基于Systemview的通信系統(tǒng)的仿真論文.doc

目 錄一、緒論2二、systemview軟件簡介32.1 systemview軟件特點32.2 使用systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟3三、二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）43.1 二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）的基本原理43.1.1 2fsk調(diào)制的方法43.1.2 2fsk解調(diào)的方法63.2 使用systemview軟件對2fsk系統(tǒng)進(jìn)行仿真63.2.1 2fsk信號的產(chǎn)生63.2.2 2fsk信號的頻譜圖83.2.3 2fsk非相干解調(diào)系統(tǒng)93.2.4 2fsk鎖相鑒頻法解調(diào)系統(tǒng)12四、二進(jìn)制振幅鍵控（2ask）134.1、二進(jìn)制振幅鍵控的基本原理134.2 systemview軟件對2ask系統(tǒng)進(jìn)行仿真154.2.1 2ask調(diào)制系統(tǒng)154.2.2 2ask頻譜及功率譜164.2.3 2ask相干解調(diào)的系統(tǒng)174.2.4 ask非相干解調(diào)的系統(tǒng)18五、二進(jìn)制移相鍵控（2psk）195.1 二進(jìn)制移相鍵控（2psk）的基本原理195.2 systemview軟件對2psk系統(tǒng)進(jìn)行仿真225.2.1 2psk信號的產(chǎn)生225.2.2 2psk相干解調(diào)系統(tǒng)235.2.3 2psk 調(diào)制和costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)組成255.2.4 2psk信號的頻譜和功率譜265.2.5 誤比特率ber分析26六、二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk）296.1二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk）原理296.2 systemview軟件對2dpsk系統(tǒng)進(jìn)行仿真306.2.1 2dpsk差分相干解調(diào)系統(tǒng)306.2.2極性比較法解調(diào)2dpsk系統(tǒng)32七、心得體會35八、參考文獻(xiàn)3637基于systemview的通信系統(tǒng)的仿真摘 要數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號的功率一般處于從零開始到某一頻率低頻段，因而在很多實際的通信中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸。數(shù)字調(diào)制在實現(xiàn)的過程中常采用鍵控的方法，從幾個不同參量的獨立振蕩源中選參量，由此產(chǎn)生的三種基本調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ask,amplitude-shift keying）、移頻鍵控（fsk ，frequency-shift keying）和移相鍵(psk,phase-shift keying )或差分移相（dpsk,differentphase-shift keying）。本文通過systemview仿真軟件，對2ask、2fsk、2psk、2dpsk系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析2ask、2fsk、2psk和2dpsk的信號的調(diào)制方式，頻譜特性，2ask的相干解調(diào)和非相干解調(diào)系統(tǒng)、利用costas環(huán)對2fsk、2psk信號進(jìn)行解調(diào)以及2fsk、2psk的相干解調(diào)系統(tǒng)，并且對2psk的抗噪聲性能做了一定的分析，最后同樣用兩種方式對2dpsk信號解調(diào)，并進(jìn)行仿真分析。通過對2ask、2fsk、2psk和2dpsk系統(tǒng)的分析，對幾種調(diào)制方式的抗噪聲性能、頻帶利用率及相干解調(diào)和非相干解調(diào)的抗噪聲性能等有了更加清楚的認(rèn)識。關(guān)鍵字：2ask；2fsk；2psk；2dpsk；相干解調(diào)；非相干解調(diào)；systemview一、緒論數(shù)字通信系統(tǒng), 按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號的功率一般處于從零開始到某一頻率（如06m）低頻段，因而在很多實際的通信（如無線信道）中就不能直接進(jìn)行傳輸，需要借助載波調(diào)制進(jìn)行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號進(jìn)行傳輸，這種傳輸方式，稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號對載波波形的某參量進(jìn)行控制，使該參量隨基帶信號的規(guī)律變化從而攜帶消息。