课程: 通信原理
移相键控（PSK_DPSK）调制与解调实验报告
系电子信息与计算机科学系
专业电子信息科学与技术
班级
姓名
学号
指导教师
实验地点
学年学期2012-2013第二学期
一、实验目的
1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。
2、掌握用键控法产生PSK/DPSK信号的方法。
3、掌握PSK/DPSK相干解调的原理。
4、掌握绝对码波形与DPSK信号波形之间的关系。
二、实验内容
1、观察绝对码和相对码的波形和转换关系。
2、观察PSK/DPSK调制信号波形。
3、观察PSK/DPSK解调信号波形。
三、实验模块
1、通信原理0 号模块一块
2、通信原理3 号模块一块
3、通信原理4 号模块一块
4、通信原理7 号模块一块
5、示波器一台
四、实验原理
1、2PSK/2DPSK调制原理
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先于ASK移幅键控和FSK移频键控。
因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。
PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图11-1所示。
设二进制单极性码为an，其对应的双极性二进制码为bn，则2PSK信号的一般时域数学表达式为：
我们知道，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，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。
如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。
这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，实际中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。
2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。
例如，假设相位值用相位偏移x表示（x定义为本码元初相与前一码元初相之差），并设
图11-2为对同一组二进制信号调制后的2PSK与2DPSK波形。
从图中可以看出，2DPSK 信号波形与2PSK的不同。
2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。
这说明，解调2DPSK信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。
只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK与2DPSK信号是无法分辨的。
这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
为了便于说明概念，我们可以把每个码元用一个如图11-3所示的矢量图来表示。
图中，虚线矢量位置称为基准相位。
在绝对移相中，它是未调制载波的相位；在相对移相中，它是前一码元载波的相位。
如果假设每个码元中包含有整数个载波周期，那么，两相邻码元载波的相位差既表示调制引起的相位变化，也是两码元交界点载波相位的瞬时跳变量。
根据ITU-T
的建议，图11-3（a）所示的移相方式，称为A方式。
在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取0、π。
因此，在相对移相后，若后一码元的载波相位相对于基准相位为0，则前后两码元载波的相位就是连续的；否则，载波相位在两码元之间要发生跳变。
图11-3（b）所示的移相方式，称为B方式。
在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取π/2。
因而，在相对移相时，相邻码元之间必然发生载波相位的跳变。
这样，在接收端接收该信号时，如果利用检测此相位变化以确定每个码元的起止时刻，即可提供码元定时信息，这正是B方式被广泛采用的原因之一。
2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK-NRZ”和“PSK载波”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS”点输入，其原理框图如图11-4所示：
①差分变换
在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。
DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列{an}，通过差分编码器变成相对码序列{bn}，然后再用相对码序列{bn}，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。
绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。
相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。
图11-6（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。
设输入的相对码an为1110010码，则经过差分编码器后输出的相对码bn为1011100，即bn= an? bn–1。
图11-6（b）是它的工作波形图。
②相乘器
实现输入载波信号和基带信号的相乘变换，输出相应调制信号。
六、实验框图
七、实验步骤
1、PSK/DPSK调制实验
1）按照下表进行实验连线：
源端口目的
端口
连线说明
信号源：PN （32K）模块3：
PSK-NRZ
S4拨为“1010”，PN是
32K伪随机码
信号源：128K 同步正弦波模块3：
PSK载波
提供PSK调制载波，幅
度为4V
2）按如下方式连接示波器和测试点：
示波器通道目标测试点说明
通道１PSK-NRZ输入PN码信号
通道２PSK-OUT PN码经过PSK调制后的波形
启动仿真开关，开启各模块的电源开关。
3）将开关K3拨到“PSK”端，以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。
4）关闭仿真开关，不改变PSK调制实验连线。
将开关K3拨到“DPSK”端，增加连线：源端口目的
端口
连线说明
信号源：CLK1（32K）模块3：
PSK-BS
DPSK位同步
时钟输入
再启动仿真，以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。
2、PSK/DPSK 解调实验
1）恢复PSK 调制实验的连线，K3拨到“PSK ”端，然后增加以下连线：
源端口 目的端口
连线说明 模块3：PSK-OUT 模块4：PSKIN
PSK 解调输入 模块3：PSK-OUT 模块7：PSKIN
载波同步提取
输入 模块
7：载波输出 模块4：载波输入
提供同步解调载波
模块4：PSK-DOU T
模块7：DIN
锁相环法位同
步提取信号输入 模块7：BS 模块4：PSK-BS
提取的位同步
信号 2）按如下方式连接示波器和测试点： 示波器通道 目标测试点 说明 通道１ PSK-DOUT 信号整流低通后输出 通道２ OUT3
信号经过判决输出 启动仿真开关，开启各模块的电源开关。
3）将模块7上的拨码开关S2拨为“0110”，观察模块4上信号输出点“PSK-DOUT ”处的波形。
并调节模块4上的电位器W4（逆时针拧到最大），直到在该点观察到稳定的PN 码。
4）用示波器双踪分别观察模块3上的“PSK-NRZ”和模块4上的“OUT3”处的波形，比较二者波形。