从表1中可以看出,一个数字信息序列的2DPSK信号可以看成是其相对码的2PSK信号。因此,2DPSK信号的一种常见调制方法是先用差分编码器将二进制数字基带信号转换为相对码,然后将相对码和载波相乘,得到相对码的2PSK信号,即数字基带信号的2DPSK信号。这种调制方法被称为模拟调制。其原理框图如图1所示。由于数字信号的第n个码元an的差分码bn为an与前一个差分码bn-1的异或,即bn=an⊕bn-1。因此,框图中的差分编码器由异或门XOR和一个码元的延时器组成。
2DPSK信号根据前后相邻码元的载波相位值是否变化来表示数字信息,这也是差分相干解调法的基本原理。它的原理框图如图2所示。2DPSK信号先经过带通滤波器,去除调制信号频带以外的的噪声。此后该信号分为两路,原2DPSK信号和延时一个码元后的2DPSK信号。当前者为第n个码元 an=cos(ωct+φn)时,后者刚好为第n-1个码元an-1=cos(ωct+φn-1)。将两者相乘,则此时的积信号为 bn=0.5[cos(φn-1 - φn)+cos(2ωct+φn-1)]。通过低通滤波器去除第二项高频成分,得到项的低频信号cn=cos(φn-1 - φn)。显然,若前后码元an-1和an的相位相同,则数字信号为0,此时cn=cos0=1;否则数字信号为1,此时cn=cosπ=-1。将cn送入抽样判决器中进行抽样判决,即可根据cn的值判决输出数字基带信号。
2 基于SystemView的2DPSK仿真设计
图3的右半部分是2DPSK信号的差分相干解调。设备10为带通滤波器,中心频率为载波频率fs=2000Hz,2DPSK经过设备10去除调制信号频带以外的噪声;设备12为延迟器,延迟时间为一个码元的时间间隔0.001 s;设备12为乘法器,通过设备18可以观察经乘法器后的输出波形;设备13为低通滤波器,它对应基带信号的中心频率fS=1 000 Hz,通过设备19可以观察经过低通滤波器后去除高频成分得到包含基带信号的低频信号,设备14、15、16、17构成抽样判决器。其中设备14为采样保持器,设备16为抽样频率为1 000 Hz的抽样脉冲,该频率为数字基带信号频率,因此设备14的作用是对设备13输出的每个码元进行采样并将其值保持一个码元周期。设备15为逻辑比较器,它将设备14输出的码元抽样值与设备17设定的判决门限值进行比较,从而输出数字信息。这里我们设定判决门限值为0,比较规则为:大于门限值输出0,否则输出1。设置观察点20观察解调出来的波形,分析其与基带信号波形,判断仿真是否正确。
图5为经过差分编码后的信号与正弦载波相乘后得2DPSK信号与基带信号的比较。2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号,而前后码元的相对相位才可以确定信号符号。通过图形可以看出,2DPSK信号前后两个码元的相位差为π,即波形不连续时,表示数字信息“1”;相位差为0,即波形连续时表示数字信息“0”。
图6为2DPSK信号经过差分相干解调后的信号与基带信号的比较,其中电平为[0,2]的是波形上移后的基带信号的双极性码波形,电平为[0,1]的是解调后的信号波形。从图中可以看出解调信号就是基带信号延迟一个码元后的波形。这对于实际系统来说是正常的,因为2DPSK系统要经过差分变换和滤波等过程,必然会导致出现传输延迟的情况。
4 结论
文中使用SyternView构建了一个2DPSK调制解调仿真系统,并通过波形对比分析了2DPSK信号的调制原理。将基带信号与解调后的信号进行波形比较,验证了2DPSK调制解调系统的正确性。
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