通信原理课设2dpskSystemView仿真.docx
《通信原理课设2dpskSystemView仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理课设2dpskSystemView仿真.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
通信原理课设2dpskSystemView仿真
1、概述---------------------------------------------------2
2、设计要求---------------------------------------------2
3、软件简介----------------------------------------------3
4、设计内容原理简介---------------------------------4
五、模型的建立及结果分析------------------------------------8
六、心得体会----------------------------------------------------22
七、参考文献----------------------------------------------------23
一、概述
《通信原理》课程设计是通信工程、电子信息工程专业教学的重要的实践性环节之一，《通信原理》课程是通信、电子信息专业最重要的专业基础课，其内容几乎囊括了所有通信系统的基本框架，但由于在学习中有些内容未免抽象，而且不是每部分内容都有相应的硬件实验，为了使学生能够更进一步加深理解通信电路和通信系统原理及其应用，验证、消化和巩固其基本理论，增强对通信系统的感性认识，培养实际工作能力和从事科学研究的基本技能，在通信原理的理论教学结束后我们开设了《通信原理》课程设计这一实践环节。
二、设计要求
1、课程设计组织形式
课程设计过程按分组的方式进行，由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求，设计过程采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。
课程设计按2～3个人为一组，要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成设计方案，课程设计结束要求提交一份课程设计报告书，必要时可要求各小组选出一个代表，进行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。
2、课程设计具体要求
（1）设计过程以小组为单位，各组设一个组长，负责组织和协调本小组的讨论、任务分工等；
（2）设计过程必须在本组内独立完成，不得跨组参考或抄袭，避免方案出现雷同；
（3）设计书一律采用B5纸打印，用统一封面装订；
（4）课程设计原则上在1.5周内做完；
（5）最后一周周五进行优秀设计方案评选，在各组推选代表进行方案介绍的基础上，推选出2-3个优秀设计方案。
三、软件简介
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。
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。
总之，Systemview是一个功能强大、用途广泛的工具平台，并且特别适合于信号的分析、处理及系统的设计和模拟。
目前他在工程技术、教学和产品开发等方面得到越来越广泛的应用。
Systemview进行通信系统仿真的步骤
（1）建立系统模型：
根据通信系统的基本原理确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，根据各个部分之间的关系，画出系统框图。
（2）基本系统搭建和图标定义：
从各种功能库中选取满足需要的可视化图符和功能模块，组建系统，设置各个功能模块的参数和指标，在系统窗口按照设计功能框图完成图标的连接；
（3）调整参数，实现系统模拟参数设置，包括运行系统参数设置（系统模拟时间、采样速率等）等。
（4）运行结果分析：
在系统的关键点处设置观察窗口，利用接收计算器分析仿真数据和波形，用于检查、监测模拟系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。
四、设计内容原理简介
1、设计分析内容
DPSK信号的产生原理、调制解调的方法以及误比特率的分析是通信原理教学中的一个重点和难点，以相干接收2DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，被调载频为1000Hz，以PN码作为二进制信源，码速率Rb＝100bit/s，信道为加性高斯白噪声信道，对该系统的误比特率BER进行分析。
2、分析内容要求
1．观测仿真过程中原始基带信号波形、差分码波形、2DPSK信号波形、本地载波、解调端相乘器输出、低通滤波器输出、抽样判决输出波形以及码反变换后的输出波形。
观测输入和输出波形的时序关系；
2．在2DPSK系统中，“差分编码／译码”环节的引入可以有效地克服接收提取的载波存在180°相位模糊度，即使接收端同步载波与发送端调制载波间出现倒相180°的现象，差分译码输出的码序列不会全部倒相。
