基于systemview的差分相移键控系统 仿真

2012年第12期福建电脑基于systemview的差分相移键控系统仿真陈南琼（福建省广播电视传输发射中心401台福建泉州362000）【摘要】：理论上分析2DPSK的调制解调原理，并详细介绍利用systemview软件完成2DPSK系统的仿真过程和结果分析。

结果表明，通过合理设置参数，能够实现正确的解调。

【关键词】：systemview软件；仿真；差分相移键控；数字调制0、引言由于数字通信系统具有抗干扰能力强、差错可控、易于集成化、易于加密等优点，因而在现代通信系统中得到广泛的应用。

数字传输技术有基带传输和频带传输，基带传输更适用于短距离传输系统，频带传输系统更适用于长距离的传输系统。

数字频带传输主要有ASK、FSK、PSK，由于PSK传输方式具有较好的抗噪声性能和频带利用率，成为二进制数字信号调制的常用方式，该方法包括绝对移相方式和差分移相方式。

绝对移相方式存在相位模糊的缺点，在实际应用中一般不采用,而采用2DPSK方式[1]。

因而本文主要讨论2DPSK的调制和解调模型，并利用systemview软件仿真实现。

1、2DPSK调制解调原理[1]1.1调制原理2DPSK调制先将基带信号进行差分编码，使其变为相对码，再进行2PSK调制，从而生成2DPSK信号，其原理如图1所示。

1.2解调原理2DPSK信号的解调方式有相干解调和差分相干解调2种。

相干解调后得到的相对码也存在相位模糊问题，并且需要同频载波。

而差分相干解调不需要本地载波，只要将DPSK信号延迟一个码元时间间隔，然后和2DPSK信号相乘，相乘结果就反应了前后码元的相对相位关系，经低通滤波器后直接抽样判决就可恢复出原始数字信息，而不需要再进行差分解码，基原理如图2。

2、2DPSK调制解调的systemview仿真SystemView是ELANIX公司推出的信号级动态系统设计、模拟和分析软件，是一个功能强大、有多种用途的工具平台。

其提供大量的信号源、接收端、功能块、算子图符和函数库便于设计和分析各种系统，其无限制的分层结构使建立大而复杂的系统变得容易，用户只需用鼠标从SystemView 库中选择要求的图符并将这些图符拖到设计窗口中连接起来，就能构成各种系统[2][3][4]。

毕业设计（论文）开题报告（含文献综述、外文翻译）装订本插页开题报告（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）2-2一、选题的意义从上个世纪初至今，计算机和半导体技术得到了飞速发展，伴随着无线通信的理论和技术也不断取得进步，今天，无线移动通信已经发展到大规模商用并逐渐成为人们日常生活不可缺少的重要通信方式之一。

随着数字技术的飞速发展与应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越重要。

其中对信号的调制解调技术一直是人们研究的重要方向之一，因为一个系统的通信质量，很大程度上依赖于所采用的调制解调方式，对调制解调方式的研究，将直接决定着通信系统质量的好坏。

可编程逻辑器件（Programmable Logic Device ,PLD）给数字系统的设计带来了革命性的变化。

他的影响丝毫不亚于20 世纪70 年代单片机的发明和使用,可以毫不夸张的讲,PLD 能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74 电路。

PLD如同一张白纸,工程师可以通过原理图输入法,也可以通过硬件描述语言,还可以二者混合自由地设计一个数字系统。

使用 PLD 来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB 面积,提高系统的可靠性。

PLD 的这些优点使得 PLD 技术在 20 世纪90 年代以后得到飞速的发展,成为电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术。

目前,这项技术 PLD 按其内部结构不同又延伸出两个分支,即复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）,两者统称为可编程逻辑器件或CPLD/ FPGA。

