BPSK调制原理
原理：
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??，可定义一种数字信息与??之间的关系为
则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系如下表所示
数字信息与?? 之间的关系也可以定义为
2DPSK 信号调制过程波形如图1所示。
图1 2DPSK 信号调制过程波形
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，从而产生二进制差分相位键控信号。2DPSK 信号调制器原理图如图2所示。
0,01φπ??=?
?表示数字信息“”，表示数字信息
“”
()()1 1 0 1 0 0 1 10
2DPSK 0 0 0 0 0 00 0 0 0
ππππππ
ππππ二进制数字信息：信号相位：或0,10φπ??=?
?表示数字信息“”
，表示数字信息“”
绝对码
相对码
载波
DPSK 信号10
1100101 0 0 1 0 1 1 0 2
开关电路
图2 2DPSK 信号调制器原理图
其中码变换即差分编码器如图3所示。在差分编码器中：{a n }为二进制绝对码序列，{d n }为差分编码序列。D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不采用D 触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。
二进制差分相位键控（2DPSK ）的解调
1、实验目的：
（1）了解2DPSK 系统解调的电路组成、工作原理和特点； （2）掌握2DPSK 系统解调过程信号波形的特点； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。
2、实验内容：
以2DPSK 作为系统输入信号，码速率Rb ＝10kbit/s 。
（1）采用相干解调法实现2DPSK 的解调，分别观察系统各点波形。 （2）获取主要信号的功率谱密度。
3、实验原理：
相干解调法：
2DPSK 信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，对2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字
图3差分编码器
信息。解调器原理图和解调过程各点时间波形如图13(a)、(b)所示：
其中码反变换器即差分译码器组成如图14所示。在差分译码器中：{?n
d }为差分编码序列，{?n
a
}为差分译码序列。D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不使用D 触发器，而是使用操作库中的“延迟图符块”
。
4、 系统组成、图符块参数设置及仿真结果：
相干解调法：
相干解调法的系统组成如图16 所示。
(a )
a
b
c
d
e f
(b )e 21011
000
a
b
c
d
e f
(b )e 2DPSK (t )a c d e f 101100
0图13 2DPSK 信号相干解调器原理图和解调过程各点时间波形
图1 4 差分译码器
图16 相干解调法的系统组成
其中，图符11为带通滤波器，图符13实现相干载波的提取，图符12为乘法器，图符15为低通滤波器，图符16、17、18实现抽样判决，图符19、20实现差分解码。图符19输出再生的绝对码。图符的参数设置如表3所示。
调制信号为PN序列，码速率Rb＝10kbit/s；正弦载波的频率为20k Hz。
系统定时：起始时间0秒，终止时间1.95e-3秒，采样点数500，采样速率300e+3Hz，
获得的仿真波形如图17所示。
（a）二相相对调相（2DPSK）信号
（b）带通滤波器的输出
（c）提取的相干载波
（d）乘法器的输出
（e）低通滤波器的输出
（f）解调输出的相对码
（g）解调输出的绝对码
图17相干解调过程的仿真波形
2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图如图18所示。
图18 2DPSK系统输入的PN序列和输出PN序列的瀑布图
眼图如图19所示。
图19 眼图
图19的眼图是没有加噪声情况下的仿真结果，眼图张开度较大，扫迹清晰。
信噪比0dB时的眼图
信噪比5dB时的眼图
信噪比20dB时的眼图
信噪比30dB时的眼图可以看出随着信噪比的增加，眼图质量越来越好。
5、主要信号的功率谱密度：
2DPSK的谱如图24所示。
图24 2DPSK的谱
乘法器输出信号的谱如图25所示。
图25 乘法器输出信号的谱输出PN序列的基带谱如图26所示。
图26 输出PN序列的基带谱
通过比较相干解调法和非相干解调法可以看出，相干解调法需要提取相干载波，还要进行码反变换，即将相对码变换为绝对码；而非相干解调法不需要提取相干载波，也不需要进行码反变换。
6、低通滤波器的单位冲击相应及幅频特性曲线：
低通滤波器的单位冲击相应
低通滤波器的幅频特性曲线
7、思考题：
（1）在相干解调法中，采用其它方法提取相干载波，试仿真之。（2）与相干解调法相比，差分相干解调法有哪些优势？
QPSK调制与解调原理 (2)
