數(shù)字頻帶調(diào)制的仿真 畢業(yè)論文 41頁

1、畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 題目：數(shù)字頻帶調(diào)制的仿真姓 名 * 學(xué) 號 * 院 系 * 專 業(yè) * 指導(dǎo)教師 * 2011年*月*日 摘 要隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的飛速發(fā)展, 出現(xiàn)了許多先進(jìn)的eda ( electronic design automatic) 技術(shù)。通過仿真軟件可對通信系統(tǒng)進(jìn)行多種方案設(shè)計(jì)和參數(shù)實(shí)驗(yàn), 得到最佳設(shè)計(jì)方案。介紹通信系統(tǒng)原理用美國elanix 公司系統(tǒng)仿真軟件systemview仿真和分析的方法, 詳細(xì)闡述對通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真步驟。利用該軟件可直觀地了解通信系統(tǒng), 同時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性仿真是對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充。詳細(xì)闡述二進(jìn)制振幅鍵控（2ask）、二進(jìn)制移頻鍵控（2fs

2、k）、二進(jìn)制移相鍵控（2psk）、二進(jìn)制差分相位鍵控（2dpsk）調(diào)制與解調(diào)及其仿真。幫助自己理解掌握抽象的知識(shí), 同時(shí)培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。關(guān)鍵字：systemview；調(diào)制與解調(diào)；2ask；2fsk；2psk；2dpsk。目 錄第一章 緒 論1第二章 systemview介紹4第三章 2ask系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1 2ask調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析53.2 2ask系統(tǒng)仿真73.1.1 2ask相干解調(diào)73.2.1 2ask非相干解調(diào)10第四章 2fsk系統(tǒng)設(shè)計(jì)134.1 2fsk調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析134.2 2fsk系統(tǒng)仿真154.2.1 2fsk相干解調(diào)154.2.2 2f

3、sk非相干解調(diào)18第五章2psk系統(tǒng)225.1 2psk調(diào)制與解調(diào)基本原理及分析225.2 2psk系統(tǒng)仿真225.2.1 2psk相干解調(diào)22第六章 2dpsk系統(tǒng)設(shè)計(jì)256.1 2dpsk調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析256.2 2dpsk系統(tǒng)仿真266.2.1 2dpsk相干解調(diào)26第七章 總結(jié)30致 謝33參考文獻(xiàn)34附 錄35附錄a systemview圖符功能表35附錄b systemview信號源介紹37第一章 緒 論通信就是信息的傳輸，在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，信息和通信已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的“命脈”。信息作為一種資源，應(yīng)該得到很好地利用，因此我們必須對信息進(jìn)行有效地傳輸。通信的目的就是

4、傳遞消息所包含的信息。1837年莫爾斯發(fā)明的有線電報(bào)開創(chuàng)了利用電傳輸信息的新時(shí)代，從此，人類的信息的共享越來越好的得到了利用也是對于通信系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)模型組成：信息源發(fā)送設(shè)備信 道接受設(shè)備信宿噪聲源圖1.1通信系統(tǒng)的一般模型模擬通信系統(tǒng)是用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，數(shù)字通信系統(tǒng)式利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，目前在無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在現(xiàn)實(shí)中的通信業(yè)務(wù)都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在通信系統(tǒng)的剛剛開始啟蒙狀態(tài)，模擬通信系統(tǒng)得到了比數(shù)字系統(tǒng)更為廣泛的應(yīng)用，但是在現(xiàn)在的數(shù)字通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)展速度很明顯超過模擬通信，成為數(shù)字當(dāng)代通信技術(shù)的主流。通信系統(tǒng)又具有很多的優(yōu)

5、點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，噪聲不積累，傳輸差錯(cuò)可控，易于加密處理，保密性好等等。但是現(xiàn)實(shí)中存在的基本上都是模擬信號，所以我們通信要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，裝換成數(shù)字信號后，我們就要對數(shù)字信號序列進(jìn)行數(shù)字傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)雖然有這么多的優(yōu)勢，但是，模擬通信系統(tǒng)仍然得到了很好的利用，這是由于在模擬通信在一些通信地方仍然具有其自己的特點(diǎn)，如模擬通話，模擬通信系統(tǒng)占有的帶款展，在通信的路數(shù)不需要很多的情況下，我們的模擬通信系統(tǒng)就具有數(shù)字通信系統(tǒng)的不具有的經(jīng)濟(jì)性。在通信中有兩大資源，一個(gè)是信道帶寬，另一個(gè)是送源功率，能很好的減少這兩種資源或者得到有效的利用，我們就認(rèn)為這個(gè)通信系統(tǒng)在這種情況下就是較好的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系