對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制可以便于信號的傳輸；實現(xiàn)信道復(fù)用；改變信號占據(jù)的帶寬；改善系統(tǒng)的性能。和模擬調(diào)制不同的是，由于數(shù)字基帶信號具有離散取值的特點，所以調(diào)制后的載波參量只有有限的幾個數(shù)值，因而數(shù)字調(diào)制在實現(xiàn)的過程中常采用鍵控的方法，就像用數(shù)字信息去控制開關(guān)一樣，從幾個不同參量的獨立振蕩源中選參量，由此產(chǎn)生的三種基本調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ask,amplitude-shift keying）、移頻鍵控（fsk,frequency-shift keying）和移相鍵(psk,phase-shift keying )或差分移相鍵（dpsk,differentphase-shift keying）。數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖：在數(shù)字調(diào)制中，數(shù)字基帶信號可以是二進(jìn)制的，也可以是多進(jìn)制的，對應(yīng)的就有二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制兩種不同的數(shù)字調(diào)制，最簡單的情況即是以二進(jìn)制數(shù)字基帶信號作為調(diào)制信號的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，本次課程設(shè)計主要針對就是最常用的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式即二進(jìn)制振幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控三進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析，通過學(xué)習(xí)systemview仿真軟件，對對三種系統(tǒng)進(jìn)行仿真，熟悉2ask、2fsk、2psk和2dpsk的原理、已調(diào)信號的頻譜特點和各系統(tǒng)的抗噪聲性能。二、systemview軟件簡介2.1 systemview軟件特點systemview是el anix公司推出的一個完整的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計、模擬和分析的可視化軟件。他可以提供大量的信號源供系統(tǒng)分析使用；其豐富的算子圖符和函數(shù)庫便于設(shè)計和分析各種系統(tǒng)；其多種信號接受器為時域和頻域的數(shù)值分析提供便捷的途徑；其無限制的分層結(jié)構(gòu)使建立大而復(fù)雜的系統(tǒng)變得容易；另外他還提供對于外部數(shù)據(jù)文件的接口，使信號分析更加靈活方便。systemview操作簡單，使用方便，只要用鼠標(biāo)從systemview 庫中選擇圖符并將他們拖拽到設(shè)計窗口中連接起來創(chuàng)造線性和非線性，離散和連續(xù)，模擬、數(shù)字和混合模式的系統(tǒng)，systemview 的所有圖符都有相似的參數(shù)定義窗口，我們所要做的只是修改各個圖符的參數(shù)，無需編程即可實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計和模擬。systemview 的界面直觀，設(shè)計窗口中各功能模塊都用形象直觀的圖符表示，分析窗口中分析結(jié)果以各種圖形直觀顯示，使我們對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，功能和分析結(jié)果一目了然。他的另一個重要特點是可擴(kuò)展性，systemview 允許用戶插入使用c+編寫的用戶代碼庫，插入的用戶庫自動集成到systemview 中，能夠像內(nèi)建庫一樣使用。systemview提供了智能化的輔助設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計仿真時，systemview 能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤信息或尚懸空的待連接端信息。通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖符。并在編譯時，給出系統(tǒng)運行的大約時間，方便了設(shè)計人員進(jìn)行調(diào)試。其帶有的api功能可以利用vc 環(huán)境，將系統(tǒng)編譯成可脫離systemview獨立運行的可執(zhí)行文件，大大提高了運行速度和仿真效率。2.2 使用systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真的步驟使用systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真，一般要經(jīng)過以下幾個步驟：(1)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)系統(tǒng)的基本工作原理，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分的關(guān)系，畫出系統(tǒng)框圖。