QPSK 调制: 四相相移调制就是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,就 是四 进制移相键控。QPSK 就是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为 45°, 135°,225°,315°,调制器输入的数据就是二进制数字序列,为了能与四进制的 载 波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就就是说需要把二 进制数 字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称 为双比特码元。每一个双比特码元就是由两位二进制信息比特组成,它们分别代 表四进 制四个符号中的一个符号。QPSK 中每次调制 可传输2个信息比特,这些 信息比特就是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。 图2-1 QPSK 相位图 以π/4 QPSK 信号来分析,由相位图可以瞧出: 当输入的数字信息为“11”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +4ππ2cos c t f A (2-1) 当输入的数字信息为“01”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +43ππ2cos c t f A (2-2) 当输入的数字信息为“00”码元时,输出已调载波
? ?? ? ? +45ππ2cos c t f A (2-3) 当输入的数字信息为“10”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +47ππ2cos c t f A (2-4) QPSK 调制框图如下: 图2-2 QPSK 调制框图 其中串并转换模块就是将码元序列进行I/Q 分离,转换规则可以设定为奇数 位为I,偶数位为Q 。 例:1011001001:I 路:11010;Q 路:01001 电平转换模块就是将1转换成幅度为A 的电平,0转换成幅度为-A 的电平。 如此,输入00则)4 5 2cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c c c , 输入11,则)4 2cos(2)2sin()2cos(π πππ+= -=t f A t f A t f A QPSK c c c ,等等。
GFSK的调制解调原理
G F S K的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK(GaussfrequencyShiftKeying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency-shiftkeying)。但FSK带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特 另一部分则加在PLL的主分频器一端（基于PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO进行分频）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量,不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。
FM调制解调原理
频率调制信号的表示式为：()cos[()]t m c S t A t kfm d ωττ-∞ =+ ? 其中，kf 为 调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。 调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示 其中鉴频器包括微分电路和包络检波。 在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB 里自带的函数diff 。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。 下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。
下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。 而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需
要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。
下面是语音信号调制解调的时域频域图。观看频谱可以看到调制信号的频谱相对于输入信号，发生了频谱搬移，还有在fc处多了一个冲激。 另外还有一个需要注意的问题，读入语音信号时所输入的路径必须和存放语音信号的路径相同。否则无法打开。 参考文献： [1]樊昌信，曹丽娜。通信原理。国防工业出版社。2006.9 [2] Santosh, the LNM IIT Jaipur (India).santosh_am_fm.m.2002.4 [3]陈丽丹。FM调制解调系统设计与仿真
BPSK调制解调
