基于System-view的2PSK和2dpsk調(diào)制及解調(diào)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z.通信原理仿真設(shè)計(jì)報(bào)告基于System view的2psk/2dpsk調(diào)制與解調(diào)學(xué) 院：電子工程學(xué)院年 級(jí)：2014級(jí)專 業(yè)：通信工程組 員：陳繼錦 3 潘歡養(yǎng) 4指導(dǎo)教師：林戰(zhàn)平2016年 6月目 錄 TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc243281925一、SystemView的根本介紹*HYPERLINK l _Toc243281926二、二進(jìn)制相移鍵控2PSK的調(diào)制*HYPERLINK l _Toc243281927三、2DPSK的調(diào)制和相關(guān)解調(diào)*HYPERLINK l _Toc243281929四、完畢語(yǔ)*HYPERLINK l _Toc24328

2、1930五、參考文獻(xiàn)*一、SystemView的根本介紹SystemView是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、能滿足從信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等要求。SystemView借助大家熟悉的Windows窗口環(huán)境以模塊化和交互式的界面為用戶提供一個(gè)嵌入式的分析引擎。SystemView由兩個(gè)窗口組成分別是系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口的分析窗口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口，包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動(dòng)條、提示欄、圖符庫(kù)和設(shè)計(jì)工作區(qū)。所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建等根本操作都是在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)完成。分析窗口包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、流動(dòng)條、活動(dòng)圖形窗口和提示信息欄。提示信息欄顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐

3、標(biāo)信息和指示分析的進(jìn)度活動(dòng)圖形窗口顯示輸出的各種圖形如波形等。分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的根本工具在窗口界面中有多種選項(xiàng)可以增強(qiáng)顯示的靈活性和系統(tǒng)的用途等功能。在分析窗口最為重要的是接收計(jì)算器利用這個(gè)工具我們可以獲得輸出的各種數(shù)據(jù)和頻域參數(shù)并對(duì)其進(jìn)展分析、處理、比擬或進(jìn)一步的組合運(yùn)算。例如信號(hào)的頻譜圖就可以很方便的在此窗口觀察到。SystemView仿真系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點(diǎn)：1利用System View可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；煜到y(tǒng)各種多速率系統(tǒng)因此它可用于各種線性或非線性控制系的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)只需從System View配置的標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并

4、進(jìn)展參數(shù)設(shè)置完成圖標(biāo)間的連線然后運(yùn)行仿真操作最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。2SystemView的庫(kù)資源十分豐富包括含假設(shè)干圖標(biāo)的根本庫(kù)Main Library及專業(yè)庫(kù)(Optional Library)根本庫(kù)中包括多種信號(hào)源接收器、加法器、乘法器各種函數(shù)運(yùn)算器等專業(yè)庫(kù)有munication、邏輯Logic、數(shù)字信號(hào)處理DSP、射頻/模擬RF/Analog等3System View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查給出連接錯(cuò)誤信息或懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯(cuò)并通過顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。4System View的另一重要特點(diǎn)是它可以從

5、各種不同角度、以不方式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器并可自動(dòng)完成濾波器各指標(biāo)如幅頻特性波特圖、傳遞函數(shù)、根軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。5在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析方面System View還提供了一個(gè)真實(shí)靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)可以通過鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動(dòng)等。另外分析窗中還帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的接收計(jì)算器可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波。6System View還具有與外部文件的接口可直接獲得并處理輸入/輸出數(shù)據(jù)。提供了與編程語(yǔ)言VC+或仿真工具M(jìn)atlab的接口可以很方便的調(diào)用其函數(shù)。還具備與硬件設(shè)計(jì)的接口與*ilin*公司的軟件Core Generator配套

6、可以將SystemView系統(tǒng)中的局部器件生成下載FPGA芯片所需的數(shù)據(jù)文件另外System View還有與DSP芯片設(shè)計(jì)的接口可以將其DSP庫(kù)中的局部器件生成DSP芯片編程的C語(yǔ)言源代碼。進(jìn)入SystemView后，屏幕上首先出現(xiàn)該工具的系統(tǒng)視窗，系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件File、編輯Edit、參數(shù)優(yōu)選Preferences、視窗觀察View、便箋NotePads、連接Connetions、編譯器piler、系統(tǒng)System、圖符塊Tokens、工具Tools和幫助Help共11項(xiàng)功能菜單。如下列圖1所示。使用Systemview進(jìn)展系統(tǒng)仿真，一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：(1)建

