基于SystemView的通信系统的仿真自己用软件仿真出来的.docx
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基于SystemView的通信系统的仿真自己用软件仿真出来的
存档资料成绩：
华东交通大学理工学院
课程设计报告书
所属课程：
通信原理
设计题目：
基于SystemView的通信系统的仿真
分院：
电信分院
班级：
通信工程2008级2班
姓名：
骆玉春
学号：
20080210420224
指导教师：
胡保安
实验地点：
三教五楼（机房机8）
2010年6月28日
华东交通大学理工学院
课程设计任务书
专业：
08通信工程班级：
2班姓名：
骆玉春
一、课程设计题目
基于SystemView的通信系统的仿真
二、课程设计工作：
自2011年6月26日起至2011年6月30日止。
三、课程设计的内容要求：
1、学会如何使用SystemView软件。
2、识别各种SystemView软件中各模块及其图形表示和文字符号。
3、掌握通信系统的设计思想以及常见的通信系统结构组成。
4、熟练掌握2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK系统的工作原理和仿真波形规律。
5、学会怎样建立通信系统的基本数学模型。
6、学会分析仿真波形图。
学生签名：
2011年6月28日
课程设计评阅意见
序号
项目
等 级
优秀
良好
中等
及格
不及格
1
课程设计态度评价
2
出勤情况评价
3
任务难度评价
4
工作量饱满评价
5
任务难度评价
6
设计中创新性评价
7
论文书写规范化评价
8
综合应用能力评价
综合评定等级
评阅人 职称
2011年月日
目录
课程设计任务书1
课程设计评阅意见2
目录3
第1章序言4
第2章课程设计任务5
2.1设计要求5
2.2设计内容5
第三章SystemView软件基本介绍5
第四章二进制振幅键控2ASK7
4.12ASK调制系统7
4.22ASK调制解调系统5
4.32ASK系统仿真结果分析11
第五章二进制频移键控2FSK11
5.12FSK调制系统11
5.22FSK调制解调系统14
5.32FSK系统仿真结果分析17
第六章二进制移相键控2PSK17
6.12PSK调制系统17
6.22PSK调制解调系统19
6.32PSK系统仿真结果分析21
第七章二进制差分移相键控2DPSK22
7.12DPSK调制系统22
7.22DPSK调制解调系统22
7.32DPSK系统仿真结果分析25
第八章课程设计总结26
第九章课程设计心得27
第十章参考文献28
第1章序言
我们这次课设的目的就是要对数字调制解调的通信系统进行仿真研究。
数字通信系统的模型如下：
图1-2数字通信体统的一般模型
数字信号的传输方式可以分为基带传输和频带传输。
为了使信号在频带信道中传输，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和解调。
数字调制与解调模块是我们这次课程设计的内容，课程设计是一次综合实验的检测，是对整个通信系统的更好的实际性的理解。
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成合适的在信道中传输带通信号。
基本的数字调制有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控（PSK）、相对相移键控（DPSK）。
在接收端可以采用相关解调和非相干解调还原数字基带信号。
数字解调就是还原基带信号。
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AM,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。
此次课程设计，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。
第2章课程设计任务
2.1设计要求
1、建立通信系统的基本数学模型
要根据通信系统的基本原理，确定总的系统功能，将各部分功能模块化，并找出个部分之间的关系，画出系统框图。
2、从各种功能库中选取、双击或拖动可视化图符，组建通信系统
在信号源（source）图符库、算子（operator）图符库、函数（function）图符库、信号接收器（sink）图符库中选取满足需要的功能模块，将其双击或拖动到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。
3、根据系统性能指标，设置和调整各模块参数。
4、设置系统定时参数
5、实现系统运行仿真，观察分析结果（分析窗口、动态探针、实时显示）。
2.2设计内容
1、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的工作原理
