基于System-view的2PSK和2dpsk調(diào)制及解調(diào)課程設(shè)計報告

1、-. z.通信原理仿真設(shè)計報告基于System view的2psk/2dpsk調(diào)制與解調(diào)學(xué) 院：電子工程學(xué)院年 級：2014級專 業(yè)：通信工程組 員：陳繼錦 3 潘歡養(yǎng) 4指導(dǎo)教師：林戰(zhàn)平2016年 6月目 錄 TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc243281925一、SystemView的根本介紹*HYPERLINK l _Toc243281926二、二進制相移鍵控2PSK的調(diào)制*HYPERLINK l _Toc243281927三、2DPSK的調(diào)制和相關(guān)解調(diào)*HYPERLINK l _Toc243281929四、完畢語*HYPERLINK l _Toc24328

2、1930五、參考文獻*一、SystemView的根本介紹SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真、能滿足從信號處理、濾波器設(shè)計到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SystemView借助大家熟悉的Windows窗口環(huán)境以模塊化和交互式的界面為用戶提供一個嵌入式的分析引擎。SystemView由兩個窗口組成分別是系統(tǒng)設(shè)計窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計窗口，包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動條、提示欄、圖符庫和設(shè)計工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計、搭建等根本操作都是在設(shè)計窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、流動條、活動圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐

3、標(biāo)信息和指示分析的進度活動圖形窗口顯示輸出的各種圖形如波形等。分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的根本工具在窗口界面中有多種選項可以增強顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計算器利用這個工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù)并對其進展分析、處理、比擬或進一步的組合運算。例如信號的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。SystemView仿真系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點：1利用System View可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；煜到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的設(shè)計和仿真。用戶在進展系統(tǒng)設(shè)計時只需從System View配置的標(biāo)庫中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并

4、進展參數(shù)設(shè)置完成圖標(biāo)間的連線然后運行仿真操作最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。2SystemView的庫資源十分豐富包括含假設(shè)干圖標(biāo)的根本庫Main Library及專業(yè)庫(Optional Library)根本庫中包括多種信號源接收器、加法器、乘法器各種函數(shù)運算器等專業(yè)庫有munication、邏輯Logic、數(shù)字信號處理DSP、射頻/模擬RF/Analog等3System View能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查給出連接錯誤信息或懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標(biāo)。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。4System View的另一重要特點是它可以從

5、各種不同角度、以不方式，按要求設(shè)計多種濾波器并可自動完成濾波器各指標(biāo)如幅頻特性波特圖、傳遞函數(shù)、根軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。5在系統(tǒng)設(shè)計和仿真分析方面System View還提供了一個真實靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)可以通過鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等。另外分析窗中還帶有一個功能強大的接收計算器可以完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、譜分析、濾波。6System View還具有與外部文件的接口可直接獲得并處理輸入/輸出數(shù)據(jù)。提供了與編程語言VC+或仿真工具Matlab的接口可以很方便的調(diào)用其函數(shù)。還具備與硬件設(shè)計的接口與*ilin*公司的軟件Core Generator配套

6、可以將SystemView系統(tǒng)中的局部器件生成下載FPGA芯片所需的數(shù)據(jù)文件另外System View還有與DSP芯片設(shè)計的接口可以將其DSP庫中的局部器件生成DSP芯片編程的C語言源代碼。進入SystemView后，屏幕上首先出現(xiàn)該工具的系統(tǒng)視窗，系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件File、編輯Edit、參數(shù)優(yōu)選Preferences、視窗觀察View、便箋NotePads、連接Connetions、編譯器piler、系統(tǒng)System、圖符塊Tokens、工具Tools和幫助Help共11項功能菜單。如下列圖1所示。使用Systemview進展系統(tǒng)仿真，一般要經(jīng)過以下幾個步驟：(1)建