7、立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)系統(tǒng)的根本工作原理，確定總的系統(tǒng)功能，并將各局部功能模塊化，找出各局部的關(guān)系，畫出系統(tǒng)框圖。(2)從各種功能庫(kù)中選取、拖動(dòng)可視化圖符，組建系統(tǒng)在信號(hào)源圖符庫(kù)、算子圖符庫(kù)、函數(shù)圖符庫(kù)、信號(hào)承受器圖符庫(kù)中選取滿足需要的功能模塊，將其圖符拖到設(shè)計(jì)窗口，按設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)。(3)設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置包括運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置(系統(tǒng)模擬時(shí)間，采樣速率等)和功能模塊運(yùn)行參數(shù)(正弦信號(hào)源的頻率、幅度、初相，低通濾波器的截止頻率、通帶增益、阻帶衰減等)。(4)設(shè)置觀察窗口， 分析模擬數(shù)據(jù)和波形在系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)處設(shè)置觀察窗口，用于檢查、監(jiān)測(cè)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以便及時(shí)調(diào)整參數(shù)

8、，分析結(jié)果。System View的工具欄設(shè)計(jì)窗口中工具欄，如下列圖2所示，由十六個(gè)常用快捷功能按鈕組成動(dòng)作條，如下圖。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)圖標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示該按鈕的作用。工具欄從左到右依次為切換按鈕、翻開文件按鈕、保存按鈕、打印按鈕、去除按鈕、刪除按鈕、斷開連接按鈕、連接按鈕、復(fù)制按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕、便箋按鈕、創(chuàng)立嵌套系統(tǒng)按鈕、觀察嵌套系統(tǒng)按鈕、根軌跡按鈕、波特圖按鈕、重繪按鈕、取消操作按鈕、開場(chǎng)仿真按鈕、系統(tǒng)定時(shí)按鈕、分析窗口按鈕。System View的圖標(biāo)庫(kù)圖標(biāo)是System View仿真運(yùn)算,處理的根本單元,共分為三大類;第一類包括信號(hào)源庫(kù),它只有輸出端沒有輸入端;第二個(gè)類包括觀察窗庫(kù),

9、它只有輸入端沒有輸出端;第三類包括其他所有圖表庫(kù),這類圖標(biāo)都有一定個(gè)數(shù)的輸入端和輸出端. 在設(shè)計(jì)窗口的左邊有一個(gè)圖標(biāo)庫(kù)區(qū)，一組是根本庫(kù)Main Libraries，共8個(gè)。另一組是可選擇的專業(yè)庫(kù)Optional Libraries,如通信庫(kù)、數(shù)字信號(hào)處理庫(kù)、邏輯庫(kù)、射頻/模擬庫(kù)等，支持用戶自己用C/C+語(yǔ)言編寫源代碼定義圖標(biāo)以完成所需自定義功能的用戶自定義庫(kù)Custom，及可調(diào)用、訪問Matlab的函數(shù)的M-Link庫(kù)，以及CDMA、DVB、自適應(yīng)濾波器庫(kù)等。根本庫(kù)圖標(biāo)在上述八個(gè)圖符中，除雙擊加法器和乘法器圖符按鈕可直接使用外，雙擊其他按鈕會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)話框，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)置圖符塊的操作參數(shù)。單擊

10、圖符庫(kù)選擇區(qū)最上面的主庫(kù)開關(guān)按鈕Main，將出現(xiàn)選擇開關(guān)按鈕Option下的庫(kù)user、通信庫(kù)m、DSP庫(kù)、邏輯庫(kù)(LOGIC)、射頻/模擬庫(kù)(RF/ANALOG)和數(shù)學(xué)庫(kù)MATALAB選擇按鈕，可分別雙擊他們選擇調(diào)用。在設(shè)計(jì)窗口中間的大片區(qū)域就是工作區(qū)域，用戶可以在這里放置、定義和連接各種圖符，建立新的系統(tǒng)。 系統(tǒng)視窗左側(cè)豎排為圖符庫(kù)選擇區(qū)。圖符塊Token是構(gòu)造系統(tǒng)的根本單元模塊，相當(dāng)于系統(tǒng)組成框圖中的一個(gè)子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表*一數(shù)學(xué)模型的圖形標(biāo)志圖符塊，圖符塊的傳遞特性由該圖符塊所具有的仿真數(shù)學(xué)模型決定。創(chuàng)立一個(gè)仿真系統(tǒng)的根本操作是，按照需要調(diào)出相應(yīng)的圖符塊，將圖符塊