一、 主要内容 1、简要阐述BPSK 调制解调原理 2、用MATLAB 进行仿真，附上仿真源程序和仿真结果，对结果进行分析。 二、 主要原理 2.1 BPSK 的调制原理 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0度和180度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 t w nT t g a t e c s n n PSK cos )]([)(2-=∑ （式2—1） 其中，n a 与2ASK 和2FSK 时的不同，在2PSK 调制中，n a 应选择双极性，即当发送概率为P ，1a =n ，当发送概率为1-P, 1-=n a 。若g(t)是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲，则有 当发送概率为P 时，)cos()(2t w t e c PSK = （式2—2） 发送概率为1-P 时，)cos(2t w e c PSK -= （式2—3） 由（式2—2）和（式2—3）可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号)(e 2t PSK 取0度相位，当发送二进制符号为0时，)(e 2t PSK 取180度相位，则有 )cos(2n c PSK t w e ?+=，其中发送符号1，00=n ?，发送符号0，0180=n ?。 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字调制信号的调制方式，称为二进制绝对移向方式。下面为2PSK 信号调制原理框图2.1所示： 图2.1:2PSK 信号的调制原理图（模拟调制方法）
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。 图2.2 BPSK 信号时间波形示例 2.2 BPSK 解调原理 2PSK 信号的解调通常都采用相干解调，解调器原理如图2.3所示，在相干解调过程中需要用到和接收的2PSK 信号同频同相的想干载波。 图2.3：BPSK 相干解调 图2.4 BPSK 解调各点时间波形 b a d e c
QPSK调制与解调原理
四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四 进制移相键控。QPSK 是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为 45°, 135°, 225°，315°,调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制 的载 波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据， 这就是说需要把二进 制 数 字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即 00, 01，10，11,其中每一 组称 为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成， 它们分别代表 四进 制四个符号中的一个符号。QPSK 中每次调制 图2-1 QPSK 相位图 以n /4 QPSK 信号来分析,由相位图可以看出： 当输入的数字信息为“11 ”码元时，输出已调载波 (2-1) 当输入的数字信息为“ 01”码元时，输出已调载波 (2-2) 当输入的数字信息为“ 00”码元时，输出已调载波 (2-3) 当输入的数字信息为“10”码元时，输出已调载波 (2-4) 4 01 11 ? ? ? ■ 00 10 可传输2个信息比特，这些 信息比特是通过载波的四种 相位来传递的。解调器根据 星座图及接收到的载波信号 的相位来判断发送端发送的 信息比特。
QPS碉制框图如下: 图2-2 QPSK调制框图 其中串并转换模块是将码元序列进行I/Q分离，转换规则可以设定为奇数位为I，偶数位为Q 例：01: 1 路：11010；Q路：01001 电平转换模块是将1转换成幅度为A的电平，0转换成幅度为-A的电平。 如此，输入00 则QPSK Acos(2 fj) Asin(2 f」)、2Acos(2 f」4 ), 输入11,则QPSK Acos(2 f c t) Asin(2 口、2Acos(2 以-)，等等。 4 QPSK军调： 接收机收到某一码元的QPSK言号可表示为:
(完整版)BPSKDPSK调制
卫星通信仿真作业BPSK调制/解调系统及性能分析 1、实验原理 1.1 BPSK调制原理 BPSK(binary phase shift keying)二进制移相键控，作为一种数字调制方式，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。BPSK信号的时域表达式为 e BPSK=[∑a n g(t?nT s) ]cosωc t n 其中的a n为双极性码，取值为±1。这样的话，当发送的码元为+1时，输出波形的初始相位为0；而当发送码元为-1时，输出波形的初始相位为180°。 1.2 BPSK解调原理 BPSK解调有两种方式，一种是相干解调，一种是非相干解调，即差分解调。 1.2.1 相干解调 相干解调的基本原理是将BPSK调制信号直接与载波进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决即可。 1.2.2 差分解调 差分解调不能直接应用与BPSK，它是对DPSK调制的一种解调方式。而要进行差分解调，首先对输入信源进行DPSK调制。 要进行DPSK调制，首先要对输入码元进行码形变换，然后对变换后的码元进行BPSK 调制即可。 而对输入码元进行码形变换就是将输入的绝对码变换为相对码。它们之间的关系可由公式导出 a?n+1=a?n?a n 其中a n为原信源码元，a?n为差分编码后的变换码元。 差分解调的过程是将DPSK调制后的波形与它做一个码元宽度时间延迟后的波形进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决。 1.3 BPSK调制解调系统整体框图 1.4 DPSK调制解调系统整体框图 输入码元
