基于某SystemView地数字通信系统地仿真设计

1、实用标准文案文档目录引言-2 2第1 1章课程设计目的和要求及原理 -2 21.11.1本课程设计的目的 -2 21.21.2课程设计的任务及要求 -2 21.31.3课程设计的原理 -3 3第 2 2 章 SystemViewSystemView 软件基本介绍 -3 3第3 3章 二进制振幅键控（2ASK2ASK） -5 53.13.12ASK2ASK的调制与解调原理-5 53.23.2仿真模型及结果波形图 -6 6第4 4章二进制频移键控（2FSK2FSK） -11114.14.12FSK2FSK的调制与解调原理 -11114.24.2仿真模型及结果波形图 -1212第5 5章二进制相移键

2、控（2PSK2PSK） -16165.15.12PSK2PSK的调制与解调原理-16165.25.2仿真模型及结果波形图 -实用标准文案文档1717第6 6章二进制差分相移键控（2DPSK2DPSK） -21216.16.1 2DPSK2DPSK的调制与解调原理 -21216.26.2仿真模型及结果波形图 -2323第7 7章 多进制振幅键控（4ASK4ASK） -27277.17.1 4ASK4ASK的调制与解调原理 -27277.27.2仿真模型及结果波形图 -2727总结 -3131参考文献 -3232引言通信的根本任务是远距离传输信息，准确地传输数字通信中的一个重要环节。 设计数字传输

3、系统的基本考虑是选择一组有限的离散波形来表示数字信息。这些离散波形可以是未经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。由于未 经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始，因而称为数字基带信号。在某些有线信道中，数字基带信号可以直接传输，这种传输方式称为数字信 号的基带传输；而在另外一些信道想，数字基带信号必须经过调制，将信号频谱 实用标准文案文档搬移到高频段才能在信道中传输，然后在收端用解调器把信道中传输的已调信号还原成基带信号，这种传输方式称为数字信号的频带传输（或载波传输）。基带传输包含着数字通信技术的许多问题，频带传输是基带信号调制后再传输的，因 此频带传输也存在基带问题，基

4、带传输的许多问题，频带传输同样需考虑。如果 把调制与解调过程看做是广义信道的一部分，则任何数字传输系统均可等效为基 带传输系统。理论上还可证明，任何一个采用线性调制的频带传输系统，总可以 由一个等效的基带传输系统来代替。下面我们将介绍一些解决数字通信系统中的 实际问题的一些方法。第1章课程设计目的和要求及原理1.1本课程设计的目的（1 1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；（2 2 ）培养学生掌握电路设计的基本思路和方法；（3 3） 能提高学生对所学理论知识的理解能力；（4 4） 能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力和创新能力；（5 5） 提高学生的科技论文写作能力。1.2课程设计的

5、任务及要求1 1） 基本要求：（1 1）学习SystemViewSystemView 仿真软件；（2 2 ）对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析；（3 3）提出系统的设计方案，选择合适的模块；（4 4）对所设计系统进行仿真；（5 5）并对仿真结果进行分析。2 2） 创新要求：在基本要求达到后，可进行创新设计，完善系统的性能。3 3） 课程设计论文编写要求：（1 1 ）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文；（2 2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等;实用标准文案文档（3 3）课程设计论文装订按学校统一要求完成。1.3课程设计的原理数字信号的传输方式可以分为基带传

6、输和带通传输。为了使信号在带通信道 中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制， 以使信号与信道特性相匹配。在 这个过程中就要用到数字调制。在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数 字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。 键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。第2章SystemView软件基本介绍SystemViewSystemView是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平 台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字 模型建立等各个领域，SystemViewSyst

7、emView在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提 供啦一个精密的嵌入式分析工具。进入SystemViewSystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗， 系统视窗最上边 一行为主菜单栏，包括：文件（FileFile ）、编辑（EditEdit ）、参数优选（PreferencesPreferences ）、 视窗观察（ViewView）、便笺（NotePadsNotePads ）、连接（ConnetionsConnetions ）、编译器（CompilerCompiler ）、 系统（SystemSystem、图符块（TokensTokens、工具（ToolsTools、和帮助（He

8、lpHelp、共1111项功 能菜单。如下图所示。实用标准文案文档系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（TokenToken ）是构造系统的基本单 元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是 代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有 的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图 符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。 这样一来，用户进行的系 统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在 图符库选择区排列着8 8个图符选择按钮创建系统的首要工作就是按照系统设计 方案从图符库中

