通信原理课程设计报告2Word文件下载.docx

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指导教师：

范文

2012年12月16日

课程设计评语

成绩：

_______________

年月日

一．调制原理：

调制:

将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号（已调信号或频带信号）；

时域定义：

调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。

　　频域定义：

调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程.

　　根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：

　　调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。

　　调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。

　　调相，利用原始信号控制载波信号的相位。

调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的代通信号。

该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。

调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。

调制过程用于通信系统的发端。

在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。

该过程称为解调。

二．仿真软件Systemview软件简介

1.Systemview软件特点

Elanix公司的SystemView是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化环境，是一个适合多种操作系统的单机和网络平台。

在SystemView环境下，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种速率的系统，可用于线性或非线性控制系统的设计和仿真。

SystemView包括基本库和专业库。

基本库包括信号源、接收器、加法器、乘法器，函数库和算子库等。

利用基本库可以进行一般的系统设计和仿真，例如：

用不同方式设计多种形式的滤波器，可以自动完成滤波器幅频特性（波特图）、传递函数和根轨迹图等模型之间转换。

专业库包括通信（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）库、射频/模拟（RF/Analog）、支持高级语言的用户代码库（CustomLibrary）、自动程序生成库（APG）、Matlab连接库（M-link）、XilinxFPGA库、CDMA/PCS库、数字视频广播（DVB）、自适应滤波器库（AdaptiveFilterLibrary）、实时DSP代码生成库（与TICodeComposerStudio协同仿真）、符合第三代移动通信的3G库、TurboCodeLibary（TPC）库和XDSL库和ANSIC代码产生器等，与Xpedion公司GoldenGateRF设计工具联合构成新的更加全面的仿真方式。

SystemView可以实时仿真各种DSP结构，并进行各种系统时域和频域分析、谱分析，对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC电路和运放电路）等进行理论分析和失真分析。

SystemView的各种专业库特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。

随着通信技术的不断发展，通信系统越来越复杂，

设计和仿真难度也随之加大，利用SystemView可以十分方便地完成相应的通信系统设计和

仿真。

SystemView是目前国际上最优秀的系统设计和仿真软件之一，其主要特点有：

1.直观

在SystemView的设计窗口中，各功能模块用形象直观的图符表示，和方框图一样一目了然。

SystemView能自动执行系统连接检查，给出连接错误信息或悬空的待连接端信息，用户按照提示修改系统。

在编译时，系统状态栏显示仿真运行的时间进度，方便调试。

另外，系统还提供了一个灵活的动态系统棒功能，仿真实际的示波器或频谱分析仪的工作界面。

利用系统分析窗口直观显示二维分析结果，图形放大、缩小、滚动等均可通过鼠标方便地实现。

分析窗口中的“接收计算器（

）”功能强大，可以完成对仿真运行结果的各种运算分析，诸如谱分析、相关和卷积等各种基本的信号分析。

2.简单

只要通过鼠标从SystemView库中选择图符并将其拖动到设计窗口中即可创建线性和非线性、离散和连续、模拟和数字，以及混合模式的系统，并且SystemView的所有图符都有相似的参数定义窗口。

设计者所要做的只是修改各个图符的参数，而不需要编写源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，并方便地加入注释。

3.易用

可以方便快捷地在设计窗口和分析窗口之间切换，使得调试设计系统易如反掌，其简单的操作界面和直观的图标使得初学者特别容易上手。

4.支持多速率系统和并行系统

SystemView允许合并多种数据速率输入系统，简化FIR滤波器的执行，并能支持多系统同时执行，这样可以在一次执行中快速方便地比较系统各种变换的不同效果。

5.无限制分层结构

通过使用MetaSystem对象创建子系统，SystemView能够很容易地建立大而复杂的系统。

理论上，只要计算机具有足够的资源，设计的系统复杂度是无限的。

6.丰富的功能块

SystemView包含数百种信号源、接收端、操作符和功能块，提供了从DSP、通信信号处理、控制到构造通用数学模型的应用，并能处理各种文件格式的输入输出数据，可以很方便地调用函数。

它可以与外部文件接口，直接获得并处理从外部采集来的一些物理数据。

除了一般的方案论证外，SystemView还提供了与硬件设计的接口，与Xilinx公司的软件CoreGenerator配套，可以将SystemView系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据文件。

另外，SystemView还有与DSP芯片设计的接口，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。

