PSK, método de manipulación por desplazamiento de fase binaria, es un método de modulación digital en el que la fase de la portadora manipulada cambia de acuerdo con la ley de la secuencia de pulsos de banda base. Es un método de modulación de fase que cambia la fase de la portadora entre dos valores diferentes según los dos niveles (o símbolos) de la señal de banda base digital. Las dos fases de la portadora suelen diferir en 180 grados, lo que en este momento se denomina modulación inversa (PSK), también conocido como método de cambio de fase absoluto.
(1) Generación de señal 2PSK
La modulación por desplazamiento de fase utiliza el cambio de fase de la portadora para transmitir información digital, mientras que la amplitud y la frecuencia permanecen sin cambios. En 2PSK, normalmente la expresión en el dominio del tiempo de la señal 2PSK es:
e 2psk t =A cos w C t+ φn
Entre ellos, φn
representa la fase absoluta del símbolo n, por lo que la fórmula anterior se puede escribir como e 2psk (t)= A cos w c t -A cos w ct
Las formas de onda típicas Dado que las formas de onda 1 de los dos símbolos que representan la señal son iguales y las polaridades son opuestas, la señal 2PSK generalmente se puede expresar como una secuencia de pulso rectangular bipolar de servicio completo multiplicada por una portadora sinusoidal, es decir
e 2 psk t = s ( t ) cos w Ct
donde s t = norte un norte gramo t - norte Ts
, un norte = 1-1
Este tipo de método de modulación que representa directamente la señal digital binaria correspondiente con diferentes fases de la portadora se denomina método de cambio de fase absoluta binaria.
Figura 2-1 Forma de onda de la señal de tiempo 2PSK
El diagrama de bloques del principio de modulación de la señal 2PSK se muestra en la figura, que se divide en método de modulación analógica y método de modulación digital:
Figura 2-2 Método de modulación analógica
Figura 2-3 Método de codificación
2 Sistema de demodulación 2PSK
La demodulación de la señal 2PSK generalmente adopta el método de demodulación coherente , y el principio del demodulador se muestra en la figura:
Figura 2-4 Diagrama de bloques de la demodulación 2PSK
La señal 2PSK pertenece a la señal DSB, su demodulación no puede usar el método de detección de envolvente, solo demodulación coherente, la forma de onda del principio de demodulación coherente 2PSK es la siguiente:
Figura 2-6 Varias formas de onda de tiempo durante la demodulación coherente de señales 2PSK
Sin embargo, debido a la ambigüedad de fase en el proceso de recuperación de portadora de 2PSK, es decir, la portadora local recuperada puede estar en fase con la portadora coherente requerida, o puede ser opuesta.La incertidumbre de esta relación de fase hará que la señal digital demodulada La señal de banda base es exactamente lo contrario de la señal de banda base digital enviada, es decir, "1" se convierte en "0", "0" se convierte en "1", y la señal digital emitida por el dispositivo de decisión es incorrecta. Este fenómeno se denomina "fenómeno Π invertido" u "operación de fase inversa" del método 2PSK. Por lo tanto, 2PSK solo puede realizar modulaciones y demodulaciones binarias relativamente simples.
3 simulación de diseño
La simulación de System View para esto es la siguiente:
Figura 3-2 Diagrama de simulación de generación de señales
Módulo 0: Genere una señal de onda cuadrada, controle la amplitud a 1, genere dos niveles de +1 V y -1 V, determine como una secuencia de 01, controle la frecuencia a 50 Hz y genere la forma de onda como se muestra a continuación
Figura 3-3 Diagrama de forma de onda de la señal de salida
Módulo 1: el multiplicador multiplica la onda sinusoidal, la onda sinusoidal controla la onda cuadrada para generar una señal sinusoidal y produce un cambio de fase cuando el nivel de la señal salta, la frecuencia de la onda sinusoidal se establece en 50 Hz y se muestra el efecto en la siguiente figura:
Figura 3-4 Agregar forma de onda portadora
Módulo 4: La señal de salida se multiplica por la señal de la portadora sinusoidal para obtener una forma de onda 2PSK. Configure la portadora sinusoidal, la amplitud es 1 y la frecuencia es 50 Hz. La forma de onda obtenida es la siguiente:
Figura 3-5 Adición de la misma portadora de frecuencia
2. Demodulación de salida 2PSK
La salida de señal 2PSK anterior está demodulada. Debido a que la señal de salida no tiene ruido adicional, al final de la demodulación de salida, la simulación no agrega un filtro de paso bajo, sino que realiza directamente un juicio de muestreo. El diagrama de simulación es el siguiente:
Figura 3-6 Diagrama de simulación de salida
Módulo 5: Símbolo de control del tiempo de pausa de la señal.
Módulo 7: módulo de comparación de señal, establece el nivel de juicio, establece el nivel de juicio en 0V, compara la señal de salida con el nivel de juicio, si la señal de salida es mayor que 0V, es +1, y si es menor que 0V, es -1.
3 . 2 Demodulación 2PSK agregando análisis de ruido
El análisis de tasa de error de bits se realiza en la señal de ruido añadido. Por lo tanto, la tasa de la señal de banda base debe ser grande para ser confiable. Por lo tanto, la frecuencia de la señal de banda base se establece en 1000 Hz. El circuito se muestra en la siguiente figura, el módulo de señal portadora 1 está configurado en 2 KHz, es decir, hay dos portadoras sinusoidales en un símbolo.
Agregue ruido, el módulo 4 es para agregar una fuente de ruido, que es ruido blanco gaussiano, y el módulo 3 es un sumador, que agrega el ruido controlado por ganancia a la señal de entrada para convertirla en una señal de ruido agregado.
El módulo 5 es consistente con lo anterior, agrega una portadora sinusoidal y el parámetro es 2 KHz. Debido a que se agrega ruido blanco gaussiano a la señal, la señal debe eliminarse durante el proceso de demodulación, por lo que se agrega un filtro de paso bajo y la frecuencia de corte se establece en 1100 Hz. La tasa de bits erróneos entre la señal original y la señal demodulada se compara a través del módulo 17 .
Figura 3-7 Esquema general del circuito de simulación
Bajo esta idea de diseño, la cantidad de ciclos en el sistema de diseño es 12 y se restablecerá una vez que finalice el ciclo.
Figura 3-8 Diagrama de diseño del reloj
Para establecer la variable de correlación global, es necesario correlacionar la ganancia de ruido, y cada ciclo reduce la ganancia de ruido en 1dB, de modo que el ruido se vuelve cada vez más pequeño en el ciclo y la relación señal-ruido se vuelve más grande.
Figura 3-9 Diagrama de configuración de variables globales
En el proceso de juicio, es necesario juzgar cuántas unidades de retraso hay entre la salida y la entrada. El retraso se mejora a través del módulo 15, y el resultado de la salida se retrasa varias unidades a través del juicio de correlación cruzada. En este diseño de circuito , es necesario retrasar 1 unidad, se puede ver que la tasa de error de bit es 0 después de desconectar el circuito de adición de ruido.
Figura 3-10 Diagrama de evaluación de la unidad de retardo
Figura 3-11 Tasa de error de bit sin ruido