通信原理課程設計----二進制振幅鍵控

1、<p><b>　　通信原理</b></p><p><b>　　--課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目: 二進制振幅鍵控（2ASK）</p><p>　　系統(tǒng)的設計 </p><p>　　指導老師： </p>

2、<p>　　專業(yè)班級： 通信061 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　日 期： 2008年12月30日 </p><p><b>　　●目錄</b></p>

3、<p>　　1.目錄……………………………………………………………………………—1—</p><p>　　2.摘要……………………………………………………………………………—1—</p><p>　　3.關鍵詞…………………………………………………………………………—2—</p><p>　　4.正文………………………………………………………………………

4、……—2—</p><p>　　5.SystemView的基本介紹 ……………………………………………………—2—</p><p>　　6.二進制振幅鍵控(2ASK) 調制原理 …………………………………………—4—</p><p>　　7.二進制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng)的設計………………………………………—7—</p><p>　　8.調制

5、系統(tǒng)………………………………………………………………………—7—</p><p>　　9.調制解調系統(tǒng)…………………………………………………………………—9—</p><p>　　10.系統(tǒng)仿真結果分析…………………………………………………………—11—</p><p>　　11.實驗總結……………………………………………………………………—11—</p>

6、;<p>　　12.參考文獻……………………………………………………………………—11—</p><p>　　13.附件…………………………………………………………………………—12—</p><p><b>　　●摘要</b></p><p>　　數(shù)字信號的傳輸方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。為了使信號在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)

7、字基帶信號對載波進行調制，以使信號與信道特性相匹配。在這個過程中就要用到數(shù)字調制。在通信系統(tǒng)中，利用數(shù)字信號的離散取值特點通過開關鍵控載波，來實現(xiàn)數(shù)字調制，這種方法通常稱為鍵控法，主要對載波的振幅，頻率，和相位進行鍵控。鍵控主要分為：振幅鍵控，頻移鍵控，相移鍵控三種基本的數(shù)字調制方式。本次課程設計的目的是在學習振幅鍵控調制的基礎上，通過Systemview仿真軟件，實現(xiàn)對2ASK數(shù)字調制系統(tǒng)的仿真，同時這個系統(tǒng)有深入的了解。</p

8、><p>　　●關鍵字：SystemView 通信系統(tǒng) 二進制振幅鍵控 2ASK 調制 解調</p><p><b>　　●正文</b></p><p>　　一、SystemView的基本介紹：</p><p>　　Systemview是美國ELANIX公司于1995年開始推出的軟件工具，它為用戶提供了一個完整的動態(tài)系統(tǒng)設計

9、、仿真與分析的可視化軟件環(huán)境，能進行模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)、線性和非線性系統(tǒng)的分析設計，可對線性系統(tǒng)進行拉氏變換和Z變換分析。</p><p>　　SystemView基本屬于一個系統(tǒng)級工具平臺，可進行包括數(shù)字信號處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的仿真分析，并配置了大量圖符塊（Token）庫，用戶很容易構造出所需要的仿真系統(tǒng)，只要調出有關圖符塊并設置好參數(shù)，完成圖符塊間的連線后運行

10、仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜、星座圖和各類曲線形式給出系統(tǒng)的仿真分析結果。SystemView的庫資源十分豐富，主要包括：含若干圖符庫的主庫（Main Library）、通信庫（Communications Library）、信號處理庫（DSP Library）、邏輯庫（Logic Library）、射頻/模擬庫（RF Analog Library）和用戶代碼庫（User Code Library）。</p>&

11、lt;p>　　Systemview對系統(tǒng)的分析主要分為兩大塊，調制系統(tǒng)的分析和解調系統(tǒng)的分析。由于調制是解調的基礎，沒有調制就不可能有解調，為了表現(xiàn)解調系統(tǒng)往往需要很高的采樣頻率來減少濾波帶來的解調失真，所以調制的已調信號通過波形模塊觀察起來不是很清楚，為了更好的弄清楚調制是怎么樣的一個過程，在這里，我們把調制單獨列出來，用較低的頻率實現(xiàn)它，就能從單個周期上觀察調制系統(tǒng)的運作模式，更深刻地表現(xiàn)調制系統(tǒng)的調制過程。</p>

12、;<p>　　進入SystemView后，屏幕上首先出現(xiàn)該工具的系統(tǒng)視窗，系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件（File）、編輯（Edit）、參數(shù)優(yōu)選（Preferences）、視窗觀察（View）、便箋（NotePads）、連接（Connetions）、編譯器（Compiler）、系統(tǒng)（System）、圖符塊（Tokens）、工具（Tools）和幫助（Help）共11項功能菜單。</p><p&g

