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1、 华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程:通信原理设计题目:基于SystemView的通信系统的仿真分院:电信分院班级:通信工程 2008级 2班姓名:骆玉春学号:20080210420224指导教师:胡保安实验地点:三教五楼(机房机82010 年 6 月 28 日华东交通大学理工学院课程设计任务书专业:08通信工程班级: 2班姓名:骆玉春一、课程设计题目基于SystemView的通信系统的仿真二、课程设计工作:自 2011年 6月 26日起至 2011 年 6 月30日止。三、课程设计的内容要求:1、学会如何使用SystemView软件。2、识别各种SystemView软件中各模块及其图
2、形表示和文字符号。3、掌握通信系统的设计思想以及常见的通信系统结构组成。4、熟练掌握2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK系统的工作原理和仿真波形规律。5、学会怎样建立通信系统的基本数学模型。6、学会分析仿真波形图。学生签名:2011年 6月 28日课程设计评阅意见 评阅人职称2011 年月日目录课程设计任务书 (1课程设计评阅意见 (2目录 (3第1章序言 (4第2章课程设计任务 (52.1 设计要求 (52.2 设计内容 (5第三章 SystemView软件基本介绍 (5第四章二进制振幅键控2ASK (74.1 2ASK 调制系统 (74.2 2ASK 调制解调系统 (54.3 2ASK
3、 系统仿真结果分析 (11第五章二进制频移键控2FSK (115.1 2FSK 调制系统 (115.2 2FSK 调制解调系统 (145.3 2FSK 系统仿真结果分析 (17第六章二进制移相键控2PSK (176.1 2PSK 调制系统 (176.2 2PSK 调制解调系统 (196.3 2PSK 系统仿真结果分析 (21第七章二进制差分移相键控2DPSK (227.1 2DPSK 调制系统 (227.2 2DPSK 调制解调系统 (227.3 2DPSK 系统仿真结果分析 (25第八章课程设计总结 (26第九章课程设计心得 (27第十章参考文献 (28华东交通大学理工学院通信原理课设报告第
4、1章序言我们这次课设的目的就是要对数字调制解调的通信系统进行仿真研究。数字通信系统的模型如下: 图1-2 数字通信体统的一般模型数字信号的传输方式可以分为基带传输和频带传输。为了使信号在频带信道中传输,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和解调。数字调制与解调模块是我们这次课程设计的内容,课程设计是一次综合实验的检测,是对整个通信系统的更好的实际性的理解。数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成合适的在信道中传输带通信号。基本的数字调制有振幅调制(ASK、频移键控(FSK、绝对相移键控(PSK、相对相移键控(DPSK。在接收端可以采
5、用相关解调和非相干解调还原数字基带信号。数字解调就是还原基带信号。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仿真软件,实现对AM,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。此次课程设计,学会熟练掌握Systemview的用法,在该软件的配合下完成各个系统的结构图,还有调试结果图。4第
6、2章课程设计任务2.1 设计要求1、建立通信系统的基本数学模型要根据通信系统的基本原理,确定总的系统功能,将各部分功能模块化,并找出个部分之间的关系,画出系统框图。2、从各种功能库中选取、双击或拖动可视化图符,组建通信系统在信号源(source图符库、算子(operator图符库、函数(function图符库、信号接收器(sink图符库中选取满足需要的功能模块,将其双击或拖动到设计窗口,按设计的系统框图组建系统。3、根据系统性能指标,设置和调整各模块参数。4、设置系统定时参数5、实现系统运行仿真,观察分析结果(分析窗口、动态探针、实时显示。2.2 设计内容1、2ASK、2FSK、2PSK、2D
7、PSK的工作原理2、画结构框图3、按照系统框图进行设计仿真4、观察输入序列、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号、带通输出、低通输出和解调输出的波形是否正确和特点,并仿真输出波形。第3章 SystemView 软件基本介绍SystemView是美国ELANIX公司推出的,基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具,它使用功能模块(Token去描述程序,无需与复杂的程序语言打交道,不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真,快速地建立和修改系统、访问与调整参数,方便地加入注释。利用System View,可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统,各种多速率系统,它可