(2)從各種功能庫中選取、拖動可視化圖符，組建系統(tǒng)在信號源圖符庫、算子圖符庫、函數(shù)圖符庫、信號接受器圖符庫中選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設(shè)計窗口，按設(shè)計的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)。(3)設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置包括運行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(系統(tǒng)模擬時間，采樣速率等)和功能模塊運行參數(shù)(正弦信號源的頻率、幅度、初相，低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等)。(4)設(shè)置觀察窗口， 分析模擬數(shù)據(jù)和波形 在系統(tǒng)的關(guān)鍵點處設(shè)置觀察窗口，用于檢查、監(jiān)測模擬系統(tǒng)的運行情況，以便及時調(diào)整參數(shù)，分析結(jié)果。三、二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）3.1 二進(jìn)制頻移鍵控（2fsk）的基本原理fsk是在數(shù)字信號調(diào)制中使用較典型的一種調(diào)制方式,其利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息0 或1. 由于其實現(xiàn)起來較容易、抗噪聲與抗衰減的性能較好,因此,在中低速數(shù)據(jù)傳輸(傳輸速率在1 200 bit/ s 以下) 中得到了廣泛的應(yīng)用.在二進(jìn)制fsk中載波頻率隨著調(diào)制信號1或0而變,1 對應(yīng)于載波頻率f1,0對應(yīng)于載波頻率f2 .二進(jìn)制fsk已調(diào)信號的時域表達(dá)式為:s2fsk( t) = nang(t-nts )cos1t +na-ng(t- nts)cos2t其中：1 = 2f1，2 = 2f2an =0 概率為p a-n =1 概率為p1 概率為1p 0 概率為1 - p式中：a-nan 的反碼；g碼元波形；ts碼元周期f1、f2 2fsk的兩個不同的載波頻率.3.1.1 2fsk調(diào)制的方法 同2ask調(diào)制的方法相同，2fsk也有兩種調(diào)制方式：模擬調(diào)頻法，如圖3.1.1-1（a）和數(shù)字鍵控的方法，如圖3.1.1-1（b）， 圖3.1.1-1 2fsk信號產(chǎn)生的方法由3.1.1-1（b）可得2fsk的表達(dá)式如下： 數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖如下 ： 圖3.1.1-2數(shù)字鍵控法實現(xiàn)2fsk信號的原理圖由上圖可得二進(jìn)制移頻鍵控信號的時間波形如下：圖3.1.1-3 2fsk信號的時間波形可得2fsk的時域表達(dá)式如下：（2）2fsk信號的解調(diào)3.1.2 2fsk解調(diào)的方法圖3.1.2-1 2fsk信號非相干解調(diào)3.2 使用systemview軟件對2fsk系統(tǒng)進(jìn)行仿真3.2.1 2fsk信號的產(chǎn)生調(diào)頻法:在systemview 中二進(jìn)制數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)序列pnseq仿真出隨機(jī)的0 ,1 二進(jìn)制數(shù)字信號,通過調(diào)頻器fm 調(diào)制,0 對應(yīng)50 hz ,1 對應(yīng)100 hz.幅度a 均為1 v.鍵控法:在systemview中二進(jìn)制數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)序列pnseq仿真出隨機(jī)的0,1二進(jìn)制數(shù)字信號,作為鍵控開關(guān)的控制信號，0 對應(yīng)50 hz 正弦波,1對應(yīng)100 hz 正弦波. 幅度a 均為1v.（1）調(diào)頻法產(chǎn)生2fsk信號圖3.2.1-1 調(diào)頻法實現(xiàn)2fsk信號仿真結(jié)果如下：圖3.2.1-2 2fsk信號波形圖（1）鍵控法產(chǎn)生2fsk信號圖3.2.1-3數(shù)字鍵控法實現(xiàn)2fsk信號分析：系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計如下：token0為調(diào)制信amplitude=-0.5v,offset=0.5v,rate=10hz,levels=2,phase=0，token1、3為載波，載波1頻率=50hz，載波3頻率=100hz。 token2、4為乘法器token7為adder。 token6為反相器，系統(tǒng)運行時間為0.3s，采樣頻率=20000hz。仿真分析如下：圖3.2.1-4 2fsk信號波形分析：從上到下依次是調(diào)制信號波形、頻率為f1的已調(diào)信號波形，頻率為f2的已調(diào)信號波形，2fsk信號波形。由圖中可以觀察到2fsk信號就是兩個2ask信號疊加而成.。