基于systemview的2ask系统仿真

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1、 课程设计题目：基于 systemview 的 2ASK 系统仿真 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师姓名： 钱志文 任艳玲 设计地点： JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 通信原理课程设计报告通信原理课程设计报告 通信电子线路实验与设计报告 1 目录 序言 2 第一章 systemview 软件简介 3 第二章 工作原理 5 第三章 2ASK 系统仿真设计及分析 7 3.1仿真参数设置 7 3.22ASK 调制系统 7 3.32ASK 解调系统 11 参考文件 15 体会与建议 16 附录 17 通信电子线路实验与设计报告 2 序 言 通信

2、按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系 统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。 数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传 输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程 中就要用到数字调制。 在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调 制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主 要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。 本次课程设计的目的是在学习以上三种调制的基础上，通过 Systemview 仿真

3、软件，实 现对 2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真，同时对以上系统有深入的了解。 Systemview 是美国 ELANIX 公司于 1995 年开始推出的软件工具，它为用户提供了一个 完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合 系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和 Z 变换分析。 SystemView 基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模 拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块 （Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符

4、块并设置好参 数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图 和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。SystemView 的库资源十分丰富，主要包括： 含若干图符库的主库（Main Library） 、通信库（Communications Library） 、信号处 理库（DSP Library） 、逻辑库（Logic Library） 、射频/模拟库（RF Analog Library）和用户代码库（User Code Library） 。 通信电子线路实验与设计报告 3 第一章 systemview 软件简介 Systemview 是 El ANIX 公司推出的

5、一个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视 化软件。他可以提供大量的信号源供系统分析使用；其丰富的算子图符和函数库便于 设计和分析各种系统；其多种信号接受器为时域和频域的数值分析提供便捷的途径； 其无限制的分层结构使建立大而复杂的系统变得容易；另外他还提供对于外部数据文 件的接口，使信号分析更加灵活方便。 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）

6、、系统 （System） 、图符块（Tokens） 、工具（Tools）和帮助（Help）共 11 项功能菜单。 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

7、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

8、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 通信电子线路实验与设计报告 4 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。 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

9、，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。 通信电子线路实验与设计报告 5 第二章 工作原理 2ASK 调制与解调基本原理及其分析

10、 1.1.振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息的，而其频率和初始相位宝石不限， 在 2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制的信息“0”和“1” 。 其表达式为： 2ASK 信号时间波形e(t)随二进制基带信号是s(t)的通断的变化，如下图 g(t)、s(t)、e(t)如下图 图 2-1 2ASK 信号时间波形 2.2.2ASK 信号的产生方法（调制方法）有两种:相乘法；另一种是键控法。本实验使用的 是相乘法，调制原理图如下： 图 2-2 模拟相乘法 通信电子线路实验与设计报告 6 3.3.二进制振幅基本解调有两种方法：相干解调和非相干解调。相干解调也叫同步检测 法，分相

11、干解调通常用包络检波法。其各有优点，在信噪比小时，包络检波发具有优 势，因为其检波设备简单，性价比高，而在信噪比相对较大时，相干解调具有优势， 因为这种解调方法导致最终的误码率低。2ASK 信号的接收系统组成方框图如下： 图 2-3 非相干解调方式 图 2-4 相干解调方式 图 2.3 中的 2ASK 非相干解调（即 2ASK 的包络检波）也是将调制信号进行全波整流器 进行整流，然后低通滤波，就可以得到不平滑的输出波形，再抽样判决，最终得出我 们需要的原始基带信号。需要注意的是，判决电平要设置准确，不然会导致判决有误 码现象。 观察图 2.4 中的 2ASK 相干解调原理，二进制基带信号与载波

12、相乘后变成 2ASK 调制信 号，其中“1”出现的地方有正弦载波波形，其余都为 0，在加入噪声后基本一样，只 是在调制信号的幅度不一样，若噪声较大，则不能用非相干解调，相干解调是包含噪 声的调制波，为了使后面的抽样判决更准确，应该在接收之前通过一个带通滤波器， 若信噪比小，也可以不加。解调是利用载波信号区与已调信号相乘后，得出一个频率 更高的谐波分量和一个直流分量，我们只需要得到其中的直流分量即可，因此加个低 通滤波器可以实现低通滤波，滤除高频成分，保留我们所需的直流成分，即原输入基 带信号，但是通常也还是不行，其波形不是矩形，我们要进行电压判决。判决的输出 即为原始信号。定时脉冲为抽样判决的

13、判决电平。 通信电子线路实验与设计报告 7 第三章 2ASK 系统仿真设计及分析 3.1 仿真参数设置 2ASK 信号的中心载波频率设置为 f=90HZ，基带信号为 9HZ，由于振幅是 0-2V 故幅 度设置为 1V，并向上偏移 1V。 系统的时间设置，系统时钟为仿真过程中最高频率的 10 倍以上，不然波形会不太 好，样本个数按自己设定，如下图 图 3-1 时钟设置 3.2 2ASK 调制系统 数字调幅调制又称为幅度（ASK） ，二进制幅度键控记作 2ASK。2ASK 是利用代表数 字信息“0”或“1”的基带脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。有 载波输出时表示“1” 。无载波输出

14、时表示发送“0” 。此处的载波信号为正弦波，根据 通信电子线路实验与设计报告 8 所学的知识可利用 LC 振荡器产生所需的正弦波。 3.2.1 2ASK 调制系统框图如下 图 3-3 调制系统 器件 0：PN 码源，幅度 1V，offset：1V，产生 2V 的单极性伪随机 PN 序列，码元速率： 9Hz； 器件 2：乘法器，用于调制； 器件 3：产生 90Hz 的载波，幅度为 1V； 3.2.2 2ASK 调制系统参数图 图 3-4 码元速率 通信电子线路实验与设计报告 9 图 3-5 载波频率 3.2.3 仿真分析 2ASK 信号波形 图 3-6 PN 码输出 图 3-7 2ASK 波形

15、仿真分析： 可以看出 2ASK 调制的调制的结果，当发送的基带的码元为“1”时有载波 进行调制，为“0”则没有，相应输出地调制信号为“0” ，因为 2ASK 是单极性码。 3.2.4 频谱图 通信电子线路实验与设计报告 10 图 3-8 PN 码序列频谱 图 3-9 2ASK 信号频谱 分析：2ASK 频谱特性：由连续谱和离散谱两部分组成。连续谱取决于 g(t)经线性调 制后的双边带谱，离散谱由载波分量决定。2ASK 信号的频谱只是将基带信号的频谱 通信电子线路实验与设计报告 11 沿频率轴平移了一个 fc,而基带信号的频谱结构并不改变。基带信号带宽为 fs,2ASK 信号带宽为 2fs。频带利用率仅为直接传输基带信号的 1/2。两图频谱符合要求。 3.3 2ASK 解调系统 2ASK 相干解调原理，二进制基带信号与载波相乘后变成 2ASK 调制信号，其中“1”出 现的地方有正弦载波波形，其余都为 0，在加入噪声后基本一样，只是在调制信号的幅 度不一样，若噪声较大，则不能用非相干解调，相干解调是包含噪声的调制波，为了 使后面的抽样判决更准确，应该在接收之前通过一个带通滤波器，若信噪比小，也可 以不加。解调是利用载