6、統(tǒng)的模型如下：信源編碼信息源加密信道編碼數(shù)字調(diào)制信道數(shù)字解調(diào)信道譯碼解密信源譯碼受信者噪聲源源 圖1.2數(shù)字通信體統(tǒng)的一般模型數(shù)字調(diào)制與解調(diào)模塊是此論文設(shè)計(jì)的內(nèi)容，論文設(shè)計(jì)是一次綜合實(shí)驗(yàn)的檢測，是對整個(gè)通信系統(tǒng)的更好的實(shí)際性的理解，在設(shè)計(jì)時(shí)遇到的問題，得到解決的同時(shí)，更好的理解了我們 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的思路和對通信系統(tǒng)的印象的加深。數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成合適的在信道中傳輸帶通信號?；镜臄?shù)字調(diào)制有振幅調(diào)制（ask）、頻移鍵控（fsk）、絕對相移鍵控（psk）、相對相移鍵控（dpsk）。在接受端可以采用相關(guān)解調(diào)和非相干解調(diào)還原數(shù)字基帶信號。數(shù)字解調(diào)就是還原基帶信號。本論

7、文就是基于systemview的通信系統(tǒng)的仿真，也就是在systemview軟件環(huán)境下進(jìn)行二進(jìn)制振幅鍵控（2ask）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、二進(jìn)制移頻鍵控（2fsk）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、二進(jìn)制移相鍵控（2psk）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、二進(jìn)制差分相位鍵控（2dpsk）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體systemview軟件的應(yīng)用和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真下面會(huì)具體介紹。第二章 systemview介紹systemview是美國elanix公司推出的，基于windows環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊(token)去描述程序，無需與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、

8、訪問與調(diào)整參數(shù)，方便地加入注釋。利用system view，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從system view配置的圖標(biāo)庫中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。systemview的庫資源十分豐富，包括含若干圖標(biāo)的基本庫（main library）及專業(yè)庫(optional library)，基本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運(yùn)算器等；專業(yè)庫有通訊（communication）

9、、邏輯（logic）、數(shù)字信號處理（dsp）、射頻/模擬（rf/analog）等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證，尤其適合于無線電話、無繩電話、尋呼機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng)；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路（混合器、放大器、rlc電路、運(yùn)放電路等）進(jìn)行理論分析和失真分析。詳細(xì)的systemview功能庫介紹見附錄一。systemview是用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾波器設(shè)計(jì)、信號處理、完整通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，到一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)的模型的建立等各個(gè)領(lǐng)域。第三章 2ask系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 2ask調(diào)制與解調(diào)

10、基本原理及其分析振幅鍵控是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息的，而其頻率和初始相位寶石不限，在2ask中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應(yīng)二進(jìn)制的信息“0”和“1” 。其表達(dá)式為： f(t)= acos wc t 當(dāng)發(fā)送1時(shí) 0 當(dāng)發(fā)送0時(shí)二進(jìn)制振幅基本解調(diào)有兩種方法：相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)也叫同步檢測法，分相干解調(diào)通常用包絡(luò)檢波法。其各有優(yōu)點(diǎn)，在信噪比小時(shí)，包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢，因?yàn)槠錂z波設(shè)備簡單，性價(jià)比高，而在信噪比相對較大時(shí)，相干解調(diào)具有優(yōu)勢，因?yàn)檫@種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。相干解調(diào)的原理圖如下：圖3.1 2ask相干解調(diào)原理框圖非相干解調(diào)的原理圖如下： 圖3.2 2ask非

11、相干解調(diào)原理框圖觀察圖3.1中的2ask相干解調(diào)原理，二進(jìn)制基帶信號與載波相乘后變成2ask調(diào)制信號，其中“1”出現(xiàn)的地方有正弦載波波形，其余都為0，在加入噪聲后基本一樣，只是在調(diào)制信號的幅度不一樣，若噪聲較大，則不能用非相干解調(diào)，相干解調(diào)是包含噪聲的調(diào)制波，為了使后面的抽樣判決更準(zhǔn)確，應(yīng)該在接收之前通過一個(gè)帶通濾波器，若信噪比小，也可以不加。解調(diào)是利用載波信號區(qū)與已調(diào)信號相乘后，得出一個(gè)頻率更高的諧波分量和一個(gè)直流分量，我們只需要得到其中的直流分量即可，因此加個(gè)低通濾波器可以實(shí)現(xiàn)低通濾波，濾除高頻成分，保留我們所需的直流成分，即原輸入基帶信號，但是通常也還是不行，其波形不是矩形，我們要進(jìn)行電

12、壓判決。判決的輸出即為原始信號。定時(shí)脈沖為抽樣判決的判決電平。設(shè)置判決電平的大小影響我們電壓判決輸出，我們在這里面最佳判決電平為0.25v電壓（因?yàn)榛鶐盘柣鶐盘栐O(shè)置的是單極性碼，且幅度設(shè)置為0.5v）。圖3.2中的2ask非相干解調(diào)（即2ask的包絡(luò)檢波）也是將調(diào)制信號進(jìn)行全波整流器進(jìn)行整流，然后低通濾波，就可以得到不平滑的輸出波形，再抽樣判決，最終得出我們需要的原始基帶信號。需要注意的是，判決電平要設(shè)置準(zhǔn)確，不然會(huì)導(dǎo)致判決有誤碼現(xiàn)象。3.2 2ask系統(tǒng)仿真3.1.1 2ask相干解調(diào)1）2ask相干解調(diào)波形仿真圖圖3.3 2ask相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機(jī)序列pn