7、立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)系統(tǒng)的根本工作原理，確定總的系統(tǒng)功能，并將各局部功能模塊化，找出各局部的關(guān)系，畫出系統(tǒng)框圖。(2)從各種功能庫中選取、拖動可視化圖符，組建系統(tǒng)在信號源圖符庫、算子圖符庫、函數(shù)圖符庫、信號承受器圖符庫中選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設(shè)計窗口，按設(shè)計的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)。(3)設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置包括運行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(系統(tǒng)模擬時間，采樣速率等)和功能模塊運行參數(shù)(正弦信號源的頻率、幅度、初相，低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等)。(4)設(shè)置觀察窗口， 分析模擬數(shù)據(jù)和波形在系統(tǒng)的關(guān)鍵點處設(shè)置觀察窗口，用于檢查、監(jiān)測模擬系統(tǒng)的運行情況，以便及時調(diào)整參數(shù)

8、，分析結(jié)果。System View的工具欄設(shè)計窗口中工具欄，如下列圖2所示，由十六個常用快捷功能按鈕組成動作條，如下圖。當(dāng)鼠標(biāo)移動到每個圖標(biāo)時，系統(tǒng)會自動顯示該按鈕的作用。工具欄從左到右依次為切換按鈕、翻開文件按鈕、保存按鈕、打印按鈕、去除按鈕、刪除按鈕、斷開連接按鈕、連接按鈕、復(fù)制按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕、便箋按鈕、創(chuàng)立嵌套系統(tǒng)按鈕、觀察嵌套系統(tǒng)按鈕、根軌跡按鈕、波特圖按鈕、重繪按鈕、取消操作按鈕、開場仿真按鈕、系統(tǒng)定時按鈕、分析窗口按鈕。System View的圖標(biāo)庫圖標(biāo)是System View仿真運算,處理的根本單元,共分為三大類;第一類包括信號源庫,它只有輸出端沒有輸入端;第二個類包括觀察窗庫,

9、它只有輸入端沒有輸出端;第三類包括其他所有圖表庫,這類圖標(biāo)都有一定個數(shù)的輸入端和輸出端. 在設(shè)計窗口的左邊有一個圖標(biāo)庫區(qū)，一組是根本庫Main Libraries，共8個。另一組是可選擇的專業(yè)庫Optional Libraries,如通信庫、數(shù)字信號處理庫、邏輯庫、射頻/模擬庫等，支持用戶自己用C/C+語言編寫源代碼定義圖標(biāo)以完成所需自定義功能的用戶自定義庫Custom，及可調(diào)用、訪問Matlab的函數(shù)的M-Link庫，以及CDMA、DVB、自適應(yīng)濾波器庫等。根本庫圖標(biāo)在上述八個圖符中，除雙擊加法器和乘法器圖符按鈕可直接使用外，雙擊其他按鈕會出現(xiàn)相應(yīng)的對話框，應(yīng)進一步設(shè)置圖符塊的操作參數(shù)。單擊

10、圖符庫選擇區(qū)最上面的主庫開關(guān)按鈕Main，將出現(xiàn)選擇開關(guān)按鈕Option下的庫user、通信庫m、DSP庫、邏輯庫(LOGIC)、射頻/模擬庫(RF/ANALOG)和數(shù)學(xué)庫MATALAB選擇按鈕，可分別雙擊他們選擇調(diào)用。在設(shè)計窗口中間的大片區(qū)域就是工作區(qū)域，用戶可以在這里放置、定義和連接各種圖符，建立新的系統(tǒng)。 系統(tǒng)視窗左側(cè)豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊Token是構(gòu)造系統(tǒng)的根本單元模塊，相當(dāng)于系統(tǒng)組成框圖中的一個子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表*一數(shù)學(xué)模型的圖形標(biāo)志圖符塊，圖符塊的傳遞特性由該圖符塊所具有的仿真數(shù)學(xué)模型決定。創(chuàng)立一個仿真系統(tǒng)的根本操作是，按照需要調(diào)出相應(yīng)的圖符塊，將圖符塊

