通信原理课程设计 2ASK系统仿真设计.doc

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1、 宁波理工学院通信原理课程设计题 目 2ASK系统仿真设计 姓 名 学 号 3090401108 分 院 信息科学与工程分院 班 级 电信092班 指导教师 完成时间 2012 年5 月30日序 言SystemView是基于PC的系统设计和仿真分析的软件工具。主要用于现代电路与通信系统设计、模拟的动态分析系统，它是一个功能强大、有多种用途的工具平台，具有大量可提供的库用来构成各种复杂系统，包括基本库和专业库。它还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统数据和波形。SystemView提供开各种系统的模拟和数字工具。这些系统包括信号处理，通行和控制系统，以及线性和非线性系统模型。而我这次的课

2、程设计就是基于SystemView软件的2DPSK系统仿真设计，要学会运用SystemView，理解2DPSK系统的原理，知道如何解调和调制，并用SystemView进行设计，这次设计需要个人独立完成。第 1 章System View软件介绍1.1 System View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System View，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系

3、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。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(Optional Library)，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

4、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。System View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。System View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，System View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

5、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。1.2 System View的操作1.2.1System View的用户环境进入System View 后，屏幕上首先出现设计窗口，所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计窗口内完成的。在设计窗口中间的大片区域就是设计区域，也就是供用户搭建各种系统的地方。在设计窗口的最上端一行是下拉式命令菜单行，通过调用这些菜单可以执行System View的各项功能；设计窗口中菜单行的下面，紧邻在设计区域上端一行是工具栏，它包含了在系统设计、仿真中可能用到的各种操作按钮；在工具栏的最右端是提示信息，当鼠标置于某一工具按

6、钮上时,在该处会显示对该按钮的说明和提示信息；紧邻在设计区域左端是各种器件图标库，下面介绍些常用的几个库图标：图标名称作用信号源用于产生系统输入信号，包括周期性信号（Periodic）、噪声及伪随机信号（Noise/PN）、非周期信号（Aperiodic）、加载外部信号（Import）。算子库算子库中的每个图标相当于一个算子，把输入数据作为运算自变量进行某种运算或变换，包括滤波器/系统（Filter/System）、逻辑运算（Logic）、采样/保持器（Sample/Hold）、延迟器（Delay）、增益（Gain/Scale）等。乘法器完成几个输入信号的乘法运算，最多可有20个输入。分析窗分

7、析窗库中包括各种信号接收器图标。用来实现信号收集、显示、分析、数据处理以及输出等功能，它是用户观察系统运行结果的窗口。1.2.2System View的操作步骤(一) 选择设置信号源（Source）选中该图标并按住鼠标左键将其拖至设计区内，这时所选中的图标会出现在设计区域中。双击设计窗口中的图标后，弹出的对话框，通过 Periodic Noise/PN Aperiodic和Import按钮进行分类选择和调用。选中后单击对话框中的参数按钮 Parameters，在出现的参数设置对话框中设置幅度、频率、相位。完成后分别单击参数设置和源库对话框的按钮 OK ，从而完成该图标的设置。（二） 选择设置分

8、析窗（Sink）当需要对系统中各测试点或某一图标输出进行观察时，则应放置一个分析窗（Sink）图标，一般将其设置为“Analysis”属性。Analysis图标相当于示波器或频谱仪等仪器的作用，它是最常使用的分析型图标之一。具体操作和信号源设置类似。（三） 系统定时（System Time）System View系统是一个离散时间系统。在每次系统运行之前，首先需要设定一个系统频率。各种仿真系统运行时，是先对信号以系统频率进行采样，然后按照系统对信号的处理计算各个采样点的值，最后在输出时，在分析窗内，按要求画出各个点的值或拟合曲线。所以，系统定时是系统运行之前一个必不可少的步骤。如果这类参数设置

9、不合理，仿真运行后的结果往往不能令人满意，甚至根本得不到预期的结果。 当在系统设计区域完成设计输入操作后，单击“系统定时”(System Time) 按钮，此时将出现系统定时设置（System Time Specification）对话框，如图1.19所示。用户需要设置几个参数框内的参数，包括 起始时间（Start Time）和终止时间（Stop Time），采样率（Sample Rate）、采样间隔（Time Spacing）和采样点数（No. of Samples），频率分辨率（Freq.Res.），自动标尺（Auto Set No.Samples），系统循环次数（No. of Syste

10、m Loops）。需要注意的是采样率，一般为了获得较好的仿真波形，系统的采样率应设为系统信号最高频率的5至7倍。当采样率为系统信号最高频率的10倍以上时，仿真波形就几乎没有失真了。第 2 章 2ASK的工作原理2.1. 2ASK的调制原理振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在2Ask中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。2ASK信号的一般表达式为e2ASK（t）=s（t）coswct其中s（t）=ang(t-nTs)式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts的基带脉冲

11、波形，为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法，相应的调制器如图1-1所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）是一种数字键控法，其中的开关电路受s（t）控制。图（a）模拟幅度调制法图（b）数字键控法图2-1 2ASK调制器原理框2.2. 2ASK的解调原理2ASK信号由两种基本的解调方法：非相干解调（包络检波法）和相干解调，相应的接收系统组成方框图如图2-9所示，上图为非相干解调方式，下图是相干解调方式。非相干解调过程的时间波形:第 3 章基于System Vi

12、ew软件2DPSK仿真设计3.1系统搭建及参数设置Token0：PN码源，参数为Amp1v、Offset0v、Rate10Hz、No.of levels2；Token1，2,7,6,11,12,3Realtime观察窗；Token4 弦载波信号源，参数：Amp1v、Offset0v、Rate50Hz；Token9：半波整流 门限，值为0.Token10：低通滤波器，截止频率为10 Hz；Token15：比较器；Token14：阶跃函数 ,门限，值为100e-3。Token13：采样保持 门限,值为50e-3； Token14的设置 低通的设置比较器的设置系统定时的设置进行系统定时，将Sampl

13、e Rate设置为系统最高频率的10倍，即为10000Hz；No.of Sample则可根据实际情况进行改变；其它可以忽略，会自动设置。3.2 仿真及分析系统仿真如下图：以上波形从上到下依次是基带信号波形、2ASK波形、半波整流波形、低通输出波形、采样波形、定时脉冲波形、比较抽样判决后的数据输出波形。调制时，输入信号通过载波形成2ASK信号，通过波形可以看出，在2Ask中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。解调时，通过半波整流,低通滤波，比较判决角，最后的数据输出与开始的输入信号相同，有一定的延时，说明设计是正确的。通过仿真波形可以看出，输入波形与解调输出的波形时一

14、致的，由于在信道中加入了高斯噪声，所以接收到的信号有很多高频分量，但不影响其包络依然符合传输信号的波型，包络即为信号的低频分量，这就使在接收使用低通滤波器提取包络，最终实现正确检波成为可能。从低通滤波后的波形就基本可以看出原基带信号的大致趋势，再通过设置一个合理的比较电平，就能使解调输出与基带信号的波形基本一致，只是存在少许的延迟。体会与建议 通过对2ASK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

15、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。