重新设置接收载波源的参数，将其中的相位设为180°，运行观察体会2DPSK系统时如何克服同步载波与调制载波间180°相位模糊度的。
3、利用建立的SystemViewDPSK系统相干接收的仿真模型进行BER测试，产生该系统的BER曲线以此评估通信系统的性能；它以相干接收DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，信道模型为加性高斯白噪声信道，利用全局参数链接功能通过设置循环来改变噪声功率得到不同信噪比下的误比特率,
3、分析目的
通过仿真操作掌握SystemView系统误比特率分析的方法。
4、系统组成及原理
（1）2DPSK系统组成原理
2DPSK系统组成原理如图4-1所示，系统中差分编、译码器是用来克服2PSK系统中接收提取载波的180°相位模糊度。
PN码
发生器
差分
编码器
2PSK
系统
差分
译码器
输出
图4-12DPSK系统组成
（2）误比特率（BER：
BitErrorRate）
误比特率（BER：
BitErrorRate）是指二进制传输系统出现码传输错误的概率，也就是二进制系统的误码率，它是衡量二进制数字调制系统性能的重要指标，误比特率越低说明抗干扰性能越强。
对于多进制数字调制系统，一般用误符号率（SymbleErrorRate）表示，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用格雷编码的MPSK系统，其误比特率和误符号率之间的换算关系近似为：
其中，M为进制数，且误比特率小于误符号率。
5、2DPSK系统误比特率测试的结构框图
在二进制传输系统中误比特率BER（BitErrorRate）是指出现码传输错误的概率，误比特率越低说明抗干扰性能越强。
几种基本的数字调制方式中，2PSK具有最好的误码率性能，但2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，易造成接收码元“0”和“1”的颠倒，产生误码。
这个问题将直接影响2PSK信号用于长距离传输。
为克服此缺点并保存2PSK信号的优点，采用二进制差分相移键控（2DPSK），2DPSK信号的产生原理、调制解调的方法以及误比特率的分析也是通信原理教学中的一个重点和难点，
2DPSK信号克服了2PSK信号的相位“模糊”问题，但其误码率性能略差于2PSK，2DPSK信号的解调主要有两种方法：
一是相位比较法，另一是极性比较法，相干DPSK系统BER测试利用SystemView来产生一个通信系统的BER曲线以此评估通信系统的性能；它以相干DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，信道模型为加性高斯白噪声信道，利用全局参数链接功能通过设置循环来改变噪声功率得到不同信噪比下的误比特率,相干2DPSK系统误比特率测试的结构框图如下：
图4-2相干2DPSK系统误比特率测试的结构框图
SystemView的通信库（CommLib）中提供了BER分析的专用图符块，可直接调用。
6、创建分析
注意进入系统视窗后，设置“时间窗”参数：
①运行时间；
②循环运算次数；
③采样频率。
在系统窗下，创建以2PSK传输系统为BER分析对象的仿真分析系统，在创建的系统中，必须使与2PSK信号叠加的高斯噪声强度自动可变，才能得到随SNR改变的BER分析曲线，可在高斯噪声源与加法器之间插入一个增益随每次循环改变的“Gain”图符块；
创建完仿真系统后，单击运行按钮，随着每次循环，终值显示框内出现每次的运算结果，其中最后一列带括弧的数据为误比特率。
循环结束后进入分析窗，此时输出给出的误比特率是随仿真时间改变的规律，欲观察BER随解调信号SNR改变的曲线，需单击“信宿计算器”按钮，在出现的对话框中，选中Style按钮，单击BERPlot按钮，在其右侧的“SNRStart[dB]:
”栏内输入-10、“Increment[dB]:
”栏内输入20，再选中右上角窗口内“BitErrorRate相关窗口”项，最后单击OK按钮即可显示随SNR改变的BER曲线。
每次循环时，输入的2DPSK信号功率保持不变，而叠加的高斯噪声功率逐次衰减，即SNR不断增加。
叠加高斯噪声强度随循环每次减小3dB变化。
7、相干2DPSK系统误比特率测试的仿真模型的建立
根据图3-2测试的结构框图，建立仿真模型，模型中各图符的参数指标根据随机信源和调制载波的频率来设定，模型建立之后的参数调整直至调试出现正确结果的过程，也是一个对调制解调原理的不断理解和消化的过程，其中对滤波器的截至频率设置，抽样判决的实现、码反变换的相关参数设置、BER计算时原始信源相对抽样判决后码元的延迟时间的计算以及系统的采样速率的设置等都能进一步加深对原理的掌握并可通过调试结果的直观体现出来，从而将抽象的原理和具体的实现过程紧密地结合起来。
8、仿真结果及相干2DPSK系统误比特率曲线绘制
仿真过程波形可用瀑布图直观表示，要观察的依次为原始基带信号波形、差分码波形、2DPSK、本地载波、解调端相乘器输出、低通滤波器输出、抽样判决后的波形以及码反变换后的输出波形。
由图观察解调输出与基带输入是否相一致，并注意二者波形时序。