7.广泛的滤波和线性系统设计

SystemView包含一个功能强大容易使用图形模板设计的模拟和数字、离散和连续时间系统的设计环境，并有大量的FIR/IIR滤波器类型。

8.可扩展性

SystemView允许用户插入使用高级语言编写的用户代码库，插入的用户库自动集成到SystemView中，能够和内建库一样使用，并提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的接口。

其中的APG功能可以利用VC环境，将系统编译为可脱离SystemView独立运行的可执行文件。

同时大大提高了运行速度，在内存较大时效果尤为明显。

2.使用Systemview进行系统仿真的步骤

（1）建立系统的数学模型根据系统的基本工作原理，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分的关系，画出系统框图。

（2）从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接受器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。

（3）设置、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）和功能模块运行参数（正弦信号源的频率、幅度、初相，低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等）。

（4）设置观察窗口，分析模拟数据和波形在系统的关键点处设置观察窗口，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。

启动SystemView后就会出现如图1.1所示的系统设计窗口。

它包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图符库和设计窗工作区。

其中设计窗口工作区是用于设置、连接各种图符以创建系统，进行系统仿真等操作；

提示栏用于显示系统仿真的状态信息、功能快捷键的功能信息提示和图符的参数显示；

滚动条用于移动观察当前的工作区域。

当鼠标器位于功能图符上时，则该图符的具体参数就会自动弹出显示。

图1.1

SystemView提供了9个基本的图符库和6个扩展的图符库。

使用这些图符时只需用鼠标器拖动放入设计工作区即可，也可直接在该图符图标上双击鼠标器。

在设计工作区内双击图符，则可以定义该图符的具体功能和参数。

下面简单介绍一下这些图符的作用。

如下图1.2

图1.2

分析窗口是用户观察SystemView数据输出的基本工具。

有多种选项可以增强显示的灵活性和用途。

这些功能可以通过单击分析窗工具条上的快捷按钮或通过下拉菜单来激活。

在系统设计窗口中单击分析窗口按钮，即可访问分析窗口。

在分析窗口中单击系统按钮即可返回系统设计窗口。

分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、活动图形窗口和提示信息区。

同设计窗口一样，滚动条包括用于左右滚动的水平滚动条和用于上下滚动的垂直滚动条；

提示信息区显示分析窗口的状态信息、坐标信息和分析的进度指示；

活动图形窗显示输出的各种图形，如波形图、功率谱、眼图等。

三.DSB调制与解调系统设计:

1.DSB调制原理

模拟调制是指用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波，而载波是一个确知的周期性波形。

模拟调制可分为线性调制和非线性调制。

DSB是线性调制的

一种。

在消息信号m（t）上不加上直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。

DSB调制器模型如图2-1，可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘。

图2-1DSB信号调制器模型

其时域和频域表示式分别如下:

SDSB（t）=m（t）cos（wct）（式2-1）

SDSB（W）=1/2[M（W+WC）+M（W-WC）]（式1-2）

除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。

故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，DSB信号的波形和频谱分别如图2-2：

图2-2DSB信号的波形与频谱

2.DSB解调原理

因为不存在载波分量，DSB信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。

但由于DSB信号的包络不再与m（t）成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调。

图2-3DSB信号相干解调模型

图2-3中SL（t）为本地载波，也叫相干载波，必须与发送端的载波完成同步。

即频率相同时域分析如下：

Sp（t）=SDSB（t）*SL（t）=m（t）cos（wct）*cos（wct）

Sp（t）经过低通滤波器LPF，滤掉高频成份，mo（t）为:

频域分析如下：

Mo（t）=Sp（w）H（w）=1/2M（w）

式中的H（ω）为LPF的系统函数。

频域分析的过程如图2-4所示。

事实上

本地载波和发端载波完全一致的条件是是不易满足的，因此，需要讨论

有误差情况下对解调结果的影响。

图2-4DSB信号相干解调过程示意图

3.DSB的调制与解调过程：

.

