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1、SystemView通信系统仿真通信原理课程设计 目 录一 引言1二 软件SystemView的介绍2三 模拟调制系统的设计与分析43.1 幅度调制（线性调制）的原理43.1.1 AM调制与解调原理43.1.2 DSB调制与解调原理53.1.3 SSB调制与解调原理5 3.1.4 FM调制与解调原理.63.2 幅度调制（线性调制）的仿真与分析83.2.1 AM调制与解调的仿真与分析83.2.2 DSB调制与解调的仿真与分析113.2.3 SSB调制与解调的仿真与分析12 3.2.4 FM调制与解调的仿真与分析.14四 数字调制系统的设计与分析174.1 二进制数字调制与解调原理184.1.1
2、2ASK调制与解调原理184.1.2 2FSK调制与解调原理194.1.3 2PSK调制与解调原理19 4.1.4 2DPSK调制与解调原理.204.2 二进制数字调制与解调的仿真与分析214.2.1 2ASK调制与解调的仿真与分析214.2.2 2FSK调制与解调的仿真与分析244.2.3 2PSK调制与解调的仿真与分析29 4.2.4 2DPSK调制与解调的仿真与分析.33 五 总结37参考文献38一 引言通信的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，在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。通信的目的是传递消息中所包含的信息。通常，
3、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统；数字通信系统是利用数字信号来传递信息的。根据信道中传输的信号是否经过调制，将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统，其中带通传输系统是对各种信号调制后传输的总称，调制方式有很多，本次课程设计主要研究的是：模拟调制有常规双边带调幅AM，双边带调幅DSB，单边带调幅SSB；数字调制有二进制振幅键控2ASK，二进制频移键控2FSK，二进制相位键控2PSK；脉冲数字调制有增量调制DM（M）。经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制
4、信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。在通信系统的设计研发过程中，通信系统的软件仿真已成为必不可少的一部分。为了使复杂的设计过程更加便捷高效，使得分析与设计所需的时间和费用降低。SystemView是美国ELANIX公司于1995年开始推出的基于PC机Windows平台的动态系统仿真软件工具，主要用于电路与通信系统的设计、仿真、能满足从信号处理、滤波器设计，到复杂的通信系统等要求。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
5、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借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。SystemView仿真系统能仿真大量的应用系统，能快速方便地进行动态系统设计与仿真，在本文中可以方便地加入SystemView的结果，完备的滤波和线性设计，先进的信号分析和数据处理，完善的自我诊断功能等。这次课程，要求了解SystemView的运行环境及应用领域，逐步熟悉各种通信系统的仿真，由简到难，运用所学对几个实际系统的仿真进行分析和比较，熟悉SystemView的运行环境，掌握SystemView系统的基本操作，并对简
6、单通信系统进行仿真。这次课程设计要求掌握仿真的简单的通信系统有：模拟调制方式AM、 DSB、SSB调制解调，数字调制方式仿真2ASK、2FSK、2PSK调制解调，抽样定理、增量调制。二 软件SystemView的介绍SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真、能满足从信号处理、滤波器设计，到复杂的通信系统等要求。SystemView借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView,我们不用关心项目的设计思想和过程，而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。我们只用鼠标点击器图标即可完
7、成系统的建模、设计和测试，而不用学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。SystemView由两个窗口组成，分别是系统设计窗口的分析窗口。系统设计窗口，包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图符库和设计工作区。所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计窗口内完成。分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、流动条、活动图形窗口和提示信息栏。提示信息栏显示分析窗口的状态信息、坐标信息和指示分析的进度；活动图形窗口显示输出的各种图形，如波形等。分析窗口是用户观察SystemView数据输出的基本工具，在窗口界面中，有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的用途等功能。在分析窗口最为重
