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2DPSK
南昌工程学院
综合课程设计说明书
题目基于SystemView的2DPS调制与解调
课程名称2DPS调制与解调
系院信息工程学院
专业12通信技术
班级01班
学生姓名陈龙
学号2012011777
指导教师聂菊根、李院民、高惠娟
设计起止时间:
2014年5月26日至2014年5月30日
目录
1、SystemView软件概述
2、2DPSK的基本原理
3、2DPSK的调制原理
4、2DPSK的解调原理
5、各个部分波形
6、结束语
7、参考文献
1、SystemView软件概述
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,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。
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,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。
SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库(MainLibrary)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;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。
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。
2、2DPSK的基本原理:
说到2DPSK,就不得不说一下二进制移相键控(2PSK)。
所谓二进制移相键控(2PSK)方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而改变的一种数字调制方式。
即若发送二进制符号0则载波初始相位取0,若发送二进制符号1则载波初始相位取
,如图1所示(假设一个码元用一个周期的正弦波表示)。
这种移相通常被称为绝对移相方式,如果采用绝对移相方式,由于发送端是以某一个相位作基准的,因而在接收系统中也必须有这样一个固定基准相位作参考。
如果这个参考相位发生变化(0相位变
相位或
相位变0相位),则恢复的数字信息就会由0变为1或由1变为0,从而造成错误。
这种现象常称为2PSK方式的“倒
”现象或“反向工作”现象。
为此实际中一般采用一种所谓的差分移相键控(2DPSK)方式。
2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。
例如,假设相位值用相位偏移
表示(
定义为本码元初相与前一码元初相之差),设编码结果如图2.1所示。
这样就避免了2PSK中的倒
现象。
产生2DPSK信号时,先将输入的绝对码转换成相对码,然后再用相对码用二进制绝对移相方式对载波进行调相。
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。
即本码元初相与前一码元初相之差。
假设前后相邻码元的载波相位差为
,可定义一种数字信息与
之间的关系为:
3、2DPSK的调制原理:
众所周知2PSK调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示,而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。
若设
是传输数字码元的绝对码,则2PSK已调信号在任一个码元时间
内的表达式为
(1)
若将传输数字码元的绝对码
先进行差分编码得相对码
,其差分编译码如下:
差分编码为
(2)
差分译码为
(3)
再将相对码
进行2PSK调制,则所得到的即是2DPSK已调信号,其在任一码元时间
内的表达式为
(4)
差分编码移相2DPSK在数字通信系统中是一种重要的调制方式,其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK),因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。
2DPSK调制解调系统的原理框图如图;
2DPSK调制原理是指载波的相位受数字信号的控制而改变,通常用相位0来表示“1”,而用180°来表示“0”。
差分移相键控2DPSK信号的参考相位不是未调波的相位,而是相邻的前一位码元的载波相位。
2DPSK信号的产生只需要在二相调制前加一套相对码变换电路就可以实现,2DPSK的调制方框图见图2.3,其中
为载波,
为已调信号。
4、2DPSK解调原理(差分相干解调法)
此方案是直接比较前后码元的相位差,从而恢复发送的二进制数字信息。
由于解调的同时完成了码反变换作用,故解调器中不需要码反变换器。
由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波,因此是一种非相干解调方法。
当调频信号不包括载波分量时,必须采用相干解调,2DPSK的解调可采用两种方法。
其一是极性比较法,然后再用码变换器变为绝对码。
5、各个部分的波形
调制波形
输入的PN码
差分码
调制输出
解调波形
相乘输出
滤波输出
判压输出
解调输出
整体波形
Systemview仿真系统图
6、结束语:
通过对2DPSK调制方式的复习,对调制解调的理论知识有了更深的理解;而对仿真软件SystemView学习,学会了运用这个软件;由于两方面的学习和探索,经过多次测试最终完成设计任务。
培养了实际动手能力,增强了将书本知识转化为实践设计能力。
在此次实习中也遇到不少问题,如一开始对软件的不了解,对根据原理图来在Systemview上画模拟的仿真电路图不清楚。
最后通过同学的帮助和自己的努力终于了解弄清楚,最终完成了课设。
通过本次实习,我收获了不少东西。
熟悉了Systemview仿真软件,知道了Systemview是什么,学会了简单的运用,能用它设计简易的模拟电路图并进行仿真,更重要的是培养了我们解决实际问题的能力,这对在以后的工作中有相当大的帮助。
当然期间我也遇到过一些一时解决不了的问题,最终在老师的耐心指导和同学的讨论下,这些问题都得到了很好的解决,在此特别感谢给与过我帮助的老师与同学。
参考文献
[1]樊昌信,曹丽娜编著,通信原理(第6版)[M].北京:
国防工业出版社,2008。
[2]曹志刚,钱亚生编著,现代通信原理,清华大学出版社,1992。
[3]罗伟雄,韩力,原东昌编著,通信原理与电路,北京理工大学出版社,1999。
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- DPSK