（1）DSB调制与解调设计

在SystemView仿真软件选中所需要的器件,并根据设计思路和需求设置器件的性质和参数等.根据线性调制DSB调制原理设计仿真电路如下所示：

3-1DSB调制原理设计仿真电路

（2）在仿真软件中,可以根据设置的器件来显示各信号的波形,设计的DSB调制中的调制信号与载波的波形如下所示：

3-2调制信号与载波的波形

（3）DSB调制通过调制和解调之后,再通过低通滤波器滤波之后的已调信号和解调信号的波形如下所示：

3-3已调信号和解调信号的波形

（4）DSB调制后在仿真软件中可以观察其频谱,如下所示为DSB的信号的频谱：

3-4频谱

（5）DSB频谱

DSB信号的频谱由上边带、下边带两部分组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像,它的带宽仍是是基带信号带宽的2倍。

可见DSB调制的实质是对频谱进行线形搬移，同时抑制了载波；

而解调正好是将高频部分信号频谱搬回低频的过程。

四．2ASK调制与解调系统设计:

1、二进制振幅键控2ASK调制的基本原理：

频移键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，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”。

一种常用的也是最简单的二进制振幅键控方式称为通—断键控（OOK），其表达式为：

（4-1）

典型波形如图3-1所示：

图4-1

（1）2ASK信号的产生方法通常有两种，如下图：

2ASK信号的产生方法通常有两种：

模拟调制法（相乘器法）和键控法，相应的调制器如图3.2。

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。

（a）模拟相乘

（b）数字键控法

与AM信号的解调方法一样。

2ASK/OOK有两种基本的解调方法：

非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），相应的接收系统方框图如图：

（a）非相干解调（包络检波）

（b）相干解调

2.2ASK的调制与解调过程：

（1）2ASK调制与解调设计

在SystemView仿真软件选中所需要的器件,并根据设计思路和需求设置器件的性质和参数等.根据线性调制2ASK调制原理设计仿真电路如下所示：

4-22ASK调制原理设计仿真电路

（2）在仿真软件中,可以根据设置的器件来显示各信号的波形,设计的2ASK调制中的调制信号与载波的波形如下所示：

4-3调制信号与载波的波形

（3）2ASK调制通过调制和解调之后,再通过低通滤波器滤波之后的已调信号和解调信号的波形如下所示：

4-4.已调信号和解调信号的波形

（4）2ASK调制后在仿真软件中可以观察其频谱,如下所示2ASK信号的频谱：

4-5频谱

2ASK是最早应用于无线电报中的数字调制方式之一。

但是2ASK传输技术受噪声影响很大。

现已很少使用，但是2ASK常常作为研究其他数字调制的基础。

2ASK信号的带宽是基带信号的2倍，是码元速率的2倍。

五、心得体会

通信原理课程设计结束了。

我对Systemview软件有了一定的了解，也加深了自己对2ASK的理解。

在课程设计的过程中遇到了很多问题，但通过自己的学习、查阅资料以及老师的指导，所有的问题都已解决。

经过大三这一个学期通信原理的学习，我对通信系统有了更进一步的认识，开始学习设计2ASK数字调制系统。

仔细看了下设计要求我就开始查找相关的资料，然后动手设计起来，事实却不是想象中的那样。

用基于二进制数字键控信号的产生方法，首先我想到的是开关法产生2ASK信号，类似于2FSK数字调制的思路，确定了设计思路后就开始进行系统仿真。

然后一步步完成实验设计。

这次课程设计花了很多心血，同时也学到了不少的知识,巩固了基础知识。

。

学会要自己独立完成任务，同时不懂得的要向老师和同学请教。

在这次的课程设计的过程当中大家都有不同程度的收获。

在学习的过程中带着问题去学会可以在一定程度上使效率得到提高，但是由于我们的知识水平有限，难免会出现一些问题，但在老师的指导和同学的帮助下可以得到解决。

也使我懂得了理论联系实际的重要性，理论上成立的东西在实际中往往因为各种原因而不能成立，需要我们自己思考解决问题，因此，我们更改应该在掌握理论知识的基础上自己独立的动手去做一些与实际相关的课题，来提高自身能力。

所有的都是靠实际，靠实践做出来的，理论上的东西不一定能够达到，所以条件允许的情况下我们一定要自己动手。

这才是真正能够提高自己的方法。

一个课程设计有时候会很简单，至少有时候我们会这样认为。

但事实上却并不一定如此，我们需要去尝试，去体验失败，体验摸不着头脑，才会让我们真的明白这其中的作用。

学习、不断地学习，才能真正的提升我们。

六．参考资料

[1]冯育涛.通信系统仿真[M].北京：

国防工业出版社,2009.

[2]樊昌信,曹丽娜.通信原理（第六版）[M].北京：

国防工业出版社,2006.

[3]刘开健,张海波,吴光敏.基于SystemView的PCM通信系统仿真[J].石油仪器,2007,（5）:

20-22.

[4]qqJGJD6.Systemview使用方法[EB/OL].2012-6-30/2012-12-20

[5]张无名.基于SystemView的通信系统仿真[D].中国人民大学硕士论文,2012:

1-20.