基于system view的差分相干解调性能仿真分析

靳殿苛

渤海大学工学院



基于system view的差分相干解调性能仿真分析

靳殿苛

渤海大学工学院

本文主要针对2DPSK，介绍了其相应的调制解调原理，并建立了解调的模型，通过仿真软件对产生的结果进行了进一步的分析。数字调制作为通信系统中一个重要的部分，有时域上的也有频域上的，通过仿真软件System View我们可以看到存在于调制解调过程中每个阶段的波形，并对每个阶段的调制解调性能进行跟踪。

2DPSK System View 性能

通信的原理就是跨越距离存在的因素将消息从一个地方传送到另外一个地方，这里的消息来源于信息源。消息作为信息的一种物理表现方式，比如我们日常生活中所接触的文字、数据、语音等，都是可以称为消息。我们可以对消息进一步分类：数字消息和模拟消息。这里的数字消息包括了文字和数据之类，而类似图像和语音之类则可以称为模拟信息。通信系统中传递的形式都是以信号的形式存在的，所以接收到的消息需要经过转化，从而变成电信号，信号才是通信信道中传输的媒介。

通信的主要宗旨是为了实现消息的传送，信息中包括了有用和无用的内容，而有用的内容则归为信息。消息的存在是具体的，实实在在的，而信息的存在是抽象、虚幻的，通常用信息量这个词来表示消息中信息的内容数量。从客观上来讲通信主要负责信息的传递，传递的过程要尽量做到不失真和高效率传递，而且要尽量消除一些没用的信息，甚至是一些有害的信息。

1　数字调制的意义

当用到的测量仪器没电的时候，关于那些非电量的信号而言，其频谱比较低，而且变化的范围常常是从0化到20，甚至8，90kHz。当遇到的信号很弱的时候，尤其在信号的传输阶段很容易受到相同频率信号的影响，比如那些低频噪声，工频或者是直流漂移的时候，采用放大的方式是行不通的，所以为了解决这个困境，调制解调的方法得到了广泛的应用。调制解调对于减少在电路中受到的干扰有很大的促进作用，而且在信噪比方面也可以起到提高的效果。

当在调制某个方法的时候引入调制解调的相关技术可以实现对频谱的迁移，比如可以把低频的迁移到高频的频谱上，然后低频信号在经过调制后就会产生高频的调制波，这个形成后的高频波包括了初始输入信号的所有信息，接着在放大交流之后，被调波的信号就自动加强了，此时就需要进行解调的技术了，把经过调制的波重新恢复成最初的原始信号，这个过程就是解调，经过解调后生成的信号与最初的信号对比，放大了。因此这个调制解调的过程可以实现信号的放大，可以实现低频信号向高频信号转化，这对于低频干扰有很大的制约作用。

借用数字基带信号对相应的载波进行参数上的控制，这个过程就是数字调制，当数字基带信号发生改变的时候，载波中的参数也会相应发生改变，其中数字调制可以按照载波参数的定义不同而有着不同的调制方式，比如调频，调相和调幅等几种调制方式，另外在这几个基础上又可以进一步的发生演变。基带信号不适合长距离的传输，因为长距离的传送过程中存在着损耗，失真等因素的影响。如果需要克服距离带来的障碍，那么可以在传输的过程中引入调制的技术，在数字系统中数字调制处于很重要的角色，而且对通信技术的发展具有很大的理论与研究意义。对调制的系统进行仿真便于我们理解影响调制系统性能的一些因素，而且也有利于改进传输的性能。调制作为数字通信技术中的一个十分重要的知识点，通信系统中性能方面需要改进的话那么就必须引入数字调制的相关知识，数字调制对于系统性能的改善有着很大的意义。

2　数字调制解调的概述

所谓的数字相位的调制，我们也可以把其称之移相键控，2DPSK就是作为数字相位调制中的一种，改变载波的相位然后再传递数字信号，这个就是数字相位的调制过程。数字相位如果再一次细分的话就是有相对的移相与绝对的移相。

在数字通信的系统中，要想在信道中进行数字基带信号的传输，就需要保证信道中的传输特性是以低通带为主的，但是现实的信道中，并不是这么回事，很多的信道都是有着带传通的性质，没有经过调制处理的基带信号是不可以在信道中进行传输的，将基带信号进行调制处理，从而产生已调的数字信号。