2、 实验过程 2.1 BPSK 系统的调制/解调全过程 2.1.1 参数设定 在对BPSK 系统调制解调全过程的仿真时，设定如下参数： 码元长度：10 采样率：100倍码元速率，也就是一个码元采样100个点 信号比：7dB （也就是噪声的增益为0.1） 波形成型滤波器参数：使用升余弦滤波器，滚降系数0.5。 低通滤波器参数： 5阶椭圆滤波器，通带最大衰减为0.5dB ，阻带衰减为60dB ，截止频率为800Hz 。 以下是各个过程的波形： 2.1.2 产生长度为10的随机二进制信源序列 序列的波形与频谱图下面两图所示 2.1.2 通过升余弦滤波器，产生适合在信道中传输的波形，如下图所示 2.1.3 产生一个频率为4800Hz 的载波信号，如下图所示 产生长度为10的随机二进制比特序列 码元序号 码元值 x 10 4 频率/Hz 幅度 码元经过波形成型滤波器
通信原理实验 QPSK调制解调实验
HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告 题目：十QPSK调制解调实验 指导教师： 学生姓名： 学生学号： 专业班级：
实验10 QPSK调制解调实验 一、实验目的 1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求；了解IQ调制解调原理及特性 2. 进行QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性 二、实验原理 1、QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。 用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调 制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acosωt和Asinωt进行调制，相 加后即可得到QPSK信号。 二进制码经串并变换后的码型如图所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路
2、QPSK解调原理 由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图 三、实验步骤 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 1、QPSK调制实验 a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成连接 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。 b、按基带成形模块上“选择”键，选择QPSK模式（QPSK指示灯亮）。 c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比，观察串并转换情况。 NRZ-I 与NRZ IN I-OUT与NRZ IN NRZ-Q 与NRZ IN Q-OUT与NRZ IN d、观测IQ调制信号矢量图。
GFSK的调制解调原理
GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器
bpsk调制和解调
基T MATLAB仿真的BPSK的调制与解调 一、实验要求 根据逊II耍求，金阅相关资料.学握数字带通的RPSK调制斛调的相关知识。学习MATLAB软件，芈握MATI.AR并种函数的使用。在此基础上,完成以下实验唉求； 1）设计系统整体世图及数学模型。 2）运用MATLAB进行编乩实现BPSK的调制解训过程的仿真。H?中包括信源、BPSK f,号的产生，仁道噪声的加入，BPSK信号的载波提収和相十斛 调。 3）系统性能的分析包括信号带宽.波形对比以及误码率的计算。 二、实验原理 数7?信号的传输方式分为凰带代输和帶通传输，右实际应用屮.大多数信道II?有帶通特性而不能直接代输基帶伫号。为了便数字苗号右鹉通常；适中传输，必须使用数字基带信号対载波进行训制，以使信号与信适的特性相匹配。这种用数字垄带信号控制载波.把数字垄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）模拟相乘法.利用模拟调制的方注丈实观数罕式调制.即把把数宇从带fn号珥做模拟信号的持殊情况处理. 2）键控注'利用数了倍号的离做収fi*術心通过开关健控我波，从向实观数字调制。这种方法通常称为犍控法，比如本实验对戟波的相似进行键控, 便町 获得郴移键控（PSK）耳本的调制方式。 1. BPSK的调制原理： 二进制移相说控址用二进制数宁信号0和1厶控制载波的两个相位0和n的方法。在2PSK中，迪常用初始郴位0和Ji分别表小二进制1和0。因此，2PSK ?信号的时域衣达式为： ◎PSK("= Acos(0/ + 0」(1)
式中.5表示第n 个符号的绝对相位: 因此?上式可以改写为 由于两种码元的波形相同.极性相反.故BPSK 信号可以衣述为一个双极性 全占空矩形脉冲序列与一个正弦戏波的相乘; e 2nK (z) = S (F )CO 5?F (4) 刃)=工％"-心) (5) 这里s(t)为双极性全占空(非归零)知形脉冲序列.g(t)^脉宽为1\的单个 矩形脉冲，而心的统计特性］ Z.BPSK 的解调原埋： 2PSK 信号的解调方法星柑T 解脚法。由丁 PSK 倍号本身淤是利用相位传递 信息的.所以在按收編必须利用信号的柑位信息采用柑干解谓法来解谓信号。 给出了-?种2PSK ffi VtllT 搖收设备的原砰柄图.用屮经过带通滤波的信号 =0.发送V 时 j 口发 送T 时 A cos 少匚 (0= -Acos^ (3) J L 概率为P 4-1,概率为1-P (6) 图1 BPSK €号的波形示例
