实验五(2FSK、2PSK、2DPSK调制系统仿真)

2FSK/2PSK/2DPSK调制系统仿真实验要求：1、学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；2、上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。3、掌握2FSK/2PSK/2DPSK调制系统仿真的原理与方法。4、以电子形式在规定日期提交实验报告。实验指导：1、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)cos()cos(21122)(tAtAFSKt时发送时发送10式中，假设码元的初始相位分别为1和2；112fπ和222fπ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)(tg及其反)(tg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)图1-12FSK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)cos(])([)cos(])([)cos(·)()cos()()(221122112tnTtgatnTtgattgttgtnsnnsnFSK其中)(tg是脉宽为sT的矩形脉冲表示的NRZ数字基带信号。P,0P11概率，概率naP1,0P1概率，概率na其中，na为na的反码，即若1na，则0na；若0na，则1na。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)]()()()([]|)(||)(||)(||)([|)()()(2211161222221211622221ffffffffTffSaTffSaTffSaTffSafSfSfSSSSSTASKASKFSKS2FSK信号带宽为ssFSKRfffffB2||2||21212式中，ssfR是基带信号的带宽。2、2PSK调制原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。相应的信号波形的示例101数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acost+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为2PSK信号波形为3、2DPSK调制原理众所周知2PSK调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示，而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。若设ta是传输数字码元的绝对码，则2PSK已调信号在任一个码元时间T内的表达式为01,sin或tatactAts（1）若将传输数字码元的绝对码ta先进行差分编码得相对码tb，其差分编译码如下：差分编码为Ttbtatb（2）差分译码为Ttbtbta（3）再将相对码tb进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间T内的表达式为01,sin或tbtbctAts（4）差分编码移相2DPSK在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK)，因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。2DPSK调制解调系统的原理框图如图2DPSK调制原理是指载波的相位受数字信号的控制而改变，通常用相位0°来表示“1”，而用180°来表示“0”。差分移相键控2DPSK信号的参考相位不是未调波的相位，而是相邻的前一位码元的载波相位。2DPSK信号的产生只需要在2PSK调制前加一套相对码变换电路就可以实现，2DPSK的调制方框图见图载波移相差分编码器开关Eo(t)S(t)键控法差分编码低通滤波调相带通滤波相乘抽样判决差分解码分频晶振+数字信号输入数字信号输出噪声2DPSK调制解调系统原理框图实验一、2FSK调制系统仿真系统框图：参数设置：2FSK调制波形：基带信号频谱分析图：实验二、2PSK调制系统仿真系统框图：参数设置：2PSK调制波形图：已调信号波的频谱图：实验三、2DPSK调制系统仿真系统框图：参数设置：2DPSK波形图：已调信号波的频谱图：