基于SystemView的2PSK仿真实现综述.docx

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基于SystemView的2PSK仿真实现综述

JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

通信原理课程设计报告

课程设计题目：

基于SystemView的2PSK仿真实现

班级：

学号：

姓名：

指导教师姓名：

钱志文任艳玲

设计地点：

60#507

2015年

序言···················································3

第1章SystemView软件介绍·····························4

1.1SystemView介绍·······································4

第2章2PSK系统工作原理·······························5

2.1工作原理··············································5

2.22PSK的解调原理·······································6

第3章基于SystemView的2PSK仿真实现···················7

3.1仿真方案原理·········································7

3.2仿真框图及介绍·········································8

3.3仿真结果及其分析········································8

参考文献················································11

体会与建议··············································12

附录···················································13

序言

本次课程设计的课题是基于SystemView的2PSK系统仿真设计，要求为输入双极性码元速率为11B，载波频率为110Hz，观察输入序列、PSK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，并画出各点波形。

2PSK是二进制相移键控。

2PSK是相移键控的最简单的一种形式，它用两个初相相隔为180的载波来传递二进制信息。

在波形图中,假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。

但是,由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊,即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相,也可能反相,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反,即“1”变为“0”,“0”变为“1”,判决器输出数字信号全部出错。

这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。

这也是2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。

另外,在随机信号码元序列中,信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形,致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。

2PSK信号的解调方法是相干解调法。

由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。

进行抽样判决。

判决器是按极性来判决的，抽样判决器设置门限值为0，大于0时输出码元“1”，小于0时输出码元“0”。

第1章

1.1SystemView介绍

SystemView是一款在Windows环境下运行的可视化软件工具，它通过使用功能模块来描述程序，不需要任何的程序语言即可用于系统仿真分析，也就是说该软件不像其它软件那样需要写代码才可以完成各种通信系统的设计仿真。

从通信系统的设计仿真、滤波器设计、信号仿真处理直到各个领域中，SystemView在完整功能和友好的环境下，给用户提供了一个良好的分析工具，从而灵活快捷的建立各种通信系统、修改与调整系统参数。

通过SystemView可构造各种复杂的通信系统例如各种多速率以及各种模拟、数字、数模混合系统。

因此，使用SystemView可以进行各种控制系统的设计和仿真。

用户进行系统仿真设计时，仅仅需要从图标库中选出需要的图标并设置有关的参数，将各个图标的引脚连接起来，然后系统定时后仿真操作，最终观察时域波形图、功率谱图等得出系统的仿真分析结果，对系统的性能进行分析。

SystemView能自动检查系统的连接，以发出错误连接信号或尚悬空的待连接端信号，用户从而可以发现连接出错并通过显示修改发生错误的图标。

这个功能对用户系统的诊断很有效果。

SystemView的另一重要功能是它可以按照多种要求设计滤波器，以不同的办法、不同的视角进行各滤波器间不同指标的转换。

SystemView在通信系统设计、波形仿真和系统分析方面提供了一个方便灵活的窗口用来分析系统波形。

用户可以在该窗口中通过鼠标控制内部数据的图形放大、缩小、合并、组合、截图等。

此外，分析窗口中有一个多功能的“接收计算器”，可对仿真运行结果进行各种运算、滤波和分析等处理。

SystemView的资源库非常丰富，包括包含了各种信号源、加法器、函数运算器、接收器、乘法器的基本库，也包含了逻辑、射频（模拟）、通讯、数字信号处理的专业库。

这些资源库十分适合设计和仿真现代通信系统，包括无绳电话、调制解调器（Modem）、手机等。

也可进行各种系统时域、频域、频谱分析，以及对各种逻辑电路、射频/模拟电路进行理论和失真分析等。

第2章

2.1工作原理

2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。

就是根据数字基带信号的两个电平（或符号）使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。

在2psk中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。

其表达式如下：

2PSK信号可以表述为一个双极性码元的矩形脉冲与一个正弦载波相乘：

（t）=s（t）coswct

2PSK的典型波形：

2PSK模拟调制法：

2PSK键控调制法：

说明：

2psk调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器。

就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s（t）要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。

而就键控法来说，用数字基带信号s（t）控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s（t）为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。

2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。

2.22PSK解调原理

说明：

由于PSK信号的功率谱中五载波分量，所以必须采用相干解调的方式。

在相干解调中，如何得到同频同相的本地载波是个关键问题。

只有对PSK信号进行非线性变换，才能产生载波分量。

2PSK信号经过带通滤波器得到有用信号，经相乘器与本地载波相乘再经过低通滤波器得到低频信号v（t），再经抽样判决得到基带信号。

第3章

3.1仿真方案原理

用systemview仿真时，采用的是键控法调制产生2psk信号和相干解调恢复基带信号。

如图3.1-1所示：

3.1-1

由载波、乘法器、带通滤波、低通滤波组成相干解调模块。

如图3.1-2所示：

3.1-2

3.2仿真框图及介绍

仿真框图如图3.2-1所示：

3.2-1

框图介绍：

0是反相器；1是载波，其载波频率为110Hz，幅度为1V，13选择的波形参数与1本地载波完全相通，只有这样才能正确解调出基带信号1的波形；3数字基带信号是伪随机信号，频率为11Hz，输出是双极性非归零波形，用来控制2单刀双掷开关，产生2psk信号；7低通滤波器滤除相干载波与2psk相乘后的交流成分，通过直流成分。

根据键控规则，选择“0”相位的表示码元“1”，“π”相位表示码元“0”，后边的8抽样判决器设置门限值为0，大于0时输出码元“1”，小于0时输出码元“0”。

3.3仿真结果及其分析

w0为输入信号波形，w1为2PSK波形，w4为输出波形。

输入载波信号跳变时，2PSK信号发生相位反转；输出波形经由抽样判决器，大于0时输出码元“1”，小于0时输出码元“0”，输出波形与输入波形有一定的延时。

W5为带通滤波波形，w2为与相干载波相乘后输出波形，w3为低通滤波波形。

2psk相干解调中已调信号与载波相乘输出的波形中含有很多高频成分，我们需要用低通滤波器将这些高频成分滤除，得到需要的低频部分。

图为带通滤波的功率谱，中心频率为110Hz，上边带大约为120Hz，下边带大约为90Hz

参考文献

《通信系统实验与设计指导书》

《通信原理》樊昌信曹丽娜

体会与建议

通过本次课程设计，我掌握了SystemView软件的基本操作，并对各种模拟传输系统和数字传输系统有了更深刻的了解，对其各个部件的参数和作用有了更系统的认识。

在课程设计过程中出现了很多问题，但在老师的指导和同学的帮助下都一一解决。

在课程设计上，巩固了基础知识，加深了对2PSK的理解，也增强了动手实践能力。

在时钟的设计上，一开始时钟选择的过小，以至于波形过于密集，无法看出2PSK波形与相干载波之间的关系变化，在老师的提醒下，调大了时钟。

时钟调大之后，波形的变化规律显而易见，容易辨认。

附录

总仿真框图：