复杂可编程逻辑器件（CPLD）结合了专用集成电路和DSP的优势，既具有很高的处理速度，又具有一定的灵活性。

因此，基于CPLD的数字调制解调系统的研究具有重要的实际意义。

通信系统实验实验报告数字频带传输系统及其性能估计实验——2PSK模拟调制、相干解调数字频带传输系统及其性能估计实验 ——2PSK 模拟调制、相干解调用System View 仿真实现二进制移相键控（2PSK ）模拟调制1、实验目的（1）了解2PSK 系统模拟调制的电路组成、工作原理和特点； （2）分别从时域、频域视角观测2PSK 系统中的基带信号、载波及已调信号； （3）熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容以PN 码作为系统输入信号，码速率Rb ＝20kbit/s 。

（1）采用模拟调制法实现2PSK 的调制；观测已调的2PSK 波形。

（2）获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理在二进制数字调控中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK ）信号。

通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。

二进制移相键控信号的时域表达式为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∑n s n PSK nT t g a t e )()(2t c ωcos其中，n a 选择双极性，即n a =⎩⎨⎧-,1,1P P-1发送概率为发送概率为)(t g 是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲，则有⎩⎨⎧-=,cos ,cos )(2t t t e c c PSK ωω P P -1发送概率为发送概率为 当发送二进制符号1时，已调信号)(2t e PSK 取0°相位，发送二进制符号0时，)(2t e PSK 取180°。

若用n ϕ表示第n 个符号的绝对相位，则有)(2t e PSK )cos(n c t ϕω+=，其中⎩⎨⎧︒︒=1800n ϕ 符号发送符号发送0,1,这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，成为二进制绝对移相方式。

tc ωcos4、系统组成、图符块参数设置及仿真结果：图1 2PSK模拟调制与相干解调系统组成图2 单/双码变换图3 模拟调制其中图符0产生单极性PN序列，经过图符2、3转换后为双极性PN序列，传码率为20kbit/s；图符6输出正弦波，频率为40kHz；图符4 输出模拟调制的2PSK编号库/名称参数(Token 0) Source: PN Seq Amp = 500.e-3 v Offset = 500.e-3 vRate = 20e+3 Hz Levels = 2Phase = 0 deg Max Rate =400e+3 Hz(Token 2) Function: Exponent Constant a = -1(Token 4) Multiplier: Non Parametric Inputs from 8 6 Outputs to 5 10 (Token 5) Adder: Non Parametric Inputs from 4 12 Outputs to 20 19 (Token 6) Source: Sinusoid Amp = 1 v Freq = 40e+3 HzPhase = 0 deg Output 0 = Sine t7t4Output 1 = Cosine(Token 8) Operator: Negate(Token 12) Source: Gauss Noise Std Dev = 100.e-3 v Mean = 0 v获得仿真波形图如下：图4 调制过程仿真波形图5 原PN序列和2PSK信号的瀑布图5、主要信号的功率谱密度：图6 单极性PN序列频谱图7 载波频谱图8 已调制信号频谱由图6可见，基带信号的大部分能量落在第一个零点（20kHz）的频率范围之内，即基带带宽为20kHz谱。

存档资料成绩：华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称现代通信原理题目基于Systemview的通信系统的仿真分院电信分院专业班级11级通信工程2班学号20110210420226学生姓名杨晨指导教师杨小翠2014年6月27日华东交通大学理工学院课程设计（论文）任务书专业11通信工程班级2班姓名杨晨一、课程设计（论文）题目基于Systemview的通信系统的仿真二、课程设计（论文）工作：自2014 年6 月26 日起至2014 年6 月28 日止。

