第2章方案的設(shè)計(jì)和制定2.1方案的設(shè)計(jì)本文主要采用相干解調(diào)以及差分相干解調(diào)兩種方式來對2DPSK這種調(diào)制方式進(jìn)行解調(diào)，然后對比這兩種方式的解調(diào)性能，主要采用在不同的信噪比下獲得解調(diào)的誤碼率，通過比較誤碼率曲線來確定解調(diào)性能的好壞。在進(jìn)行解調(diào)之前，首先要實(shí)現(xiàn)2DPSK的調(diào)制，其次驗(yàn)證無噪聲條件下相干解調(diào)與差分相干解調(diào)的正確性，然后通過增加高斯白噪聲，進(jìn)一步驗(yàn)證兩種解調(diào)方法的有效性，最后通過添加不同的信噪比，得到誤碼率曲線圖，比較誤碼率曲線，得出性能好壞，必要時(shí)可以與2PSK調(diào)制的性能進(jìn)行對比。對于2DPSK調(diào)制而言，一般存在兩種調(diào)制方法，即模擬調(diào)制方法以及鍵控方法，兩種方法各有優(yōu)劣；而對于解調(diào)方法，也是兩種，即相干解調(diào)與差分相關(guān)解調(diào)，下面首先針對模擬調(diào)制與鍵控調(diào)制進(jìn)行介紹，其次再對兩種解調(diào)方法進(jìn)行說明。2.1.1模擬法調(diào)制調(diào)制的含義為載波調(diào)制，即通過調(diào)制信號(hào)來對于載波參數(shù)進(jìn)行把控。載波可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，為高頻信號(hào)。對于對于信息序列而言，如果要實(shí)現(xiàn)2DPSK調(diào)制，首先需要將信息序列由絕對碼轉(zhuǎn)化為相對碼，就兩個(gè)一樣的基帶數(shù)字信號(hào)序列來說，因?yàn)樗鼈兊某跏即a元的參考相位是不一樣的，所以2DPSK的相位同樣是不一樣的。換句話說就是，基帶信號(hào)和2DPSK信號(hào)相位之間并不存在完全的關(guān)聯(lián)，只有前后碼元之間存在的相位差方可對于信號(hào)符號(hào)進(jìn)行制約。所以，我們第一步應(yīng)該把絕對碼元序列轉(zhuǎn)化為相對碼元序列，然后將相對碼中0映射為1而1映射為-1，并用這種方法來調(diào)制高頻載波的幅度，最終輸?shù)男盘?hào)即為模擬調(diào)制方法輸出的2DPSK調(diào)制的信號(hào)。模擬法調(diào)制的信號(hào)直觀，但是對于元器件的要求比較嚴(yán)格，模擬法調(diào)制的框圖如圖2-1所示。圖2-1模擬法調(diào)制圖2-1中的絕對碼an的碼型變換方法為：，從而獲得差分碼bn，其中符號(hào)代表二元域中的加，然后利用差分碼來進(jìn)行載波調(diào)制，實(shí)際上可以等價(jià)為絕對相位的2PSK調(diào)制，最后輸出得到2DPSK信號(hào)。2.1.2鍵控法調(diào)制和通過模擬法而完成的2DPSK比起來，借助于鍵控法會(huì)簡便許多。依據(jù)于圖2-1能夠發(fā)現(xiàn)，首先關(guān)于二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)展開差分編碼，也就是將絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼，接下來就是依照相對碼來展開絕對調(diào)相，這樣的話就能夠形成二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)。鍵控法調(diào)制器的詳細(xì)原理可以參照圖2-2。在這之中碼轉(zhuǎn)變的步驟就是對于輸進(jìn)來的基帶信號(hào)進(jìn)行差分。選相開關(guān)的意義為在輸入“0”的時(shí)候就接入相位0，在輸入“1”的時(shí)候就接入相位。圖2-2鍵控法調(diào)制在鍵控法調(diào)制中，碼元變換所扮演的角色和圖2-1中是一樣的。2PSK信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸中的優(yōu)勢是誤碼率性能比較好，但是它在進(jìn)行載波恢復(fù)時(shí)容易發(fā)生相位模糊的現(xiàn)象，換句話說，恢復(fù)出來的波長和所使用的波長存在反相的現(xiàn)象，而這個(gè)弊端的存在會(huì)對信號(hào)的傳遞產(chǎn)生很大影響，使得恢復(fù)的信號(hào)和發(fā)出信號(hào)恰好相反，“0”變成了“1”，而“1”也變成了“0”。