通信系統(tǒng)仿真報告

1、華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 通信系統(tǒng)仿真 課程設(shè)計報告題 目 ： 基于System View的2FSK的調(diào)制與解調(diào) 專業(yè)、班級： 11級通信工程3班 學(xué)生姓名 ： 賴洋 學(xué) 號 ： 1102303011 指導(dǎo)教師 ： 王小蘭 分 數(shù) : 課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目 基于Systemview的2FSK的調(diào)制與解調(diào) 學(xué)生姓名賴洋所在院系電子信息工程系專業(yè)、年級、班11級通信3班 設(shè)計要求：（1）學(xué)會System view仿真軟件；（2）理解2FSK的調(diào)制和解調(diào)原理；（3）選用2FSK的調(diào)制和解調(diào)方案，選用合適的模塊； （4）對選定的方案進(jìn)行仿真和運行；（5）并對仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)地分析； 設(shè)計步驟：（1）查閱并

2、學(xué)習(xí)Systemview仿真軟件；（2）對需要仿真的通信系統(tǒng)各功能模塊的工作原理進(jìn)行分析；（3）畫出2FSK的調(diào)制和解調(diào)原理框圖；（4）利用軟件畫出相應(yīng)的2FSK調(diào)制與解調(diào)的電路圖；（5）詳細(xì)分析仿真后的波形圖得出結(jié)論；參考文獻(xiàn)閱讀：1 張輝,曹麗娜.現(xiàn)代通信原理與技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社2 青松,武建華.數(shù)字通信系統(tǒng)的System View仿真與分析.北京航空航天大學(xué)出版社3 戴至平,梅進(jìn)杰.System View數(shù)字通信系統(tǒng)仿真與設(shè)計.北京郵電大學(xué)出版社4 周潤景,張斐.數(shù)字信號處理的System View設(shè)計與分析.北京航空航天大學(xué)出版社5 馮育濤.通信系統(tǒng)仿真.國防工業(yè)出版社課設(shè)進(jìn)

3、度安排：第12周 課設(shè)題目選定，查閱資料（單號選題目1，雙號選題目2） 第13周 制定方案，畫出調(diào)制和解調(diào)的原理框圖第14周 利用Systemview軟件進(jìn)行仿真，驗證方案的可行性第15周 撰寫課設(shè)報告并提交（統(tǒng)一格式）。任務(wù)下達(dá)日期： 2014 年 12 月 2 日任務(wù)完成日期： 2014 年 12 月 25日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）：賴洋 目錄一、設(shè)計任務(wù)目的1二、設(shè)計任務(wù)要求1三、設(shè)計方案選取與論證及電路設(shè)計13.1 2FSK信號的調(diào)制信號產(chǎn)生原理13.2 2FSK解調(diào)方法13.3 非相干檢測法解調(diào)2四、制作及調(diào)試過程34.1 鍵控法進(jìn)行調(diào)制仿真34.2 非相干法進(jìn)行解調(diào)5五、結(jié)

4、論8六、致謝8七、參考文獻(xiàn)9一、設(shè)計任務(wù)目的（1）使學(xué)生掌握系統(tǒng)各功能模塊的基本工作原理； （2）培養(yǎng)學(xué)生基本掌握電路設(shè)計的基本思路和方法； （3）能提高學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解能力；（4）能提高和挖掘?qū)W生對所學(xué)知識的實際應(yīng)用能力即創(chuàng)新能力；（5）提高學(xué)生的科技論文寫作能力。二、設(shè)計任務(wù)要求（1）學(xué)習(xí)Systemview仿真軟件；（2）對需要仿真的通信系統(tǒng)各功能模塊的工作原理進(jìn)行分析；（3）提出系統(tǒng)的設(shè)計方案，選用合適的模塊； （4）對所設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（5）并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。三、設(shè)計方案選取與論證及電路設(shè)計3.1 2FSK信號的調(diào)制信號產(chǎn)生原理數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進(jìn)制移頻鍵控信號的原理圖：