三、课程设计（论文）的内容要求：1、对调制解调的通信系统进行仿真研究。

2、掌握振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。

3、掌握数字信号的传输方式。

4、通过Systemview仿真软件，实现对2ASK，2FSK等数字调制系统的仿真。

5、熟练掌握Systemview的用法。

学生签名：( 杨晨)2014年6月27日课程设计（论文）评阅意见评阅人职称20 年月日序号项目等级优秀良好中等及格不及格1 课程设计态度评价2 出勤情况评价3 任务难度评价4 工作量饱满评价5 任务难度评价6 设计中创新性评价7 论文书写规范化评价8 综合应用能力评价综合评定等级目录第一章课程设计目的 (5)第2章SystemView的基本介绍 (6)第3章二进制幅移键控(2ASK) (8)3.1 调制系统 (8)3.2解调系统 (10)3.3 功率谱图： (12)3.4 2ASK系统调制解调图对比 (13)第四章二进制频移键控 (2FSK） (14)4.1 调制系统 (14)4.2 解调系统 (17)4.3 功率谱图: (19)4.4 2FSK系统调制解调图对比 (20)第五章实验总结 (21)第六章参考文献 (22)第一章课程设计目的本课程设计有如下目的和要求：1、对调制解调的通信系统进行仿真研究。

2、掌握振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。

3、掌握数字信号的传输方式。

华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程:通信原理设计题目:基于SystemView的通信系统的仿真分院:电信分院班级:通信工程 2008级 2班姓名:骆玉春学号:20080210420224指导教师:胡保安实验地点:三教五楼(机房机82010 年 6 月 28 日华东交通大学理工学院课程设计任务书专业:08通信工程班级: 2班姓名:骆玉春一、课程设计题目基于SystemView的通信系统的仿真二、课程设计工作:自 2011年 6月 26日起至 2011 年 6 月30日止。

三、课程设计的内容要求:1、学会如何使用SystemView软件。

2、识别各种SystemView软件中各模块及其图形表示和文字符号。

3、掌握通信系统的设计思想以及常见的通信系统结构组成。

4、熟练掌握2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK系统的工作原理和仿真波形规律。

5、学会怎样建立通信系统的基本数学模型。

6、学会分析仿真波形图。

学生签名:2011年 6月 28日课程设计评阅意见评阅人职称2011 年月日目录课程设计任务书 (1课程设计评阅意见 (2目录 (3第1章序言 (4第2章课程设计任务 (52.1 设计要求 (52.2 设计内容 (5第三章 SystemView软件基本介绍 (5 第四章二进制振幅键控2ASK (7 4.1 2ASK 调制系统 (74.2 2ASK 调制解调系统 (54.3 2ASK 系统仿真结果分析 (11第五章二进制频移键控2FSK (11 5.1 2FSK 调制系统 (115.2 2FSK 调制解调系统 (145.3 2FSK 系统仿真结果分析 (17第六章二进制移相键控2PSK (176.1 2PSK 调制系统 (176.2 2PSK 调制解调系统 (196.3 2PSK 系统仿真结果分析 (21第七章二进制差分移相键控2DPSK (227.1 2DPSK 调制系统 (227.2 2DPSK 调制解调系统 (227.3 2DPSK 系统仿真结果分析 (25第八章课程设计总结 (26第九章课程设计心得 (27第十章参考文献 (28华东交通大学理工学院《通信原理》课设报告第1章序言我们这次课设的目的就是要对数字调制解调的通信系统进行仿真研究。

通讯原理仿真实验报告年级院系：信息学院专业班级：通信工程一班姓名：学号：日期：2012.6.1实验一二进制振幅键控调制一、实验目的1、了解掌握二进制数字调制中的几种常见和基本的方式。

2、通过仿真掌握各种二进制数字调制方法的原理。

二、实验内容1、仿真二进制振幅键控调制（2ASK或OOK），观察仿真结果。

三、设计与仿真（1）设计过程及设计图（2）设计仿真结果（3）数据分析第一图为调制后的2ASK.第二图为非相干解调的信号.第三图为相干解调后的信号.两个解调后的信号均与调制信号相同。

