基于SystemView的通信系统课程设计报告.doc

西安邮电学院专业课程设计 报 告 书学院名称：通信工程学院学生姓名： 专业名称：通信工程班 级：通工 0714 班时间： 2010年10月25日 2010年11月5日 第一部分实验 1 模拟调制（AM）一、设计目的1、掌握AM信号的波形和调幅度的概念；2、掌握AM信号的频谱特点；3、掌握AM信号的解调方法；4、掌握AM系统的抗噪声性能。二、设计原理 幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号做线性变化的过程。AM调制：假设调制信号m(t)的平均值为0，将其叠加一个直流偏量A后与载波相乘，即可形成调幅信号。解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号）。解调的方法可分为两类：相干解调和非相干解调（包络检波）。相干解调时，为了无失真的恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步的本地载波，它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。它属于非相干解调，因此不需要想干载波。三、系统框图及仿真分析AM调制信号Wc=200Hz，A0=2，No. of Sample=2048,Sample Rate=10KHz,m(t)=sin20t分析： AM信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移，由载频分量、上边带、下边带三部分组成。上边带的频谱结构与元调至信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带由载频分量的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的2倍。模拟低通滤波器Fc = 20Hz，极点个数为3 模拟带通滤波器Low Fc = 180Hz，Hi Fc = 220Hz，极点个数为3 包络检波包络检波加噪 在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.001W/Hz分析：随着加入的高斯噪声的加大，解调信号的波形失真越来越严重，信号的频谱也发生的严重的失真。相干解调加噪在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.002W/Hz分析：随着加入的高斯噪声的加大，解调信号的波形失真越来越严重，信号的频谱也发生的严重的失真。与上面的包络解调方式相比，在加入相同高斯噪声的情况下，包络解调的性能要比相干差的多，特别是在高斯噪声较大的时候，这是因为包络解调存在“门限效应” 。四、设计心得这次试验主要是做AM信号的调制及解调，加深对AM调制的了解：在解调方式上，AM信号既可以采用相干解调，又可以采用包络解调。在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同。但当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作，这时应采用相干解调法。实验 5 数字频带系统(2ASK)一、设计目的1、掌握2ASK信号的波形和产生方法；2、掌握2ASK信号的频谱特点；3、掌握2ASK信号的解调方法；4、掌握2ASK系统的抗噪声性能。二、设计原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，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”。2ASK信号一般可以采用模拟调制法，将二进制不归零信号通过一个相乘器实现。与AM信号的解调方法一样信号也有两种基本的解调方法：非相干解调和相干解调。与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”，这对于提高数字信号的接收性能是必要的。三、系统框图及仿真分析No. of Sample=4096,Sample Rate=5KHz Wc=100Hz单极性不归零码 幅度1V，频率10Hz2ASK信号的波形分析：2ASK信号的功率谱是由连续谱和离散谱两部分组成;连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱由载波分量确定。2ASK信号的带宽是基带信号带宽的二倍。2ASK信号的相干解调2ASK在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz分析：如果采用相干解调法对2ASK信号进行解调，它的抗噪声性能要优于包络检波法，但在大信噪比的情况下，两者性能相差不大。而且相干解调不存在门限效应。四、设计心得这次试验主要是完成对数字频带系统中2ASK信号的调制和解调。通过采用相干解调的方法对2ASK信号加噪前后解调信号的比较来判断2ASK调制方式的特点。2ASK调制方式的设备简单，频带利用率较高，但抗噪声性能差，并对信道特性变化敏感，不易使抽样判决器工作在最佳判决门限状态。实验 6 数字频带系统(2FSK)一、设计目的1、掌握2FSK信号的波形和产生方法；2、掌握2FSK信号的频谱特点；3、掌握2FSK信号的解调方法；4、掌握2FSK系统的抗噪声性能。二、设计原理频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中，载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2ASK信号的叠加。采用键控法产生2FSK信号。2FSK信号的常用解调方法是非相干解调和相干解调。其解调原理是将2FSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限。判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率f1，则在接收时上支路的样值较大，应判为“1”，反之则判为“0”。