11、之間用帶有傳輸方向的連線連接起來。這樣一來，用戶進展的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語言編程問題，使用十分方便。進入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)排列著8個圖符選擇按鈕創(chuàng)立系統(tǒng)的首要工作就是按照系統(tǒng)設(shè)計方案從圖符庫中調(diào)用圖符塊，作為仿真系統(tǒng)的根本單元模塊?？捎檬髽?biāo)左鍵雙擊圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕。 當(dāng)需要對系統(tǒng)中各測試點或*一圖符塊輸出進展觀察時，通常應(yīng)放置一個信宿Sink圖符塊，一般將其設(shè)置為Analysis屬性。Analysis塊相當(dāng)于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖符塊之一。 在SystemView系統(tǒng)窗中完成系統(tǒng)創(chuàng)立輸入操作包括調(diào)出圖符塊、設(shè)置參數(shù)、連線等后，首先應(yīng)對輸入系統(tǒng)

12、的仿真運行參數(shù)進展設(shè)置，因為計算機只能采用數(shù)值計算方式，起始點和終止點終究為何值？終究需要計算多少個離散樣值？這些信息必須告知計算機。假設(shè)被分析的信號是時間的函數(shù)，則從起始時間到終止時間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時間間隔有關(guān)。實際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有這一關(guān)鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。有時，在創(chuàng)立仿真系統(tǒng)前就需要設(shè)置系統(tǒng)定時參數(shù)。 時域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表達形式。進入分析窗后，單擊工具欄內(nèi)的繪制新圖按鈕按鈕1，可直接順序顯示出放置信宿圖符塊的時域波形，對于碼間干

13、擾和噪聲同時存在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，給出系統(tǒng)傳輸性能的定量分析是非常繁雜的事請，而利用觀察眼圖這種實驗手段可以非常方便地估計系統(tǒng)傳輸性能。實際觀察眼圖的具體實驗方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，調(diào)整示波器水平掃描周期Ts，使掃描周期與碼元周期Tc同步即TsnTc，n為正整數(shù)，此時示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機性和示波器熒光屏的余輝作用，使假設(shè)干個碼元波形相互重疊，波形酷似一個個眼睛，故稱為眼圖。眼睛掙得越大，說明判決的誤碼率越低，反之，誤碼率上升。SystemView具有眼圖這種重要的分析功能。當(dāng)需要觀察信號功率譜時，可在分析窗下單擊信宿計算器圖標(biāo)按鈕，出現(xiàn)SystemVi

14、ew信宿計算器對話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。二、二進制相移鍵控2PSK的調(diào)制解調(diào)2.1. 2PSK的調(diào)制原理2PSK是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式，假設(shè)用相位代表0” 碼， 相位0代 表1” 碼， 即規(guī)定數(shù)字基帶信號為0” 碼時， 已調(diào)信號相對于載波的相位為；數(shù)字基帶信號為1”碼時 ，已調(diào)信號相對載波相位為同相。2PSK已調(diào)信號的時域表達式為： 2psk= A ang(t-nTs)coswt (an=1或-1) e2psk=Acoswt+n這種以載波的不同相位直接去表示二進制數(shù)字信號的調(diào)制方式，稱為二進制絕對方式。 數(shù)字相位調(diào)制是用數(shù)字基帶信

15、號控制載波的相位， 使載波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式，2PSK( 二進制相位鍵控) 調(diào)制可采用直接調(diào)相法即雙極性數(shù)字基帶信號與載波直接相乘的方法，也可采用相位選擇法即由振蕩器和反相器電路來實現(xiàn)調(diào)制的方法。其原理框圖如圖4，其中。圖a就是一般的模擬相乘法，用乘法器實現(xiàn)；圖b是一種數(shù)字鍵控法。圖a模擬相乘法 圖b數(shù)字鍵控法2PSK調(diào)制器原理框圖2.2. 2PSK的調(diào)制的仿真設(shè)計根據(jù)模擬相頻法原理圖，利用System View軟件進展仿真設(shè)計，得到圖2PSK調(diào)制仿真設(shè)計圖參數(shù)設(shè)置：Token 0：基帶信號-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)=

