通信原理课设

存档资料 成绩： 华东交通大学理工学院课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 现代通信原理 题 目 基于Systemview的通信系统的仿真 分 院 电 信 分 院 专业班级 11级通信工程1班 学号 学生姓名 指导教师 杨 小 翠 2014年6月27日 华东交通大学理工学院课程设计报告华东交通大学理工学院课 程 设 计（ 论 文 ）任 务 书专 业 11通信工程 班 级 1班 姓名 一、课程设计（论文）题目 基于Systemview的通信系统的仿真 二、课程设计（论文）工作：自 2014 年 6 月 26 日起至 2014 年 6 月 28 日止。三、课程设计（论文）的内容要求： 1、对调制解调的通信系统进行仿真研究。2、掌握振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。3、掌握数字信号的传输方式。4、通过Systemview仿真软件，实现对2ASK，2FSK等数字调制系统的仿真。5、熟练掌握Systemview的用法。 学生签名： () 2014年6月27日序号项 目等级优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级课程设计（论文）评阅意见评阅人 职称 20 年 月 日 目 录第1章 课程设计目的5第2章SystemView的基本介绍6第3章二进制幅移键控(2ASK)83.1 调制系统83.2解调系统103.3 功率谱图：133.4 2ASK系统调制解调图对比14第四章 二进制频移键控 (2FSK）154.1 调制系统154.2 解调系统184.3 功率谱图:204.4 2FSK系统调制解调图对比21第五章实验总结22第六章参考文献23第1章 课程设计目的 本课程设计有如下目的和要求：1、对调制解调的通信系统进行仿真研究。2、掌握振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。3、掌握数字信号的传输方式。4、通过Systemview仿真软件，实现对2ASK，2FSK等数字调制系统的仿真。5、熟练掌握Systemview的用法。第2章SystemView的基本介绍SystemView是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。如图1所示。图1 SystemView界面系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在图符库选择区排列着8个图符选择按钮创建系统的首要工作就是按照系统设计方案从图符库中调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。可用鼠标左键双击图符库选择区内的选择按钮。当需要对系统中各测试点或某一图符块输出进行观察时，通常应放置一个信宿（Sink）图符块，一般将其设置为“Analysis”属性。Analysis块相当于示波器或频谱仪等仪器的作用，它是最常使用的分析型图符块之一。在SystemView系统窗中完成系统创建输入操作（包括调出图符块、设置参数、连线等）后，首先应对输入系统的仿真运行参数进行设置，因为计算机只能采用数值计算方式，起始点和终止点究竟为何值？究竟需要计算多少个离散样值？这些信息必须告知计算机。假如被分析的信号是时间的函数，则从起始时间到终止时间的样值数目就与系统的采样率或者采样时间间隔有关。实际上，各类系统或电路仿真工具几乎都有这一关键的操作步骤，SystemView也不例外。如果这类参数设置不合理，仿真运行后的结果往往不能令人满意，甚至根本得不到预期的结果。有时，在创建仿真系统前就需要设置系统定时参数。时域波形是最为常用的系统仿真分析结果表达形式。进入分析窗后，单击“工具栏”内的绘制新图按钮（按钮1），可直接顺序显示出放置信宿图符块的时域波形，对于码间干扰和噪声同时存在的数字传输系统，给出系统传输性能的定量分析是非常繁杂的事请，而利用“观察眼图”这种实验手段可以非常方便地估计系统传输性能。实际观察眼图的具体实验方法是：用示波器接在系统接收滤波器输出端，调整示波器水平扫描周期Ts，使扫描周期与码元周期Tc同步（即TsnTc，n为正整数），此时示波器显示的波形就是眼图。由于传输码序列的随机性和示波器荧光屏的余辉作用，使若干个码元波形相互重叠，波形酷似一个个“眼睛”，故称为“眼图”。“眼睛”挣得越大，表明判决的误码率越低，反之，误码率上升。SystemView具有“眼图”这种重要的分析功能。 当需要观察信号功率谱时，可在分析窗下单击信宿计算器图标按钮，出现“SystemView信宿计算器”对话框，单击分类设置开关按钮spectrum，完成功率谱的观察。第3章二进制幅移键控(2ASK)3.1 调制系统 (a) 模拟法 (b) 键控法图2 2ASK信号的产生在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK）。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解调系统。系统的相关参数：基带信号amplitu=0.5，offset=-0.5，rate=10。图3 2ASK调制系统组成图4 输入的调制信号图5 已调信号3.2解调系统(a) 相干解调原理(b) 非相干解调原理图6 ASK信号解调原理系统相关参数：基带信号频率=50HZ，电平=2，偏移=1，载波频率=1000HZ模拟低通频率=225HZ,极点数为3.系统运行时间为0.3S，采样频率=20000HZ。