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实验十一 移相键控（PSK/DPSK）调制与解调实验
田亚男 2012213684
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。
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。
三、实验器材
1、 信号源模块 一块 2、 ③号模块 一块 3、 ④号模块 一块 4、 ⑦号模块 一块 5、 20M双踪示波器 一台 6、 连接线 若干
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：S2PSK??(t)???bng(t?nTs)?cos?ct
?n? （11-1）
其中：bn????1?＋1当an?0时，概率为P当an＝1时，概率为1－P
则（11-1）式可变为：
???g(t?nT)??s??cos??ct??? ??n?S2PSK（t）＝???g(t?nT)?cos??t?0??s?c?????nar2当an?0当an?1 （11-2）
1 0 1 1 0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts tS2PSK(t)At0-A
图11-1 2PSK信号的典型时域波形
由（11-1）式可见，2PSK信号是一种双边带信号
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
?????数字信息“1” ???0?数字信息“0”
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： 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 2DPSK信号相位： 0 0 0 π 0 π π π 0 0 π
或： π π π 0 π 0 0 0 π π 0
数字信息（绝对码） 0 0 1 1 1 0 0 1PSK波形DPSK波形相对码0 0 0 1 0 1 1 1 0
图11-2 2PSK与2DPSK波形对比
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。
＋π/2参考相位π参考相位0-π/2（a）（b）
图11-3 二相调制移相信号矢量图
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. 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”。
图11-6（a） 差分编码器电路 图11-6（b） 工作波形
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。
五、实验步骤
（一）PSK/DPSK调制实验
1、 将信号源模块和模块3、4、7固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触
良好。
2、 按照下表进行实验连线： 源端口 信号源：PN（32K） 目的端口 模块3：PSK-NRZ 连线说明 S4拨为“1010”，PN是32K伪随机码 提供PSK调制载波，幅度为4V 信号源：128K同步正弦波 模块3：PSK载波 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源
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、 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 信号源：CLK1（32K） 目的端口 模块3：PSK-BS 连线说明 DPSK位同步时钟输入 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。
5、 通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出，重复上述实验。 S4:0111
重复步骤3
重复步骤4
6.实验结束关闭电源。
六、心得体会
通过实验加深了我的对理论知识的印象，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、掌握用键控法产生2PSK、2DPSK信号的方法、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对波形与2DSPK信号波形之间的关系。增强了动手能力和解决问题的能力，熟练运用示波器的技巧，对PSK/DPSK的调制的过程更加熟悉，理论与实际结合，使课堂知识更加熟练。