通信原理課設(shè)

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1、存檔資料 成績：　 華東交通大學(xué)理工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 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(xué)　　號 　 　　　　 　　 　 學(xué)生姓名 　 　　　　 　　　 指導(dǎo)教師 楊 小 翠　　 　　　

2、 2014年6月27日 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 華東交通大學(xué)理工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）任 務(wù) 書 專 業(yè) 11通信工程 班 級 1班 姓名 一、課程設(shè)計(jì)（論文）題目 基于Systemview的通信系統(tǒng)的仿真 二、課程設(shè)計(jì)（論文）工作：自 2014 年 6 月 26 日起至 2014 年 6 月 28 日止。 三、課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求： 1、對調(diào)制解調(diào)的通信系統(tǒng)進(jìn)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Systemvi

3、ew仿真軟件，實(shí)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(xué)生簽名： () 2014年6月27日 序號 項(xiàng) 目 等　　　級 優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格 1 課程設(shè)計(jì)態(tài)度評價(jià) 2 出勤情況評價(jià) 3 任務(wù)難度評價(jià) 4 工作量飽滿評價(jià) 5 任務(wù)難度評價(jià) 6 設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性評價(jià) 7 論文書寫規(guī)范化評價(jià)

4、 8 綜合應(yīng)用能力評價(jià) 綜合評定等級 課程設(shè)計(jì)（論文）評閱意見 評閱人 　 職稱 20 年 月 日  目 錄 第1章 課程設(shè)計(jì)目的 5 第2章 SystemView的基本介紹 6 第3章 二進(jìn)制幅移鍵控(2ASK) 8 3.1 調(diào)制系統(tǒng) 8 3.2解調(diào)系統(tǒng) 10 3.3 功率譜圖： 13 3.4 2ASK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比 14 第四章 二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK） 15 4.1 調(diào)制系統(tǒng) 15 4.2 解調(diào)系統(tǒng) 18 4.3 功率譜

5、圖: 20 4.4 2FSK系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)圖對比 21 第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 22 第六章 參考文獻(xiàn) 23 第1章 課程設(shè)計(jì)目的 本課程設(shè)計(jì)有如下目的和要求： 1、對調(diào)制解調(diào)的通信系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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。

6、 第2章 SystemView的基本介紹 SystemView是一個(gè)用于現(xiàn)代科學(xué)與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真打動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設(shè)計(jì)、信號處理、完整通信系統(tǒng)打設(shè)計(jì)與仿真，到一般打系統(tǒng)數(shù)字模型建立等各個(gè)領(lǐng)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(gè)精密的嵌入式分析工具。 進(jìn)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）

7、、圖符塊（Tokens）、工具（Tools）和幫助（Help）共11項(xiàng)功能菜單。如圖1所示。 圖1 SystemView界面 系統(tǒng)視窗左側(cè)豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊（Token）是構(gòu)造系統(tǒng)的基本單元模塊，相當(dāng)于系統(tǒng)組成框圖中的一個(gè)子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表某一數(shù)學(xué)模型的圖形標(biāo)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(xué)模型決定。創(chuàng)建一個(gè)仿真系統(tǒng)的基本操作是，按照需要調(diào)出相應(yīng)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(jìn)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(jìn)入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)排列著8個(gè)圖符選擇按鈕創(chuàng)建系統(tǒng)

8、的首要工作就是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案從圖符庫中調(diào)用圖符塊，作為仿真系統(tǒng)的基本單元模塊?？捎檬髽?biāo)左鍵雙擊圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕。 當(dāng)需要對系統(tǒng)中各測試點(diǎn)或某一圖符塊輸出進(jìn)行觀察時(shí)，通常應(yīng)放置一個(gè)信宿（Sink）圖符塊，一般將其設(shè)置為“Analysis”屬性。Analysis塊相當(dāng)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(shè)置參數(shù)、連線等）后，首先應(yīng)對輸入系統(tǒng)的仿真運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能采用數(shù)值計(jì)算方式，起始點(diǎn)和終止點(diǎn)究竟為何值？究竟需要計(jì)算多少個(gè)離散樣值？這些信息必須告知計(jì)算機(jī)。假如被分析的信號是

9、時(shí)間的函數(shù)，則從起始時(shí)間到終止時(shí)間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時(shí)間間隔有關(guān)。實(shí)際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有這一關(guān)鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。有時(shí)，在創(chuàng)建仿真系統(tǒng)前就需要設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)。 時(shí)域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表達(dá)形式。進(jìn)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(shí)域波形， 對于碼間干擾和噪聲同時(shí)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(shí)驗(yàn)手段可以非常方便地估計(jì)系統(tǒng)傳輸性能。

