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1、 毕 业 论 文 （设 计） 题目：数字频带调制的仿真姓 名 * 学 号 * 院 系 * 专 业 * 指导教师 * 2011年*月*日 摘 要随着计算机软件技术的飞速发展, 出现了许多先进的EDA ( Electronic Design Automatic) 技术。通过仿真软件可对通信系统进行多种方案设计和参数实验, 得到最佳设计方案。介绍通信系统原理用美国Elanix 公司系统仿真软件Systemview仿真和分析的方法, 详细阐述对通信系统的动态仿真步骤。利用该软件可直观地了解通信系统, 同时系统的动态性仿真是对验证性实验的有益补充。详细阐述二进制振幅键控（2ASK）、二进制移频键控（2F
2、SK）、二进制移相键控（2PSK）、二进制差分相位键控（2DPSK）调制与解调及其仿真。帮助自己理解掌握抽象的知识, 同时培养自己的设计能力和创新能力。关键字：Systemview；调制与解调；2ASK；2FSK；2PSK；2DPSK。目 录第一章 绪 论1第二章 Systemview介绍4第三章 2ASK系统设计53.1 2ASK调制与解调基本原理及其分析53.2 2ASK系统仿真73.1.1 2ASK相干解调73.2.1 2ASK非相干解调10第四章 2FSK系统设计134.1 2FSK调制与解调基本原理及其分析134.2 2FSK系统仿真154.2.1 2FSK相干解调154.2.2 2
3、FSK非相干解调18第五章2PSK系统225.1 2PSK调制与解调基本原理及分析225.2 2PSK系统仿真225.2.1 2PSK相干解调22第六章 2DPSK系统设计256.1 2DPSK调制与解调基本原理及其分析256.2 2DPSK系统仿真266.2.1 2DPSK相干解调26第七章 总结30致 谢33参考文献34附 录35附录A SystemView图符功能表35附录B SystemView信号源介绍3737 第一章 绪 论通信就是信息的传输，在当今高度信息化的社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”。信息作为一种资源，应该得到很好地利用，因此我们必须对信息进行有效地传输。通信的
4、目的就是传递消息所包含的信息。1837年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传输信息的新时代，从此，人类的信息的共享越来越好的得到了利用也是对于通信系统主要由以下几个模型组成：信息源发送设备信 道接受设备信宿噪声源图1.1通信系统的一般模型模拟通信系统是用模拟信号来传递信息的通信系统，数字通信系统式利用数字信号来传递信息的通信系统，目前在无论是模拟通信还是数字通信，在现实中的通信业务都得到了广泛的应用，尤其是在通信系统的刚刚开始启蒙状态，模拟通信系统得到了比数字系统更为广泛的应用，但是在现在的数字通信系统的飞速发展，数字通信系统发展速度很明显超过模拟通信，成为数字当代通信技术的主流。通信系统又具有
5、很多的优点：抗干扰能力强，噪声不积累，传输差错可控，易于加密处理，保密性好等等。但是现实中存在的基本上都是模拟信号，所以我们通信要进行模数转换，装换成数字信号后，我们就要对数字信号序列进行数字传输。数字通信系统虽然有这么多的优势，但是，模拟通信系统仍然得到了很好的利用，这是由于在模拟通信在一些通信地方仍然具有其自己的特点，如模拟通话，模拟通信系统占有的带款展，在通信的路数不需要很多的情况下，我们的模拟通信系统就具有数字通信系统的不具有的经济性。在通信中有两大资源，一个是信道带宽，另一个是送源功率，能很好的减少这两种资源或者得到有效的利用，我们就认为这个通信系统在这种情况下就是较好的通信系统。数
6、字通信系统的模型如下：信源编码信息源加密信道编码数字调制信道数字解调信道译码解密信源译码受信者噪声源源 图1.2数字通信体统的一般模型数字调制与解调模块是此论文设计的内容，论文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，在设计时遇到的问题，得到解决的同时，更好的理解了我们 通信系统的设计的思路和对通信系统的印象的加深。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）。在接受端可以采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
7、号。本论文就是基于Systemview的通信系统的仿真，也就是在Systemview软件环境下进行二进制振幅键控（2ASK）系统的设计、二进制移频键控（2FSK）系统的设计、二进制移相键控（2PSK）系统的设计、二进制差分相位键控（2DPSK）系统的设计，具体Systemview软件的应用和通信系统的设计与仿真下面会具体介绍。第二章 Systemview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
8、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，因此，它可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（Communicat
9、ion）、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。详细的SystemView功能库介绍见附录一。Systemview是用于现代工程与科学系统设计仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统设计与仿真，到一般系统的数学系统的模型的建立等各个领域。第三章 2ASK系统设计3.1 2ASK调
10、制与解调基本原理及其分析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： F(t)= Acos wc t 当发送1时 0 当发送0时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。相干解调的原理图如下：图3.1 2ASK相干解调原理框图非相干解调的原理图如下： 图3.2 2
11、ASK非相干解调原理框图观察图3.1中的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
12、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判决电平。设置判决电平的大小影响我们电压判决输出，我们在这里面最佳判决电平为0.25V电压（因为基带信号基带信号设置的是单极性码，且幅度设置为0.5V）。图3.2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。3.2 2ASK系统仿真3.1.1 2ASK相干解调1）2ASK相干解调波形仿真图图3.3 2ASK相干解调仿真波形图符0: 信号源库中的“伪随机序
13、列PN Seq”, 设基带信号波特率为10bs, 即每秒10 个二进制符号, 调制载波为20Hz。图符1: 乘法器图符2: 乘法器图符3: 低通滤波器。图符4: 信号源库中的“正弦波发生器”, 即本地载波, 频率为20Hz图符6 图符8: 算子库中的取负数N egate。图符5：低通滤波器图符6，7,8,11：接收器。图符9: 单刀双掷开关SPDT图符10：信号源库中的“矩形波”, 即本地从图中可知在信噪比小时，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。数字通信在近20年来得到了迅速的发展,其原因是: (1)
14、抗干扰能力强 (2) 便于进行各种数字信号处理 (3) 易于实现集成化 (4) 经济效益正赶上或超过模拟通信 (5) 传输与交换可结合起来,传输电话与传输数据也可结合起来,成为一个统一整体,有利于实现综合业务通信网。本设计主要研究数字通信过程中的调制解调过程。 从原理上说受调载波可以是任意的, 只要已调信 号适合心动的传输就可以了,但是实际上,大多数通信系统中,都选择正弦信号作为载波。这是因为 正弦信号简单,便于产生和接收。2) 观察并分析“分析窗口”的波形A）输入的二进制基带波形： 图3.4 2ASK相干解调输入的基带信号 输入的基带信号是二进制单极性伪随机码（即PN序列），图3.4中可看出输入的序列为“110110”。B）2ASK调制信号（即已调信号）： 图3.5 2ASK相干解调的已调信号图3.5中可以看出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。 C）2ASK相干解调的低通滤波输出波形： 图3.6 2ASK相干解调低通滤波输出波形D）2ASK相干解调判决输出