QPSK调制与解调原理
ＱPSＫ调制: 四相相移调制就是利用载波得四种不同相位差来表征输入得数字信息,就 是四 进制移相键控。QPＳK就是在M＝4时得调相技术,它规定了四种载波相位,分别 为45°, 1３5°,225°,３15°,调制器输入得数据就是二进制数字序列,为了能与四进制 得载 波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就就是说需要把二 进制数 字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称 为双比特码元。每一个双比特码元就是由两位二进制信息比特组成,它们分别代 表四进 制四个符号中得一个符号。QＰＳK中每次调制 可传输2个信息 比特,这些信息比特就是通 过载波得四种相位来传递 得。解调器根据星座图及接 收到得载波信号得相位来判 断发送端发送得信息比特。以π/: (2—1) 当输入得数字信息为“0１"码元时,输出已调载波 (2-２) 当输入得数字信息为“00”码元时,输出已调载波 (2－3) 当输入得数字信息为“１0”码元时,输出已调载波 (2－4) QPSK调制框图如下:
图2—2 QPS Ｋ调制框图 其中串并转换模块就是将码元序列进行I/Q 分离,转换规则可以设定为奇数位为I,偶数位为Q 、 例:1011０0１001:Ｉ路:11０1０;Ｑ路:01０01 电平转换模块就是将1转换成幅度为A 得电平,０转换成幅度为－A 得电平。 如此,输入0０则 )4 5 2cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c c c , 输入11,则,等等。 QP ＳK 解调: 接收机收到某一码元得QPSK 信号可表示为: yi(t)＝ａ ｃos(2πfc ｔ+φｎ) 其中 (2—5) 图2—4 QPS Ｋ解调原理分析 由ＱＰＳK 得解调框图得到:
BPSK原理
公式包含0和π两个相位。 其中代表0，代表1。 由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故BPSK信号一般可以表述为一个双 极性全占空（100% duty ratio）矩形脉冲序列于一个正弦载波的相乘，即 其中， 这里,g(t)脉冲宽度为T s的单个矩形脉冲，而a n得统计特性为： 即发送二进制符号位‘0’时（a n取+1），e BPSK (t)取0相位；发送二进制符号为‘1’时 （a n取-1），e BPSK (t)取π相位。这种以载波的不同相位直接去表示响应的二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移调制（BPSK）
调制原理框图如图1.1所示： 1.1调制原理框图（采用2KHz信号cos(2*2000*t)作为载波） 典型波形图: 图1.2 发送码元为1 0 0 1 1的BPSK波形 解调原理分析： BPSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是用相位传递信息的，所以在接受端必须利用信号的相位信息，故采用相干解调法来解调信号。BPSK解调原理框图如1.2所示：
1.3 BPSK解调原理框图（采用2KHz信号cos(2*2000*t)作为载波） 给出了一种BPSK信号想干接受设备原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器与本地载波相乘，在相干解调中，如何得到与接收的BPSK信号同频同相的相干载波是关键，然后用低通滤波器去除高频分量，再进行抽样判决，判决器是按极性进行判决，得到最终的二进制信息。图中，假设相干载波的基准相位于BPSK信号的调制载波的基准相位一致。但是，由于在BPSK信号的载波恢复过程中存在180o的相位迷糊（phase ambiguity），即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出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BPSK方式的‘倒π’现象。 具体波形如图1.4所示: 图1.4 解调信号示意图
通信原理2DPSK调制与解调实验报告
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
bpsk调制原理
bpsk调制原理 bpsk调制原理 与模拟通信系统相比，数字调制和解调同样是通过某种方式，将基带信号的频谱由一个频率位置搬移到另一个频率位置 上去。不同的是，数字调制的基带信号不是模拟信号而是数字信号。 在大多数情况下，数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波。对载波的幅度、频率或相位进行键控，便可获得ASK、FSK、PSK等。这三种数字调制方式在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面，以相干PSK的性能最好，目前已在中、高速传输数据时得到广泛应用。 2PSK系统的调制部分框图如下图所示 2PSK/BPSK调制部分框图 1、M序列发生器 实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试 方便，一般都是用M序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源。按照本原多项式f(x)=X5+X3+1组成的五 级线性移位寄存器，就可得到31位码长的M序列。 码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰
