通讯工程课2PSK调制解调systemview程设计报告.doc

课程设计报告课题名称 _通信原理课程设计_学 院 电子信息学院 专 业 通信工程 班 级 BX076 学 号 BX07638 姓 名 沙莎 指导教师 胡之惠 定稿日期： 2010 年 06月24日目 录目录-1摘要-21 课程设计题目-32 课程设计目的-33 课程设计内容-43.1设计内容分析-43.2系统原理-43.3系统模块与参数-64 系统仿真结果-94.1 2PSK调制解调系统各个过程的输出波形-94.2 关于2PSK调制信号和解调信号的分析-115 课程设计体会-12参考文献-13评语及成绩评定记录-14 摘 要本课程设计，通过Systemview仿真软件设计一个2PSK调制解调系统对信号进行2PSK调制解调，并用Systemview对该系统进行仿真，分析2PSK的信号的调制方式，频谱特性，利用Costas环对2PSK信号进行解调以及2PSK的相干解调系统。最后对2PSK信号进行相干解调。并最后对系统进行仿真分析。Systemview是El ANIX公司推出的一个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视化软件。他可以提供大量的信号源供系统分析使用；其丰富的算子图符和函数库便于设计和分析各种系统；其多种信号接受器为时域和频域的数值分析提供便捷的途径；其无限制的分层结构使建立大而复杂的系统变得容易；另外他还提供对于外部数据文件的接口，使信号分析更加灵活方便。关键字： 2PSK；相干解调；Systemview；系统仿真1 课程设计题目 2PSK调制解调系统的仿真模型设计2 课程设计目的1学习使用SystemView软件进行通信系统仿真模型的基本方法及基本技能，学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证2学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法，学会使用这些软件解决实际系统出现的问题。3通过系统仿真加深对通信课程理论的理解。3 课程设计内容3.1 设计内容分析2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。本设计就是要设计一个系统，对基带信号进行2PSK调制解调。2PSK信号的码元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位0和来表示。3.2 系统原理（1）2PSK信号的产生2PSK的产生方法主要有两种。第一种叫相乘法，是用二进制基带不归零矩形脉冲信号与载波相乘，得到相位反相的两种码元，如图1。第二种方法叫做选择法，是用此基带信号控制一个开关电路，以选择输入信号，开关电路的输入信号是相位相差的同频载波,如图2。本次设计选择使用选择法，产生框图如图2。 A(t) s(t)相乘 图1 相乘法载波 移相开关电路 s(t) A(t)图2 选择法(2）2PSK的解调系统2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如图3。图3 2PSK相干解调系统（3） 2PSK相干解调系统框图及各个测试点波形2PSK 调制和Costas环解调系统组成如图4所示图4 2PSK 调制和Costas环解调系统组成（4）2PSK信号的功率谱2PSK信号的功率谱密度及其功率谱示意图如图5: 图5 功率谱示意图分析2PSK信号的功率谱：（1）当双极性基带信号以相等的概率（p=1/2）出现时，2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。而一般情况下，2PSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中，连续谱取决于基带信号经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定（2）相位调制和频率调制一样，本质上是一种非线性调制，但在数字调相中，由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值，因此，可以把相位变化归结为幅度变化。这样一来，数字调相同线性调制的数字调幅就联系起来了，为此可以把数字调相信号当作线性调制信号来处理了。3.3系统模块与参数（1）2PSK系统调制模块图通过相乘法，向相乘器重输入基带信号和正弦载波信号，输出调制信号，系统框图如图6。图6 相乘法产生2PSK信号框图参数设置如下Token0：PN码源，参数：Amp1v、Offset0v、Rate10Hz、No. of levels2；Token5：乘法器；Token2：正弦载波信号源，参数：Amp1v、Offset0v、Rate10Hz；Token3，4：Realtime观察窗；调制产生的2PSK信号如图7所示，我选用的s(t)为双极性NRZ脉冲序列信号。 上图为s(t)波形，下方为2PSK输出波形。图7 基带信号与2PSK信号的波形（1）2PSK系统相干解调模块图2PSK信号相干解调的过程如图8所示，该过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。由于2PSK信号实际上是以一个固定初相的末调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。