有一定的延时.四、实验心得二进制振幅键控是通过控制载波的幅度来实现调制的。

信号的产生有两种方法：一种是调幅法，一种是键控法。

本实验采用的是键控法。

键控是通过单刀双掷开关实现的。

两种解调均恢复了源信号。

二进制振幅键控的抗噪性能较差一般在实际中不采用。

实验二二进制频移键控调制一、实验目的1、了解掌握二进制数字调制中的几种常见和基本的方式。

2、通过仿真掌握各种二进制数字调制方法的原理。

二、实验内容1、仿真二进制移频键控（2FSK），观察仿真结果。

三、设计与仿真（1）设计过程及设计图（2）设计仿真结果（3）数据分析第一图是调制信号，第二图是解调后的输出信号。

输入与输出信号相同，只是有一点延迟。

四、实验心得二进制频移键控使用不同的频率表示1和0.本实验解调使用的是相干解调.50赫兹的数字信号经500赫兹载波的调制.加上信道噪声后,分别相干解调.将两信号经比较后,还原原数字信号.实验三二进制移相键控调制一、实验目的1、了解掌握二进制数字调制中的几种常见和基本的方式。

2、通过仿真掌握各种二进制数字调制方法的原理。

二、实验内容1、仿真二进制移相键控及二进制差分相位键控（2PSK及2DPSK）三、设计与仿真（1）设计过程及设计图（2）设计仿真结果（3）数据分析第一图为源信号.第二图为调制的2PSK.第三图为调制的2DPSK. 第四图为2PSK 解调后的信号.第五图为2DPSK解调后的信号.由图知,解调后的波形与源图型一致,但有一定的延时.四、实验心得二进制相移键控是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.本实验用的是2PSK和2DPSK两种相位键控,并分别解调.解调采用的是相干解调的方法.2DPSK中的相对码是通过将输出信号经过一个单位码元宽度延时与源信号做模2和运算来实现.其相干解调也是用延时方法.实验四现代数字调制一、实验目的1、了解几种常见的现代数字调制方式。

通信原理实习报告专业：班级：学号：：指导老师：用systemview仿真二进制相移键控的调制与解调系统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π分别表示二进制“1”和“0”。

其表达式如下：Acos w c t 发送1时F psk（t）=-Acos w c t 发送0时2psk的典型波形如图：由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2psk信号的一般可以表述为一个双极性非归零的矩形波脉冲序列与一个正弦载波相乘，即(t)=s(t)cos w c t2psk可以用两种调制方式，如图2psk的模拟调制法；2psk的键控调制方法说明：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。

2.2psk的解调原理说明：由于PSK信号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。

3.systemview仿真原理用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。

在没有噪声的理想情况下进行仿真，如图：说明：0本地载波选取正弦零相位信号。

通信仿真实训总结Systemview软件仿真实验姓名：邱永锋班级：信息123班学号：1213260142指导老师：崔春雷一、 实训目的利用System View ，构造ASK 、FSK 、PSK 、AM 、FM 的信号仿真，从SystemView 配置的图标库中调出有关图标并进行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析结果。

二、幅移键控ASK(一)、ASK 产生二进制振幅键控信号的方法主要有两种：方法1：采用相乘电路，用基带信号A(t)和载波tcos(wt)相乘就得到已调信号输出；方法2：采用开关电路，这里的开关由输入基带信号A(t)控制，用这种方法可以得到同样的输出波形。

（二）、原理及框图1. 调制部分：设信息源发出的是由二进制符号0、1组成的序列，则一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘，。

所以二进制幅度键控调制器可用一个相乘器来实现、 OOK 信号表达式：S ook (t)=a(n)⨯Acos(ω0t)A: 载波幅度 ω0：载波频率 a(n)：二进制数字信号原理框图：基带信号a(n) 相乘器 调制信号Sook(t)载波 Acos (ω0t) 2、电路图2.2ASK 解调原理1.解调部分：解调有相干和非相干两种。

非相干系统设备简单，但在信噪比较小时，相干系统的性能优于非相干系统。

这里采用相干解调。

原理框图：Sook(t) 相乘器低通滤波器解调信号â(n)载波Acos(t)2.信号图：三．FSK的调制与解调（二）、原理及框图FSK是用数字基带信号去调制载波的频率。

因为数字信号的电平是离散的，所以，载波频率的变化也是离散的。

在本实验中，二进制基带信号是用正负电平表示。

对于2FSK，载波频率随着调制信号1或-1而变，1对应于载波频率F1，-1对应于载频F2。

调制部分：用数字信号去调制载波的频率。