通信原理课程设计--数字调制系统的仿真

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目录

第1章 绪论 .................................................................................. 2

第2章 二进制振幅键控 2ASK .................................................... 3

2.1调制系统 ................................................................................ 3

2.2调制解调系统 ........................................................................ 5

2.3系统仿真结果分析 ................................................................ 8

第3章 二进制频移键控 2FSK ....................................................... 9

3. 1调制系统 ............................................................................... 9

3.2调制解调系统 ...................................................................... 11

3.3仿真结果分析 ...................................................................... 16

第4章 二进制移相键控 2PSK ................................................... 17

4.1调制系统 .............................................................................. 17

4.2调制解调系统 ...................................................................... 18

4.3仿真结果分析 ...................................................................... 22

第5章 实验总结 .......................................................................... 23

第6章 参考文献 ........................................................................ 24

2 第1章 绪论

通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。

数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。

在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。

本次课程设计的目的是在学习以上三种调制的基础上，通过Systemview仿真软件，实现对2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK等数字调制系统的仿真，同时对以上系统有深入的了解。

Systemview是美国ELANIX公司于1995年开始推出的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。

SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。

在此次课程设计之前，先学会熟练掌握Systemview的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图。

Systemview对系统的分析主要分为两大块，调制系统的分析和解调系统的分析。由于调制是解调的基础，没有调制就不可能有解调，为了表现解调系统往往需要很高的采样频率来减少滤波带来的解调失真，所以调制的已调信号通过波形模块观察起来不是很清楚，为了更好的弄清楚调制是怎么样的一个过程，在这里，我们把调制单独列出来，用较低的频率实现它，就能从单个周期上观察调制系统的运作模式，更深刻地表现调制系统的调制过程。

3 第2章 二进制振幅键控 2ASK

2.1调制系统

实验原理：2ASK的实现

图1：2ASK调制器原理框图

在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK）。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。

二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解调系统。

2ASK解调器原理框图：

图2

乘法器coscte2ASK(t)(a)模拟调制法（相乘器法）cosct开关电路s(t)e2ASK(t)(b)通-断键控(OOK,On-Off Keying) s(t)二进制不归零信号e2ASK(t)BPF全波整流器LPF抽样判决器输出abcd定时脉冲(a)非相干解调（包络检波法）e2ASK(t)BPF相乘器LPF抽样判决器定时脉冲输出Cosωct(b)相干解调(同步检测法） 4 系统的相关参数：基带信号amplitu=0.5，offset=-0.5，rate=10。

图3

输入的调制信号：

图4

已调信号：

图5

5 2.2调制解调系统

系统相关参数：

基带信号频率=50HZ，电平=2，偏移=1，载波频率=1000HZ模拟低通频率=225HZ,极点数为3.系统运行时间为0.3S，采样频率=20000HZ。

图6

模块3为原始信号：

图7

模块8为解调后信号：

图8 6 模块4为已调信号：

图9

功率谱图：Sink3输入信号

图10

Sink8输出信号： 7

图11

2ASK系统调制解调图对比：

图12

图13 8

2.3系统仿真结果分析

如图所示调制信号Sink3的图形与解调后的信号Sink8图形基本一致，在每段的起始因为信号不稳定，所以出现了微小的波动。这与滤波器滤波误差也相关。

相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。

对于2ASK系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。

9 第3章 二进制频移键控 2FSK

3. 1调制系统

实验原理：

数字键控法实现二进制移频键控信号的原理图：

图14

采用键控法产生的二进制频移键控信号，即利用矩形脉冲序列控制的开关电力对两个不同的独立频率源进行选通。频移键控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。在实验中，二进制基带信号是用正负电平表示的，载波频率随着调制信号为1或-1而变化，其中1对应于载波频率f1，-1对应于载波频率f2.

系统相关参数：

基带信号：AMPLITUDE=0.5，offset=-0.5，rate=10HZ，反相器：THRESHOLD=0.5，载波频率=10HZ。

图15 振荡器1门电路1反相器振荡器2门电路2基带信号+1f2f()st2()FSKet()stabcegdf 10 基带信号：

图16

经反相器后的信号：

图17

已调信号一部分：

图18 11 已调信号另一部分：

图19

已调信号：

图20

3.2调制解调系统

2FSK信号的解调—非相干解调：

图21 e2FSK(t)BPF1包络检波器抽样判决器输出抽样脉冲BPF2包络检波器(a) 12 2FSK信号的解调—相干解调：

图22

系统基本参数：基带信号频率=50HZ，电平=2，偏移=0，半波整流器门限为0，sink8、sink14频率=500HZ，sink9、sink15频率=1000HZ。模拟低通滤波器频率=225HZ，极点个数为7，运行时间=0.3S，采样频率=10000HZ。

图23

模块7为原始信号：

图24 e2FSK(t)BPF11LPF抽样判决器输出抽样脉冲BPF2LPF相乘器相乘器cos1tcos2t(b)