5、采用鍵控法產(chǎn)生的二進(jìn)制頻移鍵控信號，即利用矩形脈沖序列控制的開關(guān)電力對兩個不同的獨立頻率源進(jìn)行選通。頻移鍵控FSK是用數(shù)字基帶信號去調(diào)制載波的頻率。因為數(shù)字信號的電平是離散的，所以載波頻率的變化也是離散的。在實驗中，二進(jìn)制基帶信號是用正負(fù)電平表示的，載波頻率隨著調(diào)制信號為1或-1而變化，其中1對應(yīng)于載波頻率f1，-1對應(yīng)于載波頻率f2。3.2 2FSK解調(diào)方法2FSK信號進(jìn)行解調(diào)的主要方法是相干解調(diào)法和非相干解調(diào)法（也稱為包絡(luò)法），非相干解調(diào)法的原理圖如圖3-1所示。讓上下兩個分路的窄帶帶通濾波器分別過濾出頻率為f1和f2的高頻脈沖后通過包絡(luò)檢波器后得到包絡(luò)，同時使用抽樣判決器用來比較兩個分路

6、的輸出，判決后便輸出基帶數(shù)字信號。 圖3-1 2FSK的解調(diào)原理設(shè)數(shù)字信號1使用頻率f1代表；數(shù)字信號0使用f2代表，那么抽樣判決器的判決準(zhǔn)則： （3-1）（3-1）式中X1和X2分別為抽樣判決時兩個包絡(luò)檢波器的輸出值。要判斷X1、X2的大小，也可以將差值X1-X2與零電平進(jìn)行比較。因此，常常稱該比較判決器的判決電平為零電平。當(dāng)2FSK的信號是f1時，上分路為接收“1”的情形，它的輸出X1為正弦波加窄帶高斯噪聲的包絡(luò)并且服從萊斯分布。然而下分路相當(dāng)于接收“0”碼的情形，輸出的X2為窄帶高斯噪聲的包絡(luò)并且服從瑞利分布。如果FSK信號為f2，上、下分路的情形與之前的情形正好相反，上分路輸出值服從瑞

7、利分布，下分路輸出值服從萊斯分布。所以不管FSK的輸出信號是f1還是f2，兩路輸出的判決準(zhǔn)則都相同，所以便能判決出2FSK信號。3.3 非相干檢測法解調(diào)非相干檢測法也稱為包絡(luò)檢波法，該方法的電路原理框圖是由兩個2ASK解調(diào)電路組成，如圖3-2。圖3-2 非相干檢測法的原理框圖輸入的信號為2FSK中頻信號，輸入信號分別通過頻率為w1、w2的帶通濾波器，用來分開兩路信號，上分路的輸出為，下分路的輸出為。然后經(jīng)過在t=kTb時刻抽樣輸出的包絡(luò)檢波器之后，得到包絡(luò)和，然后將兩路的包絡(luò)信號同時送到抽樣判決器進(jìn)行比較，從而判決后還原原始的基帶數(shù)字信號輸出。四、制作及調(diào)試過程調(diào)試時出現(xiàn)了一些問題，導(dǎo)致運行程

8、序仿真時得到不正確的波形，在認(rèn)真檢查框圖及參數(shù)時發(fā)現(xiàn)是由于參數(shù)的設(shè)置導(dǎo)致的結(jié)果，于是修改了參數(shù)得到了正確的仿真波形，從中加深了對System View軟件的認(rèn)識，使我更熟練的掌握了這個軟件。4.1 鍵控法進(jìn)行調(diào)制仿真圖4-1為2FSK信號鍵控法調(diào)制的System View仿真框圖，圖4-2為待調(diào)制信號的波形，圖4-3為調(diào)制好的2FSK信號的波形。圖4-1 鍵控法調(diào)制框圖各模塊的功能及參數(shù)設(shè)置：Token 0：載波信號，也是正弦波發(fā)生器，其頻率分別為20Hz；Token 1：載波信號，也是正弦波發(fā)生器，其頻率分別為120Hz；Token 2：鍵控開關(guān)，Input0=t1，Input1=t2，Co

9、ntrol=t0；Token 3： PN碼序列，用來產(chǎn)生二進(jìn)制的隨機基帶信號，參數(shù)設(shè)置為Amplitude= 0.5v，Offset= 0.5v， Rate=10Hz Token 4，5：信號接收器；系統(tǒng)的定時參數(shù)：采樣點為2401，采樣頻率為2000Hz。仿真結(jié)果：圖4-2 鍵控法待調(diào)制信號圖4-3 鍵控法已調(diào)制的2FSK信號波形仿真分析：通過圖4-2和4-3的調(diào)制和已調(diào)波形觀察可知，2FSK信號波形仿真較好，鍵控法的調(diào)制和仿真成功。4.2 非相干法進(jìn)行解調(diào)圖4-4為非相干法調(diào)制解調(diào)仿真框圖，圖4-15延遲后調(diào)制信號的波形，圖4-6為上分路經(jīng)過半波整流器信號的波形，圖4-7為下分路經(jīng)過半波整