11、之間用帶有傳輸方向的連線連接起來。這樣一來，用戶進(jìn)展的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語(yǔ)言編程問題，使用十分方便。進(jìn)入系統(tǒng)后，在圖符庫(kù)選擇區(qū)排列著8個(gè)圖符選擇按鈕創(chuàng)立系統(tǒng)的首要工作就是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案從圖符庫(kù)中調(diào)用圖符塊，作為仿真系統(tǒng)的根本單元模塊。可用鼠標(biāo)左鍵雙擊圖符庫(kù)選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕。 當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)中各測(cè)試點(diǎn)或*一圖符塊輸出進(jìn)展觀察時(shí)，通常應(yīng)放置一個(gè)信宿Sink圖符塊，一般將其設(shè)置為Analysis屬性。Analysis塊相當(dāng)于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖符塊之一。 在SystemView系統(tǒng)窗中完成系統(tǒng)創(chuàng)立輸入操作包括調(diào)出圖符塊、設(shè)置參數(shù)、連線等后，首先應(yīng)對(duì)輸入系統(tǒng)

12、的仿真運(yùn)行參數(shù)進(jìn)展設(shè)置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能采用數(shù)值計(jì)算方式，起始點(diǎn)和終止點(diǎn)終究為何值？終究需要計(jì)算多少個(gè)離散樣值？這些信息必須告知計(jì)算機(jī)。假設(shè)被分析的信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，則從起始時(shí)間到終止時(shí)間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時(shí)間間隔有關(guān)。實(shí)際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有這一關(guān)鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。有時(shí)，在創(chuàng)立仿真系統(tǒng)前就需要設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)。 時(shí)域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表達(dá)形式。進(jìn)入分析窗后，單擊工具欄內(nèi)的繪制新圖按鈕按鈕1，可直接順序顯示出放置信宿圖符塊的時(shí)域波形，對(duì)于碼間干

13、擾和噪聲同時(shí)存在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，給出系統(tǒng)傳輸性能的定量分析是非常繁雜的事請(qǐng)，而利用觀察眼圖這種實(shí)驗(yàn)手段可以非常方便地估計(jì)系統(tǒng)傳輸性能。實(shí)際觀察眼圖的具體實(shí)驗(yàn)方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，調(diào)整示波器水平掃描周期Ts，使掃描周期與碼元周期Tc同步即TsnTc，n為正整數(shù)，此時(shí)示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機(jī)性和示波器熒光屏的余輝作用，使假設(shè)干個(gè)碼元波形相互重疊，波形酷似一個(gè)個(gè)眼睛，故稱為眼圖。眼睛掙得越大，說明判決的誤碼率越低，反之，誤碼率上升。SystemView具有眼圖這種重要的分析功能。當(dāng)需要觀察信號(hào)功率譜時(shí)，可在分析窗下單擊信宿計(jì)算器圖標(biāo)按鈕，出現(xiàn)SystemVi

14、ew信宿計(jì)算器對(duì)話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。二、二進(jìn)制相移鍵控2PSK的調(diào)制解調(diào)2.1. 2PSK的調(diào)制原理2PSK是利用載波的不同相位去直接傳送數(shù)字信息的一種方式，假設(shè)用相位代表0” 碼， 相位0代 表1” 碼， 即規(guī)定數(shù)字基帶信號(hào)為0” 碼時(shí)， 已調(diào)信號(hào)相對(duì)于載波的相位為；數(shù)字基帶信號(hào)為1”碼時(shí) ，已調(diào)信號(hào)相對(duì)載波相位為同相。2PSK已調(diào)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： 2psk= A ang(t-nTs)coswt (an=1或-1) e2psk=Acoswt+n這種以載波的不同相位直接去表示二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)方式。 數(shù)字相位調(diào)制是用數(shù)字基帶信

15、號(hào)控制載波的相位， 使載波的相位發(fā)生跳變的一種調(diào)制方式，2PSK( 二進(jìn)制相位鍵控) 調(diào)制可采用直接調(diào)相法即雙極性數(shù)字基帶信號(hào)與載波直接相乘的方法，也可采用相位選擇法即由振蕩器和反相器電路來實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法。其原理框圖如圖4，其中。圖a就是一般的模擬相乘法，用乘法器實(shí)現(xiàn)；圖b是一種數(shù)字鍵控法。圖a模擬相乘法 圖b數(shù)字鍵控法2PSK調(diào)制器原理框圖2.2. 2PSK的調(diào)制的仿真設(shè)計(jì)根據(jù)模擬相頻法原理圖，利用System View軟件進(jìn)展仿真設(shè)計(jì)，得到圖2PSK調(diào)制仿真設(shè)計(jì)圖參數(shù)設(shè)置：Token 0：基帶信號(hào)-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)=

