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基于SystemView的数字通信系统的仿真设计毕业论文.doc
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基于SystemView的数字通信系统的仿真设计毕业论文.doc
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目录
引言 —————————————————————————————— 2
第 1 章 课程设计目的和要求及原理 ————————————————— 2
1.1 本课程设计的目的 ————————————————————— 2
1.2 课程设计的任务及要求 ——————————————————— 2
1.3 课程设计的原理 —————————————————————— 3
第 2 章 SystemView 软件基本介绍 —————————————————— 3
第 3 章 二进制振幅键控(2ASK)——————————————————— 5
3.1 2ASK 的调制与解调原理 ——————————————————— 5
3.2 仿真模型及结果波形图 ——————————————————— 6
第 4 章 二进制频移键控(2FSK)—————————————————— 11
4.1 2FSK 的调制与解调原理 —————————————————— 11
4.2 仿真模型及结果波形图 ——————————————————— 12
第 5 章 二进制相移键控(2PSK)—————————————————— 16
5.1 2PSK 的调制与解调原理 ———————————————————16
5.2 仿真模型及结果波形图 ——————————————————— 17
第 6 章 二进制差分相移键控(2DPSK)————————————————21
6.1 2DPSK 的调制与解调原理 —————————————————— 21
6.2 仿真模型及结果波形图 ———————————————————23
第 7 章 多进制振幅键控(4ASK)—————————————————— 27
7.1 4ASK 的调制与解调原理 ——————————————————— 27
7.2 仿真模型及结果波形图 ——————————————————— 27
总结 —————————————————————————————— 31
参考文献 ———————————————————————————— 32
2
引言
通信的根本任务是远距离传输信息,准确地传输数字通信中的一个重要环节。
设计数字传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散波形来表示数字信息。这些
离散波形可以是未经调制的不同电平信号,也可以是调制后的信号形式。由于未
经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始,因而称为数字基带信
号。在某些有线信道中,数字基带信号可以直接传输,这种传输方式称为数字信
号的基带传输;而在另外一些信道想,数字基带信号必须经过调制,将信号频谱
搬移到高频段才能在信道中传输,然后在收端用解调器把信道中传输的已调信号
还原成基带信号,这种传输方式称为数字信号的频带传输(或载波传输)。基带
传输包含着数字通信技术的许多问题,频带传输是基带信号调制后再传输的,因
此频带传输也存在基带问题,基带传输的许多问题,频带传输同样需考虑。如果
把调制与解调过程看做是广义信道的一部分,则任何数字传输系统均可等效为基
带传输系统。理论上还可证明,任何一个采用线性调制的频带传输系统,总可以
由一个等效的基带传输系统来代替。下面我们将介绍一些解决数字通信系统中的
实际问题的一些方法。
第 1 章 课程设计目的和要求及原理
1.1 本课程设计的目的
(1)使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理;
(2)培养学生掌握电路设计的基本思路和方法;
(3)能提高学生对所学理论知识的理解能力;
(4)能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力和创新能力;
(5)提高学生的科技论文写作能力。
1.2 课程设计的任务及要求
1)基本要求:
(1)学习 SystemView 仿真软件;
(2)对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析;
(3)提出系统的设计方案,选择合适的模块;
(4)对所设计系统进行仿真;
3
(5)并对仿真结果进行分析。
2)创新要求:
在基本要求达到后,可进行创新设计,完善系统的性能。
3)课程设计论文编写要求:
(1)要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文;
(2)论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等;
(3)课程设计论文装订按学校统一要求完成。
1.3 课程设计的原理
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。
第 2 章 SystemView 软件基本介绍
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
(Preferences)、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。如下图所示。
4
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。
5
时域波形是最为常用的系统仿真分析结果表达形式。进入分析窗后,单击
“工具栏”内的绘制新图按钮(按钮 1),可直接顺序显示出放置信宿图符块的
时域波形,
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,使扫描周期与码元周期 Tc 同步(即 Ts=
nTc,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。
第 3 章 二进制振幅键控(2ASK)
3.1 2ASK 的调制与解调原理
3.1.1 调制原理
振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不
变。在二进制振幅键控中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信
息“0”或“1”。一种常用的、也是最简单的二进制振幅键控方式称为通-断键
控(OOK)。
二进制振幅键控信号的产生通常有两种方法:模拟调制法和键控法,相应的调
制器如图 3-1 所示。图(a)就是一般的模拟幅度调制的方法,用相乘器实现;
图(b)是一种数字键控法,其中的开关电路受 s(t)控制。本次课设用的是
数字键控法。
e
2ASK
(t)
s(t) e
2ASK
(t)
cosw
c
t
(a)模拟相乘法 (b)数字键控法
图 3-1 2ASK/OOK 信号调制器原理框图
乘法器
cosw
c
t
电子
开关
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