systemview第三章PPT课件

1、-,1,3.3多进制数字调制,3.3.1M进制数字振幅调制（MASK）3.3.2M进制数字频率调制（MFSK）3.3.3M进制数字相位调制（MPSK）,-,2,在许多实际的数字传输系统中，往往采用多进制的调制方式，它与二进制调制系统相比有如下两个特点：在相同的信道码元传输速率下，多进制系统的信息传输速率比二进制系统的高在相同的信息速率下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码元的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响。M进制调制和二进制调制一样，可以分为三种：MASK、MFSK、MPSK,-,3,3.3.1

2、M进制数字振幅调制（MASK）,M进制数字调制又称为M电平调制，它在原理上是通断键控方式的推广形式，但它比OOK方式具有更高的传输效率现利用SystemView系统仿真来验证，在相同信道传输速率下M电平调制与二进制电平调制具有相同的信号带宽，即在符号速率相同的情况下，两者具有相同的功率谱；并且比较两者的抗噪声能力。首先引入幅度调制的模块专业库通信库调制模块DSB-AM,-,4,DSB-AM模块,-,5,多进制的PN序列,电平数,-,6,4电平,6电平,-1,-1/3,1/3,1,-1,-3/5,-1/5,1/5,3/5,1,-,7,4ASK波形,BSD-AM接收到4个电平后，输出波形的幅度分为

3、4段,1,1,2,2,3,3,4,4,-,8,4ASK和2ASK调制性能比较,-,9,4ASK和2ASK调制前后波形,-,10,使用接收计算器得到功率谱波形,-,11,4ASK调制后的功率谱波形,-,12,-,13,无噪声情况下的调制前与解调后的波形,-,14,噪声的波形,-,15,MASK的解调性能随信噪比恶化的速度要比OOK要迅速得多，所以多电平调制方式虽然是一种高效率的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而它一般只适宜在恒参信道下使用,-,16,3.3.2M进制数字频率调制（MFSK）,-,17,3.3.2M进制数字频率调制（MFSK）,-,18,3.3.3M进

4、制数字相位调制（MPSK）,匹配上调制载波，并且可以把平行和正交两路信号分离开,它的输入为平行和正交两路信号,-,19,多相PSK解调器,-,20,相干解调,-,21,4PSK调制前后的基带波形,-,22,此方法的弊端：不稳定,-,23,3.3.3M进制数字相位调制（MPSK）,QPSK系统原理仿真与实例,-,24,QPSK调制与解调原理仿真,本节以v26标准的QPSK信号为例，介绍在SystemView平台上仿真QPSK系统的方法V26信号的参数为：调制信号的码速率为2.4kb/s，经串并变换后，I、Q通道的码速率分别为1.2kb/s，调制载波为1.8kHZ的正弦波，为实现软解调，其数据采样

5、速率为9.6kb/s。,-,25,QPSK调制与解调原理电路,根据上述，系统定时频率为9.6KHZ，信号源频率为2.4KHZ,串并变化,并串变化,调制,解调,波形恢复,1.2KHZ,1.2KHZ,延时4个样点,延时8个样点,-,26,采样器的图符,-,27,采样器的设置,1200,-,28,样点延时器,-,29,样点延时器的设置,8,-,30,时间延时的选择,-,31,用接收计算器绘眼图,时间片的长度应该为一个码元的时间宽度，即1/1200;为了计算整除方便，选为3个码元的宽度1/400,-,32,I路输出码元序列的眼图,-,33,逻辑比较器,-,34,逻辑比较器的设置,-,35,并串变换,延

6、时4个样点,-,36,-,37,串并变化,并串变化,调制,解调,波形恢复,子系统的设计,-,38,子系统的设计,-,39,-,40,-,41,-,42,-,43,-,44,3.4现代数字调制方式,随着大容量和远距离通信技术的发展，传统的数字调制方式已经不能满足应用的需求，需要采用新的数字调制方式，以减小信道对所传信号的影响，以便在有限的带宽资源条件下，获得更高的传输速率新的调制技术的优点是节省频谱和高效率的利用频带。主要有最小移频键控（MSK）、高斯滤波最小移频键控（GMSK）、正交幅度调制（QAM）、正交频分复用,-,45,3.4现代数字调制方式,3.4.1正交幅度调制（QAM）3.4.2最

