问题。因此实际应用中MDPSK更为实用。在这里将以4DPSK调制解调作为例子，阐述MDPSK原理及调制解调过程。图3-6图3-7对于4PSK信号的相干解调中产生“0”,“/2”,“”，“3/2”四个相位模糊。因此采用4DPSK。4DPSK信号是利用前后码元之间都得相位相对变化来表示数字信息的。若以前一双比特码元相位作为参考，n作为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，则信息编码与载波相位变化关系如图3-6所示。4DPSK信号产生A方式原理图如图3-7所示。图中串/并变换器与上面讲述的2PSK调制相似，将输入的二进制序列分为速度减半的两个并行双极性序列a和b，再通过差分编码器将其编为四进制差分码，然后用4PSK的绝对调相的调制方式实现4DPSK信号。在这里要说明四相差分编码并不像二相编码那样编码，其原理可参照如图3-8所示。或者四相差分编码流程来了解。图3-8四相差分编码流程：如果a相n-1 xor b相n-1=0则 a相n=a绝n xor a相n-1b相n=b绝n xor b相n-1如果a相n-1 xor b相n-1=1则a相n=b绝n xor a相n-1 b相n=a绝n xor b相n-14DPSK信号的解调方式可以采用相干解调加码反变换器方式（极性比较法），其原理如图3-9所示，也可以采用差分相干解调的方式（相位比较法）其A方式原理图如图3-10所示。 图3-9图3-103.3 4PSK与4DPSK抗噪声性能对于4PSK信号，采用相干解调器，系统总的误码率Pe为 Peerfc(r0.5)*sin/4)式中，r为信噪比。对于4DPSK方式的误码率为 Peerfc(2*r0.5)*sin/8MPSK相干解调与MDPSK差分相干解调的误码率曲线图，如图3-11所示。图3-11第四章 System View软件平台基础4.1 System View简介System View是一个非常实用的现代电子工程的设计仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计，信号处理，一般的系统数学模型建立，直到完整通信系统的设计与仿真等各个领域，System View在友好而且功能齐全的窗口环境下为用户提供一个精密的嵌入式分析工具。System View的基本库有多种信号源，接收器，加法器，乘法器，各种函数运算器等。并且可以通过不同的指标需要设计各种所需的滤波器，如模拟滤波器，数字滤波器，IIR滤波器（巴特沃斯滤波器，切贝雪夫滤波器），FIR滤波器等。还可以进行频谱分析，根轨迹分析，相关性分析，求均值等。另外。System View为了使用者的方便起见还自带有通信（COMMUNICATION），数字信号处理（DSP），射频/模拟（RF/ANALOG）等专业库。随着现代通信技术的不断发展，无线通信技术已日益成熟和完善。利用System View带有的CDMA，DVB等扩展库就可以方便地完成各种设计与仿真。另外System View还提供了与数学仿真软件Matlab和编程语言VC+的接口，可以很方便地调用所需的函数。System View还可以跟硬件设计接口。比如说Xilinx公司的软件Core Generator与之配套，可以讲System View系统中的部件器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件；DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。4.2 System View的设计窗口4.2.1 设计窗口当打开System View之后，将会进入设计窗口，如图4-1所示，窗口中包含有菜单栏，工具栏，图标库，动态指针，消息显示，仿真进度，提示信息。图4-14.2.2 菜单栏与工具栏 图4-2在System View分析窗口菜单栏上提供了各项功能的选择。如图4-2所示。从左到右，有切换图标库，打开已有系统，保存当前设计区，打印，清除工作区，删除对象，断开图符连接，连接图符，复制图符，图符翻转，创建变栈，创建子系统，显示子系统，根轨迹，波特图，画面重画，停止仿真，运行仿真，系统定时，分析窗口。 概括起来，工具栏提供搭建系统，运行系统仿真的基本操作，主要包括：（1） 文件基本操作（2） 搭建系统，如图符操作（连接断开与复制等），创建便栈和子系统；（3） 运行或停止系统仿真；（4） 进行一定形式的系统分析，如显示根轨迹，波特图；（5） 设置系统定时；（6） 提供到分析窗口的接口。4.2.3 图符库及图符定义图符是System View仿真中的基本单元，每个图符代表着一个功能模块。而图符库是放置在设计窗口的左端。如图4-3所示。 图4-3从上到下分别是连接接点，信号源，子系统，子系统I/O，算子，函数，乘法器，接收器。用户选出图符库中的一个图符时可以通过单击“Parameters”按钮进入参数设计。如图4-4所示。 图4-44.2.4 System View的分析窗口及接受计算器System View的分析窗口是观察用户运行结果数据的基本载体，利用它可以观察某一系统运行的结果及对该结果进行各种分析。进入分析窗口后，就可以观察到接收器对应的输出波形。另外在显示资源利用程度的旁边有一个按钮，如图4-5所示。这就是System View的分析窗口中带有的功能强大的接收计算器（Sink calculator），它可以对信号进行各种复杂的计算，分析和处理等。 