8、用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时,只需从System View 配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置,完成图标间的连线,然后运行仿真操作,最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库(Main Library及专业库(Optional Library,基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;专业库有通讯(Communication、逻辑(Logic、数字信号处理(DSP、射频/模拟(RF/Analog等;它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证,尤其适合
9、于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统;并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等进行理论分析和失真分析。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(Prefer
10、ences、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。如下图3-1所示。 图3-1 进入systemview的界面第4章二进制振幅键控 2ASK4.1 2ASK调制系统2ASK信号的产生方法有两种,如图4-1所示 图4-1(a图4-1(b图(a是通过二进制基带信号序列与载波直接相乘而产生的2ASK信号的模拟调制方法;图(b是一种键控方法,这里的电子开关受调制信号的控制。调制系统框图如图4-2所示,仿真后结果如图4-3所示。 图4-2 2ASK系统调
11、制框图 图4-3 2ASK调制系统仿真结果图1、基带伪随机符号序列:(振幅Amplitude=1,偏移量为Offset=1,rate =10 (Sink 8 2、载波信号:(振幅amplitu=1,频率Frequency=15Hz,初相Phase(deg=0(Sink 1 3、2ASK调制信号:(Sink 7 4.2 2ASK调制解调系统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。其解调框图如图4-4,图4-5所示。 图4-4 2ASK的非相干解调框图 图4-5 2ASK的相干解调
12、框图2ASK的调制解调系统(相干解调框图如图4-6所示,仿真后结果如图4-7所示。 图4-6 2ASK相干解调系统框图 图4-7 2ASK调制解调系统仿真结果图1、输入的随机序列:(振幅Amplitude=1000,偏移量为Offset=1000,rate =100 (Sink1 2、经过2ASK调制后的信号:(载波频率为1000Hz(Sink 17 3、经过低通滤波器产生的信号:(Sink 16 4、通过该抽样判决后的解调波形如下(Sink 19、Sink 20 4.3 2ASK系统仿真结果分析如图所示调制信号Sink 1的图形与解调后的信号Sink 20图形基本一致,在每段的起始因为信号不
13、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5章二进制频移键控2FSK5.1 2FSK调制系统2FSK信号的产生方法有两种,如图5-1所示 图5-1(a模拟调频法图5-1(b键控法图(a是通过二进制基带信号序列与载波直接相乘而产生的2FSK信号的模拟调制方法;图(b是一种键控方法,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。调制系统框图如图5-2所示,仿真后结果如图
14、5-3所示。 图5-2 2FSK系统调制框图 图5-3 2FSK调制系统仿真结果图1、基带伪随机符号序列:(振幅Amplitude=1,偏移量为Offset=1,rate =5,No.Levels=2(Sink 10 2、经过方向器输出的输入序列:(Sink 11 3、反向器对应的的已调信号经相乘器与载波相乘后的信号:(Sink 9 4、基带信号对应的的已调信号经相乘器与载波相乘后的信号:(Sink 8 5、Sink 8 与Sink9信号相加后的最终的2FSK调制信号(Sink 7 5.2 2FSK调制解调系统二进制频移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。
15、其解调框图如图5-4,图5-5所示。 图5-4 2FSK的非相干解调框图 图5-5 2FSK的相干解调框图2FSK的调制解调系统(相干解调框图如图5-6所示,仿真后结果如图5-7所示。 图5-6 2FSK相干解调系统框图 图5-7 2FSK调制解调系统仿真结果图1、输入的随机序列:(振幅Amplitude=1,偏移量为Offset=0,rate =50,No.Levels=2(Sink17 2、2FSK已调信号:载波频率为1000Hz(Sink 18 3、两输入已调信号经低通滤波器后的信号如下(Sink 21 Sink 22 4、解调信号(Sink 20 5.3 2FSK系统仿真结果分析如图Sink 17、Sink 20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,造成的主要原因是调制系统的误差。仿真结果准确。同样已调信号不是很清楚,因为载波频率太高的缘故。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
