通信课程设计.docx
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通信课程设计.docx
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通信课程设计
移频键控(FSK,Frequency-Shiftkeying)和移相键(PSK,Phase-Shiftkeying)或差分移相键(DPSK,DifferentPhase-Shiftkeying)。
数字调制系统的基本结构如图所示:
数字调制系统的基本结构图
一、SystemView的基本介绍
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
(1)所示。
图1
SystemView的工具栏
设计窗口中工具栏,如下图2所示,由十六个常用快捷功能按钮组成动作条,如图所示。
当鼠标移动到每个图标时,系统会自动显示该按钮的作用。
图2工具栏
从左到右依次为切换按钮、打开文件按钮、保存按钮、打印按钮、清除按钮、删除按钮、断开连接按钮、连接按钮、复制按钮、反转按钮、便笺按钮、创建嵌套系统按钮、观察嵌套系统按钮、根轨迹按钮、波特图按钮、重绘按钮、取消操作按钮、开始仿真按钮、系统定时按钮、分析窗口按钮。
SystemView的图标库
图标是SystemView仿真运算,处理的基本单元,共分为三大类;第一类包括信号源库,它只有输出端没有输入端;第二个类包括观察窗库,它只有输入端没有输出端;第三类包括其他所有图表库,这类图标都有一定个数的输入端和输出端.在设计窗口的左边有一个图标库区,一组是基本库(MainLibraries),共8个。
另一组是可选择的专业库(OptionalLibraries),如通信库、数字信号处理库、逻辑库、射频/模拟库等,支持用户自己用C/C++语言编写源代码定义图标以完成所需自定义功能的用户自定义库(Custom),及可调用、访问Matlab的函数的M-Link库,以及CDMA、DVB、自适应滤波器库等。
图3基本库图标
在上述八个图符中,除双击加法器和乘法器图符按钮可直接使用外,双击其他按钮会出现相应的对话框,应进一步设置图符块的操作参数。
单击图符库选择区最上面的主库开关按钮“Main”,将出现选择开关按钮“Option”下的库(user)、通信库(comm)、DSP库、逻辑库(LOGIC)、射频/模拟库(RF/ANALOG)和数学库(MATALAB)选择按钮,可分别双击他们选择调用。
在设计窗口中间的大片区域就是工作区域,用户可以在这里放置、定义和连接各种图符,建立新的系统。
二、二进制相移键控(2PSK)的调制
2.1.2PSK的调制原理
2PSK是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式,若用相位π代表“0”码,相位0代表“1”码,即规定数字基带信号为“0”码时,已调信号相对于载波的相位为π;数字基带信号为“1”码时,已调信号相对载波相位为同相。
2PSK已调信号的时域表达式为:
μ2psk=A[Σang(t-nTs)]coswt(an=1或-1)
e2psk=Acos(wt+φn)
这种以载波的不同相位直接去表示二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对方式。
数字相位调制是用数字基带信号控制载波的相位,使载波的相位发生跳变的一种调制方式,2PSK(二进制相位键控)调制可采用直接调相法即双极性数字基带信号与载波直接相乘的方法,也可采用相位选择法即由振荡器和反相器电路来实现调制的方法。
其原理框图如图4,其中。
图(a)就是一般的模拟相乘法,用乘法器实现;图(b)是一种数字键控法。
图(a)模拟相乘法
图(b)数字键控法
图42PSK调制器原理框图
2.2.2PSK的调制的仿真设计
根据模拟相频法原理图,利用SystemView软件进行仿真设计,得到图5
图52PSK调制仿真设计图
参数设置:
Token0:
基带信号--PN码序列将参数设置为Rate=10HZ,
Amp(幅度)=0.5v,Offset(偏移)=0.5v;
Token7、8:
相乘器
Token3:
载波,载波频率为10Hz
Token2:
延时器,delay=0.5s
Token6:
反相器
Token9:
加法器
Token1、4、5、10:
分析观察窗口
检查仿真电路图和参数设置无误后,进行仿真运行,运行时间设置为:
StartTime:
0秒;StopTime:
1秒;采样频率:
SampleRate:
10000Hz。
如图6所示:
图6运行时间设置窗口
运行后可以很直观地观察到各点的波形如图7、8、9所示
图7二进制不归零信号
图8载波波形
图9调制输出波形
基带信号频率=10HZ,载波频率=10HZ。
将双极性不归零信号同载波相乘得到2PSK信号。
图10
信源:
(发送0的概率幅度为1,发送1的概率幅度为-1)
图11
已调信号:
图12
三、二进制相移键控(2PSK)的解调
3.12PSK的解调原理
2PSK信号有多种解调方法,如非相干解调(包络检波法)、相干解调法、鉴频法、过零检测法及差分检波法等,这里给出相干解调法的接收系统组成方框图如图13所示。
图132PSK解调器原理框图
3.22PSK的解调的仿真设计
根据相干解调法原理图,利用SystemView软件进行仿真设计,得到图14
图142PSK解调仿真设计图
参数设置:
Token0:
基带信号--PN码序列将参数设置Rate=10Hz,
Amp(幅度)=1v,Offset(偏移)=0v;
Token2、9:
乘法器
Token3、6:
载波,载波频率为100Hz
Token5:
加法器
Token11:
IIRButterworth低通滤波器,截止频率60Hz,No.ofPoles=3;
Token13:
比较器
Token14:
保持器
Token1、4、7、10、12、15:
分析观察窗口
检查仿真电路图和参数设置无误后,进行仿真运行,运行时间设置为:
StartTime:
0秒;StopTime:
1秒;采样频率:
SampleRate:
10000Hz。
如图15所示:
图15运行时间设置窗口
运行后可以很直观地观察到各点的波形如图16、17、22、23、24、25所示。
图16原始信号
图172PSK调制信号
基带信号频率=30HZ,电平=2,偏移=0,载波频率=600HZ,模拟低通滤波器频率=225,极点个数为3。
图18
模块1为调制信号:
图19
模块2为解调后的调制信号
图20
模块3为已调信号
图21
图22加入高斯白噪声的波形
图23调制信号加入噪声经过相乘器后的波形
图24经过低通滤波器后的波形
图25解调输出的波形
2PSK系统调制解调图对比:
图26
图27
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