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1、数字调制系统误比特率（BER）测试的仿真设计与分析目录一、概述1二、课程设计要求22.1课程设计组织形式22.2 课程设计具体要求2三、软件简介33.1 SystemView 系统的特点33.2使用Systemview进行通信系统仿真的步骤5四、设计内容原理简介54.1设计分析内容54.2分析设计内容要求54.3设计目的64.4系统组成及原理6五、仿真模型的建立及结果分析105.1仿真模型的原理 105.2 2DPSK系统的仿真模型125.2.1 2DPSK 低频相干解调系统125.2.2 2DPSK高频差分相干调制解调系统 BER测试仿真模型 145.2.3 2DPSK高频相干解调系统和 2
2、DPSK高频差分相干解调系统误码率比较20六、心得体会22七、参考文献24一、概述通信原理课程设计是通信工程、电子信息工程专业教 学的重要的实践性环节之一，通信原理课程是通信、电子 信息专业最重要的专业基础课，其内容几乎囊括了所有通信系 统的基本框架，但由于在学习中有些内容未免抽象，而且不是 每部分内容都有相应的硬件实验，为了使学生能够更进一步加 深理解通信电路和通信系统原理及其应用，验证、消化和巩固 其基本理论，增强对通信系统的感性认识，培养实际工作能力 和从事科学研究的基本技能，在通信原理的理论教学结束后我 们开设了通信原理课程设计这一实践环节。Systemview是ELANIX公司推出的
3、一个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视化仿真平台。从滤波器设计、信号处理、 完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等 各个领域，Systemview在友好而且功能齐全的窗口环境下， 为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。它作为一种强有力 的基于个人计算机的动态通信系统仿真工具，可达到在不具备 先进仪器的条件下也能完成复杂的通信系统设计与仿真的目 的，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
4、路等）进行理论分析和失真分析。 在通信系统分析和设 计领域具有广阔的应用前景。在本课程设计中学生通过运用先进的仿真软件对通信系统 进行仿真设计，既可深化对所学理论的理解，完成实验室中用硬件难以实现的大型系统设计，又可使学生在实践中提高综合 设计及分析解决实际问题的能力，力卩强系统性和工程性的训练。二、课程设计要求2.1课程设计组织形式课程设计第一节我们老师先给我们讲解课程设计要求及注 意事项和DPS係统的组成原理并向我们讲述课程设计的方法、 步骤和要求。课程设计过程按分组的方式进行，每两个人一组， 要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成设计 方案。之后老师给我们发放有关的课程设计
5、背景资料，设计过程 采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。课程设计结束要求提 交一份课程设计报告书，必要时可要求各小组选出一个代表，进 行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。2.2课程设计具体要求（1）设计过程以小组为单位，各组设一个组长，负责组织 和协调本小组的讨论、任务分工等；（2）设计过程必须在本组内独立完成，不得跨组参考或抄 袭，避免方案出现雷同；（3）设计书一律采用A4纸打印，用统一封面装订；（4）课程设计原则上在1.5周内做完；（5）最后一周周五进行优秀设计方案评选，在各组推选代表 进行方案介绍的基础上，推选出2-3个优秀设计方案。三、软件简介3.1 SystemView
6、系统的特点SystemView属于一个系统级的工作平台，它通过方便、直 观、形象的过程构建系统，提供了丰富的部件资源、强大的分析 功能和可视化开放的体系结构，已逐渐成为各种通信、信号处理、 控制及其它系统的分析、设计和仿真平台以及通信系统综合实验 平台。整个系统具有如下特点：（1）强大的动态系统设计与仿真功能SystemView提供了开发电子系统的模拟和数字工具，在基本 库中包括多种信号源、接收器、各种函数运算器等，大量的信号 源和丰富的算子图符和函数库便于设计和分析各种系统；多种信 号接受器为时频域的数值分析提供了便捷的途径；它还自带有通 讯（Communication）、逻辑（Logic
7、）、数字信号处理（DSP、射 频/模拟（RF/Analog、等专业库以备选择，正是由于这些库中提 供了大量完成具体功能的直观的图符单元，使复杂的系统设计和 模拟变得易于实现，特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方 案论证。它还可以实时的仿真各种 DSP结构，以及对各种逻辑电 路、射频电路进行理论分析和失真分析。随着现代通信技术的发 展，无线通信技术已日趋成熟和完善，利用SystemView带有的CDMADVB等扩展库即可十分方便的完成这些系统的设计和仿真。（2）方便快捷SystemView使用了用户熟悉的Windows界面功能键，采用功 能模块去描述系统。设计窗口中各功能模块都用形象直观的图符
8、 表示，图符参数可根据需要实时调整，无需进行复杂编程即可完成各种系统的设计与功能级上的仿真。同时其无限制的分层结构 使建立庞大而复杂的系统变得容易。在系统仿真方面，SystemView还提供了一个灵活的动态探针功能，可以仿真实际的示波器或频谱分析仪的工作，用于输出信号观察。用户可以方便 快捷地在设计窗口和分析窗口之间切换，分析窗口带有的“接收 计算器”功能强大，可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分 析、滤波以及眼图与星座图绘制等，通过真实而灵活的分析窗口 用以检查系统波形。使得对所设计的系统可达到实时修改、实时 直观显示的操作效果。（3）可扩展性Systemview具有与外部数据文件的接口，