7、小移频键控（MSK）,-,46,3.4.1正交幅度调制,-,47,-,48,-,49,-,50,3.4.2最小移频键控,当信道中存在非线性因素和带宽限制时，幅度变化的数字信号通过信道会使已滤除的带外频率分量恢复，发生频谱扩展现象；同时码元交替处载波相位都会发生突变，导致产生很大的旁瓣。所以对已调信号有两点要求：一是包络恒定；二是具有最小功率谱占用率。产生了连续相位频移键控（CPFSK）的调制方式，目前主要应用于卫星通信和移动通信中。MSK就是CPFSK的一种，它是2FSK的一种特殊情况，它在相邻符号交界处相位保持连续，具有正交信号的最小频差。,-,51,系统采样频率为400HZ,-,52,采样

8、频率为10HZ,延时一个样点,抽样压缩器,-,53,采样器的图符,-,54,采样器的设置,-,55,样点延时器,-,56,样点延时器的设置,-,57,抽样器压缩,-,58,抽样器压缩的设置,-,59,延时一个样点，从0.2S开始传输样点,差分编码后,-,60,MSK的发送端,-,61,-,62,延时0.3S,I路调制后,Q路调制前,Q路调制后,I路调制前,延时0.2S,延时0.2S,-,63,-,64,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,-,65,周期0.2S,周期0.1S,周期0.2S,-,66,延时0.2S,延时0.2S,-,67,3

9、.5模拟信号的数字传输,3.5.1信号的采样与恢复仿真实验3.5.2信号的压缩与扩张仿真实验3.5.3增量调制,-,68,3.5.1信号的采样与恢复仿真实验,信号源是幅度为1V，频率为100HZ的正弦波；抽样脉冲为窄脉宽矩形脉冲，脉宽为1us。分别选取了100HZ、200HZ、500HZ不同的抽样频率对输入信号采样，观察结果,-,69,脉宽,-,70,-,71,-,72,-,73,-,74,3.5.2信号的压缩与扩张仿真实验,把模拟信号转换为数字信号的最基本的调制方式为PCMPCM包括采样、量化和编码三个步骤最简单的量化方式为均匀量化，它的抗噪声性能与量化级数有关，每增加一位编码，它的信噪比增

10、加约6dB，但电路的复杂程度也随之增加，占用带宽也越宽。实际采用非均匀量化，就是在保持信号固有的动态范围的前提下，在量化前将小信号进行放大，而将大信号进行压缩。通常的压缩方法有A律13折和u律15折,-,75,-,76,A律13折压缩扩张器,-,77,A律13折压缩器参数对话框,-,78,AD与DA转换器,-,79,-,80,-,81,3.5.3增量调制,增量调制原理把信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小进行编码，量化只须两个电平，用一个比特传输一个样值,-,82,预测值为上一刻的抽样值与差值之和,-,83,-,84,-,85,-,8

11、6,3.6比特误码率测试,-,87,一个简单高斯噪声信道模型的BER仿真,增益：控制信噪比的大小，可设为全局变量,BER计数器,停止接收计算器,限幅函数,终值接收计算器,-,88,高斯噪声源参数设置窗口,-,89,BER计数器图符,-,90,BER计数器图符参数设置,对比实验的比特数,参考信号与解调信号差异的门限值,时间偏移量,要小于系统定时的采样点数,-,91,BER图符的输出端口,0：实值BER值1：BER的累计均值2：错误总数,-,92,停止接收计算器,作用：当错误总数超过预定值时，停止本次循环的仿真进入下一循环，否则将一直仿真运算至系统设定的全部采样数完毕为止，然后再进行下一循环,-,

12、93,门限值：预定的错误总数,-,94,终值接收计算器,每一个循环结束时会显示本次循环的BER均值用于计算BER/SNR曲线的基础可绘出归一化的BER曲线,-,95,全局变量的关联与BER曲线的生成,将噪声增益控制与系统循环次数进行全局变量关联，使信道的信噪比由0dB开始逐渐加大，每次减小的步长与循环次数相关,-,96,-,97,运行后错误总数与误码平均值的图形,-,98,1,1,-,99,-,100,-,101,-,102,-,103,BER测试中的系统定时问题,SystemView是一个多速率系统信号经过许多滤波器、编码器时，会产生固有的处理延时BER计数器的两个输入必须是严格的位同步才能判决正确因此必须严格的计算出信号源和接收译码后的数据间的延时，才能保证计算出的BER的精确度,-,104,编码后信号比特率为7/41.75Hz并且延时4s,使信号与AWGN信号的采样频率一致,为了使译码后的频率为1Hz，设置采样频率为1.75Hz,编码与译码各延时4S加上积分清洗时间总共群延时为8.571s,-,105,以上的系统群延时是通过理论逐步推算出来的，当遇到非常复杂的系统模型，不可能立即通过推论马上得出其群延时，可以通过相关运算求出系统群延时本例具体步骤：将延时