9、调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。可用鼠标左键双击 图符库选择区内的选择按钮。当需要对系统中各测试点或某一图符块输出进行观察时，通常应放置一个信 宿（SinkSink）图符块，一般将其设置为“ AnalysisAnalysis ”属性。AnalysisAnalysis块相当于示波 器或频谱仪等仪器的作用，它是最常使用的分析型图符块之一。在SystemViewSystemView系统窗中完成系统创建输入操作（包括调出图符块、设置 参数、连线等）后，首先应对输入系统的仿真运行参数进行设置，因为计算机只 能采用数值计算方式，起始点和终止点究竟为何值？究竟需要计算多少个离散样 值？这些信息必须告

10、知计算机。假如被分析的信号是时间的函数，则从起始时间 到终止时间的样值数目就与系统的采样率或者采样时间间隔有关。实际上，各类实用标准文案文档乘法器e2ASK (t)系统或电路仿真工具几乎都有这一关键的操作步骤， SystemViewSystemView也不例外。如 果这类参数设置不合理，仿真运行后的结果往往不能令人满意， 甚至根本得不到 预期的结果。有时，在创建仿真系统前就需要设置系统定时参数。时域波形是最为常用的系统仿真分析结果表达形式。 进入分析窗后，单击“工 具栏”内的绘制新图按钮（按钮1 1），可直接顺序显示出放置信宿图符块的时域 波形，对于码间干扰和噪声同时存在的数字传输系统，给出系

11、统传输性能的定量分析是非常繁杂的事请，而利用“观察眼图”这种实验手段可以非常方便地估计系 统传输性能。实际观察眼图的具体实验方法是：用示波器接在系统接收滤波器输 出端，调整示波器水平扫描周期TsTs，使扫描周期与码元周期TcTc同步（即TsTs= nTcnTc， n n为正整数），此时示波器显示的波形就是眼图。由于传输码序列的随机性和示 波器荧光屏的余辉作用，使若干个码元波形相互重叠，波形酷似一个个“眼睛”， 故称为“眼图”。“眼睛”挣得越大，表明判决的误码率越低，反之，误码率上升。 SystemViewSystemView具有“眼图”这种重要的分析功能。当需要观察信号功率谱时，可在分析窗下单

12、击信宿计算器图标按钮，出现 “SystemViewSystemView信宿计算器”对话框，单击分类设置开关按钮 spectrumspectrum，完成 功率谱的观察。第3章二进制振幅键控（2ASK）3.1 2ASK的调制与解调原理3.1.13.1.1调制原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不 变。在二进制振幅键控中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信 息“0 0”或“1 1 ”。一种常用的、也是最简单的二进制振幅键控方式称为通- -断键控（OOKOOK ）。二进制振幅键控信号的产生通常有两种方法：模拟调制法和键控法，相应的调 制器如图3-3-1 1所

13、示。图（a a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用相乘器实现； 图（b b）是一种数字键控法，其中的开关电路受 s s （t t）控制。本次课设用的是 数字键控法。实用标准文案文档图3-13-1 2ASK/OOK2ASK/OOK 信号调制器原理框图3.1.23.1.2解调原理与AMAM信号的解调方法一样。2ASK/OOK2ASK/OOK信号也有两种基本的解调方法：非 相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接收系统组成方框图如 图3-3-2 2所示。与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方 框，这对提高数字信号的接收性能是必要的。本次课设用的是相干解调。s (t)C

14、OSW ct(a a)模拟相乘法电子开关e2ASK (t)（b b）数字键控法输出实用标准文案文档定时脉冲带通滤全波整彳氐通滤抽样判波器流器波器y+t 屯 口a ab b- -c c决器e e2ASK(t)(t)d dA实用标准文案文档(b(b)相干解调方式图3-23-2 2ASK/00K2ASK/00K 信号的接收系统组成方框图3.2仿真模型及结果波形图3.2.13.2.1系统的调制部分(a(a)非相干解调方式带通滤全波整波器e e2ASK（t t）a a流器b b定时COSWCOSW ct t脉冲实用标准文案文档波形图如下:Srk I0rMM “itq4i Iiii!o-*S15if 1i

