基于MUX的PSK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：載波的兩種相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化稱為二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)。對(duì)BPSK和DPSK調(diào)制原理研究基礎(chǔ)上，討論了數(shù)字化處理2PSK調(diào)制系統(tǒng)的模塊建立，在Max+PlusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中，用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)BPSK和DPSK調(diào)制，利用MUX模塊完成了PSK調(diào)制系統(tǒng)，仿真和驗(yàn)證了其設(shè)計(jì)功能。
關(guān)鍵詞：BPSK；DPSK；Max+PlusⅡ；VHDL

    在通信系統(tǒng)中，因基帶信號(hào)中含有豐富的低頻分量而不能在信道中直接傳輸，必須用基帶信號(hào)對(duì)載波的某些參量進(jìn)行控制，使載波的這些參量隨基帶信號(hào)的變化而變化，形成頻帶信號(hào)，這一過(guò)程稱為數(shù)字調(diào)制。由于PSK系統(tǒng)抗噪聲性能優(yōu)于ASK和FSK，而且頻帶利用率較高，所以，在中、高速數(shù)字通信中被廣泛采用。

1 2PSK的調(diào)制
    在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的兩種相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。數(shù)字調(diào)相(相移鍵控)常分為：絕對(duì)調(diào)相，記為BPSK；相對(duì)調(diào)相，記為DPSK。
    BPSK是用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式，通常這兩個(gè)相位相差π弧度，例如用相位0和π分別表示1和0。
    2PSK信號(hào)中，信號(hào)相位的變化是以未調(diào)正弦載波的相位作為參考，用載波相位的相對(duì)數(shù)值表示數(shù)字信息的。即用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來(lái)表示數(shù)字信息，所以稱為差分移相鍵控(2DPSK)。則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的2PSK信號(hào)的載波相位關(guān)系如下所示：
    二進(jìn)制數(shù)字信息：0 1 0 1 O 0 1 1 1 0
    BPSK信號(hào)相位：
    0 π 0 π 0 0 π π π 0或π 0 π 0 π π 0 0 0 π
    DPSK信號(hào)相位：
    0 0 π π 0 0 0 π 0 π π或π π 0 0 π π π 0 π 0 0

2 調(diào)制實(shí)現(xiàn)
    基于以上對(duì)PSK調(diào)制原理的分析，BPSK信號(hào)的產(chǎn)生有模擬調(diào)相法和鍵控實(shí)現(xiàn)法。由此建立的VHDL模型如圖1所示，主要是由計(jì)數(shù)器和二選一開(kāi)關(guān)等組成。計(jì)數(shù)器對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻與計(jì)數(shù)，并輸出兩路相位相反的數(shù)字載波信號(hào)；二選一開(kāi)關(guān)的功能是：在基帶碼的控制下，對(duì)兩路載波信號(hào)進(jìn)行選通完成BPSK調(diào)制。圖中沒(méi)有包含模擬電路部分，輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
    DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法：首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，將絕對(duì)碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對(duì)碼表示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)。建立的VHDL模型如圖2所示。

    根據(jù)調(diào)制方框圖的設(shè)計(jì)思想，采用VHDL語(yǔ)言完成的調(diào)制建模符號(hào)如圖3所示。

    根據(jù)對(duì)BPSK和DPSK兩種調(diào)制方式的建模實(shí)現(xiàn)，2PSK調(diào)制系統(tǒng)采用層次化設(shè)計(jì)的思想，利用二選一數(shù)據(jù)選擇器完成調(diào)制方式的選擇。2PSK調(diào)制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)方式如圖4所示。

3 仿真及分析
    通過(guò)仿真軟件Max+PlusⅡ?qū)SK進(jìn)行編譯后的功能仿真如圖5所示。

    圖5為2PSK調(diào)制仿真圖，載波f1和f2是通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)2分頻得到的，相位相差為π，start高電平有效。當(dāng)控制信號(hào)s為0時(shí)，進(jìn)行BPSK調(diào)制；s為1時(shí)，進(jìn)行DPSK調(diào)制。

4 結(jié)語(yǔ)
    本文對(duì)2PSK調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于VHDL，在設(shè)計(jì)中不考慮電平轉(zhuǎn)換等模擬部分，只考慮數(shù)字化處理部分。只需要掌握調(diào)制原理進(jìn)行VHDL建模，可移植性強(qiáng)，不設(shè)計(jì)具體電路的實(shí)現(xiàn)，因此大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和效率。利用二選一數(shù)據(jù)選擇器完成BPSK和DPSK兩種調(diào)制方式的選擇，程序已在Max+PlusⅡ工具軟件上進(jìn)行了編譯、仿真和調(diào)試，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，說(shuō)明本設(shè)計(jì)是正確可行的。