基于SystemView的2PSK仿真实现综述

1、 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 通信原理课程设计报告 课程设计题目：基于 SystemView的 2PSK 仿真实现 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师姓名： 钱志文 任艳玲 设计地点： 60#507 2015年 目录 序言3 第 1章 SystemView 软件介绍4 1.1 SystemView 介绍 4 第 2章 2PSK系统工作原理5 2.1 工作原理 5 2.2 2PSK的解调原理 6 第3章 基于 SystemView 的 2PSK仿真实现 7 3.1 仿真方案原理 7 3.2 仿真框图及介绍 8 3.3 仿真结果及其分析

2、8 参考文献 11 体会与建议 12 附录 13 序言 本次课程设计的课题是基于 SystemView 的 2PSK系统仿真设计，要求为输 入双极性码元速率为 11B，载波频率为 110Hz，观察输入序列、 PSK信号、带通 输出、低通输出和解调输出的波形是否正确和特点，并画出各点波形。 2PSK 是二进制相移键控。 2PSK是相移键控的最简单的一种形式，它用两 个初相相隔为 180 的载波来传递二进制信息。 在波形图中 , 假设相干载波的基准相位与 2PSK信号的调制载波的基准相 位一致（通常默认为 0相位） 。但是,由于在 2PSK信号的载波恢复过程中存在着的 相位模糊 , 即恢复的本地载

3、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。这种现 象称为 2PSK 方式的“倒 ”现象或“反相工作”。这也是 2PSK方式在实际中 很少采用的主要原因。 另外,在随机信号码元序列中 , 信号波形有可能出现长时间 连续的正弦波形 , 致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于 PSK信号本身就是利用相位传递信 息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。 进行抽样判决。 判决 器是按极性来判决

4、的，抽样判决器设置门限值为 0，大于 0 时输出码元“ 1”， 小于 0 时输出码元“ 0” 第1章 1.1 SystemView 介绍 SystemView 是一 款在 Windows 环境下运行的可视化软件工具，它通过使用 功能模块来描述程序， 不需要任何的程序语言即可用于系统仿真分析， 也就是说 该软件不像其它软件那样需要写代码才可以完成各种通信系统的设计仿真。 从通 信系统的设计仿真、滤波器设计、信号仿真处理直到各个领域中， SystemView 在完整功能和友好的环境下， 给用户提供了一个良好的分析工具， 从而灵活快捷 的建立各种通信系统、修改与调整系统参数。 通过 SystemVi

5、ew 可构造各种复杂的通信系统例如各种多速率以及各种模 拟、数字、数模混合系统。因此，使用 SystemView 可以进行各种控制系统的 设计和仿真。用户进行系统仿真设计时，仅仅需要从图标库中选出需要的图 标并设置有关的参数，将各个图标的引脚连接起来，然后系统定时后仿真操 作，最终观察时域波形图、功率谱图等得出系统的仿真分析结果，对系统的 性能进行分析。 SystemView 能自动检查系统的连接，以发出错误连接信号或 尚悬空的待连接端信号，用户从而可以发现连接出错并通过显示修改发生错 误的图标。这个功能对用户系统的诊断很有效果。 SystemView 的另一重要功 能是它可以按照多种要求设计

6、滤波器，以不同的办法、不同的视角进行各滤 波器间不同指标的转换。 SystemView 在通信系统设计、波形仿真和系统分析方面提供了一个方便 灵活的窗口用来分析系统波形。用户可以在该窗口中通过鼠标控制内部数据 的图形放大、缩小、合并、组合、截图等。此外，分析窗口中有一个多功能 的“接收计算器”，可对仿真运行结果进行各种运算、滤波和分析等处理。 SystemView 的资源库非常丰富，包括包含了各种信号源、加法器、函数 运算器、接收器、乘法器的基本库，也包含了逻辑、射频（模拟）、通讯、 数字信号处理的专业库。这些资源库十分适合设计和仿真现代通信系统，包 括无绳电话、调制解调器（ Modem）、手

7、机等。也可进行各种系统时域、频域、 频谱分析，以及对各种逻辑电路、射频 / 模拟电路进行理论和失真分析等。 第2章 2.1 工作原理 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。在 2psk 中，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制“ 1”和“ 0”。 其表达式如下： Acos w ct 发送 1 时 Fpsk(t)= -Acos wct 发送 0 时 2PSK 信号可以表述为一个双极性码元的矩形脉冲与一个正弦载波相乘： 错误！未找到引用源。

8、(t)=s(t)cos wct 2PSK 的典型波形： 2PSK模拟调制法： 2PSK键控调制法： 说明： 2psk 调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器。就模拟调制 法而言，与产生 2ASK 信号的方法比较，只是对 s(t) 要求不同，因此 2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说， 用数字基带信号 s(t) 控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时 s(t) 为单极性 NRZ或双极性 NRZ脉冲序列信号均可。 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。 2.2 2PSK 解调原理 说明：由于 PSK信号

9、的功率谱中五载波分量， 所以必须采用相干解调的方式。 在相干解调中， 如何得到同频同相的本地载波是个关键问题。 只有对 PSK信号进 行非线性变换，才能产生载波分量。 2PSK 信号经过带通滤波器得到有用信号， 经相乘器与本地载波相乘再经过低通滤波器得到低频信号 v(t) ，再经抽样判决 得到基带信号。 第3章 3.1 仿真方案原理 用 systemview 仿真时，采用的是键控法调制产生 2psk 信号和相干解调恢复 基带信号。如图 3.1-1 所示： 3.1-1 由载波、乘法器、带通滤波、低通滤波组成相干解调模块。如图 3.1-2 所示： 3.1-2 3.2 仿真框图及介绍 仿真框图如图

10、3.2-1 所示： 3.2-1 框图介绍： 0 是反相器； 1 是载波，其载波频率为 110Hz，幅度为 1V，13 选择的波形参数与 1 本地载波完全相通，只有这样才能正确解调出基带信号 1 的波形； 3 数字基带信号是伪随机信号，频率为 11Hz，输出是双极性非归零波 形，用来控制 2单刀双掷开关，产生 2psk信号； 7 低通滤波器滤除相干载波与 2psk 相乘后的交流成分，通过直流成分。根据键控规则，选择“ 0”相位的表示 码元“ 1”，“ ”相位表示码元“ 0”，后边的 8 抽样判决器设置门限值为 0， 大于 0 时输出码元“ 1”，小于 0 时输出码元“ 0” 3.3 仿真结果及其

11、分析 w0为输入信号波形， w1为 2PSK波形， w4为输出波形。输入载波信号跳变时， 2PSK信号发生相位反转；输出波形经由抽样判决器，大于0 时输出码元“ 1”， 小于 0时输出码元“ 0”，输出波形与输入波形有一定的延时。 W5为带通滤波波形， w2为与相干载波相乘后输出波形， w3为低通滤波波形。 2psk 相干解调中已调信号与载波相乘输出的波形中含有很多高频成分， 我们需要用低 通滤波器将这些高频成分滤除，得到需要的低频部分。 图为带通滤波的功率谱，中心频率为 110Hz，上边带大约为 120Hz，下边带大约 为 90Hz 参考文献 通信系统实验与设计指导书 通信原理樊昌信曹丽娜 体会与建议 通过本次课程设计，我掌握了 SystemView 软件的基本操作，并对各种模拟 传输系统和数字传输系统有了更深刻的了解， 对其各个部件的参数和作用有了更 系统的认识。 在课程设计