16、0v，；Token 3、7：相乘器Token 2,17: 載波，載波頻率為10HzToken 19：帶通濾波器，butterworth，bandpass，low 5Hz,Hi 15Hz,DSP Mode Disable.Token 16：高斯白噪聲，stdDeviation 1v,mean 0v.Token 18：低通濾波器，butterworth，lowpass，low 12Hz,DSP Mode Disable.Token 5：加法器Token 1、4、9、22,10,14,21: 分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進展仿真運行，運行后可以很直觀地觀察到各點的波形如下圖二進制不歸

17、零信號調(diào)制輸出波形解調(diào)出來的信號：仿真分析：由于2psk信號的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即1變?yōu)?，0變?yōu)?，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象成為2psk方式的倒現(xiàn)象或反相工作。三、2DPSK的調(diào)制和解調(diào)3.1、實驗原理：2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為則一組二進制數(shù)字信息與其對應(yīng)的2DPSK信號的載波相位關(guān)系如下表所示數(shù)字信息與之間的關(guān)系也可以定義為2DPSK信號調(diào)制過程波形如圖1所示。1 0 0 1 0 1 1 02圖12D

18、PSK信號調(diào)制過程波形可以看出，2DPSK信號的實現(xiàn)方法可以采用：首先對二進制數(shù)字基帶信號進展差分編碼，將絕對碼表示二進制信息變換為用相對碼表示二進制信息，然后再進展絕對調(diào)相，從而產(chǎn)生二進制差分相位鍵控信號。2DPSK信號調(diào)制器原理圖如圖2所示。圖2 2DPSK信號調(diào)制器原理圖QDCKan發(fā)送碼時鐘dn-1dn其中碼變換即差分編碼器如圖3所示。在差分編碼器中：an為二進制絕對碼序列，dn為差分編碼序列。D觸發(fā)器用于將序列延遲一個碼元間隔，在SystemView中此延遲環(huán)節(jié)一般可不采用D觸發(fā)器，而是采用操作庫中的延遲圖符塊。圖3、差分編碼器3.2 2dpsk調(diào)制和相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置

19、：圖符參數(shù)設(shè)置:Token 0：基帶信號-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)= 0v，levels 2,phase 0。Token 2、4：相乘器。Token 13、11: 載波，載波頻率為20HzToken 1、8：差分器，logic,*or,gate delay 0,threshold 0,true output 1,false output -1,Token 5：低通濾波器，butterworth，lowpass，low11Hz,DSP Mode Disable.Token 910：延時器，100e-3.Token 6：采樣保持器，s

20、ample hold，0.Token 7：判決器，pare，a=b，true 1，false -1，Token 12：脈沖，source pulse train,freq 10Hz,pulseW 5e-3,offset 500e-3,phase 0.Token 3：加法器Token 14、15、16、17、18、19、20、21: 分析觀察窗口。仿真結(jié)果：基帶信號相對碼2dpsk解調(diào)后抽樣判決延遲后輸出碼系統(tǒng)仿真結(jié)果分析：Sink1、sink6分別為調(diào)制解調(diào)信號，兩個圖像完全一致，說明該調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的準(zhǔn)確。Sink9為濾波后的信號，存在一定的波動誤差，而sink6為轉(zhuǎn)換后的相對碼波形。相干解調(diào)錯一位，碼變換錯兩位；相干解調(diào)錯連續(xù)兩位，碼變換也錯兩位；相干解調(diào)錯連續(xù)n位，碼變換也錯兩位。3.3 2dpsk調(diào)制和差分解調(diào)系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置：圖符參數(shù)設(shè)置:Token 0：基帶信號-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)= 0v，levels 2,phase 0。Token 8、10：相乘器。Token 16: 載波，Amp(幅度)= 1v,載波頻率為20HzToken 17：差分器，logic,*or