8、要的是接收计算器，利用这个工具我们可以获得输出的各种数据和频域参数，并对其进行分析、处理、比较，或进一步的组合运算。例如信号的频谱图就可以很方便的在此窗口观察到。SystemView仿真系统具有许多的优点。1 能仿真大量的应用系统。能在DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量的可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。特别适合于无线电话、无绳电话、调制解调器以及卫星通信系统等的设计；课进行各种系统是与/频域分析和谱分析；对射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。2 快速方便的动态系统设计与仿真。SystemView图标库包括几百种
9、信号源、接收端、操作符合功能块，提供从DSP、通信、信号处理、自动控制、直到构造通用数学模型等应用。信号源和接收端图标允许在SystemView内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。3 在报告中方便地加入SystemView的结论。SystemView通过Notes(注释)很容易在屏幕上描述系统；生成的SystemView系统饿输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令插入微软word等文字处理器。4 提供基于组织结构图方式的设计。 通过利用SystemView中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，SystemView能很容易地建立
10、复杂的系统。5 多速率系统和并行系统。 SystemView允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化FIR滤波器的执行。这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的痛ixnxitongd而设计于仿真，有利于提供整个系统的仿真速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可以降低对计算机硬件配置的要求。6 完备的滤波器和线性系统设计。 SystemView包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，还包含大量的FIR/IIR滤波类型和FFT类型，并提供易于用DSP实现滤波器或线性系统的参数。7 先进的信号分析和数据块处理。 SystemView提供的分析窗口是一
11、个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一个能岁仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器。 SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。内部数据的图形放大、缩小、滚动、谱分析、标尺以及滤波等，全部都是通过敲击鼠标器实现的。8 课扩展性。 SystemView允许用户插入自己用C/C+编写的用户代码库，插入的用户库自动集成到SystemView中，如同系统内建的库一样使用。9 完善的自我诊断功能。 SystemView能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图符。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。总之，SystemView的设计
12、者希望它成为一种强大有力的基于个人计算机的动态的通信系统仿真工具，以实现在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真。三 模拟调制系统的设计与分析3.1 幅度调制（线性调制）的原理模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制，SSB调制。线性调制的一般原理：设正线性载波：式中：A为载波幅度，为载波角频率，为正载波初相位。幅度信号（已调信号）一般表示为：式中：为基带调制信号。模拟系统的调制模型如图3-1。图 3-1模拟系统的调制模型图 3-2解调器抗噪声性能的分析模型模拟系统的解调器抗噪声性能的
13、分析模型如图3-2。3.1.1 AM调制与解调原理标准调幅就是常规双边带调制，简称调幅（AM）。假设调制信号的平均值为0，将其叠加一个直流分量后与载波相乘，即可形成调幅信号。其时域表达式为：式中：为外加的直流分量；可以是确知信号，也可以是随机信号。当满足条件：时，AM包络检波与调制信号的波形完全一样，则用包络检波很容易恢复出原始调制信号。图 3-3 AM的调制框图设计的AM的调制与相干解调框图分别为图3-3和3-4。图 3-4 AM的相干解调框图AM的非相干解调就用一个包络检波器即可，所以AM的非相干解调框图省略了。3.1.2 DSB调制与解调原理在图3-3中如果输入的基带信号没有直流分量，则
14、得到的输出信号便是无载波分量的双边带信号，或称双边带抑制载波(DSB-SC)信号，简称DSB信号，其时域表示式为式中：是调制信号（基带信号）。设计的DSB调制及解调框图如图3-5。图 3-5 DSB的调制及相干解调框图3.1.3 SSB调制与解调原理双边带已调信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。所谓单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式。利用调制器一般模型，同样可以产生单边带信号。若加高通滤波器，能产生上边带信号；若加低通滤波器，则产生下边带信号。上边带时域表达式为：上边带时域表达式为：图 3-6 相移法产生SSB信号的框图根据上下边带的时域表达式，我们还可以可以利用利用相移法产生SSB的上下边带。SSB的解调也是相干解调，和AM和DSB的相干解调相同，所以省略了SSB的相干解调框图。 FM调制与解调原理 1）调频信号的产生直接调频法信息源发送设备信道接收设备受信者