16、0v，；Token 3、7：相乘器Token 2,17: 載波，載波頻率為10HzToken 19：帶通濾波器，butterworth，bandpass，low 5Hz,Hi 15Hz,DSP Mode Disable.Token 16：高斯白噪聲，stdDeviation 1v,mean 0v.Token 18：低通濾波器，butterworth，lowpass，low 12Hz,DSP Mode Disable.Token 5：加法器Token 1、4、9、22,10,14,21: 分析觀察窗口檢查仿真電路圖和參數(shù)設(shè)置無誤后，進(jìn)展仿真運(yùn)行，運(yùn)行后可以很直觀地觀察到各點(diǎn)的波形如下圖二進(jìn)制不歸

17、零信號(hào)調(diào)制輸出波形解調(diào)出來的信號(hào)：仿真分析：由于2psk信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊，即恢復(fù)解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即1變?yōu)?，0變?yōu)?，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象成為2psk方式的倒現(xiàn)象或反相工作。三、2DPSK的調(diào)制和解調(diào)3.1、實(shí)驗(yàn)原理：2DPSK方式是用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為則一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的2DPSK信號(hào)的載波相位關(guān)系如下表所示數(shù)字信息與之間的關(guān)系也可以定義為2DPSK信號(hào)調(diào)制過程波形如圖1所示。1 0 0 1 0 1 1 02圖12D

18、PSK信號(hào)調(diào)制過程波形可以看出，2DPSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法可以采用：首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)展差分編碼，將絕對(duì)碼表示二進(jìn)制信息變換為用相對(duì)碼表示二進(jìn)制信息，然后再進(jìn)展絕對(duì)調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相位鍵控信號(hào)。2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖如圖2所示。圖2 2DPSK信號(hào)調(diào)制器原理圖QDCKan發(fā)送碼時(shí)鐘dn-1dn其中碼變換即差分編碼器如圖3所示。在差分編碼器中：an為二進(jìn)制絕對(duì)碼序列，dn為差分編碼序列。D觸發(fā)器用于將序列延遲一個(gè)碼元間隔，在SystemView中此延遲環(huán)節(jié)一般可不采用D觸發(fā)器，而是采用操作庫(kù)中的延遲圖符塊。圖3、差分編碼器3.2 2dpsk調(diào)制和相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置

19、：圖符參數(shù)設(shè)置:Token 0：基帶信號(hào)-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)= 0v，levels 2,phase 0。Token 2、4：相乘器。Token 13、11: 載波，載波頻率為20HzToken 1、8：差分器，logic,*or,gate delay 0,threshold 0,true output 1,false output -1,Token 5：低通濾波器，butterworth，lowpass，low11Hz,DSP Mode Disable.Token 910：延時(shí)器，100e-3.Token 6：采樣保持器，s

20、ample hold，0.Token 7：判決器，pare，a=b，true 1，false -1，Token 12：脈沖，source pulse train,freq 10Hz,pulseW 5e-3,offset 500e-3,phase 0.Token 3：加法器Token 14、15、16、17、18、19、20、21: 分析觀察窗口。仿真結(jié)果：基帶信號(hào)相對(duì)碼2dpsk解調(diào)后抽樣判決延遲后輸出碼系統(tǒng)仿真結(jié)果分析：Sink1、sink6分別為調(diào)制解調(diào)信號(hào)，兩個(gè)圖像完全一致，說明該調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的準(zhǔn)確。Sink9為濾波后的信號(hào)，存在一定的波動(dòng)誤差，而sink6為轉(zhuǎn)換后的相對(duì)碼波形。相干解調(diào)錯(cuò)一位，碼變換錯(cuò)兩位；相干解調(diào)錯(cuò)連續(xù)兩位，碼變換也錯(cuò)兩位；相干解調(diào)錯(cuò)連續(xù)n位，碼變換也錯(cuò)兩位。3.3 2dpsk調(diào)制和差分解調(diào)系統(tǒng)組成、圖符塊參數(shù)設(shè)置：圖符參數(shù)設(shè)置:Token 0：基帶信號(hào)-PN碼序列將參數(shù)設(shè)置為Rate=10HZ,Amp(幅度)= 1v, Offset(偏移)= 0v，levels 2,phase 0。Token 8、10：相乘器。Token 16: 載波，Amp(幅度)= 1v,載波頻率為20HzToken 17：差分器，logic,*or