图7 2ASK解调系统组成图8 原始信号图9 解调后的信号图10 已调信号3.3 功率谱图：图11 Sink3输入信号图12 Sink8输出信号3.4 2ASK系统调制解调图对比图13 Sink3信号图14 Sink8信号如图所示调制信号Sink3的图形与解调后的信号Sink8图形基本一致，在每段的起始因为信号不稳定，所以出现了微小的波动。这与滤波器滤波误差也相关。相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。对于2ASK系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。第四章 二进制频移键控(2FSK)4.1 调制系统数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图：图15 2FSK键控法调制器采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。频移键控FSK是用数字基带信号去调制载波的频率。因为数字信号的电平是离散的，所以载波频率的变化也是离散的。在实验中，二进制基带信号是用正负电平表示的，载波频率随着调制信号为1或-1而变化，其中1对应于载波频率f1，-1对应于载波频率f2.系统相关参数：基带信号：AMPLITUDE=0.5，offset=-0.5，rate=10HZ，反相器：THRESHOLD=0.5，载波频率=10HZ。图16 2FSK调制系统组成图17 基带信号图18 经反相器后的信号图19 已调信号一部分图20 已调信号另一部分图21 已调信号4.2 解调系统 (a) 相干解调原理框图(b) 非相干解调原理框图图22 2FSK系统解调原理框图系统基本参数：基带信号频率=50HZ，电平=2，偏移=0，半波整流器门限为0，sink8、sink14频率=500HZ，sink9、sink15频率=1000HZ。模拟低通滤波器频率=225HZ，极点个数为7，运行时间=0.3S，采样频率=10000HZ。图23 2FSK解调系统组成图24 原始信号图25 解调后的信号4.3 功率谱图:图26 Sink7输入信号图27 Sink19输出信号4.4 2FSK系统调制解调图对比图22 Sink7信号图23 Sink199信号如图sink7、sink19分别为系统的输入和输出，输入为调制信号，输出为解调后信号，两信号基本一致，但解调信号每段的起始点有波动，主要是滤波器滤波误差造成的，这无碍仿真结果的准确性。由于载波频率相当大，已调信号的波形观察不是很清楚，这就不如低频处理清楚，直观。相干解调需要插入两个相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。对于2FSK系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。第五章 实验总结此次课程设计的主要是实现：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK四个通信调制解调系统的仿真：2ASK调制模拟调制法用乘法器来实现，解调为非相干解调信号经过带通滤波器，相乘器，低通滤波器，抽样判决器，然后输出。2FSK是使得载波频率在二进制基带信号f1和f2两个频率点间变化，可以看成是两个不同载波频率的2ASK信号的叠加。此处是通过键控法来实现的。解调是通过两个带通滤波器与相乘器相乘，在经过低通滤波器，然后抽样判决输出。对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率。若采用相同的解调方式，在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3DB，2FSK比2PSK高3DB,由此，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。对调制和调制方式的选择要作全面考虑，如果抗噪声性能是最主要的，则应考虑相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果要求较高的频带利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK，而2FSK最不可取；如果要求较高的功率利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK最不可取；若传输信道是随参信道，则2FSK具有更好的适应能力。目前用得最多的数字调制方式是相干2DPSK和非相干2FSK。相干2DPSK主要用于高速数据传输，而非相干2FSK则用于中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，它证明了自己的广泛的应用。第六章 参考文献1 樊昌信，曹丽娜编著，通信原理，国防工业出版社，2006。2 李东生.SystemView系统设计及仿真入门与应用 电子工业出版社3 杨翠蛾.高频电子线路实验与课程设计SystemView部分 哈尔滨工程大学出版社4 陈萍.现代通信实验系统的计算机仿真 国防工业出版社5 罗伟雄，韩力，原东昌编著，通信原理与电路，北京理工大学出版社6 李哲英主编，SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册， 内部资料，1997。7 陈星，刘斌编写，SystemView通信原理实验指导，北京航空航天大学电子工程系内部讲义，1997。第 22 页 共 22 页