3.2.2 2fsk信號的頻譜圖圖3.2.2-1 2fsk信號的離散頻譜圖分析：在觀察2fsk信號的頻譜圖時將載波的頻率改為f1=2500hz f2=5000hz，得如圖3.2.1-3所示2fsk信號的頻譜從上到下，從左到右上圖依次是調(diào)制信號的頻譜圖，已調(diào)信號的頻譜圖，頻率為f1已調(diào)信號的頻譜圖，頻率為f1已調(diào)信號的頻譜圖。由于fft頻譜是對稱的，故圖中只畫出了前一半。分析圖3.2.1-3可得2fsk信號頻譜特性如下：2fsk信號頻譜特性：由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜由兩個雙邊譜疊加而成，而離散譜則出現(xiàn)在兩個載頻上。若兩個載頻之差較小，如小于fs,則連續(xù)譜出現(xiàn)單峰；若載頻之差逐步增大，則連續(xù)譜將出現(xiàn)雙峰。2fsk是非線性調(diào)制。2fsk信號帶寬為：3.2.3 2fsk非相干解調(diào)系統(tǒng)（1）2fsk非相干解調(diào)系統(tǒng)框圖如下：圖3.2.3-1 2fsk非相干解調(diào)系統(tǒng)框圖分析：設(shè)計解調(diào)電路時,先用中心頻率為500hz 和1khz的兩個帶通濾波器將已調(diào)信號濾成兩路并聯(lián)信號。這里選用通帶分別為480520hz 和9801020hz 的chebyshev 帶通濾波器。接下來選用合適的器件實現(xiàn)包絡(luò)檢波器的功能。包絡(luò)檢波法解調(diào)方法,包絡(luò)檢波器可由半波整流器(half rctfy) 與低通濾波器串聯(lián)實現(xiàn)其功能。半波整流器的功能描述是y ( t) = x ( t) - z , x ( t) z其中, y ( t) 為輸出信號, x ( t ) 為輸入信號, z 為所設(shè)置的零點。當(dāng)z 取0 時,其功能為：y ( t) =x ( t)； x ( t) 00 ； x ( t) = input - 時,輸出高電平的值;當(dāng)input + = input - 時,輸出低電平的值;當(dāng)input + b模式、a輸入為token8輸出、b輸入為門限電平、 true output1v、false output-1v ；token15：比較門限電平，選正弦信號源，amp0v、f0hz，即比較門限為0電平；token10，11，16，17，13：信宿接收分析器sink。仿真結(jié)果如下圖：3.2.4-3 2fsk鎖相鑒頻法解調(diào)波形圖分析：從上到下，從左到右波形圖依次是基帶信號、解調(diào)信號、濾波1輸出信號、濾波2輸出信號.四、二進(jìn)制振幅鍵控（2ask）4.1、二進(jìn)制振幅鍵控的基本原理2ask信號時間波形e(t)隨二進(jìn)制基帶信號是s(t)的通斷的變化，如下圖g(t)、s(t)、e(t)如下圖 圖4.1-1 2ask信號時間波形（1）2ask信號的解調(diào)方法通常有兩種，如下圖：圖4.12（2）e(t)的功率譜密度為：單極性隨機(jī)脈沖序列功率譜密度的一般表達(dá)式為： 得e（t）的功率譜為： 4.2 systemview軟件對2ask系統(tǒng)進(jìn)行仿真 4.2.1 2ask調(diào)制系統(tǒng) 2ask調(diào)制系統(tǒng)框圖如下： 圖4.2.1-1 2ask調(diào)制系統(tǒng)分析：如下圖2ask調(diào)制的方法通常有兩種：一般模擬幅度的調(diào)制方法，如圖4.2.1-2（a）和數(shù)字鍵控的方法，如圖4.2.1-2（a），圖中開關(guān)受s（t）的控制； 圖4.2.1-2 2ask調(diào)制的方法仿真分析：圖4.2.1-3 2ask信號波形4.2.2 2ask頻譜及功率譜圖4.2.1-1 2ask頻譜及功率譜分析：上圖中從上到下，從左到右依次是基帶信號頻譜，已調(diào)信號的頻譜，調(diào)制信號的功率譜和已調(diào)信號的功率譜。由于fft頻譜是對稱的，故圖中只畫出了前一半。分析圖2.2.1-4可得2ask頻譜特性如下：2ask頻譜特性：由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜取決于g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，離散譜由載波分量決定。2ask信號的頻譜只是將基帶信號的頻譜沿頻率軸平移了一個fc,而基帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)并不改變?；鶐盘枎挒閒s,2ask信號帶寬為2fs。頻帶利用率僅為直接傳輸基帶信號的1/2。4.2.3 2ask相干解調(diào)的系統(tǒng)圖4.2.3-1 2ask相干解調(diào)的系統(tǒng)框圖分析：系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計如下：token1、3為乘法器，token2、6為載波，載波頻率=1000hz， token4為adder為高斯脈沖形成濾波器；token5為高斯噪聲產(chǎn)生器，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏差 std deviation=0.3v，均值mean=0v；token7為模擬低通濾波器，來自選操作庫中的“l(fā)inearsys”圖符按鈕，在設(shè)置參數(shù)時，將出現(xiàn)一個設(shè)置對話框，在“design”欄中單擊analog按鈕，進(jìn)一步單擊“filter passband”欄中l(wèi)owpass按鈕，選擇butterworth型濾波器，設(shè)置濾波器極點數(shù)目：no.of poles=5（5階），設(shè)置濾波器截止頻率：locuttoff=200 hz。