通信原理说明书.docx

1、通信原理说明书广西工学院通信原理 课程设计题目：2FSK相干解调系 别：计算机工程系学 号：0姓 名：黄朝跃班 级：通信061指导老师：沈宏琪日 期：2008年1月6日1.设计目的3 2.相关原理说明 3 2.1信源编码.32.2调制方法.32.3 2FSK调制.42.4 2FSK传输. 5 2.5 解调方法 53. 基于System View的通信系统仿真 6 3.1开发工具说明 6 3.2仿真实验原理及方框图 6 3.3仿真系统设计过程. 8 4. 4.仿真实验心得. 10 5. 5.参文献 101.设计目的 运行系统可以设计出方框图用于实现将一随机方波进行调制与解调。使其运行结果仿真与随

2、机方波一致。2.相关原理说明： 2.1 信源编码信源编码的目的是提高信源的效率，去除冗余度。信道编码的目的主要有两点：(1)要求码列的频谱特性适应通道频谱特性，从而使传输过程中能量损失最小，提高信号能量与噪声能量的比例，减小发生差错的可能性，提高传输效率。(2)增加纠错能力，使得即便出现差错，也能得到纠正。 一般传输通道的频率特性总是有限的，即有上、下限频率，超过此界限就不能进行有效的传输。如果数字信号流的频率特性与传输通道的频率特性很不相同，那么信号中的很多能量就 会失去，信噪比就会降低，使误码增加，而且还会给邻近信道带来很强的干扰。因此，在传输前要对数字信号进行某种处理，减少数字信号中的低

3、频分量和高频分量，使能量向中频集中，或者通过某种调制过程进行频谱的搬移。这两种处理都可以被看作是使信号的频谱特性与信道的频谱特性相匹配。 数字信号的载波调制是信道编码的一部份。由于频率资源的有限性，限制了我们无法用开路信道传输信息。再者，通信的最终目的是远距离传递信息。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号是无法在无线信道或光纤信道上进行长距离传输的。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。最后，较小的倍频程也保证了良好的带内特性。所以调制就是将基带信号搬移到信道损耗较小的指定的高频处进行传输（即载波传输），调制后的基带信号称为通带信

4、号，其频率比较高。数字信号的载波传输与基带传输的主要区别就是增加了调制与解调的环节，是在复接器后增加了一个调制器，在分接器前增加一个解调器而已。2.2 调制方法 调制的方法主要是通过改变正弦波的幅度、相位和频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的某个参数上：幅度、频率和相位，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制和相位调制。数字信号只有几个离散值，这就象用数字信号去控制开关选择具有不同参量的振荡一样，为此把数字信号的调制方式称为键控。数字调制分为调幅、调相和调频三类，最简单的方法是开关键控，”1”出现时接通振幅为A的载波，”0”出现时关断载波，这相当于将原基带信号（脉冲列）频谱搬到了载

5、波的两侧。如果用改变载波频率的方法来传送二进制符号，就是频移键控（FSK）的方法，当”1”出现时是低频，”0”出现时是高频。这时其频谱可以看成码列对低频载波的开关键控加上码列的反码对高频载波的开关键控。如果”0”和”1”来改变载波的相位，则称为相移键控（PSK）。这时在比特周期的边缘出现相位的跳变。但在间隔中部保留了相位信息。收端解调通常在其中心点附近进行。一般来说，PSK系统的性能要比开关键控FSK系统好，但必须使用同步检波。除上面所述的二相位、二频率、二幅度系统外，还可以采用各种多相位、多振幅和多频率的方案。在DVB系统中卫星传输采用QPSK，有线传输采用QAM方式，地面传输采用COFDM

6、（编码正交频分复用）方式。2.3 2FSK调制数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。从原理上讲，数字调频可用模拟调频法来实现，也可用键控法来实现。模拟调频法是利用一个矩形脉冲序列对一个载波进行调频，是频移键控通信方式早期采用的实现方法。2FSK键控法则是利用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通。键控法的特点是转换速度快、波形好、稳定度高且易于实现，故

