通信原理课程设计-2PSK、2DPSK数字信号频带传输系统的设计与建模

武汉理工大学《数字通信系统》课程设计说明书

2PSK、2DPSK数字信号频带传输系统的设计与建模

1.实验使用软件概述

1.1 Quartus II简介

图1.1 QuartusII图标

Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/数字通信系统开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。

Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。

Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。

此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。

Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。

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1.2 Quartus II功能

Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：

? 可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将

其保存为设计实体文件； ? 芯片（电路）平面布局连线编辑；

? LogicLock增量设计方法，用户可建立并优化系统，然后添加对原始系统的

性能影响较小或无影响的后续模块； ? 功能强大的逻辑综合工具；

? 完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具； ? 定时/时序分析与关键路径延时分析；

? 可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析； ? 支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件； ? 使用组合编译方式可一次完成整体设计流程； ? 自动定位编译错误； ? 高效的期间编程与验证工具；

? 可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件； ? 能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。

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2. 基本原理及建模

2.1 二进制相移键控（2PSK与2DPSK）的概念

数字信号对载波相位调制称为相移键控（即相位键控）PSK（Phase－Shift Keying）。数字相位调制（相位键控）是用数字基带信号控制载波的相位，使载波的相位发生跳变的一种调制方式。数字调相（相位键控）常分为：（1）绝对调相，记为PSK；（2）相对调相，记为DPSK。

二进制相位键控是利用二进制数字基带信号去控制连续载波的相位，其相位携带数字基带信号的信息。二进制相移键控可分为二进制绝对相移键控（2PSK）和二进制相对相移键控（2DPSK）。

2.2 2PSK的调制与解调原理

2PSK即二进制绝对调相，是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式。对于2PSK，若用相位π代表“0”码，相位0代表“1”码，即规定数字基带信号为“0”码时，已调信号相对于载波的相位为π；数字基带信号为“1”码时，已调信号相对于载波相位为同相。

按此规定，2PSK信号的数学表示式为

u2cpsk??Acos(2?fct??0)??Acos(2?ft??0??)?c?为“1”码为“0”码 (2.1)

式中?0为载波的初相位。受控载波在0、π两个相位上变化。关于PSK波形的特点，必须强调的是：PSK波形相位是相对于载波相位而言的。因此画PSK波形时，必须先把载波画好，然后根据相位的规定，才能画出它的波形。 2.2.1 2PSK的调制

PSK调制有直接调相法和相位选择法两种方法。 1.直接调相法

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直接调相法的电路采用一个环形调制器。

在2PSK调制中，当基带信号为正时，输出载波与输入同相，当基带信号为负时，输出载波与输入载波反相，从而实现了2PSK调制。 2.相位选择法

相位选择法电路如图2.1所示，设振荡器产生的载波信号为它加到与门1，同时该振荡信号经倒相器变为

Acos(2?fct)，

，加到与门2，

基带信号和它的倒相信号分别作为与门1及与门2的选通信号。基带信号为1码时，与门1选通，输出为输出为

振荡器 Acos(2?fct)；基带信号为“0”码时，与门2选通，

，即可得到2PSK信号。

1 & ?1 & 基带信号 uPSK 2

图2.1 相位选择法电路

2.2.2 2PSK调制电路的VHDL建模

2PSK调制方框图和2PSK调制电路符号如图2.2和图2.3所示。2PSK调制器模型主要由计数器和二选一开关等组成。计数器对外部时钟信号进行分频与计数，并输出两路相位相反的数字载波信号；二选一开关的功能是：在基带信号的控制下，对两路载波信号进行选通，输出的信号即为PSK信号。图中没有包含模拟电路部分，输出信号为数字信号。

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