基于Systemview的数字频带传输系统的仿真

课程设计目的：熟悉Systemview的使用方法，通过该软件的协助完成各系统的结构图，也完成调试结果图深入理解2ASK、2FSK、2PSK、2DSK的调制解调原理课程设计设备：PC、Systemview软件课程设计原理：数字信号传输方案可分为基带传输和带通传输。 为了在频带通信信道上传送信号，必须用数字基带信号调制载波以匹配信道特性。 在这个过程中使用数字调制。在通信系统中，一般将利用数字信号的离散值的特征、通过接通键控载波来实现数字调制的方法称为键控方式，主要是使载波的振幅、频率、相位为键控。 键包括三种基本的数字调制方案，分别为幅度键、频移键和相移键。基本系统视图介绍：SystemView是现代科学与科学系统设计与仿真的动态系统分析平台。 从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真到一般系统数字模型的构建，SystemView在友好、功能强大的窗口环境下为用户提供了精密的嵌入式分析工具。进入SystemView后，该工具的系统窗口将首先出现，主菜单栏将出现在系统窗口的顶部。 其中包括文件、编辑、参数首选项、窗口视图、注释板、连接、编译器、系统、令牌、工具和帮助11个功能菜单。 如下图所示。在系统窗口的左侧，库选择区域垂直排列。 令牌块是构建系统的基本单元模块，对应于系统配置块的子块，用户仅能在屏幕上看到表示某种数学模型的图形标志(令牌块)，符号块的传递特性对应于该令牌块制作模拟系统的基本操作是，按照需要调出相应的符号块，通过传送方向的连接来连接符号块之间。 这样，用户的系统输入完全是图形操作，不存在语言编程的问题，使用方便。 进入系统后，在库选择区域排列8个符号选择按钮构成系统的第一项工作是按照系统设计方案从库中调用符号块作为仿真系统的基本单元模块。 使用鼠标左键双击库选择区域内的选择按钮。如果需要观察系统中每个测试点或符号块的输出，通常需要放置一个符号块，并将其设置为Analysis属性。 Analysis分块相当于示波器和频谱仪等设备的作用，是最常用的分析型符号分块之一。在SystemView系统窗口中完成系统创建输入操作(调用符号块、设置参数、连接等)后，必须首先设置输入系统的模拟执行参数。 因为计算机只能采用数值计算方式，所以起点和终点是什么样的值呢？需要计算多少离散样本值？ 这些信息必须通知电脑。 如果所分析的信号是时间的函数，则从开始时间到结束时间的采样值的数目与系统的采样率或采样时间间隔有关。 实际上，各种系统和电路模拟工具几乎都有这个重要的操作步骤，SystemView也不例外。 如果这样的参数的设定不合理，模拟实行后的结果不能满足，往往连预想的结果都不能得到。 在创建模拟系统之前，可能需要设置系统计时参数。时域波形是最常用的系统仿真分析结果的表现形式。 进入分析窗口后，单击“工具栏”中的新按钮(按钮1 )直接按顺序显示放置了符号块的时域波形在混合有码间干扰和噪声的数字传输系统中，系统传输性能的定量分析显示出非常复杂的情况，但利用“目视图”这样的实验手段，能够非常容易地估计系统传输性能。 实际观察眼图的具体实验方法是通过将示波器与系统接收滤波器输出端连接、调整示波器的水平扫描周期Ts并使扫描周期与码元周期Tc同步(即Ts=nTc，n是正整数)，示波器显示的波形为眼图。 由于传输代码序列的随机性和示波器荧光屏的馀辉作用，几个符号波形相互重叠，波形酷似一个“眼睛”，因此被称为“眼图”。 “眼睛”越大，判决的错误率越低，相反错误率上升。 SystemView有一个重要的分析功能，名为“图表”。如果需要观察信号的功率谱，请单击分析窗口底部的宿计算机图标以显示“SystemView宿计算机”对话框，您可以通过单击分类开关按钮spectrum完成功率谱观察。课程设计过程1二进制振幅键2ASK2ASK实现：模拟调制方式调制方式对于幅度偏移调制，载波的幅度根据调制信号变化。 一种最简单的方式是在二进制调制信号1或0的控制下接通或关断载波，使得这种二进制幅度键控方案被称为关键控(OOK )。 二进制幅度调制方案在数字调制中出现最早，最简单。 该方法最初用于电报系统，但由于抗干扰性较弱，因此很少用于数字通信。 然而，二进制幅度调制往往是研究其它数字调制方案的基础。二进制幅度键控信号的基本解调方法是相干解调和非相干解调，即包络检测和同步检测。 非相干解调系统的设备简单，但在信噪比较小的城市中，相干解调系统的性能优于相干解调系统。使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=100 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vFrequency=20 HzPhase=0 deg脉冲宽度=0.03秒指定系统时间：No. of Sample=5000Sample Rate=49800 Hz波形如下所示载波信号：基带信号：已调整信号：2ASK解调系统：相干解调和非相干解调的原理框图：使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=100 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vFrequency=20 HzPhase=0 deg脉冲宽度=0.03秒模拟低通滤波器：Low cuttoff=225 HzNo. Of Poles=3波形如下所示原始信号：已解调的信号：已调整信号：结果分析：调制信号的模式与解调后的信号模式大致一致，在各段的开头信号不稳定，因此表现出微小的波动。 这也与滤波器的滤波误差有关。相干解调需要插入相干载波，但非相干解调不需要载波，因此包络检测时的设备简单。第二ask系统使用具有较大信噪比的包络检测，并且使用具有较小信噪比的相干解调。