為了彌補(bǔ)這個(gè)短板，專業(yè)學(xué)者發(fā)明了二進(jìn)制差分移相鍵控技術(shù)。通過對此上圖和圖2-1可以明顯的發(fā)現(xiàn)，兩種調(diào)制方法的根本都是首先將二進(jìn)制數(shù)字的有關(guān)信號(hào)編碼處理，二進(jìn)制信息的表達(dá)方式由絕對碼轉(zhuǎn)換為相對碼，之后對信息進(jìn)行調(diào)相處理，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)，利用這種方法能夠很大程度上彌補(bǔ)由于2PSK信號(hào)導(dǎo)致的相位差，而2DPSK所具有的明顯優(yōu)勢，使得它被廣泛應(yīng)用于各種信號(hào)處理設(shè)備中。在以后的論文中，筆者講更為詳細(xì)地解釋2DPSK調(diào)制信號(hào)的常用調(diào)解方法。2.1.3相干解調(diào)信號(hào)解調(diào)時(shí)還可以利用相干解調(diào)的方法，這種方法也可以稱為極性比較法，它具體的原理可以參考圖2-1。對它的原理可以做出如下解釋：對初始的2DPSK信號(hào)采用相干解調(diào)的處理方法，得到相對碼，然后借助碼反變換器將信息轉(zhuǎn)變成絕對碼，然后得到初始的數(shù)字信息。在進(jìn)行解調(diào)時(shí)，如果載波相位產(chǎn)生模糊現(xiàn)象，那么得到的相對碼將出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是通過碼反變換器處理后，得到的絕對碼肯定是準(zhǔn)確無誤的，這樣就可以彌補(bǔ)它的不足。具體原理可以參考圖2-3：圖2-3相干解調(diào)框圖研究上面的相干解調(diào)框圖可以了解到，2DPSK信號(hào)在通過帶通濾波器后，去除帶外噪聲，得到輸出信號(hào)a，信號(hào)a與本地載波b乘積，得到信號(hào)c，信號(hào)c中存在低頻信號(hào)以及高頻信號(hào)，此時(shí)通過低通濾波器后，將高頻信號(hào)去除，得到低頻信號(hào)d，在定時(shí)脈沖的作用下，獲得低頻信號(hào)d在抽樣時(shí)刻的判決值，通過與設(shè)定門限進(jìn)行判決，從而獲得判決信息序列e，將解調(diào)信號(hào)e進(jìn)行反轉(zhuǎn)，得到輸出的信號(hào)f，此時(shí)的信號(hào)f即為解調(diào)出的信號(hào)。2.1.4差分相干解調(diào)2DPSK信號(hào)在進(jìn)行處理時(shí)也能夠使用差分相干解調(diào)的方法(即相位比較法)，它的具體原理可以參考圖2-4。它所利用的原理可以這樣解釋：通過將轉(zhuǎn)換前后碼元的相位差進(jìn)行比較，對二進(jìn)制數(shù)字信息做出調(diào)整。因?yàn)樵谶M(jìn)行解調(diào)的過程中進(jìn)行了碼反轉(zhuǎn)換，所以整個(gè)過程可以不使用碼反變換器，使得整個(gè)過程更加簡單。因?yàn)樵谶M(jìn)行差分相干解調(diào)時(shí)對專門的相干載波并沒有很高的需求度，所以這種解調(diào)方法是非相干的。收到2DPSK信號(hào)號(hào)經(jīng)過處理形成一個(gè)碼元間隔T，之后將T和2DPSK信號(hào)相乘。由相乘器對相位結(jié)果進(jìn)行比較。而得到的結(jié)果就是解調(diào)前與解調(diào)后信號(hào)的相位差值，然后借助進(jìn)行低通濾波器對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣檢測，最終對原來的數(shù)字信號(hào)完成恢復(fù)。在整個(gè)處理過程中可以省略碼反變換器的應(yīng)用。圖2-42DPSK差分相干解調(diào)原理框圖圖2-4的框圖與圖2-3相比較而言，不存在碼反變換器，DPSK信號(hào)首先經(jīng)過帶通濾波器，濾出帶外噪聲，得到信號(hào)a，信號(hào)a經(jīng)過延時(shí)后得到延時(shí)的信號(hào)b，然后將信號(hào)a與信號(hào)b相乘后，得到高頻信號(hào)c同樣通過低通濾波器后，得到低頻信號(hào)d，最終通過抽樣判決階段，得到判決的信號(hào)e.2.2方案制定首先必須要產(chǎn)生出2DPSK的調(diào)制信號(hào)，可以采用模擬調(diào)制以及鍵控來生成，其次需要模擬出高斯白噪聲信道環(huán)境，這個(gè)部分可以利用MATLAB中自帶的函數(shù)awgn(x,db,‘measured’)，其中x為將要加噪聲的原始信號(hào)，db為設(shè)定的信噪比大小，之后的measured表示的是加噪聲的方式。