观察码元变化时对应调制载波的相应变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的，码元速率约为1Mbt/s。 2、相对移相和绝对移相 移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。绝对移相的波形如下图所示。 绝对移相的波形示意图 在同步解调的PSK系统中，由于收端载波恢复存在相位含 糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调 后得到“0”码；发送为“0”码，解调后得到“1”码。这是我们所 不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。 相对移相的调制规律是：每一个码元的载波相位不是以固定的未调载波相位作基准的，而是以相邻的前一个码元的载波相位来确定其相位的取值。例如，当某一码元取“1”时，它的载波相位与前一码元的载波同相；码元取“0”时，它的载波相位与前一码元的载波反相。相对移相的波形如下图所示。
QPSK调制与解调分析
移动通信实验报告 姓名学号实验日期实验名称QPSK调制与解调实验类型 实验目的 学会使用MATLAB中的simulink仿真软件，了解其各种模块的功能，用simulink 实现QPSK的调制和仿真过程，得到调制信号经高斯白噪声信道，再通过解调恢复原始信号，绘制出调制前后的频谱图，分析QPSK在高斯信道中的性能，计算传输过程中的误码率。通过此次设计，在仿真中形象的感受到QPSK的调制和解调过程，有利于深入了解QPSK的原理。同时掌握了simulink的使用，增强了我们学习通信的兴趣，培养通信系统的仿真建模能力。 实验原理及设计思路（一）QPSK星座图 QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的简称，意为正交移相键控，是数字调制的一种方式。它规定了四种载波相位，分别为0, 2 π , π, 3 2 π (或者 4 π ， 3 4 π ， 5 4 π ，7 4 π )，星座图如图1（a）、（b）所示。 图1 QPSK星座图 （二）QPSK的调制 因为输入信息是二进制序列，所以需要将二进制数据变换成四进制数据，才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组，共四种组合（00,01,10,11），每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK每次调制可传输两个信息比特。图2的（a）、(b)、(c)原理框图即为QPSK的三种调制方式，本次课程设计主要采用的是正交调制方式。 （a）（b）
（a）正交调制法 （b）相位选择法 （c）脉冲插入法 图2 QPSK的主要调制方式 （三）QPSK的解调 QPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I（t）和Q（t），经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。
BPSK调制解调及误码率的计算
%随机产生码元 clc clear all num=10;%码元个数 ek=round(rand(1,num,1)); %产生载波 t=0:2*pi/999:2*pi;%周期 num1=1000;%个数 len=length(t); c=-sin(t); %调制 ektemp=[]; ctemp=[]; for n=1:num if ek(n)==0 ctemp=[ctemp,-c]; a=zeros(1,len); ektemp=[ektemp,a]; elseif ek(n)==1 ctemp=[ctemp,c]; a=ones(1,len); ektemp=[ektemp,a]; end end subplot(2,1,1); %分别画出原信号、已调信号示意plot(ektemp,'LineWidth',1.5); title('原码元'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5]); subplot(2,1,2); plot(ctemp,'LineWidth',1.5); title('已调信号'); grid on; axis([0, num1*num, -2.5, 2.5]); %相干解调 %本地载波 loca=[]; for n=1:num loca=[loca,c];%此处c的正负决定解调后是否倒pi end locb=loca; %相乘 locc=2*ctemp.*locb; %低通滤波器