2、画结构框图
3、按照系统框图进行设计仿真
4、观察输入序列、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号、带通输出、低通输出和解调输出的波形是否正确和特点，并仿真输出波形。
第3章SystemView软件基本介绍
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。
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，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是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平台。
从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。
进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：
文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。
如下图3-1所示。
图3-1进入systemview的界面
第4章二进制振幅键控2ASK
4.12ASK调制系统
2ASK信号的产生方法有两种，如图4-1所示
图4-1（a）图4-1（b）
图（a）是通过二进制基带信号序列与载波直接相乘而产生的2ASK信号的模拟调制方法；图（b）是一种键控方法，这里的电子开关受调制信号的控制。
调制系统框图如图4-2所示，仿真后结果如图4-3所示。
图4-22ASK系统调制框图
图4-32ASK调制系统仿真结果图
1、基带伪随机符号序列：
（振幅Amplitude=1，偏移量为Offset=1，rate=10）（Sink8）
2、载波信号：
（振幅amplitu=1，频率Frequency=15Hz，初相Phase（deg）=0）（Sink1）
3、2ASK调制信号：
（Sink7）
4.22ASK调制解调系统
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。
其解调框图如图4-4，图4-5所示。
图4-42ASK的非相干解调框图
图4-52ASK的相干解调框图
2ASK的调制解调系统（相干解调）框图如图4-6所示，仿真后结果如图4-7所示。
图4-62ASK相干解调系统框图
图4-72ASK调制解调系统仿真结果图
1、输入的随机序列：
（振幅Amplitude=1000，偏移量为Offset=1000，rate=100）（Sink1）
2、经过2ASK调制后的信号：
（载波频率为1000Hz）（Sink17）
3、经过低通滤波器产生的信号：
（Sink16）
4、通过该抽样判决后的解调波形如下（Sink19、Sink20）
4.32ASK系统仿真结果分析
如图所示调制信号Sink1的图形与解调后的信号Sink20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。
第5章二进制频移键控2FSK
5.12FSK调制系统
2FSK信号的产生方法有两种，如图5-1所示
图5-1（a）模拟调频法图5-1（b）键控法
图（a）是通过二进制基带信号序列与载波直接相乘而产生的2FSK信号的模拟调制方法；图（b）是一种键控方法，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。
调制系统框图如图5-2所示，仿真后结果如图5-3所示。
图5-22FSK系统调制框图
图5-32FSK调制系统仿真结果图
1、基带伪随机符号序列：
（振幅Amplitude=1，偏移量为Offset=1，rate=5，No.Levels=2）（Sink10）
2、经过方向器输出的输入序列：
（Sink11）
3、反向器对应的的已调信号经相乘器与载波相乘后的信号：
（Sink9）
4、基带信号对应的的已调信号经相乘器与载波相乘后的信号：
（Sink8）
5、Sink8与Sink9信号相加后的最终的2FSK调制信号（Sink7）
5.22FSK调制解调系统
二进制频移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。
其解调框图如图5-4，图5-5所示。
图5-42FSK的非相干解调框图
图5-52FSK的相干解调框图
2FSK的调制解调系统（相干解调）框图如图5-6所示，仿真后结果如图5-7所示。
图5-62FSK相干解调系统框图
图5-72FSK调制解调系统仿真结果图
1、输入的随机序列：
（振幅Amplitude=1，偏移量为Offset=0，rate=50，No.Levels=2）（Sink17）
