2ASK数字调制解调的仿真模型设计Word格式文档下载.docx
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6、调试过程及结果........................................
.11
7、遇到的问题与解决方法 12
8、课程设计体会 13
9、参考文献 13
15
一、课程设计题目:
数字调制解调系统2ASK仿真模型设计
二、课程设计目的:
1.学习使用计算机建立通信系统仿真模型的基本方法及基本技能,学会利用仿真的手段对于实用通信系统的基本理论、基本算法进行实际验证 ;
2.学习现有流行通信系统仿真软件的基本使用方法,学会使用这些软件解决实际系统出现的问题;
3.通过系统仿真加深对通信课程理论的理解;
4.利用所学《通信原理》的基本知识,设计一个2ASK数字调制器。
完成对2ASK的调制与解调仿真电路设计,并对仿真结果进行分析;
5.理解2ASK信号的产生,掌握2ASK信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。
三、课程设计原理:
3.1.Systemview软件简介:
(1)IBM的SystemView网络管理系统:
IBMSystemView是一种用于在异构环境识别和管理多个系统的企业级网络管理系统,它是IBM最早认可的工业标准协议产品之一。
这些工业标准包括传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)和开放式系统互联(OSI)协议,而不仅仅是它自己的系统网络体系结构(SNA)协议。
SystemView建造于系统应用体系结构(SAA)环境,它使用OSI公用管
理信息协议(CMIP),网络上的资源的信息存储于对象数据库。
虽然
SystemView是一种侧重于对IBM设备进行管理的IBM产品,它仍然包括了OSI
标准,从而可以胜任管理企业级网络的工作。
(2)可视化软件工具:
工具简介:
SystemView是美国ELANIX公司推出的,基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具,它使用功能模块(Token)去描述程序,无需与复杂的程序语言打交道,不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真,快速地建立和修改系统、访问与调整参数,方便地加入注释。
主要作用:
利用SystemView,可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统,各种多速率系统,因此,它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
用户在进行系统设计时,只需从System View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。
工具特点:
SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库(Main
Library)及专业库(OptionalLibrary),基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;
专业库有通讯
(Communication)、逻辑(Logic)、数字信号处理(DSP)、射频/模拟
(RF/Analog)等;
它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证,尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统;
并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频
/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析。
SystemView能自动执行系统连接检查,给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息,通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。
这个特点对用户
系统的诊断是十分有效的。
SystemView的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式,按要求设计多种滤波器,并可自动完成滤波器各指标—如幅频特性(伯特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。
在系统设计和仿真分析方面,SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。
在窗口内,可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。
另外,分析窗中还带有一个功能强大的 “接收计算器”,可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。
SystemView还具有与外部文件的接口,可直接获得并处理输入/输出数据。
提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的接口,可以很方便的调用其函数。
还具备与硬件设计的接口:
与Xilinx公司的软件Core
Generator配套,可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件;
另外,SystemView还有与DSP芯片设计的接口,可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。