13、seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個(gè)二進(jìn)制符號, 調(diào)制載波為20hz。圖符1: 乘法器圖符2: 乘法器圖符3: 低通濾波器。圖符4: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負(fù)數(shù)n egate。圖符5：低通濾波器圖符6，7,8,11：接收器。圖符9: 單刀雙擲開關(guān)spdt圖符10：信號源庫中的“矩形波”, 即本地從圖中可知在信噪比小時(shí)，包絡(luò)檢波發(fā)具有優(yōu)勢，因?yàn)槠錂z波設(shè)備簡單，性價(jià)比高，而在信噪比相對較大時(shí)，相干解調(diào)具有優(yōu)勢，因?yàn)檫@種解調(diào)方法導(dǎo)致最終的誤碼率低。數(shù)字通信在近20年來得到了迅速的發(fā)展,其原因是: (1) 抗干擾能

14、力強(qiáng) (2) 便于進(jìn)行各種數(shù)字信號處理 (3) 易于實(shí)現(xiàn)集成化 (4) 經(jīng)濟(jì)效益正趕上或超過模擬通信 (5) 傳輸與交換可結(jié)合起來,傳輸電話與傳輸數(shù)據(jù)也可結(jié)合起來,成為一個(gè)統(tǒng)一整體,有利于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。本設(shè)計(jì)主要研究數(shù)字通信過程中的調(diào)制解調(diào)過程。 從原理上說受調(diào)載波可以是任意的, 只要已調(diào)信 號適合心動(dòng)的傳輸就可以了,但是實(shí)際上,大多數(shù)通信系統(tǒng)中,都選擇正弦信號作為載波。這是因?yàn)?正弦信號簡單,便于產(chǎn)生和接收。2) 觀察并分析“分析窗口”的波形a）輸入的二進(jìn)制基帶波形： 圖3.4 2ask相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進(jìn)制單極性偽隨機(jī)碼（即pn序列），圖3.4中可看出輸入的序

15、列為“110110”。b）2ask調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖3.5 2ask相干解調(diào)的已調(diào)信號圖3.5中可以看出2ask調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時(shí)有載波進(jìn)行調(diào)制，為“0”則沒有，相應(yīng)輸出地調(diào)制信號為“0”，因?yàn)?ask是單極性碼。 c）2ask相干解調(diào)的低通濾波輸出波形： 圖3.6 2ask相干解調(diào)低通濾波輸出波形d）2ask相干解調(diào)判決輸出波形： 圖3.7 2ask相干解調(diào)判決輸出波形圖3.7可以看出2ask相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。3.2.1 2ask非相干解調(diào)1）2ask非相干解調(diào)波形仿真圖圖3.8 2a

16、sk包絡(luò)檢波仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機(jī)序列pn seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個(gè)二進(jìn)制符號, 調(diào)制載波為20hz。圖符1: 乘法器圖符2: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地器載波, 頻率為20hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負(fù)數(shù)n egate圖符4: 低通濾波器濾波圖符5,6,7,8,12：接收器。圖符11: 單刀雙擲開關(guān)spdt圖符10：信號源庫中的“矩形波”, 即本地2) 觀察并分析“分析窗口”的波形a）輸入的二進(jìn)制基帶波形： 圖3.9 2ask包絡(luò)檢波輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進(jìn)制單極性偽隨機(jī)碼（即pn序列），圖3.9中可看出輸入的序列

17、為“10110”。b）2ask調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖3.10 2ask包絡(luò)檢波的已調(diào)信號圖3.10中可以看出2ask調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時(shí)有載波進(jìn)行調(diào)制，為“0”則沒有，相應(yīng)輸出地調(diào)制信號為“0”，因?yàn)?ask是單極性碼。c）2ask包絡(luò)檢波的半波整流輸出波形： 圖3.11 2ask包絡(luò)檢波的半波整流輸出波形 圖3.11中可以看出2ask的半波整流輸出波形是對2ask調(diào)制信號進(jìn)行整流，變成幅度全是正的正弦波。 d）2ask包絡(luò)檢波的低通濾波輸出波形： 圖3.12 2ask包絡(luò)檢波的低通濾波輸出波形e）2ask包絡(luò)檢波的判決輸出波形： 圖3.13 2ask包絡(luò)檢波判

18、決輸出波形圖3.13可以看出2ask包絡(luò)檢波出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。2ask的非相干解調(diào)的判決器在最后的輸出判決時(shí)起著非常重要的作用，最佳判決電壓是必須要考慮的，在仿真時(shí)我們?nèi)》逯档囊话刖褪桥袥Q電壓。判壓把不是矩形的波去掉，得到我們原始輸入的基帶信號。第四章 2fsk系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 2fsk調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。在2fsk中，載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號在f1和 f2兩點(diǎn)間變化，其表達(dá)式為：ffsk（t）=acos（w1+o1）當(dāng)發(fā)送“1”時(shí)acos（w2+o2）當(dāng)發(fā)送“0”時(shí)2fsk解調(diào)方法