差分相干解調(diào)這種方式在進(jìn)行信號(hào)解調(diào)時(shí)過程比較簡單，并不需要對原始載波進(jìn)行恢復(fù)，而只需要把DPSK信號(hào)準(zhǔn)確延遲一定的時(shí)間，然后和原始的信號(hào)相乘，得到的數(shù)據(jù)就可以表示解調(diào)前和解調(diào)后碼元相位的差值，然后借助于低通濾波進(jìn)行抽樣檢測，然后就完成了整個(gè)信息的解調(diào)過程，而可以省略差分解碼的過程。相干解調(diào)法和相干解調(diào)碼變換法的工作原理可以解釋如下:首先對2DPSK信號(hào)采取相干解調(diào)的處理方法，得到相對碼。然后利用碼反變換器將信息轉(zhuǎn)換為絕對碼，進(jìn)而得出原始的數(shù)字信息。經(jīng)過對解調(diào)方法的說明后，明確了在2DPSK對比上采用相干解調(diào)和差分相干解調(diào)通過仿真軟件對噪聲背景下2DPSK系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。本章小結(jié)本章探討了兩種DPSK調(diào)制與解調(diào)的方案，根據(jù)所學(xué)的通信原理和一些matlab程序思想，對所需的解調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究，選擇了模擬調(diào)制法，相干解調(diào)和差分相干解調(diào)。根據(jù)上述所說的方案，最終確定了方框圖，由帶通濾波器，相乘器，低通濾波器，抽樣判決器等構(gòu)成了解調(diào)方案。第3章數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)3.1數(shù)字通信系統(tǒng)一般情況下，對于數(shù)字通信系統(tǒng)模型而言，其主要分為三大部分。其中，主要包含信源以及信道，與此同時(shí)，包含信宿。實(shí)際上，真實(shí)的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，相對龐大。故此，在本篇論文中，僅僅運(yùn)用一般情況下的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，詳見圖3-1。SKIPIF1<0圖3-1數(shù)字通信系統(tǒng)具體模型示意圖3.2調(diào)制解調(diào)技術(shù)對于數(shù)字通信體系而言，最為重要的部分，即為調(diào)制解調(diào)。事實(shí)上，調(diào)制解調(diào)主要針對已調(diào)信號(hào)，切實(shí)保障其具備相對較高的頻譜利用率及其相應(yīng)的抗干擾能力。在下述內(nèi)容中，將主要針對數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)，進(jìn)行更深層次的細(xì)致介紹。3.2.1調(diào)制解調(diào)的概念調(diào)制的基本含義，在于通過調(diào)制信號(hào)，針對載波涉及到的多樣化參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的控制或者轉(zhuǎn)變，從而使已調(diào)信號(hào)，蘊(yùn)含原有信號(hào)中包含的所有信息。對于載波涉及到的多樣化參數(shù)而言，必須基于相關(guān)調(diào)制信號(hào)中蘊(yùn)含的特定規(guī)律，進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。實(shí)際上，調(diào)制的主要作用，在于將實(shí)際傳輸過程中的信號(hào)，可以和信道之間進(jìn)行匹配，從而切實(shí)保障相關(guān)信號(hào)在實(shí)際傳輸過程中的有效性。值得一提的是，解調(diào)的本質(zhì)，即為調(diào)制的逆過程。