如果同步载波的相位发生变化，如0相位变为相位或相位变为0相位，则恢复的数字信息就会发生“0”变“1”或“1”变“0”，从而造成错误的恢复。这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“倒”现象或“反向工作”现象。绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作。这也是它实际应用较少的主要原因。图8 2PSK信号相干解调的参数设置如下Token1，2，14，3，4:Realtime观察窗；Token0：PN码源，参数：Amp1v、Offset0v、Rate10Hz、No. of levels2；Token5,10：乘法器；Token9：加法器；Token11：巴特沃斯低通滤波器，截止频率为15Hz（因为原始调制信号为10Hz）；Token12：抽样判决器；Token8，13：正弦载波信号源，Amp1v、Offset0v、Rate50Hz，其中Token13因需要作为抽样判决器的判决门限应将其Amp设为0。4 系统仿真结果及分析4.1 2PSK调制解调系统各个过程的输出波形调制信号s(t)为双极性NRZ脉冲序列信号，如图9所示。图9 调制信号调制信号通过与正弦波相乘后，输出了用相位反映调制信号信息的2PSK波形，这样2PSK调制过程实现，如图10图10 2PSK输出波形PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程调。2PSK由于本身就是利用相位进行信息传递的，解调时必须有与此同频同相的同步载波。相干输出即为2PSK输出波形与相干波相乘得到相干输出波，这是相干解调不可缺少的一部分。如图11.图11 相干输出通过低通滤波器滤除了高频的信号，即可得到有调制信号变化趋势的波形，即是进行了低通滤波后的波形，如图12. 图12 低通滤波输出最后将低通滤波后的波形输入到抽样判决器中，即可得到通过低通滤波后信号的变化趋势，即将其转换为方波之后即为最后的解调输出，如图13所示。图13 解调输出4.2 关于2PSK调制信号和解调信号的分析图14是对调制信号和解调信号的比较，上方时调制信号，下方的是解调信号，通过比较我们可以知道，调制信号和解调信号基本是能做到一致，也就是说解调信号中的信息完全反应了调制信号的信息，说明该调制解调系统是正确并且可行的。但是不足的是，通过系统的传输之后，我们可以看到解调出的信号相比比调制信号有一定延时，但并不影响信息的传输，总之，信号的调制解调过程是成功并正确的。图14 调制信号和解调信号的比较5 课程设计体会经过本次课程设计，自己对Systemview软件有了一定的了解，并且又加深了自己对2ASK、2PSK的理解。在做课程设计的过程中出现了很多问题，但通过自己对Systemview软件的学习，问题被一一解决。比如在设计过程中,我开始把载波类型选择为余弦。这在原理上是没有问题的，但是如果这里选择余弦会有/2 的相位差, 由于余弦也为正弦类信号, 所以载波类型选择为正弦。在设计滤波器时, 要注意带通滤波器的带宽等于已调信号的带宽, 开始我随便选的带宽，电路虽然对，但是结果不对。自己找了好久才发现原因。比如: 基带频率选择10Hz,载波频率选择100Hz, 则带通滤波器的低频选90 Hz,高频选110 Hz。低通滤波器的带宽等于调制信号的带宽。如果基带频率选择10Hz, 低通滤波器的最高截至频率选10 Hz, 同时还要注意时延的计算等于脉冲宽度, 比如基带频率选择10Hz,时延为0.1ms.理论上完全正确, 但是如果选0.1ms, 仿真时会有毛刺和误码, 考虑到这一点, 时延的选择在0.1ms 的基础上偏移一点, 选0.099ms 再仿真就解决了毛刺和误码问题。在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判决门限为零，与接收机输入信号的幅度无关。因此判决门限不随信道特性的变化而变化，接收机总能保持工作在最佳判决门限状态。当信道特性发生变化时，接收机输入信号的幅度将随着发生变化，从而导致最佳判决门限也将随之而变。这时，接收机不容易保持在最佳判决门限状态。在恒参信道传输中，如果要求较高的功率利用率，则应选择相干2PSK。在考虑解调的过程时，2PSK由于本身就是利用相位进行信息传递的，所以在接收端必须利用信号的相位信息进行解调。先将通过带通滤波器的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后利用低通滤波器滤除高频部分，再进行抽样判决。这种接受方法主要难点就是：1.难于确定本地载波的相位。2.是在随机信号码元序列中有可能出现信号波形长时间为连续的正弦或余弦波形。2PSK在实际中难以实现，因此我们在实际中用2DPSK。参考文献1 曹志刚，钱亚生编著，现代通信原理，清华大学出版社，1992。2 罗伟雄，韩力，原东昌编著，通信原理与电路，北京理工大学出版社，1999。3 李哲英主编，SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册，内部资料，1997。4 陈星，刘斌编著，SystemView通信原理实验指导，北京航空航天大学电子工程系内部讲义，1997。5 樊昌信,张甫翊,徐炳祥,吴成柯.通信原理(