《数据通信》系统设计
数据通信课程系统设计报告数字频带传输系统及其性能估计实验2PSK模拟调制、相干解调数字频带传输系统及其性能估计实验一一2PSK模拟调制、相干解调用System View仿真实现二进制移相键控(2PSK )模拟调制1、实验目的(1) 了解2PSK系统模拟调制的电路组成、工作原理和特点；(2) 分别从时域、频域视角观测2PSK系统中的基带信号、载波及已调信号;(3) 熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容以PN码作为系统输入信号，码速率Rb=20kbit/s(1) 采用模拟调制法实现2PSK的调制；观测已调的2PSK波形。(2) 获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理在二进制数字调控中，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0。和180。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)ang(tnTs)c0S ct其中，an选择双极性，即an =1,发送概率为P1,发送概率为1Pg(t)是脉宽为TS、高度为1的矩形脉冲,则有e2PSK (t)cos tccos tc发送概率为P发送概率为1 P当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK (t)取0°相立，发送二进制符号0时,e2PSK (t)取180°若用n表示第n个符号的绝对相位,则有，发送1符号 ，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，成为二进 制绝对移相方式。其模拟调制原理图如下：e2PSK (t) c0Sctn)，其中0n 180双极性不归零e2PSK (t)*乘法器cos ct4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果:800*3 口6OO.e-3| 4OO.e-3|2Q0.£号(t27)Wf；I*3 I ；(2 :|E3 a-0- 5亠田13 I .a0 500.e0l.e30>0I提取相干载波0 D D-IllJlIjlf;图1 2PSK模拟调制与相干解调系统组成Final Value Sink 28:Loop N TimeValue1 01.00000e 8 0 00000e+02 01.00000e-8 0 00000e+0羊扳性FN底咒11图2单/双码变换图3模拟调制其中图符0产生单极性PN序列，经过图符2、3转换后为双极性PN序列，传码 率为20kbit/；图符6输出正弦波，频率为40kHz ；图符4输出模拟调制的2PSK 信号；图符12输出高斯噪声。图符参数设置如下表：编号库/名称参数(Token 0)Source: PN SeqAmp = 500.e-3 v Offset = 500.e-3 vRate = 20e+3 Hz Levels = 2Phase = 0 degMax Rate =400e+3 Hz(Token 2)Function: ExponentConstant a = -1(Token 4)Multiplier: Non ParametrUraputs from 86Outputs to 510(Token 5)Adder: Non ParametrieInputs from 412Outputs to 2019(Token 6)Source: SinusoidAmp = 1 vFreq = 40e+3 HzPhase = 0 degOutput 0 二 Sine t7t4Output 1 二 Cosine(Token 8)Operator: Negate(Token 12)Source: Gauss NoiseStd Dev = 100.e-3 v Mean = 0 v系统定时:起始时间0秒，终止时间497.5e-6秒采样点数200,采样速率400kHz。 获得仿真波形图如下：宰wO：帧性PN朗（tl）0250.e-65<3O.e-S750. e-S-1.e-31.25*3Time in &EE&ndsopn 七Q.EWSystem Viewr宰wl:双极性PN序列程）丽檯性FN.宇列（t3）250.e-6SOO.e-6750.e-61.e-3250.e-650.e-6750.e-67&0.e-6Time in SeonndsTime in Seonnds1.e-31.25*31.25*3System Vie'高擀隕芦»250 .e-6500.e-e754).e-51.e-31 25e-3Time in Ssoc-nds0250.e-6500.e-5750.e-1.e-31.25*3(Dpn4 一-Q.E<fiuiuiuitt加删iuiu 躺删 iuiuiuiuiiI I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I02&0.e-6500.e-57&0.e-61.e-31.25e-3Time in Seconds上 十SystemViewSystem ViewBiflia 号(tio)250.e-5&O0.e-e750.e-51.e-31.25*3Qpn4-Q.E<u| ym m 涮 w Wfl HB, nPInllM nim M InmlHiM 刖 ffll25O.e-SOO.s-S-750.e-S-Time in Sscc-nds1.e-31.25e-3System View图4调制过程仿真波形宰 wl2: Waterfall Plot of wllWsterfsII Plot cf w11800.e-610800.