調(diào)制的主要目標(biāo)，在于將實(shí)際傳輸過程中的多樣化信號(hào)，轉(zhuǎn)化為可以實(shí)現(xiàn)良好信道傳輸?shù)膶?yīng)信號(hào)，在此過程中，需要將基帶信號(hào)，轉(zhuǎn)化為實(shí)際頻率相對更高的實(shí)際帶通信號(hào)。實(shí)際上，該帶通信號(hào)就是所謂的已調(diào)信號(hào)，而對于基帶信號(hào)而言，就是所謂的調(diào)制信號(hào)。通常情況下，調(diào)制主要基于高頻載波，跟隨信號(hào)實(shí)時(shí)幅度的相關(guān)變化，針對載波的實(shí)際幅度，進(jìn)行相應(yīng)的改變。值得一提的是，解調(diào)的目標(biāo)，即為調(diào)制的逆過程。在當(dāng)前時(shí)期，最為典型的數(shù)字通信系統(tǒng)調(diào)制技術(shù)，主要包含頻移鍵控、幅度鍵控、增量調(diào)制等諸多技術(shù)。3.32DPSK信號(hào)基本原理實(shí)際上，在傳輸系統(tǒng)中，若想切實(shí)保障信息在實(shí)傳輸過程中的有效性，則需要具備相對較高的實(shí)際傳輸速率以及相對較低的誤碼率！針對相關(guān)信號(hào)，進(jìn)行實(shí)際傳輸?shù)倪^程中，相較于2ASK信號(hào)及其2FSK信號(hào)而言，2PSK信號(hào)具備相對良好的實(shí)際性能，然而，對于2PSK信號(hào)而言，其在實(shí)際傳輸?shù)倪^程中，涉及到的相位，并不能保證其精確性，與此同時(shí)，可能導(dǎo)致接收碼元“0”和“1”彼此之間倒置，從而形成相應(yīng)的誤碼?？茖W(xué)家們?yōu)榱饲袑?shí)保障2PSK具備的多樣化優(yōu)勢，并且規(guī)避其誤碼現(xiàn)象，基于2PSK體系，進(jìn)行了相對細(xì)致的改良，使其成為二進(jìn)制差分移相鍵控，具備相對良好的實(shí)際性能。對于2DPSK方式而言，其主要通過操縱先后相鄰碼元的實(shí)際相位值，針對多樣化數(shù)字信息，進(jìn)行更深層次的細(xì)致表示。如果基于Φ，針對本碼元初相與上碼之間的實(shí)際差值，進(jìn)行相應(yīng)的表示，并進(jìn)行如下劃定，可以得知：Φ＝0主要代表0碼，Φ＝π主要代表1碼。則在此情況下，可以表示出數(shù)字信息序列及其相應(yīng)2DPSK信號(hào)彼此之間的實(shí)際碼元相位關(guān)系。例如：2PSK信號(hào)主要基于載波的多樣化相位，針對指定的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行相對直接的表示，故此，在其實(shí)際接收端，必須選擇相干解調(diào)的具體方式。其中，其具體時(shí)域波形示意圖，詳見圖3-2。圖3-22DPSK信號(hào)對于上述絕對移相方法而言，在其系統(tǒng)發(fā)送端，主要基于某特定相位，故此，在其系統(tǒng)接收端中，需要選擇相不異的對應(yīng)基準(zhǔn)相位。在某些情況下，假設(shè)基準(zhǔn)相位發(fā)生了相應(yīng)的改變，則接收端進(jìn)行回復(fù)的相關(guān)信號(hào)，將完全相反于已經(jīng)發(fā)送的相關(guān)數(shù)字信息。故此，一般情況下，論文中會(huì)主要選擇相對移相方式。3.4誤碼率3.4.1相干解調(diào)誤碼率2DPSK解調(diào)方法，其本質(zhì)在于利用相干解調(diào)器，針對2DPSK信號(hào)，進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，從而形成相對應(yīng)的相對碼，與此同時(shí)，利用碼反變換器，將上述相對碼，轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的絕對碼。在此情況下，基于抽樣判決器，實(shí)現(xiàn)輸出的多樣化數(shù)字信號(hào)，存在的實(shí)際誤碼率，將會(huì)完全相同于相干接收2DPSK信號(hào)的實(shí)際誤碼率，具體如下：(3-1)在上述公式中，r代表信噪比。假設(shè)r代表大信噪比，則r將會(huì)高于1。