通信原理課設

1、存檔資料 成績： 華東交通大學理工學院課 程 設 計 報 告 書所屬課程名稱 現(xiàn)代通信原理 題 目 基于Systemview的通信系統(tǒng)的仿真 分 院 電 信 分 院 專業(yè)班級 11級通信工程1班 學號 學生姓名 指導教師 楊 小 翠 2014年6月27日 華東交通大學理工學院課程設計報告華東交通大學理工學院課 程 設 計（ 論 文 ）任 務 書專 業(yè) 11通信工程 班 級 1班 姓名 一、課程設計（論文）題目 基于Systemview的通信系統(tǒng)的仿真 二、課程設計（論文）工作：自 2014 年 6 月 26 日起至 2014 年 6 月 28 日止。三、課程設計（論文）的內(nèi)容要求： 1、對調(diào)制

2、解調(diào)的通信系統(tǒng)進行仿真研究。2、掌握振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控三種基本的數(shù)字調(diào)制方式。3、掌握數(shù)字信號的傳輸方式。4、通過Systemview仿真軟件，實現(xiàn)對2ASK，2FSK等數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真。5、熟練掌握Systemview的用法。 學生簽名： () 2014年6月27日序號項 目等級優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設計態(tài)度評價2出勤情況評價3任務難度評價4工作量飽滿評價5任務難度評價6設計中創(chuàng)新性評價7論文書寫規(guī)范化評價8綜合應用能力評價綜合評定等級課程設計（論文）評閱意見評閱人 職稱 20 年 月 日 目 錄第1章 課程設計目的5第2章SystemView的基本介紹6第3章二進制幅移鍵

3、控(2ASK)83.1 調(diào)制系統(tǒng)83.2解調(diào)系統(tǒng)103.3 功率譜圖：133.4 2ASK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比14第四章 二進制頻移鍵控 (2FSK）154.1 調(diào)制系統(tǒng)154.2 解調(diào)系統(tǒng)184.3 功率譜圖:204.4 2FSK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比21第五章實驗總結22第六章參考文獻23第1章 課程設計目的 本課程設計有如下目的和要求：1、對調(diào)制解調(diào)的通信系統(tǒng)進行仿真研究。2、掌握振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控三種基本的數(shù)字調(diào)制方式。3、掌握數(shù)字信號的傳輸方式。4、通過Systemview仿真軟件，實現(xiàn)對2ASK，2FSK等數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真。5、熟練掌握Systemview的用法。第2章Sys

4、temView的基本介紹SystemView是一個用于現(xiàn)代科學與科學系統(tǒng)設計及仿真打動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設計、信號處理、完整通信系統(tǒng)打設計與仿真，到一般打系統(tǒng)數(shù)字模型建立等各個領域，SystemView在友好而功能齊全打窗口環(huán)境下，為用戶提供啦一個精密的嵌入式分析工具。進入SystemView后，屏幕上首先出現(xiàn)該工具的系統(tǒng)視窗，系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件（File）、編輯（Edit）、參數(shù)優(yōu)選（Preferences）、視窗觀察（View）、便箋（NotePads）、連接（Connetions）、編譯器（Compiler）、系統(tǒng)（System）、圖符塊（Tokens）、工具

5、（Tools）和幫助（Help）共11項功能菜單。如圖1所示。圖1 SystemView界面系統(tǒng)視窗左側豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊（Token）是構造系統(tǒng)的基本單元模塊，相當于系統(tǒng)組成框圖中的一個子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表某一數(shù)學模型的圖形標志（圖符塊），圖符塊的傳遞特性由該圖符塊所具有的仿真數(shù)學模型決定。創(chuàng)建一個仿真系統(tǒng)的基本操作是，按照需要調(diào)出相應的圖符塊，將圖符塊之間用帶有傳輸方向的連線連接起來。這樣一來，用戶進行的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語言編程問題，使用十分方便。進入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)排列著8個圖符選擇按鈕創(chuàng)建系統(tǒng)的首要工作就是按照系統(tǒng)設計方案從圖符庫中調(diào)用圖

