通信系统课程设计报告-基于System_view数字调制的眼图分析.doc

通信系统课程设计报告题目： 眼图的仿真与分析 系 别 信 息 工 程 学 院 专业班级 通 信 111 学生姓名 刘 博 指导教师 尹立强 杨献峰 提交日期 2014.6.17 目 录1 设计目的32 设计要求和设计指标33 设计内容43.1 数字基带系统工作原理43.2 数字基带传输仿真电路43.3 眼图仿真结果与分析64 本设计改进建议95 总结96参考文献10 . *1设计目的 通过课程设计，巩固已经学过的有关数字调制系统的知识，加深对知识的理解和应用，学会用system view软件工具对通信系统进行仿真。在这部分中，首先要阐明选题的背景和选题的意义，然后分析所要设计的成果及对应到要实现的系统或程序应具有什么样的功能。2 设计要求与设计指标 设计一个通信系统，采用不同的调制方式，完成ASK,FSK,2DPSK（或QPSK）系统,并通过眼图观察方式分析系统的码间干扰。要求：（1）基本工作原理调制方法解调方法 （2）设计系统 框图 工作原理 设定参数（码速率、仿真时间、系统抽样频率、载波频率、高斯白噪声或差） （3）system view仿真 显示系统不同部分的信号波形 （基带信号、已调信号、加了噪声的信号、解调后的信号等） 要求系统中加入高斯白噪声； 用眼图观察是否有码间干扰； 分析误码率 比较信道两侧的星座图；3 设计内容（1）数字基带系统工作原理 通信的根本任务是远距离传递信息，准确地传输数字信息是数字通信的一个重要环节。在数字传输系统中，其传输对象通常是二进制数字信息。它可能是来自计算机、网络或其他数字设备的各种数字代码，也可能来自数字电话终端的脉冲编码信号。设计数字传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信号。这些离散波形可以是未经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始，因而称为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是传输距离不大远的情况下，数字基带信号可以直接传送，我们称之为数字信号的基带传输。而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。我们把这种数字信号的调制传输（或载波传输）。如果把调制与解调过程看做是广义信道的一部分，则任何数据传输系统均可等效为基带传输系统。因而数字基带信号的传输原理是十分重要的。通过system view提供的仿真环境对数字基带传输中的某些问题加以仿真、分析，能帮助我们进一步加深对这些抽象概念的理解，并增强感性认识。 图1基带传输系统模型图 （2）基于system view数字基带传输系统仿真电路及波形图2基带传输系统仿真电路图图3基带信号波形图4高斯白噪声后的波形图5判决后输出的波形(3) 眼图仿真结果及分析 在实际系统中，完全消除码间干扰是十分困难的，而码间干扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接受信号波形的方法来分析码间干扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形象人的眼睛，因此被称为人的眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。在无码间干扰和无噪声的理想情况下，波形无失真“眼”开启的最大；当有码间干扰时，波形失真，引起“眼”的部分闭合，若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启的小了，因此，“眼”张开的大小表示失真的程度。 由此可知，眼图能直观的表明码间干扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接受滤波器的特性加以调整，以减少码间干扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用如下图表示。由此图可以看出：眼图张开的宽度决定了接受波形可以不受码间干扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。眼图斜边的斜率，表示系统对定时的抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接受设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。在抽样时刻上下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；横抽应对判决门限电平。图6眼图原理图图7无噪声时的眼图图8有输入噪声的眼图图9ASK调制原理图图102FSK调制原理图图112PSK和2DPSK调制原理图4、本设计改进建议调试：在设计的过程中，遇到了许多的问题，首先是在设计原理图的时候，由于对一些基础概念掌握的不是很牢固，所以在设计原理图的时候不仅花了大把大把的时间，而且还没有成果，然后通过查阅各类参考资料，掌握系统原理，不断修改，最终将系统原理图设计完成了；然后在观察眼图的时候依然不能观察到期望的波形，最终在老师的帮助下，找到了问题的所在，原来是系统各模块参数设置的问题，最后设计调试完成。维护：整个系统的维护工作主要集中在系统的参数设置问题上，当输入信号的改变时（比如频率、幅度等），相应的其他模块参数也要改变（比如滤波器中心频率、抽样频率等） 。改变后，注意对示波器进行调整，以利于进行数据分析。5、结论通过本次系统仿真实验，我对模拟系统仿真的方法、原理及仿真算法有了较详细的了解，从实际操作中对通信系统概念的理解更加深刻，基本上掌握了基础的数字调制方式，进而也可由它们的仿真方法及过程来对2ASK，2FSK，2PSK和2DPSK提出类似的仿真设计方案，因为数字号调制与解调的仿真方法都有许多共性，并且都要从时域和频域两个方面来研究它，这就必须要用到傅里叶变换和其它一些DSP知识，因此数字信号处理与通信原理是相通的。数字基带信号之所以要进行调制与解调，那是因为基带信号一般都含直流和低频成分，不宜直接传输，这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收端进行反变换-解调。为了进行有效传输，一般要求载波频率要远大于原调制信号的频率，但在该模拟系统仿真中，我们把信道当成的是理想信道，忽略了信道中的噪声，因此该仿真中载波频率可以随便定义（合理就行）。在计算机中是用数字化方法处理的，因为计算机本身就只能处理离散的数据，因此该仿真系统中还定义了采样频率fs，且fs尽量要大一些。在这次通信系统仿真中，我对system view的功能有了更深入的认识，了解了一些system view重要的功能，（我认为最关键是要理解原理图，然后再与课本上的通信传输理论进行对比，最后对该原理加以理