在此情況下，上述公式，也可以重新整理為如下公式：(3-2)3.4.2差分相干解調(diào)誤碼率對于2DPSK信號(hào)而言，其所涉及到的差分相干解調(diào)法示意圖，詳見圖2-4，對于此類方法而言，其相較于相干解調(diào)具體方法的差異性，在于差分相干解調(diào)具體方法涉及到的參考信號(hào)，不存在相對恒定的載頻及其相位，故此，如果在特定碼元間隔中，需要發(fā)送“1”，則必須將上個(gè)碼元，設(shè)置為“1”，在此情況下，對于中乘法器而言，其實(shí)際輸入信號(hào)具體如下：(3-4)(3-5)其中y1(t)是無延遲支路的輸入信號(hào)；y2(t)是有延遲支路的輸入信號(hào)。兩路相乘后，經(jīng)低通濾波器的輸出信號(hào)為x(t)=12{[a+n1c(t)][a+n2c(t)]+n1sx(t)通過抽樣形成的具體判決準(zhǔn)則如下：如果x(t)的實(shí)際抽樣值x，已經(jīng)超過0時(shí)，則應(yīng)該將其定義為“0”碼，屬于正確判決的類型；如果x(t)的實(shí)際抽樣值x，低于0時(shí)，則應(yīng)該將其定義為“0”碼，屬于錯(cuò)誤判決的類型。通過相對細(xì)致的分析，可以得知，將“1”碼錯(cuò)誤判決為“0”碼，其實(shí)際條件概率pe1應(yīng)該如下：Pe1=12基于同等原理，可以得知，將“0”碼錯(cuò)誤判決為“1”碼，其實(shí)際條件概率Pe0應(yīng)該等同于式(3-7)。故此，如果已經(jīng)發(fā)送的“1”碼，與已經(jīng)發(fā)送的“0”碼之間，存在相同的條件概率，2DPSK差分相干解調(diào)法的總誤碼率為Pe=12e本章小結(jié)在本章節(jié)中，主要針對數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中涉及到的數(shù)字通信系統(tǒng)，進(jìn)行了更深層次的細(xì)致介紹，與此同時(shí)，針對調(diào)制解調(diào)涉及到的多樣化技術(shù)及其基本概念，進(jìn)行了相對細(xì)致的論述。在2DPSK信號(hào)中調(diào)制解調(diào)的基本原理，和相干解調(diào)與差分相干解調(diào)的框圖。又學(xué)習(xí)了兩種解調(diào)方式的誤碼率。第4章2DPSK調(diào)制解調(diào)器的性能分析Matlab是一種解釋性履行說話，具備壯大的計(jì)算、仿真以及畫圖等多樣化功能。實(shí)際上，對于MATLAB語言而言，其主要基于數(shù)組，組成相應(yīng)的數(shù)據(jù)單元。在此數(shù)據(jù)單元中，主要包含控制流語句，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及面向工具等諸多語言。通常情況下，MATLAB通信工具箱，主要基于通信領(lǐng)域，開展更深層次的細(xì)致研究，其中，主要涉及到理論研究，闡發(fā)計(jì)劃以及仿真式軟件包等。在MATLAB通信工具箱，主要包含五大部分。其中，主要包含主開發(fā)環(huán)境、MATLAB語言及其相應(yīng)的MATLAB應(yīng)用程序接口，與此同時(shí)，包含MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫、和圖形處理。對于2DPSK調(diào)制解調(diào)器而言，針對其具體性能的細(xì)致分析，是此設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容，以下是分析2DPSK通信性能的步驟：(1)通過仿真相干解調(diào)和差分相干解調(diào)兩種解調(diào)方式進(jìn)行對比，并得出系統(tǒng)誤碼率性能；(2)對系統(tǒng)加入不同大小的高斯白噪聲，給出2DPSK解調(diào)系統(tǒng)抗噪聲性能仿真結(jié)果；4.1參數(shù)設(shè)計(jì)(1)系統(tǒng)實(shí)際抽樣頻率應(yīng)該如下：fs=400；(2)數(shù)字基帶信號(hào)的實(shí)際頻率應(yīng)該如下：k=2；(3)正弦載波頻率應(yīng)該如下：fc=2；(4)仿真時(shí)間范圍應(yīng)該如下：t=0:1/fs:4000/fs；(5)需要產(chǎn)生的碼元個(gè)數(shù)：s=randi([0,1],1,p)；(6)將基帶生成時(shí)域信號(hào)：m=s(ceil(k*t+0.01))4.2仿真設(shè)計(jì)（1）相干解調(diào)的仿真框圖構(gòu)建按照2DPSK調(diào)制解調(diào)的框圖，