7、应用广泛。2FSK信号的产生方法及波形示例如图所示。图中s(t)为代表信息的二进制矩形脉冲序列，即是2FSK信号。二进制频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现、抗噪声和抗衰落性能较强，因此在中低速通过数据传输系统中得到了较为广泛的应用。2.4 2FSK传输在通信领域，为了传送信息，一般都将原始信号进行某种变换使其变成适合于通信传输的信号形式。在数字通信系统中，一般将原始信号（图像、声音等）经过量化编码变成二进制码流，称为基带信号。但数字基带信号一般不适合于直接传输，例如，通过公共电话网络传输数字信号时，由于电话网络带宽在4KHZ以下，因此数字信号不能直接在上面

8、传输。此时可将数字信号进行调制后再进行传输，FSK即为一种常用的数字调制方式。FSK又称频移键控，它是利用载频频率的变化来传递数字信息。数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种。若两个载频由不同的独立振荡器提供，它们之间的相位互不相关，就称为相位离散的数字调频信号；若两个频率由同一振荡器提供，只是对其中一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK以调信号之和。2.5 解调方法2FSK解调方法有：

9、相干法和非相干法。（本实验采用相干方式相干检测的具体解调电路是同步检波器，原理方框图如图下所示。图中两个带通滤波器起分路作用。它们的输出分别与相应的同步相干载波相乘，再分别经低通滤波器滤掉二倍频信号，取出含基带数字信息的低频信号，抽样判决器在抽样脉冲到来时对两个低频信号的抽样值进行比较判决，则抽样判决器的判决准则为 即可还原出基带数字信号。3.基于System View的通信系统仿真3.1开发工具说明ELanix公司开发的SystemView创建于1991年，主要从事高级硬件和软件信号处理与通信系统的设计和开发。SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真

10、，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、知道复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。SystemView以模块化和交互式的界面，是大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView，你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需要使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。在对SystemView的功能强大，其仿真系统的特点有：1.能仿真大量的应用系统；2.快速方便的动态系统设计与仿真；3.在报告中方便地加

11、入SystemView的结论；4.提供基于组织结构图方式的设计；5.多速率系统和并行系统；6.完备的滤波器和线性系统设计；7.先进的信号分析和数据块处理；8.可扩展性；9.完善的自我诊断功能。SystemView的设计者希望它成为一种强有力的基于个人计算机的动态的通信系统仿真工具，以实现在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真。3.2仿真实验原理及方框图： 2FSK为二进制数字频率调制（二进制频移键控），用载波的频率来传送数字信息，即用所传送的数字信息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频f1，而符号“2”对应于载频f2（与f1不同的另一载频）的已调波形，而且

12、f1与f2之间的改变是瞬间的。 调制原理方框图如下： 解调（相干解调）原理图 解调（包络解调）原理图3.3仿真系统设计过程程序实现一 （1）产生2FSK信号的SystemView仿真电路图（2）观察波形：（A）调频法2FSK的输出（B） 键控法2FSK的输出二、2FSK相干解调的SystemView仿真电路图（A）解调后波形（B）伪随机信号波形（C）调制前与解调后数据波形比较覆盖图4.仿真实验心得 通过仿真，学会了使用System View软件，对所学的理论知识也进一步理解了他的实际应用，现在可以灵活的应用该软件设计多种系统以设计不同的功能，在某一方面增强了动手能力，受益匪浅。经过这次课程设计

13、,我对一个完整的系统有了更深入的了解,特别对于模拟信号的调制与解调过程.但在设计过程中还是遇到了很多问题当然和同学们讨论也是很重要的，国为现在的社会需要我们有合作的精神，要求我们有团队精神这次设计给我们的时间不多，可是它愉好可以让我们更明白在短时间内如何获得我们所要的知识这次设计我们更是用到了新的软件，平时从未听说过，更别说用过了，也许时间会让我们忘记我们现在所学的知识，可是我们不会忘记这种学习方法的思想5.参文献【1】Systemview系统设计及仿真入门与应用李东生等编著，电子工业出版社【2】沈越泓 高媛媛 魏以民编著 通信原理 北京： 机械工业出版社 2005年2月【3】systemview 动态系统分析及通信系统仿真设计 罗卫兵等编著，西安电子科技大学出版社