通信原理課程設(shè)計-2ASK數(shù)字調(diào)制解調(diào)的仿真模型設(shè)計

1、課程設(shè)計報告課題名稱 _通信原理課程設(shè)計_設(shè)計題目 2ASK數(shù)字調(diào)制解調(diào)的仿真模型設(shè)計學(xué) 院 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 目 錄1、課程設(shè)計題目22、課程設(shè)計目的23、課程設(shè)計原理2 Systemview軟件簡介2 使用systemview進行根本調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計44、課程設(shè)計內(nèi)容74.1. 2ASK信號的產(chǎn)生74.2. 電路與參數(shù)計算75、電路圖96、調(diào)試過程及結(jié)果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117、遇到的問題與解決方法1

2、28、課程設(shè)計體會139、參考文獻13一、課程設(shè)計題目：數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)2ASK仿真模型設(shè)計二、課程設(shè)計目的：1學(xué)習使用計算機建立通信系統(tǒng)仿真模型的根本方法及根本技能，學(xué)會利用仿真的手段對于實用通信系統(tǒng)的根本理論、根本算法進行實際驗證；2 學(xué)習現(xiàn)有流行通信系統(tǒng)仿真軟件的根本使用方法，學(xué)會使用這些軟件解決實際系統(tǒng)出現(xiàn)的問題；3 通過系統(tǒng)仿真加深對通信課程理論的理解；4.利用所學(xué)?通信原理?的根本知識，設(shè)計一個2ASK數(shù)字調(diào)制器。 完成對2ASK的調(diào)制與解調(diào)仿真電路設(shè)計，并對仿真結(jié)果進行分析；5.理解2ASK信號的產(chǎn)生，掌握2ASK信號的調(diào)制原理和實現(xiàn)方法并畫出實現(xiàn)框圖。三、課程設(shè)計原理：3.1

3、Systemview軟件簡介：1IBM的SystemView網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：IBMSystemView是一種用于在異構(gòu)環(huán)境識別和管理多個系統(tǒng)的企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，它是IBM最早認可的工業(yè)標準協(xié)議產(chǎn)品之一。這些工業(yè)標準包括傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)和開放式系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)協(xié)議，而不僅僅是它自己的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(SNA)協(xié)議。SystemView建造于系統(tǒng)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)(SAA)環(huán)境，它使用OSI公用管理信息協(xié)議(CMIP)，網(wǎng)絡(luò)上的資源的信息存儲于對象數(shù)據(jù)庫。雖然SystemView是一種側(cè)重于對IBM設(shè)備進行管理的IBM產(chǎn)品，它仍然包括了OSI標準，從而可以勝任管理企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的工

4、作。2可視化軟件工具：工具簡介：SystemView是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊(Token)去描述程序，無需與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問與調(diào)整參數(shù)，方便地參加注釋。主要作用：利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。用戶在進行系統(tǒng)設(shè)計時，只需從System View配置的圖標庫中調(diào)出有關(guān)圖標并進行參數(shù)設(shè)置，完成圖標間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域

5、波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。工具特點：SystemView的庫資源十分豐富，包括含假設(shè)干圖標的根本庫Main Library及專業(yè)庫(Optional Library)，根本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運算器等；專業(yè)庫有通訊Communication、邏輯Logic、數(shù)字信號處理DSP、射頻/模擬RF/Analog等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和方案論證，尤其適合于無線 、無繩 、尋呼機、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng)；并可進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路混合器、放大器、RLC電路、運放電路等進行理論分

6、析和失真分析。System View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標。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。System View的另一重要特點是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設(shè)計多種濾波器，并可自動完成濾波器各指標如幅頻特性伯特圖、傳遞函數(shù)、根軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)設(shè)計和仿真分析方面，System View還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過鼠標方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器，可以完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、譜分

7、析、濾波。System View還具有與外部文件的接口，可直接獲得并處理輸入/輸出數(shù)據(jù)。提供了與編程語言VC+或仿真工具Matlab的接口，可以很方便的調(diào)用其函數(shù)。還具備與硬件設(shè)計的接口：與Xilinx公司的軟件Core Generator配套，可以將System View系統(tǒng)中的局部器件生成下載FPGA芯片所需的數(shù)據(jù)文件；另外，System View還有與DSP芯片設(shè)計的接口，可以將其DSP庫中的局部器件生成DSP芯片編程的C語言源代碼。3.2 使用systemview進行根本調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計：二進制振幅鍵控(2ASK,OOK)：(1) ASK概念:用二進制的數(shù)字信號去調(diào)制等幅的載波。即傳“