15、 .3ii1 14iIIi.e141J-丄垂!I4 Jx-_1_n1 .3；* 1 -0LiflOBOOMM7L|1L jgi* I T)；1 1 1tEicondls(T1.41.111eMMIIaystfSrrVKflr* & 幸皆It Sirk 5| a | E) | S3 |实用标准文案文档322322系统的调制与解调波形图如下:实用标准文案文档323323波形分析参数设置:1 1 ）载波频率设置为20HZ20HZ，调制信号为10HZ10HZ ;2 2）低通滤波器的截至频率为10HZ10HZ，如下图:anslog Fi iler Library波形说明：1 1 ）载波波形:-No. o

16、f Polesrlriband RippleO.5dBC.1 dEQ01 cCancel-50-Rejeclion dBar Hi Cuttoff (HEJGflnv_wl To LjplKe .Filer inpdt sample rale Hz:Filter Pass-BandLow Cutloff (HzP实用标准文案文档2 2）调制波形:实用标准文案文档第4章二进制频移键控（2FSK）4.1 2FSK的调制与解调原理4.1.14.1.1调制原理频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK2FSK中，载波的频率随进制基带信号在f fl和f f2两个频率点间变化。故其表达式为:可

17、以采用键控法实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对4 4）解调波形:2FSK2FSKe2FSK (t)(t)Acos(wAcos(w1t tAcos(wAcos(w2t t信号的产生方法主要有两种n）n）一种可以采用模拟调频电路来实现;另一种实用标准文案文档两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元TsTs期间输出f fl或f f2两个载波之一，如图4-14-1所示。本次课设用的是键控法实现。选通开关图4-14-1键控法产生2FSK2FSK信号的原理图4.1.24.1.2解调原理2FSK2FSK信号的常用解调方法是采用如图4-24-2所示的非相干解调（包络检波）和相干解调。

18、其解调原理是将2FSK2FSK信号分解为上下两路2ASK2ASK信号分别进行解调， 然后进行判决。这里的抽样判决时直接比较两路信号抽样值得大小，可以不专门设置门限。判决规则应与调制规则相呼应， 调制时若规定“ 1 1”符号对应载波 频率f f1，则接收时上支路的样值较大，应判为“ 1 1 ”；反之则判为“ 0 0 ”。本次课 设采用相干解调。反相器相加器e e2FSK（t t）基带信号实用标准文案文档带通滤波器W W1包络检波器抽样判决e e2FSK(t(t) )带通滤波包络检波疋时脉冲输器W W2器出(a(a)非相干解调(b(b )相干解调4.2仿真模型及结果波形图4.2.14.2.1系统的

19、调制部分(b)实用标准文案文档波形图如下422422系统的调制与解调实用标准文案文档波形图如下423423波形分析参数设置：1 1 ）载波频率设置为20HZ20HZ，调制信号为10HZ10HZ ;2 2）低通滤波器的截至频率为10HZ10HZ，如下图：实用标准文案文档波形说明：1 1）载波波形:fcj -1.实用标准文案文档2 2）调制波形:4 4）解调波形:实用标准文案文档2PSK2PSK信号的调制原理框图如图5-15-1所示。与2ASK2ASK信号的产生方法相比较，只是对s(t)s(t)第5章二进制相移键控(2PSK)5.1 2PSK的调制与解调原理5.1.15.1.1调制原理相移键控是利

20、用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK2PSK中，通常用初始相位0 0和n n分别表示二进制“ 1 1 ”和“ 0 0”。因此，2PSK2PSK 信号的时域表达式为：e2 PSK (t) ACOS(Wctn )乞)模拟调制法C b J屮乘雜侵菸讦尹电路要求不同，在2ASK2ASK中s(t)s(t)是单极性的，而在 2PSK2PSK中s(t)s(t)是双极性的基带信号。h4b I|h实用标准文案文档图5-15-1 2PSK2PSK信号的调制原理框图5.1.25.1.2解调原理2PSK2PSK信号的解调通常采用相干解调法：解调器原理框图如图5-25-2所示。在相干解调中，

21、如何得到与接收的2PSK2PSK信号同频同相的相干载波是个关键问题。图5-25-2 2PSK2PSK信号的解调原理框图5.2仿真模型及结果波形图5.2.15.2.1系统的调制部分实用标准文案文档波形图如下田卅汩w| =. e实用标准文案文档522522系统的调制与解调波形图如下V7Z/ 5.2.35.2.3波形分析参数设置：实用标准文案文档1 1 ）载波频率设置为20HZ20HZ，调制信号为10HZ10HZ ;2 2）低通滤波器的截至频率为10HZ10HZ，如下图：波形说明：1 1）载波波形:实用标准文案文档2 2）调制波形:3 3）已调波形:实用标准文案文档4 4）解调波形:第6章 二进制差

