基于simulink的数字调制解调仿真--电子信息工程技术系

基于simulink的数字调制解调仿真--电子信息工程技术系内容摘要：

2 17 图 6 二进制移频键控信号的时间波形 由图 6 可看出 bn 是 an 的反码即若 an 1 则 bn 0 若 an 0 则 bn 1 于是 bn θn 和分别代表第 n 个信号码元的初始相位在二进制移频键控信号中和θ n 不携带信息通常可令和θ n 为零因此二进制移频键控信号的时域表达式可简化为 二进制移频键控信号的产生可以采用模拟调频电路来实现也可以采用数字键控的方法来实现 图 7 是数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图 图中两个振荡器的输出载波受输入的二进制基带信号控制在一个码元 Ts 期间输出 f1或 f2 两个载波之一 二进制移频键控信号的解调方法很多有模拟鉴频法和数字检测法有非相干解调方法也有相干解调方法 采用非相干解调和相干解调两种方法的原理图如图 8 所示 其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号分别进行解调通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号非相干解调过程的时间波形如图 9 所示 图 – 7 数字键 控法实现二进制移频键控信号的原理图 图 – 8 二进制移频键控信号解调器原理图 a 非相干解调 b 相干解调 图 9 2FSK 非相干解调过程的时间波形 过零检测法解调器的原理图和各点时间波形如图 10 所示其基本原理是二进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而异通过检测过零点数从而得到频率的变化 在图 10 中输入信号经过限幅后产生矩形波经微分 整流波形整形形成与频率变化相关的矩形脉冲波经低通滤波器滤除高次谐波便恢复出与原数字信号对应的基带数字信号 图 – 10 过零检测法原 理图和各点时间波形 3 二进制移相键控 2PSK 在二进制数字调制中当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时则产生二进制移相键控 2PSK 信号 通常用已调信号载波的 0176。 和 180176。 分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0 二进制移相键控信号的时域表达式为 e2PSK t g tnTs ]cosω ct 21 9 an 与 2ASK 和 2FSK 时的不同在 2PSK 调制中 a n 应选择双极性即 – 111 若 g t 是脉宽为 Ts 高度为 1 的矩形脉冲时则有 e2PSK t cosω ct 发送概率为 P cosω ct 发送概率为 1P 由式 1 11 可看出当发送二进制符号 1 时已调信号 e2PSK t 取 0176。 相位发送二进制符号 0 时 e2PSK t 取 180176。 相位若用φ n 表示第 n 个符号的绝对相位则有 φ n 0176。 发送 1 符号 180176。 发送 0 符号 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式称为二进制绝对移相方式二进制移相键控信号的典型时间波形如图 11 所示 图 – 11 二进制移相键控信号的时间波形 二进制移相键控信号的调制原理图如图 12 所示 其中图 a 是采用模拟调制的方法产生 2PSK 信号图 b 是采用数字键控的方法产生 2PSK 信号 2PSK 信号的解调通常都是采用相干解调 解调器原理图如图 13 所示在相干解调过程中需要用到与接收的 2PSK 信号同频同相的相干载波有关相干载波的恢复问题将在第 11 章同步原理中介绍 2PSK 信号相干解调各点时间波形如图 14 所示 当恢复的相干载波产生180176。 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是相反解调器输出数字基带信号全部出错 图 12 2PSK 信 号的调制原理图 图 13 2PSK 信号的解调原理图 图 14 2PSK 信号相干解调各点时间波形 这种现象通常称为 倒π 现象由于在 2PSK 信号的载波恢复过程中存在着 180176。 的相位模糊所以 2PSK信号的相干解调存在随机的 倒π 现象从而使得 2PSK方式在实际中很少采用 图 215 过零检测法原理图和各点波形 24 二进制差分相位键控 2DPSK 在 2PSK 信号中信号相位的变化是以未调正弦载波的相位作为参考用载波相位的绝对数值表示数字信息的所以称为绝对移相由图 14 所示 2PSK信号的 解调波形可以看出 由于相干载波恢复中载波相位的 180176。 相位模糊导致解调出的二进制基带信号出现反向现象从而难以实际应用 为了解决 2PSK 信号解调过程的反向工作问题 提出了二进制差分相位键控 2DPSK 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Δφ可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为 2DPSK 二进制数字信息 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 2DPSK 信号相位 0 π 0 0 π π π 0 π 0 0 或 π 0 π π 0 0 0 π 0 π π 数字信息与Δφ之间的关系也可以定义为 2113 2DPSK 15 所示 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。