[b,a] = BUTTER(3,2*pi*0.0003,'low'); %信号频率为0.001 locd=filter(b,a,locc);%低通滤波后的信号 figure; subplot(2,1,1); %相乘后的波形 plot(locc,'LineWidth',1.5); title('相乘后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); dd=locd+randn(1,10000); %低通滤波后的信号波形图 subplot(2,1,2); plot(dd,'LineWidth',1.5); title('低通滤波后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); %抽样判决 for i=1:num1*num if(locd(i)>0) %判决，得到解调结果 locd(i)=1; else locd(i)=-1; end end figure; subplot(2,1,1); %分别画出原信号、解调后信号示意 plot(ektemp,'LineWidth',1.5); title('原码元') grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5]); subplot(2,1,2); plot(locd,'LineWidth',1.5); title('解调后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); p=symerr(ektemp,locd)/10 %误码率 %误码率曲线 figure(4) r=0:2:10; rr=10.^(r/10); pe1=1/2*exp(-rr);%相干解调的误码率曲线 hold on plot(r,pe1,'r');grid on; pe2=(1-1/2*erfc(sqrt(rr))).*erfc(sqrt(rr));%差分相干解调的误码率曲线
FSK调制解调原理及设计
一．2FSK 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 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112 f π=ω和222f π=ω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)(t g 及其反)(t g 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) 2FSK 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 其中)(t g 是脉宽为s T 的矩形脉冲表示的NRZ 数字基带信号。 其中，n a 为n a 的反码，即若1=n a ，则0=n a ；若0=n a ，则1=n a 。 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 2FSK 信号带宽为 s s F S K R f f f f f B 2||2||21212+-=+-≈ 式中，s s f R =是基带信号的带宽。 二．2FSK 解调原理： 仿真是基于非相干解调进行的，即不要求载波相位知识的解调和检测方法。 其非相干检测解调框图如下 M 信号非相干检测解调框图 当k=m 时检测器采样值为： 当k ≠m 时在样本和中的信号分量将是0，只要相继频率之间的频率间隔是,就与相移值无关了，于是其余相关器的输出仅有噪声组成。 其中噪声样本{}和{}都是零均值，具有相等的方差 对于平方律检测器而言，即先计算平方包络
BPSK调制原理
原理： 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??，可定义一种数字信息与??之间的关系为 则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK 信号的载波相位关系如下表所示 数字信息与?? 之间的关系也可以定义为 2DPSK 信号调制过程波形如图1所示。 图1 2DPSK 信号调制过程波形 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，从而产生二进制差分相位键控信号。2DPSK 信号调制器原理图如图2所示。 0,01φπ??=? ?表示数字信息“”，表示数字信息“” ()( )1 1 0 1 0 0 1 10 2DPSK 0 0 0 0 0 00 0 0 0 ππππππ ππππ二进制数字信息：信号相位：或0,10φπ??=? ?表示数字信息“” ，表示数字信息“” 绝对码 相对码 载波 DP SK 信号10 1100101 0 0 1 0 1 1 0 2 开关电路
图2 2DPSK 信号调制器原理图 其中码变换即差分编码器如图3所示。在差分编码器中：{a n }为二进制绝对码序列，{d n }为差分编码序列。D 触发器用于将序列延迟一个码元间隔，在SystemView 中此延迟环节一般可不采用D 触发器，而是采用操作库中的“延迟图符块”。 二进制差分相位键控（2DPSK ）的解调 1、实验目的： （1）了解2DPSK 系统解调的电路组成、工作原理和特点； （2）掌握2DPSK 系统解调过程信号波形的特点； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。 2、实验内容： 以2DPSK 作为系统输入信号，码速率Rb ＝10kbit/s 。 （1）采用相干解调法实现2DPSK 的解调，分别观察系统各点波形。 （2）获取主要信号的功率谱密度。 3、实验原理： 相干解调法： 2DPSK 信号可以采用相干解调方式(极性比较法)，对2DPSK 信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字 图3差分编码器
实验九QPSK调制与解调实验报告