對相干解調(diào)算法的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行賦初值，即初始化參數(shù)，其次產(chǎn)生待發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)，即0,1二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，然后將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為差分碼元，這樣就從絕對碼轉(zhuǎn)化為差分碼，再次采用模擬法產(chǎn)生2DPSK調(diào)制信號(hào)，這樣實(shí)現(xiàn)了2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生；在完成2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生之后，下一步開始解調(diào)，采用相干解調(diào)的方法，首先設(shè)定好帶通、低通濾波器的參數(shù)值，同時(shí)加入高斯白噪聲，然后設(shè)定判決門限值，實(shí)現(xiàn)2DPSK信號(hào)的解調(diào)。具體的設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1開始開始為各參數(shù)賦初始值為各參數(shù)賦初始值產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分碼產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分碼產(chǎn)生正弦載波和2DPSK信號(hào)并加入噪聲產(chǎn)生正弦載波和2DPSK信號(hào)并加入噪聲設(shè)置帶通，低通濾波器和抽樣判決器設(shè)置帶通，低通濾波器和抽樣判決器產(chǎn)生解調(diào)后信號(hào)產(chǎn)生解調(diào)后信號(hào)經(jīng)過碼反變換并產(chǎn)生原始基帶信號(hào)經(jīng)過碼反變換并產(chǎn)生原始基帶信號(hào)繪制輸出的各點(diǎn)波形繪制輸出的各點(diǎn)波形結(jié)束結(jié)束圖4-1相干解調(diào)仿真設(shè)計(jì)流程圖（2）仿真分析首先通過randi([0,1],1,L)函數(shù)生成隨機(jī)發(fā)送的信息碼元序列，其中L取值為10，得到基帶信息序列的波形為，如圖4-2所示。圖4-2基帶信息序列然后將信息序列進(jìn)行差分處理，得到差分碼元序列，結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3差分信息碼元其次，將差分信息碼元與載波相乘，得到相應(yīng)的調(diào)制2DPSK帶通調(diào)制波形，結(jié)果如圖4-4(a)以及(b)所示。(a)載波波形(b)2DPSK調(diào)制波形圖4-4載波以及2DPSK調(diào)制波形加入高斯白噪聲，設(shè)定白噪聲的信噪比為3dB，并將白噪聲與調(diào)制波形相疊加，得帶結(jié)果如圖4-5(a)以及(b)所示。(a)噪聲信號(hào)(b)加噪聲后的2DPSK信號(hào)圖4-5噪聲信號(hào)以及加噪后的2DPSK信號(hào)然后通過帶通濾波器，帶通濾波器采用的是巴特沃斯濾波器，參數(shù)設(shè)定為通帶范圍為fc到2*fc，過渡帶為0.25*fc到0.5fc以及2.5fc到2.75fc通帶內(nèi)衰減為0.1dB，阻帶內(nèi)衰減為60dB，首先將帶噪聲的信號(hào)通過濾波器，得帶如圖4-6的波形。圖4-6通過帶通濾波器的波形從圖4-6可知，調(diào)制的信號(hào)通過帶通濾波器后，噪聲幾乎被濾出了，下一步進(jìn)行相干解調(diào)，將圖4-6的信號(hào)波形與載波相乘，得到圖4-7的結(jié)果。圖4-7載波與通帶信號(hào)乘積結(jié)果將圖4-7的信號(hào)通過低通濾波器，進(jìn)一步得帶低通后的信號(hào)，低通濾波器選取為巴特沃斯濾波器，濾波器的參數(shù)設(shè)定為：通帶頻率為：fc，截止頻率為2fc，通帶內(nèi)衰減為0.1dB，阻帶中衰減為60dB，得帶結(jié)果如圖4-8所示。圖4-8低通濾波的信號(hào)最終通過抽樣判決，得到差分后的信息碼元，結(jié)果如圖4-9所示。