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大学毕业论文-—systemview通信系统仿真通信原理课程.doc
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SystemView 通信系统仿真通信原理课程设计
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 .......................................................................................4
3.1 幅度调制(线性调制)的原理 ...........................................................................4
3.1.1 AM 调制与解调原理...................................................................................4
3.1.2 DSB 调制与解调原理 .................................................................................5
3.1.3 SSB 调制与解调原理 ..................................................................................5
3.1.4 FM 调制与解调原理....................................................................................6
3.2 幅度调制(线性调制)的仿真与分析 ...............................................................8
3.2.1 AM 调制与解调的仿真与分析...................................................................8
3.2.2 DSB 调制与解调的仿真与分析 ...............................................................11
3.2.3 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 .....................................................................................17
4.1 二进制数字调制与解调原理 .............................................................................18
4.1.1 2ASK 调制与解调原理 .............................................................................18
4.1.2 2FSK 调制与解调原理..............................................................................19
4.1.3 2PSK 调制与解调原理..............................................................................19
4.1.4 2DPSK 调制与解调原理...........................................................................20
4.2 二进制数字调制与解调的仿真与分析 .............................................................21
4.2.1 2ASK 调制与解调的仿真与分析 .............................................................21
4.2.2 2FSK 调制与解调的仿真与分析..............................................................24
4.2.3 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
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课程设计说明书
1
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,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(ΔM)。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。
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课程设计说明书
2
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,
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课程设计说明书
3
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。
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4
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:
)cos()(
0
��
�� tAtc
c
式中:A 为载波幅度,
c
�
为载波角频率,
0
�
为正载波初相位。
幅度信号(已调信号)一般表示为:
)cos()()(
0
��
�� ttAmts
cm
式中:
��
tm
为基带调制信号。
模拟系统的调制模型如图 3-1。
模拟系统的解调器抗噪声性能的分析模型如图 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
��
tm
的平均值
为 0,将其叠加一个直流分量
0
A
后与载波相乘,即可形成调幅信号。其时域表达式
为:
ttmtAttmAtS
cccAM
���
cos)(coscos)]([)(
00
����
式中:
0
A
为外加的直流分量;
��
tm
可以是确知信号,也可以是随机信号。
当满足条件:
0
max
)( Atm �
时,AM 包络检波与调制信号
)(tm
的波形完全一样,则用包络检波很容易恢复出原
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
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