双二进制频移调制2FSK数字键控制法实现二进制移频键控信号的电路图在该键控系统中生成的二进制频移键控信号使用由矩形脉冲序列控制的开关功率来将两个不同的独立频率源栅极。 频移键控FSK通过数字基带信号解调载波的频率。 由于数字信号的电平是离散的，因此，载波频率的变化也是离散的。 在实验中，二进制基带信号被表示为正电平和负电平，并且调制信号在一个电平或者一个电平变化(第一电平对应于载波频率f1，第一电平对应于载波频率f2)。使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=100 HzPhase=0 deg另一载波信号：Amplitude=1 vFrequency=40 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vFrequency=10 HzPhase=0 deg脉冲宽度=0.05秒变频器：Threshold=0.5 v波形如下所示基带信号：翻转后：调整后的信号的一部分：调制信号的另一部分：已调整信号：2FSK解调系统：2FSK信号的解调：非相干解调：2FSK信号解调-相干解调：使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=500 HzPhase=0 deg另一载波信号：Amplitude=1 vFrequency=1000 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vFrequency=50 HzPhase=0 deg脉冲宽度=0.05秒模拟低通滤波器：Low cuttoff=225 Hz第七轮比赛原始信号：已解调的信号：调制信号：结果分析：输入是调制信号，输出是解调后的信号，两个信号大致一致，但是解调信号的各段的开始点有变动，主要是由滤波器的滤波误差造成的，模拟结果的正确性没有障碍。 因为载波频率相当大，所以对于调制信号的波形的观察是不清楚的。 这比低频处理更清晰、直观。相干解调需要插入两个相干载波，但非相干解调不需要载波，因此包络检测时的设备简单。2FSK系统将包络检测与较大信噪比一起使用，且将相干解调与较小信噪比一起使用。3二进制相移键控2PSK二进制相移键控不改变载波的幅度和频率，并且只有载波的相位根据基带脉冲的变化取离散值。 通常，在相位0和180处分别表示1或0 .的PSK波形被广泛用于中等高速数字传输，因为与ASK和FSK相比，其抗噪声性更好，并且带宽利用率也更高。直接表示载波的不同相位的对应数字信息的相位键一般被称为绝对相移方案。调制部：将在信号源中产生的双极零信号直接乘以正弦波载波，得到2PSK调制信号。使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=100 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vRate=100 HzPhase=0 deg波形如下所示基带信号：载波信号：已调整信号：2PSK信号解调：原理框图：使用systemview进行的模拟如下所示参数设定：载波信号：Amplitude=1 vFrequency=600 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vRate=30 HzPhase=0 deg模拟低通滤波器：Low cuttoff=225 HzNo. Of Poles=3波形如下所示调制信号：解调后调制信号：已调整信号：结果分析：虽然调制信号和解调信号的波形在整体上一致，但各段的起点存在一定的变动误差，主要原因是调制方式的误差。 仿真结果正确。 类似地，调制信号不太清楚，因为载波的频率过高。相干解调是1比特错误，代码变换是2比特错误，相干解调是2比特连续，代码变换也是2比特错误的相干解调错误是n比特连续，代码变换也错开了2比特。4二进制差分相移键控2DPSK在2PSK方法中，由于本地基准载波具有0，180度的模糊，因此，可以出现1和0的反转，其中，所解调的数字信号的极性完全相反。 这当然是数字传输所不允许的。 通过对调制器输入的数字基带信号采用差分编码(即相对相位调制)，最常见的、克服相位模糊度对相干解调的影响的方法也被称为二进制差分相移键控。 不利用载波相位的绝对值来传送数字信息，而是利用前后的符号的相对相位变化来传送数字信息。2DPSK信号的生成：2DPSK信号解调：使用systemview进行的模拟如下所示载波信号：Amplitude=1 vFrequency=1000 HzPhase=0 deg基带信号：Amplitude=1 vOffset=0 vRate=100 HzPhase=0 deg异或：Threshold=1 vTrue Output=1 vFalse Output=-1 v模拟低通滤波器：Low cuttoff=225 HzNo. Of Poles=3保持器：Gain=1比较器：selectcompliance:ab波形如下所示调制信号：相对代码：过滤信号：已解调的信号：调制信号与解调信号模式的比较：结果分析：调制解调信号的图像匹配，并且将描述该调制解调系统的正确性。 滤波后的信号具有一定的波动误差。相干解调是1比特错误，代码变换是2比特错误，相干解调是2比特连续，代码变换也是2比特错误的相干解调错误是n比特连续，代码变换也错开了2比特。课程设计总结：本次课程设计主要是实现2ASK、2FSK、2PSK、2PSK四种通信调制解调系统的仿真2ASK调制模拟调制技术由乘法器来实现，并且经过带通滤波器、乘法器、低通滤波器、以及采样确定器来输出解调后的非相干解调信号。2个FSK是在二进制基带信号f1和f2两个频率点之间变化的载波频率，可以认为2个不同载波频率的2ASK信号是叠加的。 这里，通过按键方式来实现。 解调器将两个带通滤波器乘以乘法器，通过低通滤波器对判定输出进行采样。2PSK利用载波的相位变化来传送数字信息，但表示绝对相移方案，即，以载波的不同相位直接对应的二进制数