圖4-9解調(diào)后的差分碼元通過還原圖4-9的結(jié)果，得到絕對碼，也即是原始發(fā)送的基帶碼元，結(jié)果如圖4-10所示。圖4-10解調(diào)后的碼元對比圖4-10與圖4-2，兩者的碼元相同，說明相干解調(diào)算法流程是正確的。（3）差分相干流程圖按照2DPSK調(diào)制解調(diào)的框圖，對差分相干解調(diào)算法的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行賦初值，即初始化參數(shù)，其次產(chǎn)生待發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)，即0,1二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，然后將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為差分碼元，這樣就從絕對碼轉(zhuǎn)化為差分碼，再次采用模擬法產(chǎn)生2DPSK調(diào)制信號(hào)，這樣實(shí)現(xiàn)了2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生；在完成2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生之后，下一步開始解調(diào)，采用差分相干解調(diào)的方法，首先設(shè)定好帶通、低通濾波器的參數(shù)值，同時(shí)加入高斯白噪聲，然后設(shè)定判決門限值，以此來促進(jìn)2DPSK信號(hào)實(shí)現(xiàn)解調(diào)。其中，差分相干流程示意圖，詳見圖4-11。開始開始為各參數(shù)賦初始值為各參數(shù)賦初始值將數(shù)字基帶信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分碼將數(shù)字基帶信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分碼產(chǎn)生正弦載波和2DPSK信號(hào)并加入噪聲產(chǎn)生正弦載波和2DPSK信號(hào)并加入噪聲設(shè)置帶通，低通濾波器相乘器和抽樣判決器設(shè)置帶通，低通濾波器相乘器和抽樣判決器產(chǎn)生解調(diào)后信號(hào)產(chǎn)生解調(diào)后信號(hào)恢復(fù)原始基帶信號(hào)恢復(fù)原始基帶信號(hào)繪制輸出的各點(diǎn)波形繪制輸出的各點(diǎn)波形結(jié)束結(jié)束圖4-11差分相干解調(diào)流程圖（4）差分相干解調(diào)仿真首先，基于randi([0,1],1,L)函數(shù)生成隨機(jī)發(fā)送的信息碼元序列，其中L取值為10，得到基帶信息序列的波形為，如圖4-12所示。圖4-12原始信息序列然后將信息序列進(jìn)行差分處理，得到差分碼元序列，結(jié)果如圖4-13所示。圖4-13差分碼元序列其次，將差分信息碼元與載波相乘，得到相應(yīng)的調(diào)制2DPSK帶通調(diào)制波形，結(jié)果如圖4-14(a)以及(b)所示。(a)載波信號(hào)(b)DPSK調(diào)制信號(hào)圖4-14載波與調(diào)制信號(hào)加入高斯白噪聲，設(shè)定白噪聲的信噪比為3dB，并將白噪聲與調(diào)制波形相疊加，得帶結(jié)果如圖4-15(a)以及(b)所示。(a)噪聲信號(hào)(b)有噪調(diào)制信號(hào)圖4-15噪聲與有噪調(diào)制信號(hào)然后通過帶通濾波器，帶通濾波器采用的是巴特沃斯濾波器，參數(shù)設(shè)定為通帶范圍為fc到2*fc，過渡帶為0.25*fc到0.5fc以及2.5fc到2.75fc通帶內(nèi)衰減為0.1dB，阻帶內(nèi)衰減為60dB，首先將帶噪聲的信號(hào)通過濾波器，得帶如圖4-16的波形。圖4-16帶通信號(hào)從圖4-16可知，調(diào)制的信號(hào)通過帶通濾波器后，噪聲幾乎被濾出了，下一步進(jìn)行相干解調(diào)，將圖4-16的信號(hào)波形與改信號(hào)延遲相乘，得到圖4-17的結(jié)果。