19、有兩種，即相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法。另外還有鑒頻法、過零檢測法、查分檢測法。相干解調(diào)法是利用載波與已調(diào)信號進(jìn)行相乘后濾波輸出得到，在上面的2fsk中要兩個(gè)載波，所以解調(diào)也要兩個(gè)載波，分別與已調(diào)信號相乘后利用低通，最后相加即可得到我們的濾波輸出，最后判壓輸出得到解調(diào)信號。非相干解調(diào)也是利用包絡(luò)檢波法檢測得到的。過零檢測法是基于2fsk信號的過零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，通過檢測零點(diǎn)數(shù)目多少，從而區(qū)分兩個(gè)頻率的碼元。原理框圖如下：帶通濾波器w1包絡(luò)檢波器帶通濾波器w2包絡(luò)檢波器抽樣判決器輸入定時(shí)脈沖輸出圖4.1 2fsk非相干解調(diào)原理圖帶通濾波器w1相乘器帶通濾波器w2相乘器抽樣判決器輸出輸入定時(shí)脈沖

20、低通濾波器低通濾波器載波一載波二圖4.2 2fsk相干解調(diào)原理圖限幅微分整流脈沖展 寬低通輸入輸出 圖4.3 2fsk過零檢測法原理圖觀察圖4.1可知2fsk非相干解調(diào)就是分別對雙極性碼進(jìn)行，再對調(diào)制后的已調(diào)信號分別進(jìn)行帶通濾波，濾波完進(jìn)行包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波器與一個(gè)整流器和低通濾波器是等價(jià)的。然后抽樣判決，上面的大，則判“1”，下面的抽樣值大，則判“0”。下面的相干解調(diào)也差不多，分別帶通濾波之后進(jìn)行與載波相乘，然后低通濾波，把2倍頻的分量濾除掉。最后得到接近直流的分量，在進(jìn)行抽樣判決，若上面的值大，則判“1”，下面的大，則判“0”。注意若信噪比大，則不能用包絡(luò)檢波法，要用相干解調(diào)法進(jìn)行解調(diào)。過

21、零檢測器來解調(diào)就不一樣啦：先進(jìn)行限幅，把正弦波變成接方波的波形。然后微分，即可以得到跳變量，整流后把負(fù)的跳變量變成正的然后根據(jù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)可以判斷出其基帶信號。最后低通，濾除高頻分量。判壓的零點(diǎn)個(gè)數(shù)原理就是把整流后的波進(jìn)行脈沖展寬。下面只對2fsk的相干解調(diào)和非相干解調(diào)進(jìn)行仿真。4.2 2fsk系統(tǒng)仿真4.2.1 2fsk相干解調(diào)1）2fsk相干解調(diào)波形仿真圖圖4.4 2fsk相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機(jī)序列pn seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個(gè)二進(jìn)制符號, 調(diào)制載波為20hz。圖符5,4,5,9,10: 乘法器圖符8: 加法器圖符22: 雙刀雙擲。圖符5

22、,7,11,12: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負(fù)數(shù)n egate。圖符13,14：低通濾波器圖符18，19,20,21,23：接收器2fsk調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)的仿真圖.。2fsk數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)的仿真圖。數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制仿真圖. 2fsk數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)制仿真圖。 2fsk調(diào)制就是使用兩個(gè)不同的頻率的載波信號來傳輸一個(gè)二進(jìn)制信息序列，可以用二進(jìn)制1 來對應(yīng)于載頻 f1,而0用來對應(yīng)于另一相載頻 w2 的已調(diào)波形,而這個(gè)可以用受矩形脈沖序列控制 的開關(guān)電路對兩個(gè)不同的獨(dú)立的頻率源 w1,f2 進(jìn)行選擇通。2) 觀察并

23、分析“分析窗口”的波形a）輸入的二進(jìn)制基帶波形： 圖4.5 2fsk相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號是二進(jìn)制雙極性偽隨機(jī)碼（即pn序列），頻率為10hz，圖4.5中可看出輸入的序列為“1-1111-1-1111”。b）2fsk調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖4.6 2fsk相干解調(diào)的已調(diào)信號圖4.6中可以看出2fsk調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“1”時(shí)有頻率20hz的載波為其進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)發(fā)送的雙極性基帶的碼元為“-1”時(shí)有頻率40hz的載波為其進(jìn)行調(diào)制。c）2fsk相干解調(diào)的低通濾波輸出波形： 圖4.7 2fsk相干解調(diào)低通濾波輸出波形圖4.7中的第一個(gè)圖是發(fā)送碼元“1”對應(yīng)