图4-5接收计算器有如下功能选项，Operators(操作组),Arithmetic（算术运算组）,Algebraic（代数运算组）,Correlation/Convolution（相关与卷积组）,Complex FFT（复合快速傅里叶变换）,Spectrum（频谱分析组）,Scale（比例尺组）,Data（数据组）,Custom和Comm，能进行求模，信号间的加减乘除，卷积，频谱分析，编图等功能。4.2.5 System View的基本使用流程利用System View进行系统的设计，构建，仿真与分析，这一过程可概括为以下的流程。根据设计要求与系统原理画出系统原理框图。选择适合的图符和实现结构，把系统原理框图转化为System View模型，在System View设计窗口完成所设计的图形化仿真系统。运行仿真程序，分析仿真结果。其中，步骤（1）需要使用者对所要设计的系统的原理有明确的认知；步骤（2）要求使用者对所要用到的图符要有充分的了解；步骤（3）涉及到System View分析窗口的操作，同时也需要使用者对专业知识有一定的基础。如果想进一步深入了解System View仿真软件的使用可参考通信系统仿真国防工业出版社。第五章 基于System View对2DPSK调制解调系统分析5.1 基于System View实现2DPSK调制解调的基本思路（1）根据设计2DPSK调制解调的要求与系统原理图画出系统原理框图。系统原理图概括为三个子系统：调制，信道传输以及解调。（2）选择适合的图符和实现结构，把2DPSK调制解调原理框图转化为System View模型，在System View设计窗口完成所设计的图形化仿真系统。（3）运行仿真程序，分析仿真结果及其抗噪声性能。5.2 2DPSK调制解调的原理框图绘制图5-1 2DPSK调制解调原理框图2DPSK调制解调的原理框图大致分为三大部分：调制，信道传输，解调。另外2DPSK的解调过程有两种方法：相干解调和差分相干解调。以下设计将使用差分相干解调方法来进行对2DPSK的解调。另外，在第二章内容中我们已对2DPSK调制解调的原理过程进行了解说。通过图2-5与图2-7的原理框图，再加上信道传输部分将可绘制2DPSK调制解调的原理框图，如图5-1所示。5.3 基于System View设计与分析2DPSK调制首先打开System View后应该设置抽样频率和抽样的点数，通过点击来设定。因为从计算机的角度出发，时域和频域都是离散的。所以任何连续信号在计算机的处理中都会先被抽样离散化。根据奈奎斯特抽样定理，抽样频率必需是信号频带限制中的最大值的两倍以上，否则会出现频谱图上的混频现象。在本设计中设定为1000Hz的频率，抽样点是2048。通过原理图的绘制，可以看出在2DPSK调制设计中需要一个数字基带信号的信息源，而这个基带信号应该是二进制双极性不归零码，如果不是也应该把它转成双极性不归零码。在设计窗口的左侧选择source（信号源）中，可以选择PNsequence(伪随机序列)，在如图5-2所示。因为伪随机序列可以产生随机二进制双极性不归零码。单击了伪随机序列之后，通过Parameters来设定伪随机序列的频率与幅度，在这我设定为10Hz。幅度为1，No. levels设定为2。 图5-2另外在基带信号乘以载波进行频谱搬移之前，应该把绝对码转换成相对码，根据之前所提供的差分编码的公式 bn=an xor bn-1可以知道，此刻的差分码，是此刻的绝对码与前一差分码的异或所得。基于System View可以设计得到，如图5-3所示。 图5-3在设计窗口的左端图符库中，选择Operator(算子)中点击logic（逻辑），然后选择XOR（异或）。然后对它的参数进行设定。True output(正确输出)设为1，false output（错误输出）设为-1，因为输出的码应该是双极性不归零码。Threshold(门限)设为0，意思是0以上的输入都设为1，0以下的输入都设为-1。图5-4在图5-3的左上角标为2号的图符是从Operator(算子)中Delays(延时)选择到的Delay(时间延时)。设计的延时时间应为0.1s。因为在异或输出中得到的差分码会通过延时一段时间后，跟后一个来临的绝对码进行异或得到新的差分码。所以延时的时间应该是一个码元的时间宽度的时间，之前伪随机码元的传输频率是10Hz，所以一个码元的时间宽度应该是1/10，也就是等于100e+3。但是经调试之后得时间延时应设为0.99s如图5-3的4号和5号图符为图符库中接收器（Sink）的Analysis(分析)。进行如图5-3的连线后，通过Analysis的接收可以观察到就可得到一个差分编码的模块的输入输出过程。 通过点击工具栏上的运行仿真，等运行仿真结束后点击分析窗口，即可得到图5-4的绝对码与差分码的时间波形（图中的上面波形为绝对码，下面为波形相对码）。如果转化成“0”“1”码字表示可以得到如下情况。 绝对码：01010111101011011110 相对码：10011010110010010100这一过程的观察，符合差分编码的准则。可以确定本设计基于System View所设计的二相差分编码模块是正确的。绝对码转成相对码后，下一步就是与载波相乘，从而形成2DPSK信号。在图符库上选择Multiplier(乘法器)，这一图符没有参数设定，是一乘法器。在图符库上选择Source（信号源）中Periodic（周期性信号）的Sinusoid（正弦波）。设定幅值为1，频率为160Hz（不能高于系统的抽样频率的一半）。然后通过连线可得到完整的2DPSK调制系统，如图5-5所示。图5-5 图5-6图5-5为2DPSK的调制系统，乘法器的输出端输出的是已调制信号，通过分析窗口可得如图5-6的已调制信号的波形图。通过打开Sink calculator(接受器计算机)，点击Spectrum（频谱）与FFT(快速傅里叶变换)可得已调制信号的频谱图，如图5-7所示。图5-75.4 基于System V