token11為基帶信號，頻率=50hz，電平=2，偏移=1系統(tǒng)運行時間為0.3s，采樣頻率=20000hz。仿真結(jié)果如下： 圖4.2.3-2 2ask相干解調(diào)波形分析：上圖的結(jié)果依次是基帶信號、已調(diào)信號和解調(diào)信號4.2.4 ask非相干解調(diào)的系統(tǒng)（1）2ask非相干解調(diào)的系統(tǒng)的框圖如下：圖4.2.4-1 2ask非相干解調(diào)的系統(tǒng)的框圖系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計如下：token1、3為乘法器，token2、6為載波，載波頻率=1000hz， token4為adder為高斯脈沖形成濾波器；token5為高斯噪聲產(chǎn)生器，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏差 std deviation=0.3v，均值mean=0v；token7為模擬低通濾波器，來自選操作庫中的“l(fā)inearsys”圖符按鈕，在設(shè)置參數(shù)時，將出現(xiàn)一個設(shè)置對話框，在“design”欄中單擊analog按鈕，進(jìn)一步單擊“filter passband”欄中l(wèi)owpass按鈕，選擇butterworth型濾波器，設(shè)置濾波器極點數(shù)目：no.of poles=5（5階），設(shè)置濾波器截止頻率：locuttoff=200 hz。token11為基帶信號，頻率=50hz，電平=2，偏移=1系統(tǒng)運行時間為0.3s，采樣頻率=20000hz。 仿真結(jié)果如下：圖4.2.4-2 2ask非相干解調(diào)的波形分析：上圖的結(jié)果依次是基帶信號、已調(diào)信號和解調(diào)信號五、二進(jìn)制移相鍵控（2psk）5.1 二進(jìn)制移相鍵控（2psk）的基本原理2psk,二進(jìn)制移相鍵控方式，是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的一種數(shù)字調(diào)制方式。就是根據(jù)數(shù)字基帶信號的兩個電平(或符號)使載波相位在兩個不同的數(shù)值之間切換的一種相位調(diào)制方法。兩個載波相位通常相差180度，此時稱為反向鍵控(psk),也稱為絕對相移方式。（1）2psk信號的產(chǎn)生2psk的產(chǎn)生：模擬法和數(shù)字鍵控法，就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ask信號的方法比較，只是對s(t)要求不同，因此2psk信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的dsb調(diào)幅信號。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時s(t)為單極性nrz或雙極性nrz脈沖序列信號均可。 2psk信號與2ask信號的時域表達(dá)式在形式上是完全相同的，所不同的只是兩者基帶信號s(t)的構(gòu)成，一個由雙極性nrz碼組成，另一個由單極性nrz碼組成。因此，求2psk信號的功率譜密度時，也可采用與求2ask信號功率譜密度相同的方法。（2）2psk信號的功率譜 2psk信號的功率譜密度及其功率譜示意圖如下: 分析2psk信號的功率譜：（1）當(dāng)雙極性基帶信號以相等的概率（p=1/2）出現(xiàn)時，2psk信號的功率譜僅由連續(xù)譜組成。而一般情況下，2psk信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。其中，連續(xù)譜取決于基帶信號經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，而離散譜則由載波分量確定（2）2psk的連續(xù)譜部分與2ask信號的連續(xù)譜基本相同因此，2psk信號的帶寬、頻帶利用率也與2ask信號的相同其中，數(shù)字基帶信號帶寬。這就表明，在數(shù)字調(diào)制中，2psk的頻譜特性與2ask相似。相位調(diào)制和頻率調(diào)制一樣，本質(zhì)上是一種非線性調(diào)制，但在數(shù)字調(diào)相中，由于表征信息的相位變化只有有限的離散取值，因此，可以把相位變化歸結(jié)為幅度變化。這樣一來，數(shù)字調(diào)相同線性調(diào)制的數(shù)字調(diào)幅就聯(lián)系起來了，為此可以把數(shù)字調(diào)相信號當(dāng)作線性調(diào)制信號來處理了。（3）2psk的解調(diào)系統(tǒng)2psk信號屬于dsb信號,它的解調(diào),不再能采用包絡(luò)檢測的方法,只能進(jìn)行相干解調(diào)。