2ASK数字调制解调的仿真模型设计.docx

2ASK数字调制解调的仿真模型设计.docx

《2ASK数字调制解调的仿真模型设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2ASK数字调制解调的仿真模型设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计报告

课题名称 通信原理课程设计

设计题目2ASK数字调制解调的仿真模型设计

学 院 电子信息学院

专 业 通信工程

班级 学号 姓名 指导教师

目 录

1、课程设计题目 2

2、课程设计目的 2

3、课程设计原理 2

3.1.Systemview软件简介 2

3.2.使用systemview进行基本调制解调系统设计 4

4、课程设计内容 7

4.1.2ASK信号的产生 7

4.2.电路与参数计算 7

5、电路图 9

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