24、的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為a），第二個(gè)圖是發(fā)送碼元“-1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為b），判決（ab）時(shí)輸出下面的判決輸出波形。d）2fsk相干解調(diào)判決輸出波形： 圖4.8 2fsk相干解調(diào)判決輸出波形圖4.8可以看出2fsk相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。4.2.2 2fsk非相干解調(diào)1）2fsk非相干解調(diào)波形仿真圖圖4.9 2fsk非相干解調(diào)仿真波形圖符0: 信號源庫中的“偽隨機(jī)序列pn seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個(gè)二進(jìn)制符號, 調(diào)制載波為20hz。圖符2,3: 乘法器圖符5: 加法器圖符15: 雙刀雙

25、擲。圖符4,5: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20hz圖符6 圖符8: 算子庫中的取負(fù)數(shù)n egate。圖符13,14：低通濾波器圖符1516，17,19,20：接收器非相干解調(diào)經(jīng)過調(diào)制后的。2fsk數(shù)字信號通過兩個(gè)頻率不同的帶通濾波器 f1,f2 濾出不需要的信號,然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號，分別通過包絡(luò)檢波器檢波,最后將兩種信號同時(shí)輸入到抽樣判決器同時(shí)外加抽樣脈沖,最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號.其原理圖如下圖所示: f1 帶通濾波器 包絡(luò)檢波器 輸 抽樣脈沖抽樣判決器輸出 f2 帶通濾波器 包絡(luò)檢波器 圖4.9,非相干式解調(diào)仿真。數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

26、進(jìn)入 20 世紀(jì)以來,隨著晶體管,集成電路的出現(xiàn)與普及,無線通信迅速發(fā)展.特別是在 20 世紀(jì) 后半葉,隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射,大規(guī)模集成電路,電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世, 通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功. 微波中繼通信使長距離,大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí). 移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn),使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步，電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次,借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合。2) 觀察并分析“分析窗口”的波形a）輸入的二進(jìn)制基帶波形： 圖4.10 2fsk非相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號

27、是二進(jìn)制雙極性偽隨機(jī)碼（即pn序列），圖4.10中可看出輸入的序列為“1111-111-1-111-1”。b）2fsk調(diào)制信號（即已調(diào)信號）： 圖4.11 2fsk非相干解調(diào)的已調(diào)信號圖4.11中可以看出2fsk調(diào)制的調(diào)制的結(jié)果，當(dāng)發(fā)送的基帶的碼元為“1”時(shí)有載波1進(jìn)行調(diào)制，發(fā)送碼元為“-1” 時(shí)有載波2進(jìn)行調(diào)制，因?yàn)?fsk是雙極性碼。c）2fsk非相干解調(diào)低通濾波輸出波形： 圖4.12 2fsk非相干解調(diào)的低通濾波輸出波形2fsk的調(diào)制信號經(jīng)過帶通濾波器、半波整流電路，低通濾波器后，得到低通濾波輸出波形（如圖4.12）。圖4.12中的第一個(gè)圖是發(fā)送碼元“1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為a

28、），第二個(gè)圖是發(fā)送碼元“-1”對應(yīng)的低通濾波輸出波形（對應(yīng)為b），判決（ab）時(shí)輸出下面的判決輸出波形。d）2fsk非相干解調(diào)的判決輸出波形： 圖4.13 2fsk非相干解調(diào)判決輸出波形圖4.13可以看出2fsk非相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。2fsk的非相干解調(diào)的判決器在最后的輸出判決時(shí)起著非常重要的作用，最佳判決電壓是需要考慮的，在仿真時(shí)取峰值的一半為判決電壓。2fsk最大的特點(diǎn)就是輸入的基帶信號的“0”和“1”是分別用2個(gè)不同頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，因此在非相干解調(diào)（即包絡(luò)檢波）時(shí)也需要用與前面對應(yīng)的2個(gè)不同頻率的載波來乘以已調(diào)信號.

29、第五章 2psk系統(tǒng)5.1 2psk調(diào)制與解調(diào)基本原理及分析 二進(jìn)制相移鍵控中，載波的振幅和頻率都是不變的，只有載波的相位隨基帶脈沖的變化而取相應(yīng)的離散值。通常用相位零度和180度來分別表示1或0。這種psk波形在抗噪聲性能方面比ask和fsk都好，而且頻帶利用率也高，所以在中高速數(shù)傳中得到廣泛的應(yīng)用。這種以載波的不同相位去直接表示相應(yīng)的數(shù)字信息的相位鍵控通常被稱為絕對相移方式。調(diào)制部分：將信號源產(chǎn)生的雙極性不歸零信號直接同正弦載波相乘便可以得到2psk信號。acdebpf相乘器lpf抽樣判決器bcoswct定時(shí)脈沖e2psk(t)輸出 圖5.1 2psk信號解調(diào)原理圖 2psk信號的解調(diào)只能