10、實(shí)際觀察眼圖的具體實(shí)驗(yàn)方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，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Ts＝nTc，n為正整數(shù)），此時(shí)示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機(jī)性和示波器熒光屏的余輝作用，使若干個(gè)碼元波形相互重疊，波形酷似一個(gè)個(gè)“眼睛”，故稱為“眼圖”?！把劬Α睊甑迷酱螅砻髋袥Q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(dāng)需要觀察信號功率譜時(shí)，可在分析窗下單擊信宿計(jì)算器圖標(biāo)按鈕，出現(xiàn)“SystemView信宿計(jì)算器”對話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。 第3章 二

11、進(jìn)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(jìn)制調(diào)制信號1或0控制下通或斷，這種二進(jìn)制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控（OOK）。二進(jìn)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(bào)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(jìn)制振幅鍵控常作為研究其他數(shù)字調(diào)制方式的基礎(chǔ)。 二進(jìn)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(luò)檢

12、波和同步檢測。非相干解調(diào)系統(tǒng)設(shè)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(guān)參數(shù)：基帶信號amplitu=0.5，offset=-0.5，rate=10。 圖3 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(guān)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(diǎn)數(shù)為3.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為0.3S，采樣頻率=20000HZ。 圖7 2ASK解調(diào)系統(tǒng)組成 圖8

13、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，在每段的起始因?yàn)樾盘柌环€(wěn)定，所以出現(xiàn)了微小的波動(dòng)。這與濾波器濾波誤差也相關(guān)。 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(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡單。 對于2ASK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。

14、 第四章 二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK) 4.1 調(diào)制系統(tǒng) 數(shù)字鍵控法實(shí)現(xiàn)二進(jìn)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(jìn)制頻移鍵控信號，即利用矩形脈沖序列控制的開關(guān)電力對兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)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?yàn)閿?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(shí)驗(yàn)中，二進(jìn)制基帶信號是用正負(fù)電平表示的，載波頻率隨著調(diào)制信號為1或-1而變化，其中1對應(yīng)于載波頻率f1，-1對應(yīng)于載波頻率f2. 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：基帶信號：AMPLITUDE=0.5，offset=-0.5，rate=10HZ，反相器

15、：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、sink15頻率=1000HZ。模擬低通濾波器頻率=225HZ，極點(diǎn)個(gè)數(shù)為7，運(yùn)行時(shí)間=0.3S，采

16、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(diǎn)有波動(dòng)，主要是濾波器濾波誤差造成的，這無礙仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于載波頻率相當(dāng)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

17、。 相干解調(diào)需要插入兩個(gè)相干載波，而非相干解調(diào)不需要載波，因此包絡(luò)檢波時(shí)設(shè)備較簡單。 對于2FSK系統(tǒng)，大信噪比條件下使用包絡(luò)檢波，而小信噪比條件下使用相干解調(diào)。 第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 此次課程設(shè)計(jì)的主要是實(shí)現(xiàn)：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK四個(gè)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(shí)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(jìn)制基帶信號f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，可以看成是兩個(gè)不同載波頻率的2ASK信號的疊加。此處是通過鍵控法來實(shí)現(xiàn)的。解調(diào)是通過兩個(gè)帶通濾波器與相乘器相乘

18、，在經(jīng)過低通濾波器，然后抽樣判決輸出。 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(yīng)考慮相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可??；如果要求較高的頻帶利用率，則應(yīng)選擇相干2PSK、2DPSK、2ASK，而2FSK最不可??；如果要求較高的功率利用率，則應(yīng)選擇相干2PSK、2DPSK、2ASK最不可??；若傳

19、輸信道是隨參信道，則2FSK具有更好的適應(yīng)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(shí)，它證明了自己的廣泛的應(yīng)用。 第六章 參考文獻(xiàn) [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.《SystemView系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社 [3] 楊翠蛾.《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)SystemView部分》 哈爾濱工程大學(xué)出版社 [4] 陳萍.《現(xiàn)代通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真》 國防工業(yè)出版社 [5] 羅偉雄，韓力，原東昌編著，通信原理與電路，北京理工大學(xué)出版社 [6] 李哲英主編，SystemView動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)軟件學(xué)習(xí)版中文手冊， 內(nèi)部資料，1997。 [7] 陳星，劉斌編寫，SystemView通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)電子工程系內(nèi)部講義，1997。 第 22 頁 共 22 頁