五、模型的建立及结果分析
在SystemView环境下建立调制2DPSK的仿真模型，根据其输入频率的高低和解调方法的不同，可以有以下四种组合，其各自仿真模型如下：
5.1低频2DPSK相干解调系统
1、输入为低频信号时，根据相干解调原理可以画出如图5-1的总模型框图：
图5-1低频时相干解调模型
对此系统中的主要图符块设置参数如下表所示：
编号
图符块属性
类型
参数设置
25
Source
PNSeq
Amp=1v,Offset=0v,Rate=10Hz,Levels=2,Phase=0deg,
14、15、16、17、18、20、21、23
Sink
Analysis
--（观察叠加的高斯噪声每次循环的强度变化）
1、8
Operator
XOR
Threshold=0,True=1,False=-1
9、10
Operator
Delay
Non-Interpolating,Delay=100e-3
24
Multiplier
--
--
3
Adder
--
--
22
Operator
LinearSys
ButterworthLowpassIIR,3Poles,Fc=11Hz,QuantBits=None,InitCndtn=Transient,DSPModeDisabled,MaxRate=1e+3Hz
6
Operator
SampleHold
CtrlThreshold=0V
7
Operator
Compare
Comparison='>=',TrueOutput=1v,FalseOutput=-1v
12
Source
Pulsetrain
Freq=10Hz,PulseW=5e-3sec,Offset=-500e-3v,Phase=0deg,
24
Source
StepFct
Amp=0v,Start=0sec,Offset=0v,MaxRate=2e+3Hz
11、13
Source
sinusoid
Amp=1v,freq=20H
Stoptime
1.27s
Samplerrate
1000HZ
2、仿真结果
仿真结果波形如图5-2。
从上到下依次为基带信号、相对码、2DPSK、解调后、抽样判决、判决后、延迟后、输出码。
图5-2低频相干仿真波形
结果分析：
由仿真图可以很容易的理解低频相干的各个原理，各个调制解调的每一阶段的波形，更容易理解书上的有关调制解调的原理。
5.2高频2DPSK相干解调系统
1、输入为高频信号时，根据相干解调原理可以画出如图5-3的总模型框图：
图5-3高频2DPSK相干解调模型
对此系统中的主要图符块设置参数如下表所示
编号
图符块属性
类型
参数设置
0
Source
PNSeq
Amp=1v,Offset=0v,Rate=1kHz,Levels=2,Phase=0deg,
37、38
Operator
XOR
Threshold=0,True=1,False=-1
24
Operator
Delay
Non-Interpolating,Delay=0.001s
3、8
Multiplier
--
--
4、9
Source
Sinusoid
Amp=1v,Freq=2kHz,Phase=0
5
Adder
--
--
11
Operator
LinearSys
ButterworthLowpassIIR,3Poles,Fc=1000Hz,QuantBits=None,InitCndtn=Transient,DSPModeDisabled,MaxRate=20e+3Hz
34
Operator
Compare
Comparison='>=',TrueOutput=1v,FalseOutput=-1v
35
Source
StepFct
Amp=0v,Start=0sec,Offset=0v,MaxRate=10e+3Hz
32
Source
Pulsetrain
Freq=1KHZ
AMP=1v
Maxrate=20e+3HZ
33
operate
Samplehold
CtrlThreshold=0V
7
Source
Gaussnaise
PwrDensity=1e-3W/Hz,System=1ohm,Mean=0v,MaxRate=10e+3Hz
17
Operate
SmplDelay
Delay=10s
amples,Attribute=Passive,InitialCondition=0v,FillLastRegister,MaxRate（Port0）=20e+3Hz
18、16
Operator
Sampler
Interpolating,Rate=1e+3Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec,MaxRate=1e+3Hz
19
Comm
BERRate
No.Trials=1bits,Threshold=0.001v,Offset=0bits,Output0=BER,Output1=CumulativeAvgt58,Output
2=TotalErrors,MaxRate（Port1）=10Hz
6
Operator
Gain
Gain=-13.5dB,GainUnits=dBPower,MaxRate=20e+3Hz,GlobalLinkActive