2、2FSK已调信号：
载波频率为1000Hz（Sink18）
3、两输入已调信号经低通滤波器后的信号如下（Sink21Sink22）
4、解调信号（Sink20）
5.32FSK系统仿真结果分析
如图Sink17、Sink20分别为系统的输入和输出，输入为调制信号，输出为解调后信号，两信号基本一致，但解调信号每段的起始点有波动，造成的主要原因是调制系统的误差。
仿真结果准确。
同样已调信号不是很清楚，因为载波频率太高的缘故。
对于2FSK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。
相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续n位，码变换也错两位。
第6章二进制移相键控2PSK
6.12PSK调制系统
2PSK信号的产生方法有两种，如图6-1所示。
图6-1（a）模拟调频法图6-1（b）键控法
2PSK信号可以采用两种方法实现。
一种是如图6-1（a）所示的模拟调制法，二进制数字序列经码型变换，由单极性码形成幅度为的双极性不归零码，与载波相乘而产生2PSK信号。
另一种是如图6-1（b）所示的键控法。
调制系统框图如图6-2所示，仿真后结果如图6-3所示。
图6-22PSK系统调制框图
图6-32PSK调制系统仿真结果图
1、基带伪随机符号序列：
（振幅Amplitude=2，偏移量为Offset=0，rate=5，No.Levels=2）（Sink3）
2、2PSK已调信号（Sink5）
6.22PSK调制解调系统
2PSK信号的解调一般采用相干解调，如图6-4所示。
图6-42PSK的相干解调框图
2PSK的调制解调系统（相干解调）框图如图6-6所示，仿真后结果如图6-7所示。
图6-52FSK相干解调系统框图
图6-62FSK调制解调系统仿真结果图
1、输入的随机序列：
（振幅Amplitude=1，偏移量为Offset=0，rate=10，No.Levels=2）（Sink1）
2、2PSK已调信号（Sink2）
3、与载波相乘后的结果（Sink17）
4、经过低通滤波器后的输出信号（Sink10）
5、经抽样判决器后输出的解调信号（Sink15）
6.32PSK系统仿真结果分析
如图Sink1、Sink15分别为系统的输入和输出，输入为调制信号，输出为解调后信号，两信号基本一致，但解调信号每段的起始点有波动，造成的主要原因是调制系统的误差。
仿真结果准确。
同样已调信号不是很清楚，因为载波频率太高的缘故。
相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续n位，码变换也错两位。
第7章二进制差分移相键控2DPSK
7.12DPSK调制解调系统
2DPSK信号的产生方法有两种，如图7-1所示。
图7-1（a）模拟调频法图7-1（b）相移键控法
2DPSK信号的产生基本类似于2PSK，只是调制信号需要经过码型变换，将绝对码变为相对码，可以采用两种方法实现。
一种是如图7-1（a）所示的模拟调制法，二进制数字序列经码型变换，由单极性码形成幅度为的双极性不归零码，与载波相乘而产生2DPSK信号。
另一种是如图7-1（b）所示的键控法。
但是这两种方法我始终没有成功调试出来，故搜索了一些资料，按照科斯塔斯锁相环解调2DPSK系统的框图进行仿真，调制解调系统框图如图7-3所示，仿真后结果如图7-4所示。
7.22DPSK调制解调系统
2DPSK信号的解调可以采用相干解调和非相干解调两种方法，本次仿真采用的是相干解调方法，解调框图如图7-2所示。
图7-22DPSK的相干解调框图
但是这两种方法我始终没有成功调试出来，故搜索了一些资料，按照科斯塔斯锁相环解调2DPSK系统的框图进行仿真，调制解调系统框图如图7-3所示，仿真后结果如图7-4所示。
图7-32DPSK系统调制框图
图7-42DPSK调制系统仿真结果图
1、基带信号序列：
（振幅Amplitude=1，偏移量为Offset=0，rate=10，No.Symbols=2，Frequency=50Hz，Phase=30）（Sink13）
2、延时后的信号（Sink11）
3、环路滤波器的输出信号（Sink6）
4、2DPSK输出信号（Sink8）
5、2DPSK信号比较
7.32DPSK系统仿真结果分析
如图Sink1、Sink15分别为系统的输入和输出，输入为调制信号，输出为解调后信号，本课设中，2DPSK部分的仿真我没能完成，改动一些参数后，仍然不能发现问题之所在，但调制解调过程中的信号每段的有波动，造成的主要原因是调制系统的误差。
仿真过程较为准确。
相干解调错一位，码变换错两位；相干解调错连续两位，码变换也错两位；相干解调错连续n位，码变换也错两位。
第8章课程设计总结
此次课程设计的主要是实现：