2psk相干解調(diào)系統(tǒng)框圖及個測試行波形如下：5.1-1 2psk相干解調(diào)系統(tǒng)框圖及個測試點波形利用costas環(huán)對2psk信號進(jìn)行解調(diào)2psk 調(diào)制和costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)組成如下圖所示：5.1.-2 2psk 調(diào)制和costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)組成5.2 systemview軟件對2psk系統(tǒng)進(jìn)行仿真5.2.1 2psk信號的產(chǎn)生5.2.1-1 鍵控法產(chǎn)生2psk信號框圖分析：鍵控法產(chǎn)生2psk信號，用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時s(t)為單極性nrz或雙極性nrz脈沖序列信號均可。 仿真結(jié)果如下：4.2.1-2 2psk信號的波形分析：2psk信號與2ask信號的時域表達(dá)式在形式上是完全相同的，所不同的只是兩者基帶信號的構(gòu)成，一個由雙極性nrz碼組成，另一個由單極性nrz碼組成。5.2.2 2psk相干解調(diào)系統(tǒng) 5.2.2-1 2psk相干解調(diào)系統(tǒng)框圖分析：2psk信號相干解調(diào)的過程實際上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進(jìn)行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調(diào)。由于2psk信號實際上是以一個固定初相的末調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化，如0相位變?yōu)橄辔换蛳辔蛔優(yōu)?相位，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會發(fā)生“0”變“1”或“1”變“0”，從而造成錯誤的恢復(fù)。這種因為本地參考載波倒相，而在接收端發(fā)生錯誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。這也是它實際應(yīng)用較少的主要原因。仿真結(jié)果如下： 圖5.2.2-2 2psk相干解調(diào)系統(tǒng)框圖分析：以上波形從上到下依次是調(diào)制信號波形、2psk波形、相乘輸出波形、濾波后的波形、解調(diào)出的波形。5.2.3 2psk 調(diào)制和costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)組成圖5.2.3-1 2psk 調(diào)制和costas環(huán)解調(diào)系統(tǒng)框圖仿真結(jié)果如下：圖5.2.3-2 2psk costas環(huán)解調(diào)出波形分析：從上到下依次是：調(diào)制信號波形、低通濾波后的波形、解調(diào)出的波形。5.2.4 2psk信號的頻譜和功率譜圖5.2.4 2psk信號的頻譜和功率譜分析：2psk信號的功率譜特點：（1）當(dāng)雙極性基帶信號以相等的概率（p=1/2）出現(xiàn)時，2psk信號的功率譜僅由連續(xù)譜組成。而一般情況下，2psk信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。其中，連續(xù)譜取決于數(shù)字基帶信號s(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜，而離散譜則由載波分量確定。 （2）2psk的連續(xù)譜部分與2ask信號的連續(xù)譜基本相同（僅差一個常數(shù)因子）。因此，2psk信號的帶寬、頻帶利用率也與2ask信號的相同5.2.5 誤比特率ber分析（1）原理：誤比特率（ber：bit error rate）是指二進(jìn)制傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)碼傳輸錯誤的概率，也就是二進(jìn)制系統(tǒng)的誤碼率，它是衡量二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，誤比特率越低說明抗干擾性能越強(qiáng)。對于多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，一般用誤符號率（symble error rate）表示，誤符號率和誤比特率之間可以進(jìn)行換算，例如采用格雷編碼的mpsk系統(tǒng)，其誤比特率和誤符號率之間的換算關(guān)系近似為： 其中，m為進(jìn)制數(shù)，且誤比特率小于誤符號率。