-e-CTime in Se-mnds40&+3Power Spectrum of 单桜性PN1?列(dBm 50 ohms) Mixed Radix80&+3120e+3160&+3040&+380&+3120e+3160&+3Frequency in Hz (dF ® 22.22 Hz)图5原PN序列和2PSK信号的瀑布图5、主要信号的功率谱密度：wl6: Power Spectrum of 单极性PNJi(dBm 50 ohms) Mixed Radix200e+3200e+3SystwnView图6单极性PN序列频谱图7载波频谱图8已调制信号频谱由图6可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz ）的频率范围 之内，即基带带宽为20kHz谱。由图7可见，载频信号的频谱位于40kHz，且频谱较纯。由图8可见，已调信号的频谱为2PSK信号，因为调制信号为双极性不归零 脉冲，用双极性不归零码对载波进行相乘的调制，可以达到抑制载波的目的，即 已调信号的频谱中，只有载频位置，没有载波分量，频带宽度为40kHz。用System View仿真实现二进制移相键控（2PSK ）（相干）解调1、实验目的（1）了解2PSK系统相干解调的电路组成、工作原理和特点；（2）分别从时域、频域视角观测2PSK系统中各点的波形；（3）熟悉系统中信号功率谱的特点。2、实验内容以已调的2PSK信号为系统输入信号，码速率Rb=20kbit/s.（1）采用相干解调法实现2PSK信号的解调，观察各点波形。（2）获取主要信号的功率谱密度。3、实验原理2PSK信号的解调通常都是采用相干解调，解调器原理图如下。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。2PSK信号相干解调各点时间波形如下:4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果:1014I单彼玛变换丰由样亦夬.5D-ai-Final Value Sink 28:Loop N TimeValue1 0 I .OOOOOe 8 0.00000e+02 0 I.OOOOOe 8 0.00000e+0I提取相干载波16 EQ0 50QZ .e-30 500 efll e323D00图1 2PSK模拟调制与相干解调系统组成14抽样判决I图9相干载波的提取与相干解调图符19为相干载波的提取，图符20为带通滤波器，图符13为低通滤波器，图 符15、16、17组成抽样判决器。图符参数设定如下：编号库/名称参数(Token 20)Operator: Linear Sys Butterworth Bandpass IIR3 PolesLow Fc = 20e+3 HzHi Fc = 60e+3 HzQuant Bits = NoneInit Cndtn 二 TransiDSP Mode DisabledFPGA Aware = TrueRTDA Aware = Full(Token 11)Multiplier: Non Parametr:.dnputs from 2019Outputs to 13(Token 19)Comm: CostasVCO Freq = 40e+3 Hz VCO Phase = 0 degentMod Gain = 1 Hz/vLoop Fltr 二 1 + 1/s + 1/s"2Output 0 二 Baseband InPhaseOutput 1 二 Baseband QuadratureOutput 2 = VCO InPhaseOutput 3 = VCO Quadraturet11 t21RTDA Aware = Full(Token 13)Operator: Linear Sys Butterworth Lowpass IIR3 PolesFc = 16e+3 HzQuant Bits = NoneInit Cndtn 二 0DSP Mode DisabledFPGA Aware = True RTDA Aware = Full(Token 15)Operator: SamplerInterpolatingRate = 40e+3 HzAperture = 0 sec Aperture Jitter = 0 sec(Token 17)Operator: HoldLas t ValueGain = 1Out Rate = 400e+3 Hz(Token 16)Operator: CompareComparison = ' True Output 二 1 v False Output 二 0 v A Input 二 t18 Output B Input 二 t17 Output 0(Token 18)Source: SinusoidAmp = 0 vFreq = 0 HzPhase =