30、用相干解調(diào)這種方式。從圖中以及參考波形圖可看出，解調(diào)器中本地參考波的相位必須和發(fā)送端解調(diào)器的載波同頻同相。然而在實(shí)際通信中，參考載波的基準(zhǔn)相位很難固定，隨時(shí)都會(huì)出現(xiàn)跳變且不易考察，因此絕對相移鍵控很少采用。5.2 2psk系統(tǒng)仿真5.2.1 2psk相干解調(diào) 2psk相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出的波形中含有很多高頻成分，我們需要用低通濾波器將這些高頻成分濾除，得到需要的直流分量。a)2psk相干解調(diào)的低通濾波輸出波形：圖5.2 2psk相干解調(diào)低通濾波輸出波形圖5.2中可以看出經(jīng)過低通濾波器后大部分高頻成分已經(jīng)濾除，這樣再進(jìn)行抽樣判決就可以解調(diào)出原始基帶信號。b）2psk相干解調(diào)判決輸出波

31、形： 圖5.3 2psk相干解調(diào)判決輸出波形在仿真時(shí)我們?nèi)》逯档囊话刖褪桥袥Q電壓，從圖5.8可以看出2psk相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。f）2psk輸入基帶信號頻譜2psk已調(diào)信號頻譜圖：圖5.4 2psk輸入基帶信號頻譜圖5.5 2psk已調(diào)信號頻譜圖從圖5.4和圖5.5可以看出，2psk的調(diào)制信號不能在已調(diào)信的包絡(luò)中反映，驗(yàn)證了2psk不能用非相干解調(diào)解調(diào)方法來解調(diào)。第六章 2dpsk系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 2dpsk調(diào)制與解調(diào)基本原理及其分析 在2psk中存在“到”現(xiàn)象，使得可能解調(diào)的波形與原來的波形完全是相反的，為解決這一個(gè)到現(xiàn)象，我

32、們引入了2dpsk，即相對相移鍵控，是相移鍵控的一種。2dpsk是利用碼元的相對相位變化來實(shí)現(xiàn)傳遞數(shù)字信息的。通常表示為： 若前后相位相對變化為0，則表示發(fā)送信息“0”，若前后相位變化為，則表示發(fā)送信息“1”。所以其必有參考相位。二進(jìn)制信息： 1 1 0 1 0 0 1 2dpsk信號相位：(0 ) 0 0 0 注：上述的參考相位為0，若為，則上述的相位的0和正好相反。 調(diào)制部分的實(shí)現(xiàn)：通常利用差分編碼來實(shí)現(xiàn)，即由絕對碼表，表示相對碼表，然后再進(jìn)行絕對調(diào)相。相移方式有兩種：a方式和b方式。 解調(diào)部分，由于和2psk具有共同的地方，所以解調(diào)的部分一樣，最后價(jià)格碼反變換器即可實(shí)現(xiàn)解調(diào)。 圖6.1

33、2dpsk調(diào)制解調(diào)原理圖從圖6.1中可以看出產(chǎn)生的二進(jìn)制信息碼元，經(jīng)過絕對碼變成相對碼后與載波相乘，即得到所需要的2dpsk已調(diào)信號。然后用2psk解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行解調(diào)，具體是與載波信號相乘，得到我們需要的直流分量和2倍頻的正弦分量，然后低通濾波，濾除不需要的正弦分量，最后抽樣判決，即得到相對碼，解調(diào)出相對碼之后，再變成絕對碼，利用一個(gè)碼反變換器實(shí)現(xiàn)。具體在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)為：用個(gè)延遲單元，延遲一個(gè)碼元的寬度，然后與原來這時(shí)的碼元進(jìn)行異或即可得到。這個(gè)與剛剛開始產(chǎn)生相對碼是一樣的。6.2 2dpsk系統(tǒng)仿真6.2.1 2dpsk相干解調(diào)1）2dpsk相干解調(diào)波形仿真圖圖6.2 2dpsk相干解調(diào)仿真波形

34、圖符0: 信號源庫中的“偽隨機(jī)序列pn seq”, 設(shè)基帶信號波特率為10bs, 即每秒10 個(gè)二進(jìn)制符號, 調(diào)制載波為20hz。圖符1: 算子庫中的延遲dela y。圖符2，4：乘法器，圖符5,6,14: 信號源庫中的“正弦波發(fā)生器”, 即本地載波, 頻率為20hz。圖符7: 低通濾波器。圖符4: 邏輯庫中的異或門xor。圖符4 和圖符1構(gòu)成“碼變換器”。圖符8，9,10,17: 接收器。圖符3,15：差分編碼器。2dpsk序列的波特率取10bs, 調(diào)制載波的頻率為20hz。在實(shí)際的通信系統(tǒng)中, 這樣的頻率是不合適的, 在話帶以內(nèi)以中速傳輸數(shù)據(jù)時(shí)2dpsk 是cc itt建議的一種傳輸方式,