要想实现二进制的相位调制方式有两种，分别是相位调制和MZM推免调制，其中的相位调制的主要优势就是有着简单的结构，功率的输出是一定的，但是该调制也有缺点就是对于π相移对电压的话，那么对其稳定性方面的要求也就比较严格。运用MZM的推挽方式，那么最大的优势就是相位的状态只有0与π，解调运用的是相位的方法，但是存在的缺点就是有着比较复杂的发射机结构，对于电压方面的要求是要时刻保持稳定性。

3　2DPSK的调制模块

在对相位进行调制的时候，一般采用的比较多是进行差分解调，逻辑的信号的表示采用的是前码元和后码元的差值，这样的设置是为了避免在判决绝对相位中存在着模糊的现象。关于2DPSK信号的解调可以分为两种形式，分别是相干的解调和差分的相干解调。

调制的模块中分别是由开关电路和差分编码模块共同组成的，由于在这个调制的期间用引入相位码的知识，所以就需要将绝对码变成相对码，接着把绝对码进行调相，最后产生的信号就是所谓的二进制差分相移键控信号了。

相干解调的部件主要包括相乘器，抽样判决器，码反变换器等等组成，对于在抽样变换的器件中常常将正弦波的信号转为二进制的电平信号，前提是这个正弦信号要先通过低通的滤波器，最后生成的就是相对码。每个不同过程都可以通过示波器的手段进行查看具体的波形。

要想实现二进制的相位调制方式有两种，分别是相位调制和MZM推免调制，其中的相位调制的主要优势就是有着简单的结构，功率的输出是一定的，但是该调制也有缺点就是对于如果是π的相移对电压的话，那么对其稳定性方面的要求也就比较严格。运用MZM的推挽方式，那么最大的优势就是相位的状态只有0与π，解调运用的是相位的方法，但是存在的缺点就是有着比较复杂的发射机结构，对于电压方面的要求是要时刻保持稳定性。

4　差分相干解调原理

从图1-1中比较容易看出，2DPSK的解调可以选择同步的检测法，然而如果一定要选择同步的检测法，那么需要将输出的序列进行改变，生成绝对码序列。如果采用相位比较法，也就是所谓的差分相干法，就不需要添加码变换器了，而且差分相干解调中不需要特定的相干载波，属于一种比较好的解调方法，虽然从上图中可以看出，差分相干解调增加了延迟电路，这种成本投资上增大了压力，但是带来的效益是降低了误码率。

跟相干解调对比的话，差分相关解调实现起来就简单些，这部分的设计可以不用码反变换器的这个部分，其中的差分相干解调的调制部分可以直接套用相干解调的调制部分，两者就是指解调方面有些许的出入。

5　差分相干解调的仿真

2DPSK跟其他的信号有所不同，因为其不存在载波的分量，所以该信号的解调采用的必须是相干解调。

如果信噪比是处于小的情况下，那么噪声的干扰对解调接收机的影响就会差些，相反，对于非相干的解调的影响效果却要好些，但是如果信噪比是大于-8dB的时候，噪声对相干解调和非相干解调的影响就会反过来。

图1-1　 2DPSK的差分相干解调的原理图

数字通信系统中误码率是评价该系统性能好坏的标尺之一。虽然2DPSK的解调可以分为相干和差分相干，但是本文中主要是以差分相干解调为主，对差分相干解调的性能进行了分析，2DPSK系统对于噪声性能的研究本文主要是通过仿真软件System View进行的测试的。System View作为一个在电子过程中充当的角色是仿真软件，System View涉及的领域很广，遍布了数学模型建立，信号处理，以及滤波器的设计等等，System View软件功能强大，界面友好，基本库丰富，里面包括了乘法器，加法器以及各种各样的信号源，除此之外System View中还可以与Matlab仿真软件甚至VC++编程软件进行接口的兼容。随着信息技术的不断发展，无线通信的不断进步，引用System View软件进行仿真效果显著。

图1-2　 差分相干解调法的仿真模型

最后通过图1-2我们可以看出虽然相干解调的过程跟差分的解调是有不一样的，但是示波器中显示的最终的结果图是一样的，其次还可以再将信号进行改变的时候，输入信号保持不一样，这样依然也能够获得相应的调制的信号。

6　结语

通过仿真软件的使用对2DPSK的认识进一步加强了，另外在仿真的过程中遇到了一些关于基带信号的差分难题，而且对于这个差分知识的认识刚好存在着误解，经过仿真软件从示波器中观察到了时域波形和频域上波形的变化。

［1］武晓霞.基于的新型调制格式在高速光纤传输系统中的应用.北京邮电大学，2006

［2］张建立.通信干扰效果试验评估系统材料汇编.2000.2

［3］徐穆洵.现代通信对抗研究.通信对抗编辑部.1995.7