22、分相移键控（2DPSK）6.1 2DPSK的调制与解调原理6.1.16.1.1调制原理2DPSK2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。2DPSK2DPSK信号的产生方法：先对二进制数字基带信号进行差分编码， 即把数字信实用标准文案文档息序列的绝对码变换成相对码（差分码），然后再根据相对码进行绝对调相， 从而产生二进制差分相移键控信号。2DPSK2DPSK信号调制器原理框图如图6-16-1所示_A差分编码S S （ t t）相对码e e2DPSK （ t t）绝对码6.1.26.1.2解调原理2DPSK2DPSK信号的解调方法之一是相干解调（极性比较法

23、）加码反变换法。其原理 是：对2DPSK2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再经码反变换器变换为绝 对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。在解调过程中，由于载波相位迷糊性的影响，使得解调出的相对码也可能是“ 1 1 ”和“ 0 0”倒置，但经差分译码（码 反变换）得到的绝对码不会发生任何倒置的现象，从而解决了载波相位迷糊性 带来的问题。2DPSK2DPSK的相干解调器原理框图如图6-26-2所示。低通滤波相乘器开关电路图6-16-1 2DPSK2DPSK信号的调制原理框图实用标准文案文档器实用标准文案文档输出图6-26-2 2DPSK2DPSK信号的解调原理框图2DPSK2DPSK信号的

24、另一种解调方法是差分相干解调（相位比较法），其原理框图如图6-36-3所示。用这种方法解调时不需要专门的相干载波，只需要由收到的2DPSK2DPSK信号延时一个码元间隔T T，然后与2DPSK2DPSK信号本身相乘。相乘器起着相位比较的作用，相乘结果反映了前后码元的相位差，经低通滤波器后再抽样判决，即可直接恢复出原始数字信息，故解调器中不 需要码反变换器。本次课设采用差分相干解调方法。e e2DPSK（t t）输出e e2DPSK（t t）带通滤波 韵器b b coswcosw ct t定时脉冲带通滤波器低通滤波器d抽样判决器实用标准文案文档b b延迟TsTs图6-36-3 2DPSK2DPS

25、K差分相干解调器原理框图6.2仿真模型及结果波形图6.2.16.2.1系统的调制部分波形图如下定时脉冲实用标准文案文档622622系统的调制与解调波形图如下实用标准文案文档623623波形分析参数设置：1 1 ）载波频率设置为1OOHZ1OOHZ，调制信号为50HZ50HZ ;2 2）低通滤波器的截至频率为50HZ50HZ，带通滤波器的频率为1OOHZ1OOOHZ1OOHZ1OOOHZ女口 下图：SyltwnView An#kg Filter LibrarySyrtemVww Aolo FSHcr LibraryA -is-l 2A- vJLFklPMITJ U孕*号池别G1W厂家=三 门n-

26、va. 39* ifW b iA-.丄缶h liV 4 Sikl?R 口LrwFhti* 1NciPctelow CMIQH (HZJFANLogpban 8WI|MM z I e*wiii( (jpEP Ffts Ch 曲 rrjF*E houuwi比出dLH打IM+IFiw mput xvnplt |Hz 5eT=Fiw Pan七 Mdni由Ot tHO!母33邺站亠q实用标准文案文档波形说明：1 1）载波波形:2 2）调制波形:3 3）已调波形:实用标准文案文档“a I4 4）解调波形:第7章多进制振幅键控（4ASK）7.1 4ASK的调制与解调原理7.1.17.1.1调制原理振幅键控是

27、利用载波的幅度变化传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。 在4ASK4ASK中，载波的幅度只有四种变化状态，分别对应四进制信息“ 0 0”或“1 1 或“2 2”或“ 3 3”。4ASK4ASK信号的一般表达式为：e4ASK（t） s（t）coswct4ASK4ASK信号的产生与2ASK2ASK信号的产生一样。本次课设用的实用标准文案文档是模拟调制法。7.1.27.1.2解调原理4ASK4ASK信号的解调方法也与2ASK2ASK信号的解调放法一样。本次课设用的是相干 解调。7.2仿真模型及结果波形图7.2.17.2.1系统的调制部分波形图如下实用标准文案文档722722系统的调制与解调实用标准文案文档波形图如下723723波形分析参数设置：1 1 ）载波频率设置为10HZ10HZ，调制信号为