8、1信號時，發(fā)送載波，傳“0信號時，送0電平。所以也稱這種調(diào)制為通on、斷(off)鍵控OOK。其實現(xiàn)模型如圖1所示：圖1-2ASK調(diào)制時間波形注意：以后在分析數(shù)字調(diào)制時均假設(shè)調(diào)制信號即數(shù)字信號具有不歸零矩形脈沖波形。(2) 2ASK信號的時間表達式及波形：2ASK信號的時間表示式:(3) 2ASK信號的功率譜密度：由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程,所以調(diào)制后的二進制數(shù)字信號也是一個隨機過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。二進制隨機脈沖序列功率譜密度表達式為： 顯然，Ps(f)只在G(0)處有線譜(線譜即為離散譜)，且G(0)=Ts，所以有因此，2ASK的功率譜密度為當概率P=0.5

9、時，2ASK的功率譜密度可進一步整理為2ASK信號功率譜密度的特點如下： a、由連續(xù)譜和離散譜兩局部構(gòu)成；連續(xù)譜由傳號的波形g(t)經(jīng)線性調(diào)制后決定，離散譜由載波分量決定。b、已調(diào)信號的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍，即2ASK2fs。(4) 2ASK信號的接收(解調(diào))：與DSB相似，主要有兩種方式：非相干接收和相干接收。其組成框圖如圖2所示。工作原理及誤碼特性將在后面進行分析。圖2-2ASK信號接收系統(tǒng)組成方框圖四、課程設(shè)計內(nèi)容：4.1. 2ASK信號的產(chǎn)生：有兩種方法:相乘電路法和鍵控法。二進制振幅鍵控(2ASK)信號的產(chǎn)生方法之一：相乘電路法如下列圖所示，圖3-相乘電路法二進制振幅鍵控(2

10、ASK)信號的產(chǎn)生方法之二:鍵控法如下列圖所示，圖4-通-斷鍵控法經(jīng)過論證決定選用方法一，也就是相乘電路法來產(chǎn)生2ASK 信號。4.2. 電路與參數(shù)計算：2ASK信號解調(diào)的常用方法主要有兩種：包絡(luò)檢波法和相干檢測法。包絡(luò)檢波法的原理方框圖如圖2所示。帶通濾波器BPF恰好使2ASK信號完整地通過，經(jīng)包絡(luò)檢測后，輸出其包絡(luò)。低通濾波器LPF的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號包絡(luò)通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖位同步信號是很窄的脈沖，通常位于每個碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即，包絡(luò)檢波器輸出為s(t)。經(jīng)抽樣、判決后將

11、碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列。相干檢測法原理方框圖如圖5、6所示。相干檢測就是同步解調(diào)，要求接收機產(chǎn)生一個與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波。利用此載波與收到的已調(diào)信號相乘，輸出為：圖5-2ASK信號的包絡(luò)解調(diào)圖6-2ASK信號的相干解調(diào)經(jīng)低通濾波濾除第二項高頻分量后，即可輸出s(t)信號。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。雖然2ASK信號中確實存在著載波分量，原那么上可以通過窄帶濾波器或鎖相環(huán)來提取同步載波，但這會給接收設(shè)備增加復(fù)雜性。因此，實際中很少采用相干

12、解調(diào)法來解調(diào)2ASK信號。因此采用包絡(luò)檢波解調(diào)。五、電路圖：圖7-2ASK的解調(diào)原理仿真圖分析：圖中標記有數(shù)字0、1、2、8、9的圖形構(gòu)成了基帶信號的調(diào)制系統(tǒng)，數(shù)字3、4、5、7的圖形構(gòu)成了非相干解調(diào)系統(tǒng)，數(shù)字10、11、12、13、14、15的圖形構(gòu)成了相干解調(diào)系統(tǒng)。參數(shù)設(shè)置如圖8、9、10所示：圖8-基帶信號參數(shù)圖9-調(diào)制載波信號參數(shù)設(shè)置圖10-解調(diào)載波參數(shù)設(shè)置六、調(diào)試過程及結(jié)果：按照上面所設(shè)置的參數(shù)，非相干解調(diào)信號、調(diào)制信號與相干解調(diào)信號的波形分別如圖11、12、13所示：圖11-非相干解調(diào)信號圖12-調(diào)制信號圖13-相干解調(diào)信號非相干解調(diào)信號與調(diào)制信號波形產(chǎn)生的比照方圖14所示：圖14

