基于LabVIEW的2PSK系统仿真

刘刚 王立香 柳兆军

摘 要：根据2PSK调制与解调的原理和数学模型，基于LabVIEW对2PSK系统进行仿真，通过调整载波频率、码率等参数，观察不同参数设置时，2PSK系统的仿真结果。仿真结果表明，设计较好的实现了2PSK信号的调制和解调过程，有助于加深对2PSK系统的理解。

关键词：2PSK；调制；解调；仿真

中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）31-0023-02

Abstract： According to the principle and mathematical model of 2PSK modulation and demodulation， the 2PSK system is simulated based on LabVIEW. By adjusting the parameters of carrier frequency and code rate， the simulation results of 2PSK system with different parameters are observed. Simulation results show that the design of 2PSK signal modulation and demodulation process is better to help deepen the understanding of the 2PSK system.

Keywords： 2PSK； modulation； demodulation； simulation1 概述

数字无线电又称数字频带传输，其任务是在两个或多个点之间，传送经过数字调制的模拟载波信号，是一种广泛应用的通信系统[1]。系统中传送的消息信号，即调制信号为数字信号，接收端解调得到的也是数字信号。如果需要传送的消息信号为二进制序列码元信号，这时的数字调制系统称为二进制数字调制。类似于模拟系统的调制，数字调制是用数字信号控制载波的幅度、频率或相位。如果控制的参数是载波的相位，则称为二进制相移键控信号（2PSK）。也就是利用载波的相位变换来承载需要传递的数字信息。

LabVIEW是美国NI公司研发的一种虚拟仪器开发工具，采用面向对象的图形化程序设计语言，在通信仿真、数字信号分析、仪器设备等领域有着非常广泛的应用[2]。本文利用LabVIEW对2PSK系统进行仿真分析，设置不同的码率和载波频率等参数。观察2PSK系统的仿真过程，通过观察不同阶段的结果，可以加深对2PSK信号的理解和应用。

2 2PSK系统原理

2PSK系统主要由三部分组成，如图1所示，分别是信号调制部分、信道和信号解调部分。

2PSK系统通过载波的相位变化来进行数字信息的传递。在信号的传递过程中，载波幅度和频率不随数字信号变化。在典型的2PSK系统中，信号的输出有两个相移，通常用初始相位0和相位π来分别表示二级制逻辑“1”和“0”。2PSK可以描述为

（1）

式中，ωc是载波频率，g（t）是要传送的数字信号码元波形，脉冲宽度为Ts，当发送的二级制数字为码元“0”时，an=-1，当发送的二级制数字为码元“1”时，an=1。因此，2PSK信号可以通过要传送的二级制码元的双极性码乘以载波得到。

接收端接收到2PSK信号后，需要从中恢复出原始的二进制码元序列，通常采用相干解调的方法。相干解调的过程如下式所示：

（2）

通过相干解调原理可见，其关键是要用到一个与发送端载波同频同相的相干载波信号。2PSK解调的基本原理框图如图2所示[3]。

3 2PSK系统仿真

LabVIEW是一种图形化程序设计的虚拟仪器开发软件，软件集成了信号采集、信号处理等众多应用模块，在通信系统仿真等方面有着广泛的应用。本文利用LabVIEW 2017虚拟开发软件，根据2PSK系统的调制和解调原理，对2PSK系统进行了仿真实验。其中2PSK的调制程序设计如图3所示。

通过仿真程序应用界面，用户可以设置载波频率、二进制码元速率等参数。本文对码元速率为10bps的二进制码元序列“0100011001”进行了2PSK调制和解调仿真。仿真过程如图4所示，为了方便观察结果，系统的其它参数设置如图4所示。

相干解调的关键是恢复的相干载波与调制原载波信号同频同相，如果恢复的相干载波产生π的相位差时，解调出的消息二进制码元信号将与发送的二进制码元信号正好相反，这就是通常所说的“倒π”现象。为此，人们提出了二进制差分相位键控（2DPSK）调制来解决这个问题。

4 結束语

本文用虚拟仪器开发软件对2PSK系统进行了仿真，通过系统仿真，用户可以详细观察不同阶段的信号仿真结果。这对理解2PSK系统有着较大的帮助作用。相比于实际的硬件系统，仿真可以方便的调整设计参数，观察不同参数设置时，系统的输入输出结果。通过建立实际的系统模型，利用建立的虚拟系统模型进行仿真验证，对于研究、设计和决策等具有重要的意义，可以有效的提高系统设计效益。

参考文献：

[1]严国萍.通信电子线路（第二版）[M].科学出版社，2016.

[2]高侃坷，周军.基于LabVIEW的通信仿真[J].今日电子，2005（4）：61-63.

[3]李鹏飞，等.基于Matlab与DSP Builder的2PSK调制解调器设计与仿真[J].计算机科学，2012（39）：10.