2PSK相干解调电路设计SystemView仿真

PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。

(1) 2PSK信号的产生

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2PSK信号的时域表达式为：

e2pskt=AcoswCt+φn

其中，φn表示第n个符号的绝对相位，因此上式可以写为e2psk(t)=Acoswct-Acoswct

典型波形如图1所示。由于表示信号的两种码元的1波形相同，极性相反，故2PSK信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即

e2pskt=s(t)coswCt

其中st=nangt-nTs,an=1-1

这种以载波的不同相位直接去表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移方式。

图2-1 2PSK时间信号波形

2PSK信号的调制原理框图如所示，分为模拟调制方法和数字调制方法：

图2-2 模拟调制方法

图2-3 键控法

2  2PSK解调系统

2PSK信号的解调通常采用相干解调法，解调器原理如图所示：

 

图2-4 2PSK解调原理框图

2PSK信号属于DSB信号，他的解调不能使用包络检波的方法，只能进行相干解调，2PSK相干解调原理波形如下所示：

 

图2-6 2PSK信号相干解调时各个时间波形

但是，由于在2PSK的载波恢复过程中存在着的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也有可能相反，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒Π现象”或“反相工作”。因此2PSK只能进行较为简单的二进制调制解调。

3  设计仿真

对此System View仿真如下所示：

 

图3-2 信号产生仿真图

模块0：产生方波信号，控制振幅为1，由此产生+1V和-1V两个电平，判定为01序列，控制频率为50Hz，产生波形如下所示

图3-3 输出信号波形图

模块1：相乘器乘上正弦波，正弦波控制方波产生正弦信号，并在信号电平跳变的时候产生相位变化，正弦波频率设为50Hz，得到效果如下图所示：

 

 

图3-4 加入载波波形图

模块4：输出信号乘上正弦载波信号就可得到2PSK波形，设置正弦载波，幅度为1，频率为50Hz，得到波形如下所示：

图3-5 加入相同频率载波

2. 输出2PSK解调

对上文输出的2PSK信号进行解调，因输出信号没有附加噪声，在输出解调端，仿真并未加入低通滤波器，而是直接进行抽样判决，仿真图如下所示：

 

图3-6 输出仿真图示

模块5：控制码元信号暂停时间。

模块7：信号比较模块，设置判决电平，判决电平设置为0V，使输出信号与判决电平相比较，输出信号大于0V为+1，小于0V为-1。

3．2  2PSK解调加入噪声分析

对加噪信号进行误比特率分析，因此，基带信号的速率需要大，才具有可靠性，因此基带信号的频率设为1000Hz。电路如下图所示，载波信号模块1设置为2KHz，即一个码元内有两个正弦载波。

加入噪声，模块4为加入噪声源，为高斯白噪声，模块3为加法器，把经过增益控制的噪声加入到输入信号中去，使其变为加噪信号。

模块5与上文一致，加入正弦载波，参数为2KHz，因为信号中加入了高斯白噪声，在解调过程中需要对信号进行降噪处理，因此加入低通滤波器，截止频率设为1100Hz。通过模块17对比原信号与解调信号之间的误比特率。

 

图3-7 仿真总电路图

在此设计思路下，设计系统循环次数为12次，且循环结束后从新复位。

 

图3-8 时钟设计图示

设置全局关联变量，需要对噪声增益进行关联，每次循环使噪声增益减小1dB，使得噪声在循环中越来越小，信噪比越来越大。

 

图3-9 全局变量设置图示

在判断过程中，需判断输出和输入之间相差多少个延时单元，通过模块15进行延时改进，通过交叉相关判断输出结果延时几个单元，在此次设计电路中，需要延时1个单元，在断开加噪电路后可以看到误比特率为0。

 

图3-10 延时单元判断图示

 

图3-11 无噪声情况下误比特率