6、符塊，作為仿真系統(tǒng)的基本單元模塊?？捎檬髽俗箧I雙擊圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕。當需要對系統(tǒng)中各測試點或某一圖符塊輸出進行觀察時，通常應放置一個信宿（Sink）圖符塊，一般將其設置為“Analysis”屬性。Analysis塊相當于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖符塊之一。在SystemView系統(tǒng)窗中完成系統(tǒng)創(chuàng)建輸入操作（包括調(diào)出圖符塊、設置參數(shù)、連線等）后，首先應對輸入系統(tǒng)的仿真運行參數(shù)進行設置，因為計算機只能采用數(shù)值計算方式，起始點和終止點究竟為何值？究竟需要計算多少個離散樣值？這些信息必須告知計算機。假如被分析的信號是時間的函數(shù)，則從起始時間到終止時間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的

7、采樣率或者采樣時間間隔有關。實際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有這一關鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設置不合理，仿真運行后的結果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預期的結果。有時，在創(chuàng)建仿真系統(tǒng)前就需要設置系統(tǒng)定時參數(shù)。時域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結果表達形式。進入分析窗后，單擊“工具欄”內(nèi)的繪制新圖按鈕（按鈕1），可直接順序顯示出放置信宿圖符塊的時域波形，對于碼間干擾和噪聲同時存在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，給出系統(tǒng)傳輸性能的定量分析是非常繁雜的事請，而利用“觀察眼圖”這種實驗手段可以非常方便地估計系統(tǒng)傳輸性能。實際觀察眼圖的具體實驗方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端

8、，調(diào)整示波器水平掃描周期Ts，使掃描周期與碼元周期Tc同步（即TsnTc，n為正整數(shù)），此時示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機性和示波器熒光屏的余輝作用，使若干個碼元波形相互重疊，波形酷似一個個“眼睛”，故稱為“眼圖”。“眼睛”掙得越大，表明判決的誤碼率越低，反之，誤碼率上升。SystemView具有“眼圖”這種重要的分析功能。 當需要觀察信號功率譜時，可在分析窗下單擊信宿計算器圖標按鈕，出現(xiàn)“SystemView信宿計算器”對話框，單擊分類設置開關按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。第3章二進制幅移鍵控(2ASK)3.1 調(diào)制系統(tǒng) (a) 模擬法 (b) 鍵控法圖2 2ASK

9、信號的產(chǎn)生在幅移鍵控中，載波幅度是隨著調(diào)制信號而變化的。一種是最簡單的形式是載波在 二進制調(diào)制信號1或0控制下通或斷，這種二進制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控（OOK）。二進制振幅鍵控方式是數(shù)字調(diào)制中出現(xiàn)最早的，也是最簡單的。這種方法最初用于電報系統(tǒng)，但由于它在抗噪聲的能力上較差，故在數(shù)字通信中用的不多。但二進制振幅鍵控常作為研究其他數(shù)字調(diào)制方式的基礎。二進制振幅鍵控信號的基本解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)，即包絡檢波和同步檢測。非相干解調(diào)系統(tǒng)設備簡單，但信噪比小市，相干解調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)于相干解調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)的相關參數(shù)：基帶信號amplitu=0.5，offset=-0.5，rate=10。圖3

10、 2ASK調(diào)制系統(tǒng)組成圖4 輸入的調(diào)制信號圖5 已調(diào)信號3.2解調(diào)系統(tǒng)(a) 相干解調(diào)原理(b) 非相干解調(diào)原理圖6 ASK信號解調(diào)原理系統(tǒng)相關參數(shù)：基帶信號頻率=50HZ，電平=2，偏移=1，載波頻率=1000HZ模擬低通頻率=225HZ,極點數(shù)為3.系統(tǒng)運行時間為0.3S，采樣頻率=20000HZ。圖7 2ASK解調(diào)系統(tǒng)組成圖8 原始信號圖9 解調(diào)后的信號圖10 已調(diào)信號3.3 功率譜圖：圖11 Sink3輸入信號圖12 Sink8輸出信號3.4 2ASK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比圖13 Sink3信號圖14 Sink8信號如圖所示調(diào)制信號Sink3的圖形與解調(diào)后的信號Sink8圖形基本一致，在每