48
Sink
高频差分误码
------
Samplerate
10e+3HZ
Stoptime
19.10715s
2、仿真结果
仿真结果波形如图5-4。
图5-4高频2DPSK相干解调仿真波形
结果分析：
由图可以看出理论要比实际的好，实际存在一些误差，由于信道噪声等各种噪声的影响，以致实际误码率要高一些。
5.3低频2DPSK差分解调系统
1、原理如图5-5：
图5-5低频2DPSK差分解调系统模型
对此系统中的主要图符块设置参数如下表所示
编号
图符块属性
类型
参数设置
25
Source
PNSeq
Amp=1v,Offset=0v,Rate=10Hz,Levels=2,Phase=0deg,
14、15、16、17、18、20、
Sink
Analysis
--（观察叠加的高斯噪声每次循环的强度变化）
1
Operator
XOR
Threshold=0,True=1,False=-1
9、26
Operator
Delay
Non-Interpolating,Delay=100e-3
2、4
Multiplier
--
--
11
Source
Sinusoid
Amp=1v,Freq=20Hz,Phase=0
3
Adder
--
--
22
Operator
LinearSys
ButterworthLowpassIIR,3Poles,Fc=15Hz,QuantBits=None,InitCndtn=Transient,DSPModeDisabled,MaxRate=10e+3Hz
7
Operator
Compare
Comparison='《=',TrueOutput=1v,FalseOutput=-1v
24
Source
StepFct
Amp=0v,Start=10sec,Offset=0v,MaxRate=2e+3Hz
Samplerate
10000HZ
Stoptime
1.6383s
2、仿真结果
仿真结果波形如图5-6。
从上往下依次为基带信号、相对码、2DPSK、解调码、抽样判决、输出信号。
图5-6低频2DPSK差分解调系统仿真波形
结果分析：
由仿真图可以很容易的理解低频差分的各个原理，各个调制解调的每一阶段的波形，更容易理解书上的有关调制解调的原理。
5.4高频2DPSK差分解调系统
1、原理如图5-7：
图5-7高频2DPSK差分解调系统模型
对此系统中的主要图符块设置参数如下表所示
编号
图符块属性
类型
参数设置
7
Source
PNSeq
Amp=1v,Offset=0v,Rate=1kHz,Levels=2,Phase=0deg,
64
Operator
XOR
Threshold=0,True=1,False=-1
11、58
Operator
Delay
Non-Interpolating,Delay=0.001s
15、19
Multiplier
--
--
31
Source
Sinusoid
Amp=1v,Freq=2kHz,Phase=0
18
Adder
--
--
22
Operator
LinearSys
ButterworthLowpassIIR,3Poles,Fc=1200Hz,QuantBits=None,InitCndtn=Transient,DSPModeDisabled,MaxRate=20e+3Hz
26
Operator
Compare
Comparison='《=',TrueOutput=1v,FalseOutput=-1v
63
Source
StepFct
Amp=0v,Start=10sec,Offset=0v,MaxRate=2e+3Hz
62
Source
Pulsetrain
Freq=1KHZ
AMP=1v
Maxrate=20e+3hz
25
operate
Samplehold
CtrlThreshold=0.1V
17
Source
Gaussnaise
PwrDensity=1e-3W/Hz,System=1ohm,Mean=0v,MaxRate=20e+3Hz
61
Operate
SmplDelay
Delay=8samples,,Attribute=Passive,InitialCondition=0v,FillLastRegister,MaxRate（Port0）=20e+3Hz
54、55
Operator
Sampler
Interpolating,Rate=1e+3Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec,MaxRate=1e+3Hz
44
Comm
BERRate
No.Trials=5000bits,Threshold=0.001v,Offset=0bits,Output0=BER,Output1=CumulativeAvgt58,Output
2=TotalErrors,MaxRate（Port1）=10Hz
60
Operator
Gain
Gain=-16.6dB,GainUnits=dBPower,MaxRate=20e+3Hz,GlobalLinkActive
48
Sink
高频差分误码
------
Samplerate
20e+3HZ
Stoptime
13.10715s
2、仿真
升级会员 