实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK调制的各种波形。 2、观察QPSK解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑤号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、连接线若干 四、实验原理 （一）QPSK调制解调原理 1、QPSK调制 QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a） （b） 图12-1 QPSK调制 2、QPSK解调 图12-2 QPSK相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK调制解调原理 OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK与OQPSK发送波形如图12-3所示。 图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形 图12-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q信道
二相BPSK(DPSK)调制解调实验
电子科技大学通信学院 《通信原理及同步技术系列实验八》二相BPSK(DPSK)调制解调实验 班级 学生 学号 教师
二相BPSK(DPSK)调制解调实验指导书 二相BPSK(DPSK)调制解调实验 一、实验目的 1、掌握二相BPSK(DPSK)调制解调的工作原理。 2、掌握二相绝对码与相对码的变换方法。 3、熟悉BPSK(DPSK)调制解调过程中各个环节的输入与输出波形。 4、了解载波同步锁相环的原理与构成，观察锁相环各部分工作波形。 5、了解码间串扰现象产生的原因与解决方法，能够从时域和频域上分析经过升余弦滚降滤波器前后的信号。 6、掌握Matlab软件的基本使用方法，学会Simulink环境的基本操作与应用。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅移键控（ASK），频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。 PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优于ASK幅移键控和FSK频移键控。由于PSK调制具有恒包络特性，频带利用率比FSK高，并在相同的信噪比条件下误码率比FSK低。同时PSK调制的实现也比较简单。因此，PSK技术在中、高数据传输中得到了十分广泛的应用。 BPSK是利用载波相位的变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在BPSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。其调制原理框图如图1所示，解调原理框图如图2所示。 图1 BPSK的模拟调制方式
由于在BPSK 信号的载波恢复过程中存在着载波相位0 和180 的不确定性反向，所以在实际的BPSK 通信系统设计中，往往采用差分编解码的方法克服这个问题。差分编解码是利用前后信号相位的跳变来承载信息码元，不再是以载波的绝对相位传输码元信息。 差分编解码的原理可用下式描述。 1n n n d b d -=⊕ 1 ???n n n b d d -=⊕ 其中第一个公式为差分编码原理，第二个公式为差分解码原理。 差分编码的原理框图如3图所示，差分解码的原理框图如4图所示。 在数字通信系统中，由于基带码元采用矩形波表示，其频谱是无限宽的，当信号通过实际的带限信道，频域截短，时域变为无限，产生码间串扰，为了克服码间串扰，需要对码元进行成形滤波。实际应用中，大多采用升余弦滤波器作为成形滤波器。 滚降系数为α的升余弦滚降特性传输函数H (ω)可表示为： 图2 BPSK 信号的解调原理框图 图3 差分编码原理框图 图4 差分解码原理框图
QPSK调制原理及matlab程序实现(最新整理)
QPSK已调信号生成 一、QPSK介绍 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying 的缩写，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。其有抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高等优点，广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。 二、实验平台和实验内容 １、实验平台 本实验是MATLAB环境中生成基本QPSK已调信号，只需要MATLAB12.0。２、实验内容 1.基带信号为周期127bits伪随机序列，信息比特速率：20kbps，载波频率： 20kHz（速率及频率参数现场可调整）； 2.在MATLAB环境中编写M代码搭建QPSK调制系统模型； 3.观测基带时域波形、已调信号时域波形； 4.观测基带发射星座图； 5.观测已调信号的功率谱（优先）或频谱； 三、实现框图及其原理分析 １、原理分析及其结构 QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的E为发射信号的
每个符号的能量，T为符号持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。 - + ∏i ft∏ 2( 2E/t]4/ Ｓｉｎ（ｔ）＝ｃｏｓ［２］ ０＜＝ｔ＜＝Ｔ )1 其中，i＝１，２，３，４。 2、框图 四、实验结果与分析
图一基带信号为周期为127bits的伪随机序列。
图二：已调信号时域波形 带宽为Hz 7104