11、段的起始因為信號不穩(wěn)定，所以出現(xiàn)了微小的波動。這與濾波器濾波誤差也相關。相干解調(diào)需要插入相干載波，而非相干解調(diào)不需要載波，因此包絡檢波時設備較簡單。對于2ASK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用包絡檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。第四章 二進制頻移鍵控(2FSK)4.1 調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖：圖15 2FSK鍵控法調(diào)制器采用鍵控法產(chǎn)生的二進制頻移鍵控信號，即利用矩形脈沖序列控制的開關電力對兩個不同的獨立頻率源進行選通。頻移鍵控FSK是用數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的頻率。因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以載波頻率的變化也是離散的。在實驗中，二進制基帶信號是用正負電平表示的，載波頻

12、率隨著調(diào)制信號為1或-1而變化，其中1對應于載波頻率f1，-1對應于載波頻率f2.系統(tǒng)相關參數(shù)：基帶信號：AMPLITUDE=0.5，offset=-0.5，rate=10HZ，反相器：THRESHOLD=0.5，載波頻率=10HZ。圖16 2FSK調(diào)制系統(tǒng)組成圖17 基帶信號圖18 經(jīng)反相器后的信號圖19 已調(diào)信號一部分圖20 已調(diào)信號另一部分圖21 已調(diào)信號4.2 解調(diào)系統(tǒng) (a) 相干解調(diào)原理框圖(b) 非相干解調(diào)原理框圖圖22 2FSK系統(tǒng)解調(diào)原理框圖系統(tǒng)基本參數(shù)：基帶信號頻率=50HZ，電平=2，偏移=0，半波整流器門限為0，sink8、sink14頻率=500HZ，sink9、si

13、nk15頻率=1000HZ。模擬低通濾波器頻率=225HZ，極點個數(shù)為7，運行時間=0.3S，采樣頻率=10000HZ。圖23 2FSK解調(diào)系統(tǒng)組成圖24 原始信號圖25 解調(diào)后的信號4.3 功率譜圖:圖26 Sink7輸入信號圖27 Sink19輸出信號4.4 2FSK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比圖22 Sink7信號圖23 Sink199信號如圖sink7、sink19分別為系統(tǒng)的輸入和輸出，輸入為調(diào)制信號，輸出為解調(diào)后信號，兩信號基本一致，但解調(diào)信號每段的起始點有波動，主要是濾波器濾波誤差造成的，這無礙仿真結果的準確性。由于載波頻率相當大，已調(diào)信號的波形觀察不是很清楚，這就不如低頻處理清楚，直觀。

14、相干解調(diào)需要插入兩個相干載波，而非相干解調(diào)不需要載波，因此包絡檢波時設備較簡單。對于2FSK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用包絡檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。第五章 實驗總結 此次課程設計的主要是實現(xiàn)：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK四個通信調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真：2ASK調(diào)制模擬調(diào)制法用乘法器來實現(xiàn)，解調(diào)為非相干解調(diào)信號經(jīng)過帶通濾波器，相乘器，低通濾波器，抽樣判決器，然后輸出。2FSK是使得載波頻率在二進制基帶信號f1和f2兩個頻率點間變化，可以看成是兩個不同載波頻率的2ASK信號的疊加。此處是通過鍵控法來實現(xiàn)的。解調(diào)是通過兩個帶通濾波器與相乘器相乘，在經(jīng)過低通濾波器，然后抽樣判

15、決輸出。對同一調(diào)制方式，采用相干解調(diào)方式的誤碼率低于采用非相干解調(diào)方式的誤碼率。若采用相同的解調(diào)方式，在誤碼率相同的情況下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3DB，2FSK比2PSK高3DB,由此，在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。對調(diào)制和調(diào)制方式的選擇要作全面考慮，如果抗噪聲性能是最主要的，則應考慮相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果要求較高的頻帶利用率，則應選擇相干2PSK、2DPSK、2ASK，而2FSK最不可取；如果要求較高的功率利用率，則應選擇相干2PSK、2DPSK、2ASK最不可取；若傳輸信道是隨參信道，則2FSK具有更好的適應能力。目前用得最多的數(shù)字調(diào)制方式是相干2DPSK和非相干2FSK。相干2DPSK主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸，而非相干2FSK則用于中、低速數(shù)據(jù)傳輸中，特別是在衰落信道中傳輸數(shù)據(jù)時，它證明了自己的廣泛的應用。第六章 參考文獻1 樊昌信，曹麗娜編著，通信原理，國防工業(yè)出版社，2006。2 李東生.