35、 因此實(shí)際系統(tǒng)的波特率應(yīng)為kbs 數(shù)量級。仿真中調(diào)制信號的頻率是波特率的2 倍,主要是為了方便觀測波形, 在波形圖上可以明顯地觀察到一個(gè)碼元內(nèi)有2 個(gè)正弦波的波形。本模型沒有考慮噪聲的影響, 實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)在乘法器后加帶通濾波器, 目的是濾除帶外噪2) 觀察并分析“分析窗口”的波形a）輸入的二進(jìn)制基帶波形（絕對碼）： 圖6.3 2dpsk相干解調(diào)輸入的基帶信號 輸入的基帶信號（絕對碼）是二進(jìn)制雙極性偽隨機(jī)碼（即pn序列），頻率為10hz，圖6.3中可看出輸入的序列為“-11-1-1111-1-111-1-1-1”。b）2dpsk調(diào)制中輸出的相對碼：圖6.4 2dpsk調(diào)制中輸出的相對碼 輸入的基

36、帶絕對碼經(jīng)過差分編碼器轉(zhuǎn)換成絕對碼。c）2dpsk相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘的波形：圖6.5 2dpsk相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出波形 從圖6.5中可以看出2dpsk相干解調(diào)中已調(diào)信號與載波相乘輸出的波形中含有很多高頻成分，我們需要用低通濾波器將這些高頻成分濾除，得到需要的直流分量。d）2dpsk相干解調(diào)輸出波形：圖6.6 2dpsk相干解調(diào)輸出波形在仿真時(shí)當(dāng)?shù)玫揭颜{(diào)信號與載波相乘的波形后，再經(jīng)過低通濾波器、采樣器、保持電路、抽樣判決器，得到解調(diào)出的相對碼。最后經(jīng)過差分譯碼器，就可以得到解調(diào)出的絕對碼（即輸入的原始基帶信號），從圖6.6可以看出2dpsk相干解調(diào)出來的波形與輸入的原基帶

37、信號基本保持一致，有一點(diǎn)延遲，但在允許范圍內(nèi)，仿真正確。e）2dpsk輸入基帶信號頻譜2dpsk已調(diào)信號頻譜圖：圖6.7 2dpsk輸入信號頻譜圖圖6.8 2dpsk已調(diào)信號頻譜圖從圖6.7和圖6.8中可以看出2dpsk調(diào)制信號的波形不能反映在已調(diào)信號的包絡(luò)中，所以驗(yàn)證了2dpsk和2psk 一樣，不能采用非相干解調(diào)的方法來解調(diào)。 第七章 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面收獲，以下全部都是在本次課程設(shè)計(jì)中的解決的問題和學(xué)到的東西：1） systemview軟件的學(xué)習(xí)。以前沒有接觸這個(gè)軟件，這個(gè)第一次接觸這個(gè)軟件，對于這個(gè)軟件的了解及其熟悉是一個(gè)非常重要的方面。systemview在仿真軟件中

38、也是具有分出重要的地位的，作為我們通信工程的專業(yè)的人來說，熟悉使用一款以上的電路仿真軟件是必須得。電路仿真時(shí)我們通信系統(tǒng)在檢測我們的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的工具，當(dāng)我們設(shè)計(jì)的電路能夠在電路上實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們的設(shè)計(jì)的電路才有可能能夠在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)，也許實(shí)際更難實(shí)現(xiàn)，有很多的環(huán)境等因素我們在仿真時(shí)時(shí)很難考慮到得。所以這次對于我來說是一個(gè)非常好的機(jī)會(huì)來學(xué)習(xí)這款軟件，通過自己把這些電路圖實(shí)現(xiàn)，能夠基本掌握了其中一些常用的軟件的相關(guān)知識(shí)。對于以后進(jìn)一步去掌握這款軟件打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2） 提高了動(dòng)手能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，我通過由不熟悉這款軟件，到自學(xué)其中的知識(shí)，并且在網(wǎng)絡(luò)上查找窗口中的界面的介紹，結(jié)合老師所給的參考的

39、資料書目內(nèi)容，自學(xué)這款軟件，并獨(dú)立完成全部的仿真的內(nèi)容，仿真的結(jié)果與預(yù)想中的一樣，符合我們所學(xué)的內(nèi)容。3） 提高了思維能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，老師雖然提供了全部的仿真圖，但是通過自己的檢測和利用我這學(xué)期在這一章的數(shù)字通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí)的掌握。我非常好的利用了課本的知識(shí)，結(jié)合課本的知識(shí)，把原來的電路做了很多的改進(jìn)。有些器件按照自己的設(shè)計(jì)的思維去做，最終實(shí)現(xiàn)了全部的結(jié)果的仿真。學(xué)以致用，這次的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常好的一門課程設(shè)計(jì)，同時(shí)，是對于課本的知識(shí)的更深的理解。改進(jìn)的地方有很多，下面我例舉改動(dòng)比較大的地方，同時(shí)也證明原實(shí)驗(yàn)原理圖有些地方有錯(cuò)誤?！安荒芡耆嘈艜M信書不如無書”。a） 在2ask中的