3.2.使用systemview进行基本调制解调系统设计:
二进制振幅键控(2ASK,OOK):
(1)ASK概念:
用二进制的数字信号去调制等幅的载波。
即传“1”信号时,发送载波,传“0”信号时,送0电平。
所以也称这种调制为通(on)、断(off)键控
OOK。
其实现模型如图1所示:
图1-2ASK调制时间波形
注意:
以后在分析数字调制时均假设调制信号(即数字信号)具有不归零矩形脉冲波形。
(2)2ASK信号的时间表达式及波形:
2ASK信号的时间表示式:
(3)2ASK信号的功率谱密度:
由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程,所以调制后的二进制数字信号也是一个随机过程,因此在频率域中只能用功率谱密度表示。
已知二进制随机脉冲序列功率谱密度表达式为:
显然,Ps(f)只在G(0)处有线谱(线谱即为离散谱),且G(0)=Ts,所以
有
因此,2ASK的功率谱密度为
当概率P=0.5时,2ASK的功率谱密度可进一步整理为
2ASK信号功率谱密度的特点如下:
a、由连续谱和离散谱两部分构成;
连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定,离散谱由载波分量决定。
b、已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍,即2ASK=2fs。
(4)2ASK信号的接收(解调):
与DSB相似,主要有两种方式:
非相干接收和相干接收。
其组成框图如图
2所示。
工作原理及误码特性将在后面进行分析。
图2-2ASK信号接收系统组成方框图
四、课程设计内容:
4.1.2ASK信号的产生:
有两种方法:
相乘电路法和键控法。
二进制振幅键控(2ASK)信号的产生方法之一:
相乘电路法如下图所示,
图3-相乘电路法
二进制振幅键控(2ASK)信号的产生方法之二:
键控法如下图所示,
图4-通-断键控法
经过论证决定选用方法一,也就是相乘电路法来产生2ASK信号。
4.2.电路与参数计算:
2ASK信号解调的常用方法主要有两种:
包络检波法和相干检测法。
包络检波法的原理方框图如图2所示。
带通滤波器(BPF)恰好使2ASK信号完整地通过,经包络检测后,输出其包络。
低通滤波器(LPF)的作用是滤除高频杂波,使基带信号(包络)通过。
抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。
定时抽样脉冲(位同步信号)是很窄的脉冲,通常位于每个码元的中央位
置,其重复周期等于码元的宽度。
不计噪声影响时,带通滤波器输出为2ASK信号,即 ,包络检波器输出为s(t)。
经抽样、判决后将码元再生,即可恢复出数字序列。
相干检测法原理方框图如图5、6所示。
相干检测就是同步解调,要求接收机产生一个与发送载波同频同相的本地载波信号,称其为同步载波或相干载波。
利用此载波与收到的已调信号相乘,输出为:
图5-2ASK信号的包络解调
图6-2ASK信号的相干解调
经低通滤波滤除第二项高频分量后,即可输出s(t)信号。
低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。
由于噪声影响及传输特性的不理想,低通滤波器输出波形有失真,经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲。
虽然2ASK信号中确实存在着载波分量,原则上可以通过窄带滤波器或锁相环来提取同步载波,但这会给接收设备增加复杂性。
因此,实际中很少采用相干解调法来解调2ASK信号。
因此采用包络检波解调。
五、电路图:
图7-2ASK的解调原理仿真图
分析:
图中标记有数字0、1、2、8、9的图形构成了基带信号的调制系统,数字3、4、5、7的图形构成了非相干解调系统,数字
10、11、12、13、14、15的图形构成了相干解调系统。
参数设置如图8、9、10所示:
图8-基带信号参数
图9-调制载波信号参数设置
图10-解调载波参数设置
六、调试过程及结果:
按照上面所设置的参数,非相干解调信号、调制信号与相干解调信号的波形分别如图11、12、13所示:
图11-非相干解调信号
图12-调制信号
图13-相干解调信号
非相干解调信号与调制信号波形产生的对比如图14所示:
图14-非相干解调波形和调制波形的比较
相干解调信号与调制信号波形产生的对比如图15所示:
图15-相干解调波形和调制波形的比较
由此可以看出:
它符合数字调制解调系统2ASK的原理。
即当发送为“0”时,解调出的也为“0”;
当发送为“A”时,解调出的也为“A”。
同时也说明了相干解调确实是利用了载波信号,因此解调出的信号也会伴有载波的信号;
而非相干调制则并没有利用载波信号,因此解调出的信号是接近于原信号的波形。
七、遇到的问题与解决方法:
在此次课程设计过程中,因为自己对Systemview软件的操作原理并不是很熟悉,所以难免遇到了许多难以应对的问题。
在设计电路过程中,因为选择错了元件,导致设计不能顺利进行,经过小组同学的细心讲解与指导,才使我顺利完成了起初的电路图设计。
在调制过程中遇到了更让我不解的问题,电路图完全是正确的,可是结果却总是有问题。
和组员的设计方案对比之后方才知道,原来带通滤波器的带宽必须要和已调信号的带宽相同,而且还需要注意的是要适当的选择基带频率,因为基带频率的选择决定了时延的选择,一旦选择不当,会导致仿真的时候产生误码,也会影响调制结果。
最终在小组同学的帮助下,顺利完成了以上对于2ASK仿真模型设计的课题。
八、课程设计体会:
通过这次课程设计,使我对通信系统原理有了更进一步的了解与认识,让我学习和掌握了许多关于Systemview软件
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- ASK 数字 调制 解调 仿真 模型 设计