圖4-17延遲乘積信號(hào)將圖4-17的信號(hào)通過低通濾波器，進(jìn)一步得帶低通后的信號(hào)，低通濾波器選取為巴特沃斯濾波器，濾波器的參數(shù)設(shè)定為：通帶頻率為：fc，截止頻率為2fc，通帶內(nèi)衰減為0.1dB，阻帶中衰減為60dB，得帶結(jié)果如圖4-18所示。圖4-18低通信號(hào)最終通過抽樣判決，得到信息碼元，結(jié)果如圖4-9所示，此時(shí)需要將解調(diào)信號(hào)反向即可得到原始信息序列。(a)解調(diào)后的信息(b)原始信息序列圖4-19解調(diào)序列與原始序列對比對比圖4-19與圖4-12，兩者的碼元相同，這代表差分相干解調(diào)算法的具體計(jì)算流程，是完全正確的。(5)對于誤碼率而言，其主要針對數(shù)字通信系統(tǒng)性能涉及到的多樣化指標(biāo)，進(jìn)行細(xì)致衡量。如果在信道中，存在高斯白噪聲干擾的情況，則對于調(diào)制系統(tǒng)來說，其實(shí)際誤碼率，將直接受到解調(diào)器在輸入過程中實(shí)際信噪比的影響。然而，誤碼率的具體表達(dá)方式，主要跟隨具體解調(diào)方式的變化，而產(chǎn)生相應(yīng)的改變?；?DPSK調(diào)制方式的情況下，不論是相干解調(diào)具體方式，還是差分相干解調(diào)具體方式，其誤碼率的大小也是不相同的，圖4-20為兩種解調(diào)方式的誤碼率Pe與信噪比R的關(guān)系曲線。圖4-20誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線由誤碼率曲線圖也可知，當(dāng)進(jìn)行差分解調(diào)的過程中，對于2DPSK系統(tǒng)而言，其實(shí)際誤碼率，將會(huì)跟隨實(shí)際信噪比的逐步攀升，而以特定的指數(shù)規(guī)律不斷降低。實(shí)際上，通過差分相干解調(diào)中涉及到的相對調(diào)相，不僅可以免除相干載波的幫助，而且在抗頻漂能力以及抗相位慢抖動(dòng)能力等諸多方面，相較于相干解調(diào)涉及到的絕對調(diào)相，具備相對更強(qiáng)的實(shí)際性能。4.4遇到的問題與解決方案本篇論文，針對2DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的仿真設(shè)計(jì)過程中。由于信道中存在一定的高斯白噪聲，與此同時(shí)，伴隨低通濾波器相關(guān)程序的實(shí)際編寫問題，故此，只需要細(xì)致觀察系統(tǒng)生成的眼圖，就能得知碼間干擾及其多樣化噪聲對系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)際影響，這是由于，其在完成解調(diào)時(shí)，其實(shí)際輸出波形，相較于通過信號(hào)源生成的波形，存在一定的時(shí)間延遲或者畸變。具體解決方案如下： （1）若想切實(shí)提升系統(tǒng)的實(shí)際傳輸性能，則當(dāng)重新編寫相關(guān)程序的過程中，必須經(jīng)過仔細(xì)的檢查從而得到正確的程序。（2）細(xì)心與耐心鉆研每一個(gè)問題，有針對性多多查閱資料，實(shí)在有困難及時(shí)與老師進(jìn)行溝通。本章小結(jié)本章主要論述了2DPSK的設(shè)計(jì)與仿真，主要運(yùn)行相干解調(diào)與差分相干解調(diào)的仿真圖形，運(yùn)行仿真并對其結(jié)果進(jìn)行分析，對比了不同解調(diào)方式的誤碼率曲線圖。而且也列舉了在仿真時(shí)所遇到的困難并給出了解決方案。結(jié)論通過一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人已經(jīng)可以通過系統(tǒng)的方法，深入領(lǐng)會(huì)相關(guān)理論知識(shí)，并逐步擴(kuò)充了自身的知識(shí)儲(chǔ)備。在本次設(shè)計(jì)中，主要基于理論知識(shí)，開展實(shí)踐設(shè)計(jì)，旨在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，能夠發(fā)現(xiàn)一系列問題，并獨(dú)立找出可以解決這些實(shí)際問題的具體方案。與此同時(shí)，基于實(shí)際設(shè)計(jì)過程，還能針對自身的知識(shí)儲(chǔ)備，進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，并對其進(jìn)行鞏