40、相干解調(diào)和非相干解調(diào)，原來的實(shí)驗(yàn)圖沒有抽樣判決這個(gè)電路，通過實(shí)際仿真，和結(jié)合理論知識(shí)，沒有抽樣判決，不能得到我們原來的基帶信號，不能得到矩形波。所以，在后面都加了抽樣判決和抽樣判決電平0.5vb） 在2fsk的相干解調(diào)和非相干解調(diào)中，解調(diào)的下支路，原電路加了一個(gè)反相器，后面是兩個(gè)信號的相加。這個(gè)不能較好的解調(diào)出矩形波信號，所以我進(jìn)行了改進(jìn)，將下支路的電路的反相器不要，同時(shí)，將后面的加法器改進(jìn)為抽樣判決，如上面的大則判為1，下面的大判為0。這個(gè)在書中得到了很好的解釋。c） 在過零檢測法中，最后一個(gè)方向器不需要，我們直接可以得出解調(diào)波形正確，還可以省略后面的比較器，不過加上比較器精度更好。減少輸出

41、誤碼率，如果在誤碼率范圍之內(nèi)，就可以省略掉。那個(gè)反相器使得解調(diào)的波形與原來的基帶信號恰好相反。d） 在2psk中也加了抽樣判決器，其判決電壓為0v，這是最佳判決電平。4） 在這次仿真的時(shí)候，我考慮的仿真的系統(tǒng)的評價(jià)，只是定性的分析了四種調(diào)制方式，而沒有非常具體分析這四種調(diào)制方式，因?yàn)樵谖覀兊姆抡娴臅r(shí)候也很難考慮到全部的系統(tǒng)系能的分析，一個(gè)是時(shí)間較短，二個(gè)是在這次仿真的時(shí)候很多東西都是生東西，需要一段時(shí)間適應(yīng)和學(xué)習(xí)，這樣造成需要更多時(shí)間。5） 這次報(bào)告除了參考了書本上些知識(shí)外，全部是獨(dú)立思考出來的，所以在總結(jié)知識(shí)的系統(tǒng)性方面有了提高，通過自己獨(dú)立思考，統(tǒng)籌全部，然后一步一步來著手，完成了全部的報(bào)

42、告。對于以后獨(dú)立思考的能力還是有點(diǎn)進(jìn)步的，再好久沒有這么高強(qiáng)度的獨(dú)立思考，還是有了一定得好處。致 謝本次論文設(shè)計(jì)對于我這所學(xué)得2ask、2fsk、2psk、2dpsk的調(diào)制和解調(diào)的原理的進(jìn)一步熟悉，不僅如此，我們通過這次還學(xué)習(xí)到了利用systemview的仿真，感謝老師布置這次的課程設(shè)計(jì)，使得我在學(xué)好理論知識(shí)的時(shí)候應(yīng)用于實(shí)際中的去，在做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到問題，使得對于通信原理的知識(shí)更加的深刻，同時(shí)也增加了動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力，感謝老師給予的這次機(jī)會(huì)，同時(shí)我在軟件的熟悉過程中的幫助，使得我快速完成這次的設(shè)計(jì)。同時(shí)還感謝老師這學(xué)期讓我在通信系統(tǒng)的這方面產(chǎn)生很好的興趣。參考文獻(xiàn)1 李東生.syst

43、emview系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社2 楊翠娥.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)systemview部分 哈爾濱工程大學(xué)出版社3 陳萍. 現(xiàn)代通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真國防工業(yè)出版社4 陳永芳. 職業(yè)技術(shù)教育專業(yè)教學(xué)論m. 北京: 清華大學(xué)出版社5 邢金龍. 高等職業(yè)教育的立法及配套政策j.太原大學(xué)學(xué)報(bào)6 謝勇旗. 高等職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置研究d.天津大學(xué)碩士學(xué)位論文7 宋愛軍, 余環(huán)虎, 陳育興. systemview 仿真軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng) 用j.中國計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào), 2003.8 吳怡, 陳俊. systemview 仿真軟件在通信原理 課程教學(xué)中的應(yīng)用j .福建師范大學(xué)學(xué)報(bào): 自然

44、科學(xué)版, 2oo4.9 曾捷, 滕建輔. systemview 軟件在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用j.天津通信技術(shù), 2000.10 羅衛(wèi)兵, 孫樺, 張捷. systemview 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)m . 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2001.附 錄附錄a systemview圖符功能表基本庫systemview的基本庫包括信源庫、算子庫、函數(shù)庫、信號接收器庫等，它為該系統(tǒng)仿真提供了最基本的工具。source systemview為我們提供了16種信號源，可以用它來產(chǎn)生任意信號operator庫是功能強(qiáng)大的算子庫多達(dá)31種算子，可以滿足您所有運(yùn)算的要求function庫32種函數(shù)盡顯函數(shù)庫的強(qiáng)大庫容提供1