13、-非相干解調(diào)波形和調(diào)制波形的比擬相干解調(diào)信號與調(diào)制信號波形產(chǎn)生的比照方圖15所示：圖15-相干解調(diào)波形和調(diào)制波形的比擬由此可以看出：它符合數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)2ASK的原理。即當發(fā)送為“0時，解調(diào)出的也為“0；當發(fā)送為“A時，解調(diào)出的也為“A。同時也說明了相干解調(diào)確實是利用了載波信號，因此解調(diào)出的信號也會伴有載波的信號；而非相干調(diào)制那么并沒有利用載波信號，因此解調(diào)出的信號是接近于原信號的波形。七、遇到的問題與解決方法：在此次課程設(shè)計過程中，因為自己對Systemview軟件的操作原理并不是很熟悉，所以難免遇到了許多難以應(yīng)對的問題。在設(shè)計電路過程中，因為選擇錯了元件，導(dǎo)致設(shè)計不能順利進行，經(jīng)過小組同

14、學(xué)的細心講解與指導(dǎo)，才使我順利完成了起初的電路圖設(shè)計。在調(diào)制過程中遇到了更讓我不解的問題，電路圖完全是正確的，可是結(jié)果卻總是有問題。和組員的設(shè)計方案比照之前方才知道，原來帶通濾波器的帶寬必須要和已調(diào)信號的帶寬相同，而且還需要注意的是要適當?shù)倪x擇基帶頻率，因為基帶頻率的選擇決定了時延的選擇，一旦選擇不當，會導(dǎo)致仿真的時候產(chǎn)生誤碼，也會影響調(diào)制結(jié)果。最終在小組同學(xué)的幫助下，順利完成了以上對于2ASK仿真模型設(shè)計的課題。八、課程設(shè)計體會：通過這次課程設(shè)計，使我對通信系統(tǒng)原理有了更進一步的了解與認識，讓我學(xué)習和掌握了許多關(guān)于Systemview軟件的原理與操作，也讓我明白了只有通過在通過將理論知識與實

15、踐經(jīng)驗相結(jié)合才能解決設(shè)計中硬件實現(xiàn)的問題。在設(shè)計原理圖的過程中，要學(xué)會將復(fù)雜的系統(tǒng)化解成簡單的模塊然后進行整合，從而使復(fù)雜的問題簡單化。這次課程設(shè)計不僅在知識理論方面加強了我對通信系統(tǒng)原理的理解，更加在技術(shù)實踐方面教我學(xué)會了如何去借助參考資料去設(shè)計計算及仿真等環(huán)節(jié)，從而進一步提高了自己分析解決實際問題的能力。總的來講，此次的課程設(shè)計意義非常，通過對數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)2ASK仿真模型的設(shè)計，我不僅對相干解調(diào)與非相干解調(diào)有了更多的熟悉和了解，還知道了如何運用相乘法去實現(xiàn)2ASK信號的解調(diào)。通過觀察調(diào)制后的波形圖像，更加形象并深刻了我對信號仿真系統(tǒng)的認識。九、參考文獻：1 樊昌信編著.通信原理教程. 電子工業(yè)出版社, 20052 通信系統(tǒng)建模與仿真.韋崗等編著.電子工業(yè)出版社，20073 通信原理實驗與課程設(shè)計.達新宇等編著.北京:郵電大學(xué)出版社，20054 systemview系統(tǒng)設(shè)計及仿真入門與應(yīng)用.李東生等編著，電子工業(yè)出版社，20025 systemview動態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計.羅衛(wèi)兵等編著.西安:電子科技大學(xué)出版社，20016 周凱. EW