通信原理课程设计.doc

通信原理课程设计 姓 专 业： 通信技术 班 级： 通技102 学 号： 指导老师： 史兆强 时 间： 2013 01 11 一、 课程设计的目的1巩固所学的专业技术知识；2熟悉SystemVue仿真环境并能在其环境下了解并掌握通信系统的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；3提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；4更好地将理论与实践相结合。二、 原理介绍及设计方案的论证2.1 原理介绍1. 二进制振幅键控(2ASK)振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。2. 多进制振幅键控(MASK)多进制振幅键控(MASK)的原理大体上与二进制振幅键控(2ASK)相似，在调制时使用基带多进制信号去键控载波，就得到MASK信号。多进制振幅键控又称多电平调制，它是2ASK体制的推广。3. 双边带调制在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果在AM调制时将直流分量去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式，这种方式就是抑制载波双边带信号，简称双边带信号。其时域表达式为4. 噪声的添加在信号中添加噪声可使用加法器将基带信号与噪声信号进行加法运算。5. 信号的调制实现对信号的调制就是完成调制信号与载波信号的相乘运算。2.2 设计方案论证1. 基带信号预处理方案一：直接将基带信号与载波信号进行调制。方案二：对基带信号先进行双边带调制，再与载波进行调制。在标准调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低。为了提高调制效率，此处采用方案二。2. 振幅键控信号产生方式方案一：采用模拟调制法(相乘器法)，用乘法器实现。方案二：采用数字键控法，载波在二进制调制信号1或0控制下通或断。由于方案二的方法只适合二进制振幅调制，而本实验要用到多进制振幅调制，因此采用方案二。三、 各具体模块实现及调试过程3.1 组成模块介绍本次设计的系统主要由信号发生模块、双边带调制模块、噪声添加模块、信号调制模块、滤波器模块和信号显示模块组成。原理图如图3-1所示。图3-1 系统仿真电路图信号发生模块由伪随机信号发生器组成，如图3-1中图符0和1所示，它们分别产生4进制信号和2进制信号。其具体参数如下：4进制信号：幅度： V 频率：10Hz 电平数:4偏置：0 相位：02进制信号：幅度： V 频率：10Hz 电平数:2偏置：0 相位：0双边带调制模块如图3-1中图符2和3所示，它的作用是完成一个调制度为m的标准双边带幅度调制。具体参数如下：幅度： V 频率：100Hz 初始相位：0 调制度：0.5噪声添加模块由高斯噪声发生模块和加法器组成，其作用是产生一个具有高斯分布的随机信号，由加法器将其与基带信号进行叠加。本系统中两个基带信号添加的是相同的高斯噪声。参数如下：标准差：0.1 V 均值：0 V信号调制模块由正弦信号发生器和乘法器组成，图3-1中图符11和13、12和14分别是两组信号调制模块。其作用是将调制信号与正弦载波信号进行调制。具体参数如下：正弦信号：幅度：1 V 频率：100Hz 相位：0滤波器模块如图3-1中图符15、16所示，本系统中用到两个低通滤波器，用于滤除高频噪声。具体参数如下：Butterworth低通滤波器：极点数：3 最大通频：50Hz显示模块为SystemView的基本信号接收器。该接收器平时无显示，必须进入系统分析窗口才能观察和分析输出结果。3.2 调试过程1. 从图符库中将所有图符找出并添加到系统中，根据系统原理将各图符连接好。2. 计算参数首先将伪随机信号发生器的频率调为10Hz，然后将双边带调制器的频率设置为信号频率的10倍，即100Hz。同时将载波信号频率也设置为100Hz。那么系统采样率就应该设置为1000Hz，否则采样率太低，无法正确显示波形。3. 先运行系统，观察各个阶段的波形，看是否正常。如果不正常，则应该继续调整各部分参数。 四、 结果分析及比较本次设计中，我们采用System View系统方针来分析2ASK与MASK的性能。在本系统中，两各调制方式使用相同的信道传输速率。信号波形图如图4-1所示。(a) 二进制信号(b) 4进制信号图4-1 基带信号波形图从图中可以看出，在相同信道传输速率下下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽。即在符号速率相同的情况下，二者具有相同的功率谱。二者的功率谱如图4-2所示。从图中可以看出，二者输出的功率谱十分相似。频谱峰值(主要能量部分)具有相同的频谱宽度。可见，与二进制数字调制系统相比，多进制系统的信息传输速率显然比二进制系统的高，这是由于M进制数字调制中，每个符号可以携带比特信息，因此，当信道频带受限时可以使信息传输率(比特率)增加，提高频带利用率。(a) 二进制功率谱（b） 四进制功率谱图4-2 2ASK功能MASK信号的功率谱接下来，在观察2ASK和MASK调制后的信号波形，从而分析其抗噪声能力。二者输出波形如图4-3所示。(a) 2ASK波形(b) MASK波形图4-3 2ASK和MASK调制后的信号波形从图中可以看出2ASK信号幅度差比MASK信号幅度差要大一些，而信号使用振幅调制时，在传输过程中，信号振幅在传输时受信道衰落的影响大，所以当不同电平间的幅值差异较小时，很容易受到干扰，出现误码现象。由此可见，2ASK系统的误码率比MASK系统低，表明2ASK系统的抗噪声性能更好。故在远距离传输的衰落信道中不宜使用MASK信号。五、 总结及体会5.1 课程设计总结本次课程设计成功完成了对数字信号的2ASK及MASK调制，得到了两种调制方式产生的信号的波形图。通过这个课程设计，让我对2ASK和MASK调制有了更深的了解，不但掌握了其调制原理，还对这两种调制方法的优缺点及各方面性能的差别也有了一定的认识。刚拿到通信原理课程设计题目的时候，我觉得本次课程设计的难度很大，因为我看到题目涉及到的知识点较多，而且本次设计所使用的SystemView软件以前从未使用过，所以不知从何下手。首先我将书本上的相关知识进行了了解，然后又查阅了一些相关的资料，从而确定了设计方案。有了设计方案后，还要使用仿真软件进行仿真。通过阅读老师给的软件帮助文件，逐渐了解软件的操作方法。然后再按照书上给的例子，自己使用软件进行模仿，熟悉软件的操作方法及各模块的作用。之后便使用仿真软件设计自己的通信系统。本次课程设计期间进行仿真时遇到过一些困难，比如开始设计时找不到相应模块，参数设置不合理，还有定时设置太低等等。整个系统只要有一处没设置好，正确的波形就出不来，通过不断的修改，最终还是很好的完成了本次课程设计的任务。5.2 课程设计体会在做课程设计的这一个星期，我感觉到要独立完成一个课程设计的题目是一件既有意义又具有挑战性的任务。课程设计是一个学东西的良好时机，因为要独立完成一个通信模块的设计，仅仅使用书本上所学的知识是不够的，我们就必须主动地去学习相关知识并掌握相关软件的使用方法。这提高了我们的自主学习能力以及动手实践的能力，让我受