2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK四个通信调制解调系统的仿真：
2ASK调制模拟调制法用乘法器来实现，解调为相干解调信号经过带通滤波器，相乘器，低通滤波器，抽样判决器，然后输出。
2FSK是使得载波频率在二进制基带信号f1和f2两个频率点间变化，可以看成是两个不同载波频率的2ASK信号的叠加。
此处是通过键控法来实现的。
解调是通过两个带通滤波器与相乘器相乘，在经过低通滤波器，然后抽样判决输出。
2PSK是利用载波相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变，用绝对相移方式即以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号，此处通过模拟调制的方法调制。
解调则是让信号经过带通滤波器，然后相乘器与载波相乘，最后是带通滤波器和抽样判决输出。
2DPSK是避免0°和180°相位模糊性产生的调制系统。
通过相对相移键控实现0干扰。
相干解调器原理为信号相对变换，经过带通滤波器相乘器低通滤波器，抽样判决器，码反变换器。
对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率。
若采用相同的解调方式，在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3DB，2FSK比2PSK高3DB,由此，在抗加性高斯白噪声方面，相干2PSK性能最好，2FSK次之，2ASK最差。
对调制和调制方式的选择要作全面考虑，如果抗噪声性能是最主要的，则应考虑相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可取；如果要求较高的频带利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK，而2FSK最不可取；如果要求较高的功率利用率，则应选择相干2PSK、2DPSK、2ASK最不可取；若传输信道是随参信道，则2FSK具有更好的适应能力。
目前用得最多的数字调制方式是相干2DPSK和非相干2FSK。
相干2DPSK主要用于高速数据传输，而非相干2FSK则用于中、低速数据传输中，特别是在衰落信道中传输数据时，它证明了自己的广泛的应用。
第9章课程设计心得
本次课程设计本人觉得非常有意义。
这次设计又给了我一次锻炼的机会，首先是这次课程设计涉及到的软件：
systemview。
这个软件以前从没听过，还不是很熟悉，操作就更不提了，所以这次课设的难点就是这个软件。
但因为课设时间安排的限制，所以并不能把这个软件学得十分的透彻，只能是现学现卖，学部分与课设相关的知识。
当然，在这次课设的过程中，我觉得态度是最重要的。
没有一个好的态度，以一颗烦燥的心或一颗投机取巧的心是得不出实验结果或者是学不得实质的东西。
我前后总共花了两天时间才基本完成这次课设的一些操作。
通过此次课程设计，我学到2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK通信系统的设计与仿真。
通过波形的可视化，使得系统更加形象，理解的更加透彻，在实验中关于滤波器的选择上遇到了困难，多亏老师和同学们的帮助，使我克服困难顺利完成课程设计。
首先要感谢胡保安老师的悉心指导，在此，谨向胡保安老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
总之，能顺利的完成本次课程设计，我感到非常的高兴，这次课设有90%都是我自己独立完成，特有成就感，虽然累是累了点，但是这种学知识的劳累，我觉得很值，在今后的学习和生活中，我将会继续以这种心态来思想自己的理想。
最后，再次感谢老师和同学的相互帮助，顺利地完成此次课程设计！
第10章参考文献
[1]樊昌信，曹丽娜编著，《通信原理》国防工业出版社，2006.
[2]樊昌信,曹丽娜《通信原理》国防工业出版社，2006.
[3]吴大正.信号与线性系统分析.高等教育出版社，2005.
[4]李东生.《SystemView系统设计及仿真入门与应用》电子工业出版社.
[5]杨翠蛾.《高频电子线路实验与课程设计SystemView部分》哈尔滨工程大学出版社.
[6]陈萍.《现代通信实验系统的计算机仿真》国防工业出版社.
[7]李哲英主编，SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册，内部资料，1997.
[8]陈星，刘斌编写，SystemView通信原理实验指导，北京航空航天大学电子工程系内部讲义，1997.
[9]樊昌信，曹丽娜编著，《通信原理》（第6版）学习辅导与考研指导[M].北京：
国防工业出版社，2008.
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