三、系统框图及仿真分析键控法，记录2FSK信号的波形和功率谱密度；单极性不归零码Rate = 5Hz，Amp = 0.5V，Offset = 0.5V；载波I Amp = 1V，Frep = 10Hz，Phase = 0；载波II Amp = 1V，Frep = 20Hz，Phase = 90分析：相位不连续2FSK信号的功率谱由连续谱和离散谱组成。其中，连续谱由两个中心位于f1和f2的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频f1和f2处。连续谱的形状随着两个载频之差的大小变化。采用相干解调，记录恢复信号的波形和功率谱密度；支路I模拟带通滤波器Low Fc = 5Hz，Hi Fc = 15Hz，极点个数3；支路II模拟带通滤波器Low Fc = 15Hz，Hi Fc = 25Hz，极点个数3；接收机模拟低通滤波器Fc = 5Hz，极点个数3；No. of Sample = 4096；2FSK在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz分析：在大信噪比情况下，2FSK信号包络检波时的系统性能与同步检测时的性能相差不大，但同步检测法的设备却复杂得多。四、设计心得这次试验主要是完成对数字频带系统中2FSK信号的调制与解调。2FSK是数字通信中不可或缺的一种调制方式，它的优点是抗干扰能力较强，不受信道参数变化的影响，因此特别适合应用于衰落信道，缺点是占用频带较宽，频带利用率低。在满足信噪比要求的场合，多采用包络检波法。实验 7 数字频带系统(2PSK)一、设计目的1、掌握2PSK信号的波形和产生方法；2、掌握2PSK信号的频谱特点；3、掌握2PSK信号的解调方法；4、掌握2PSK系统的抗噪声性能。二、设计原理相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和分别表示二进制“1”和“0”。由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2PSK信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘。2PSK信号的解调通常采用相干解调法。由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180度的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变为“0”，“0”变为“1”，判决器输出数字信号全部出错。三、系统框图及仿真分析模拟调制，双极性不归零码的产生：幅度1V，频率10Hz； Wc=100Hz，=90分析：二进制相移键控信号的频谱特性与2ASK的十分相似，带宽也是基带信号带宽的二倍。区别仅在于当p=1/2时，其谱中无离散谱，此时2PSK信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。相干解调模拟带通滤波器Low Fc = 90Hz，Hi Fc =110Hz，极点个数3；接收机模拟低通滤波器Fc = 10Hz，极点个数3；No. of Sample =40962PSK在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声 Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz分析：在2PSK系统中，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。四、设计心得这次试验主要是完成对数字频带系统中2PSK信号的调制与解调。一般采用相干解调法对2PSK信号进行解调。在2PSK系统中，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。2PSK系统抗干扰能力强，频带利用率较高，但存在相位模糊，因此在实际中很少采用2PSK方式。第二部分实验 11 窄带调制与解调一、设计目的1、设计窄带调制原理框图；2、设计窄带调制系统的仿真系统；3、完成窄带调制和解调系统的设计；4、分析频谱的特点。二、设计原理NBFM和AM这两种调制方式都含有一个载波和位于wc处的两个边带，所以它们的带宽相同，都是调制信号带宽的二倍。不同的是，NBFM的两个边频分别乘了因子1/（w-wc）和1/（w+wc），由于因式是频率的函数，所以这种加权是频率的加权，加权的结果引起调制信号频谱的失真。另外NBFM的一个边带和AM相反。NBFM的解调方式同样包括两类：非相干解调和相干解调，但在NBFM系统中，一般采用非相干解调对NBFM信号进行解调。三、系统框图及仿真分析窄带调频的仿真系统 Kf=1，A=4，Wc=100，m(t)=cos10tNo. of Sample=4096,Sample Rate=5KHz 分析：调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制后总的功率不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频。窄带解调的仿真系统模拟低通滤波器Fc = 10Hz，极点个数为3 模拟带通滤波器Low Fc = 90Hz，Hi Fc = 110Hz，极点个数为3分析：相干解调可以恢复原调制信号。这种解调方法与线性调制中的相干解调一样，要求本地载波与调制载波同步，否则将使解调信号失真。四、设计心得这次试验主要是完成对窄带信号的调制与解调。窄带调制与AM调制既有相似性，又有不同处，它们的带宽相同，都是调制信号带宽的二倍。不同的是，NBFM的两个边频分别乘了因子1/（w-wc）和1/（w+wc），由于因式是频率的函数，所以这种加权是频率的加权，加权的结果引起调制信号频谱的失真。另外NBFM的一个边带和AM相反。由于NBFM信号最大频率偏移较小，占据的带宽较窄，但是其抗干扰性能比AM系统要好得多，因此得到较广泛的应用。西安邮电学院 通信工程 学院专业课程设计成绩鉴定表学生姓名史小林专业班级/学号通工0714/03071517（28）进行时间2010年 10 月 25 日 2010 年 11 月 5 日题目基于SystemView的通信系统课程设计具体内容第一周SystemView仿真设计入门、完成模拟调制（AM、DSB、SSB）系统和