（2）2psk系統(tǒng)ber分析的仿真分析系統(tǒng)圖5.2.5-1 2psk系統(tǒng)ber分析的仿真分析系統(tǒng)編號圖符塊屬性（attribute）類型（type）參數(shù)設(shè)置（parameters）0sourcepn seqamp=1v, offset=0v, rate=50hz, level=23、.6sourcesinusoidamp=1v, freq=1000hz, phase= 0 deg4sourcegauss noisepwr density=0.007w/hz, mean=0v, system=50 ohms13operatorgaingain unit=db power, gain=-30db5operatorlinear sysbutterworth, lowpass iir, 5 poles, fc=200hz1operatorsamplerinterpolating, rate=50hz21commber rateno.trials=3 bits, threshoid=0v, offset=1 sec18operatorsmpl delayfill last register, delay=1 samples19operatorsamplerinterpolating, rate=50hz14sinkfinal value- （終值顯示圖符塊）15fuctioncmlty avggain=1 （累積平均圖符塊）17sinkanalysis- （觀察疊加的高斯噪聲每次循環(huán)的強(qiáng)度變化）（3）仿真分析：圖5.2.5-2 疊加高斯噪聲強(qiáng)度隨循環(huán)每次減小3db變化圖5.2.5-3 隨解調(diào)信號snr改變的ber曲線分析：輸入的2psk信號功率保持不變，而疊加的高斯噪聲功率逐次衰減，即snr不斷增加。系統(tǒng)的誤信率一直在下降。六、二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk）6.1二進(jìn)制差分相移鍵控（2dpsk）原理在2psk系統(tǒng)中，由于本地參考載波有0、模糊度，因而解調(diào)得到的數(shù)字信號可能極性完全相反，從而造成1和0倒置。這對于數(shù)字傳輸來說當(dāng)然是不能允許的。克服相位模糊度對相干解調(diào)影響的最常用而又有效的辦法是在調(diào)制器輸入的數(shù)字基帶信號中采用差分編碼， 即相對調(diào)相（2dpsk），也叫二進(jìn)制差分相移鍵控。它不是利用載波相位的絕對數(shù)值傳送數(shù)字信息，而是用前后碼元的相對相位變化傳送數(shù)字信息。 2dpsk方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。即用前后兩個碼元之間相差來表示碼元的值“0”和“1”。例如，假設(shè)相差值“”表示符號“1”，相差為“0”表示符號“0”。可以看出2dpsk的波形與2psk的不同，他們的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號，而前后碼元相對相位差才表示信息符號。這說明，解調(diào)2dpsk信號是并不依賴于某一固定的載波相位參考值，只要前后碼元的相對相位關(guān)系不破壞，則只要鑒別這個相差關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息，這就避免了2psk中的倒現(xiàn)象發(fā)生。實現(xiàn)相對調(diào)相的最常用方法是：首先對數(shù)字基帶信號進(jìn)行差分編碼，即由絕對碼表示變?yōu)橄鄬Υa（差分碼）表示，然后再進(jìn)行絕對調(diào)相。原理方框圖如下： pn碼發(fā)生器差 分編碼器2psk系 統(tǒng)差 分譯碼器a(n)a(n)圖6.1-1 相對調(diào)相原理方框圖因為二進(jìn)制絕對碼與相對碼之間符合模2加的關(guān)系，即有 bn=an bn-1 an=bn bn-1因此二進(jìn)制差分編碼器和解碼器組成如圖所示，其中：an為二進(jìn)制絕對碼序列，bn為差分編碼序列，d觸發(fā)器用于將序列延遲一個碼元間隔。如下圖所示：qckdan發(fā)送碼時鐘bn-1bndqck位同步時鐘bnbn-1an(a) 發(fā)送差分編碼器(b) 接收差分解碼器圖6.1-2 發(fā)送接收編碼器6.2 systemview軟件對2dpsk系統(tǒng)進(jìn)行仿真6.2.1 2dpsk差分相干解調(diào)系統(tǒng)（1）2dpsk差分相干解調(diào)框圖如下：圖6.2.1-1 2dpsk差分相干解調(diào)框圖（2）分析：（3）仿真波形結(jié)果：圖6.2.1-2 2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（a）圖6.2.1-2 2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（b）圖6.2.1-2 2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（c）分析：2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（a）中從上到下，從左到右依次是：調(diào)制信號波形、本地載波波形、相對碼、2dpsk信號波形；2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（b）中從上到下，從左到右依次是：延遲后的一個周期后的信號、乘法器輸出信號、低通濾波器輸出信號和最后經(jīng)過抽樣判決得到的解調(diào)信號；2dpsk差分相干解調(diào)波形圖（c）中從上到下，依次是：調(diào)制信號波形和最后經(jīng)過抽樣判決得到的解調(diào)信號波形。從波形中可以看出，判決器的輸出波形與輸入信號完全相同，證明了差分相干解調(diào)的有效。6.2.2 極性比較法解調(diào)2dpsk系統(tǒng)圖6.2.2-1 極性比較法框圖（1）分析：系統(tǒng)定時:采樣率是500hz ,采樣點是500 個。圖符9 :信號源庫中的“psk 載波”,