9、可直接获得并处理 输入/输出的数据，使信号分析更加灵活方便。另外，它还提供 了与编程语言VC+或仿真工具Matlab的接口，可以很方便的调 用其函数。除了一般的方案论证外，SystemView还提供了灵活的硬件设计的接口：与 Xilinx 公司的软件Core Generator配套， 可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPG芯片所需的 数据文件；SystemView还有与DS芯片设计的接口，可以将其DSP 库中的部分器件生成DS芯片编程的C语言源代码。总之，Systemview是一个功能强大、用途广泛的工具平台， 并且特别适合于信号的分析、处理及系统的设计和模拟。目前他 在工程
10、技术、教学和产品开发等方面得到越来越广泛的应用。3.2使用Systemview进行通信系统仿真的步骤：（1）建立系统模型：根据通信系统的基本原理确定总的系统 功能，并将各部分功能模块化，根据各个部分之间的关系，画出 系统框图。（2）基本系统搭建和图标定义：从各种功能库中选取满足需要 的可视化图符和功能模块，组建系统，设置各个功能模块的参数 和指标，在系统窗口按照设计功能框图完成图标的连接；（3）调整参数，实现系统模拟参数设置，包括运行系统参数设 置（系统模拟时间、采样速率等）等。（4）运行结果分析：在系统的关键点处设置观察窗口，利用接 收计算器分析仿真数据和波形，用于检查、监测模拟系统的运行
11、情况，以便及时调整参数，分析结果。四、设计内容原理简介4.1设计分析内容2DPSKI号的产生原理、调制解调的方法以及误比特率的分 析是通信原理教学中的一个重点和难点，以相干接收2DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，被调载频为 1000Hz以PN码作 为二进制信源，码速率Rb 100bit/s，信道为加性高斯白噪声信 道，对该系统的误比特率BER进行分析。4.2分析内容要求（1）观测仿真过程中原始基带信号波形、差分码波形、2DPSK 信号波形、本地载波、解调端相乘器输出、低通滤波器输出、抽 样判决输出波形以及码反变换后的输出波形。观测输入和输出波 形的时序关系；(2) 在2DPSK系统中，“
12、差分编码/译码”环节的引入可以有效地克服接收提取的载波存在 180相位模糊度，即使接收端 同步载波与发送端调制载波间出现倒相180的现象，差分译码输出的码序列不会全部倒相。重新设置接收载波源的参数，将其 中的相位设为180,运行观察体会2DPSKS统时如何克服同步 载波与调制载波间180相位模糊度的。(3) 利用建立的SystemView DPSK系统相干接收的仿真模型 进行BER测试，产生该系统的BER曲线以此评估通信系统的性能； 它以相干接收DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，信道模 型为加性高斯白噪声信道，利用全局参数链接功能通过设置循环 来改变噪声功率得到不同信噪比下的误比特率。4
13、.3分析目的通过仿真操作掌握SystemView系统误比特率分析的方法。4.4系统组成及原理(1) 2DPSK系统组成原理2DPSK系统组成原理如图3-1所示，系统中差分编、译码器 是用来克服2PSK系统中接收提取载波的180相位模糊度。图4-1 2DPSK系统组成(2) 误比特率(BER Bit Error Rate )误比特率(BER Bit Error Rate )是指二进制传输系统出现码 传输错误的概率，也就是二进制系统的误码率，它是衡量二进制 数字调制系统性能的重要指标，误比特率越低说明抗干扰性能越 强。对于多进制数字调制系统，一般用误符号率(Symble Error Rate)表示
14、，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用 格雷编码的MPSK系统，其误比特率和误符号率之间的换算关系 近似为：Fs,MPSKpb, MPSK :log 2 M其中，M为进制数，且误比特率小于误符号率。(3) 2DPSI系统误比特率测试的结构框图在二进制传输系统中误比特率 BER( Bit Error Rate )是指出 现码传输错误的概率，误比特率越低说明抗干扰性能越强。几种 基本的数字调制方式中，2PSK具有最好的误码率性能，但 2PSK 信号传输系统中存在相位不确定性，易造成接收码元“0”和“T 的颠倒，产生误码。这个问题将直接影响2PSK信号用于长距离传输。为克服此缺点并保存 2P
15、SK信号的优点，采用二进制差分 相移键控(2DPSK，2DPSK信号的产生原理、调制解调的方法以 及误比特率的分析也是通信原理教学中的一个重点和难点， 2DPSK信号克服了 2PSK信号的相位“模糊”问题，但其误码率性能略差于2PSK 2DPSK言号的解调主要有两种方法：一是相位 比较法，另一是极性比较法，相干DPSK系统BER测试利用SystemView来产生一个通信系统的BER曲线以此评估通信系统的 性能；它以相干DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，信道 模型为加性高斯白噪声信道，利用全局参数链接功能通过设置循环来改变噪声功率得到不同信噪比下的误比特率,相干2DPSK系统误比特率测试的结构框图如下:图4-2相干2DPSK系统误比特率测试的结构框图SystemView的通信库（ComnLib ）中提供了 BER分析的专用图符 块，可直接调用。【创建分析】注意进入系统视窗后，设置“时间窗”参数： 运行时间； 循环运算次数； 采样频率。在系统窗下，创建以2PSK传输系统为BER分析对象的仿真分析 系统，在创建的系统中，必须使与 2PSK信号叠加的高斯噪声强 度自动可变，才能得到随SNR改变的BER分析曲线，可在高斯噪 声源与加法器之间插入一个增益随每次循环改变