10、理器信號的波形，圖4-8為解調(diào)信號。圖4-4 非相干法調(diào)制解調(diào)仿真框圖各模塊的功能及參數(shù)設(shè)置：Token 0：載波信號，正弦波發(fā)生器，F(xiàn)req=100Hz；Token 3：延遲器，Delay=0.129；Token 4：PN碼元，Amplitude=0.5V，Offset=0.5V，Rate=10Hz；Token 5、12、13、17：信號接收器；Token 7：高斯噪聲，Std Dev=0.5v；Token 10、11：半波整流器，Zero Points=0； Token 15、21：低通濾波器，Butterworth Lowpass IIR 5 poles，Low Cuteoff=5Hz；

11、Token 16：模擬比較器；Token 18：載波信號，正弦波發(fā)生器，F(xiàn)req=150Hz；Token 19：單刀雙擲開關(guān)，Threshold=0.1，Input0=t0，Input1=t1，Control=t4；Token 22：帶通濾波器，濾除有效信號以外的噪聲，選用的是Butterworth Bandpass IIR 5 poles，Low Cuttoff=60Hz, Hi Cuttoff=120Hz；Token 23：帶通濾波器，濾除有效信號以外的噪聲，選用的是Butterworth Bandpass IIR 5 poles，Low Cuttoff=130Hz, Hi Cuttoff

12、=170Hz；系統(tǒng)定時參數(shù)：采樣點為5000，采樣頻率為2000Hz。其中：調(diào)制部分：采用鍵控法調(diào)制，包含元件的序號是：0、3、4、5、7、18、19解調(diào)部分：采用非相干法解調(diào)（包絡(luò)檢波法），包含元件的序號是：10、11、15、16、21、22、23圖4-5 延遲后的調(diào)制信號圖4-6 上分路經(jīng)過半波整流器的信號圖4-7 下分路經(jīng)過半波整理器的信號4-8 解調(diào)信號波形仿真分析：原始波形與非相干調(diào)制解調(diào)出的波形相同，證明此事調(diào)制解調(diào)和仿真成功。將兩路信號接入,高低電平值分別設(shè)置為1 V 和-1 V ,選擇輸出,輸出的信號就將是解調(diào)信號。五、結(jié)論通過此次課程設(shè)計，我學(xué)到了一些簡單通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

13、。通過波形的可視化，使得系統(tǒng)更加形象，理解也更加透徹，在課程設(shè)計中關(guān)于濾波器的選擇上遇到了困難，在查閱資料和同學(xué)們的幫助下，終于克服困難順利完成了課程設(shè)計。這次課程設(shè)計讓我們的學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，從理論中得到結(jié)論，才能真正的為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。由于數(shù)字調(diào)制技術(shù)與System View軟件相結(jié)合，提高了通信系統(tǒng)的性能，并且達(dá)到了2FSK調(diào)制解調(diào)器預(yù)期的仿真結(jié)果。通過本次課程設(shè)計，使我從理論知識和實際的軟件操作和仿真學(xué)習(xí)到很多知識，讓我了解了數(shù)字調(diào)制技術(shù)的基本知識尤其是頻移鍵控（2FSK）方面的知識，學(xué)習(xí)使用了System View軟件，提高了動手設(shè)計能力，學(xué)會高

14、效率運用工具書以及網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)的資料，自己學(xué)習(xí)軟件的基本操作，完成調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真；也提高了思維能力，結(jié)合所學(xué)的數(shù)字調(diào)制知識與資料將資料的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)了設(shè)計出更合理的系統(tǒng)。通過仿真系統(tǒng)，能深刻的理解通信系統(tǒng)的原理和具體實現(xiàn)方案，而且通過實際課程設(shè)計，積累了寶貴的時間經(jīng)驗，掌握了System View仿真軟件的操作。六、致謝這次課設(shè)，其實也遇到了一些困難，比如，波形失真，一些參數(shù)不知如何調(diào)節(jié)，但是通過老師的耐心指導(dǎo)，和同學(xué)們的探討協(xié)作，克服了種種困難，終于完成了這次課程設(shè)計。這次課設(shè)，讓我懂得了理論聯(lián)系實際的重要性，只有通過動手，才能真正的學(xué)到很多東西，才能在今后的學(xué)習(xí)工作中更好的運用自己的理論知識，更