13、t;　　系統(tǒng)視窗左側豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊（Token）是構造系統(tǒng)的基本單元模塊，相當于系統(tǒng)組成框圖中的一個子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表某一數(shù)學模型的圖形標志（圖符塊），圖符塊的傳遞特性由該圖符塊所具有的仿真數(shù)學模型決定。創(chuàng)建一個仿真系統(tǒng)的基本操作是，按照需要調出相應的圖符塊，將圖符塊之間用帶有傳輸方向的連線連接起來。這樣一來，用戶進行的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語言編程問題，使用十分方便。進入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)

14、排列著8個圖符選擇按鈕</p><p>　　創(chuàng)建系統(tǒng)的首要工作就是按照系統(tǒng)設計方案從圖符庫中調用圖符塊，作為仿真系統(tǒng)的基本單元模塊。可用鼠標左鍵雙擊圖符庫選擇區(qū)內的選擇按鈕。</p><p>　　當需要對系統(tǒng)中各測試點或某一圖符塊輸出進行觀察時，通常應放置一個信宿（Sink）圖符塊，一般將其設置為“Analysis”屬性。Analysis塊相當于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分

15、析型圖符塊之一。</p><p>　　在SystemView系統(tǒng)窗中完成系統(tǒng)創(chuàng)建輸入操作（包括調出圖符塊、設置參數(shù)、連線等）后，首先應對輸入系統(tǒng)的仿真運行參數(shù)進行設置，因為計算機只能采用數(shù)值計算方式，起始點和終止點究竟為何值？究竟需要計算多少個離散樣值？這些信息必須告知計算機。假如被分析的信號是時間的函數(shù)，則從起始時間到終止時間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時間間隔有關。實際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有

16、這一關鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設置不合理，仿真運行后的結果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預期的結果。有時，在創(chuàng)建仿真系統(tǒng)前就需要設置系統(tǒng)定時參數(shù)。</p><p>　　時域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結果表達形式。進入分析窗后，單擊“工具欄”內的繪制新圖按鈕（按鈕1），可直接順序顯示出放置信宿圖符塊的時域波形，</p><p>　　對于碼間干擾和噪聲同時存

17、在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，給出系統(tǒng)傳輸性能的定量分析是非常繁雜的事請，而利用“觀察眼圖”這種實驗手段可以非常方便地估計系統(tǒng)傳輸性能。實際觀察眼圖的具體實驗方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，調整示波器水平掃描周期Ts，使掃描周期與碼元周期Tc同步（即Ts＝nTc，n為正整數(shù)），此時示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機性和示波器熒光屏的余輝作用，使若干個碼元波形相互重疊，波形酷似一個個“眼睛”，故稱為“眼圖”?！把劬Α睊甑迷酱?，表

18、明判決的誤碼率越低，反之，誤碼率上升。SystemView具有“眼圖”這種重要的分析功能。 </p><p>　　當需要觀察信號功率譜時，可在分析窗下單擊信宿計算器圖標按鈕，出現(xiàn)“SystemView信宿計算器”對話框，單擊分類設置開關按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。</p><p>　　二、二進制振幅鍵控(2ASK) 調制原理</p><p>　　1. A

19、SK概念:用二進制的數(shù)字信號去調制等幅的載波。 </p><p>　　即傳“1”信號時，發(fā)送載波， 傳“0”信號時，送0電平， 所以也稱這種調制為通（on）、斷(off)鍵控OOK。 其實現(xiàn)模型如圖1所示，其調制波形如圖2所示。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　圖2 2ASK調制時間波形</p>&l

20、t;p>　　注意：以后在分析數(shù)字調制時均假設調制信號（即數(shù)字信號）具有不歸零矩形脈沖波形。 </p><p>　　2. 2ASK信號的時間表達式及波形 </p><p>　　2ASK信號的時間表示式: </p><p>　　s(t)為隨機的單極性矩形脈沖序列。</p><p>　　3. 2ASK信號的功率譜密度 </p>

21、<p>　　由于二進制的隨機脈沖序列是一個隨機過程,所以調制后的二進制數(shù)字信號也是一個隨機過程，因此在頻率域中只能用功率譜密度表示。 </p><p>　　已知二進制隨機脈沖序列功率譜密度表達式為 </p><p>　　顯然Ps(f)只在G（0）處有線譜(線譜即為離散譜)，且G（0）=Ts，所以有</p><p>　　所以2ASK的功率譜密度為</

22、p><p>　　當概率P=0.5時，2ASK的功率譜密度可進一步整理為</p><p>　　根據(jù)公式（6.2-5）得到的2ASK信號功率譜密度如圖3所示。</p><p>　　圖3 2ASK信號的功率譜</p><p>　　總結：2A K信號功率譜密度的特點如下： （1）、由連續(xù)譜和離散譜兩部分構成；連續(xù)譜由傳號的波形g(t)經線性調制后決定，

23、離散譜由載波分量決定。 （2）、已調信號的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍，即BASK＝2fs。</p><p>　　4、2ASK信號的接收(解調) </p><p>　　與DSB相似，主要有兩種方式：非相干接收和相干接收。其組成框圖如圖4所示。工作原理及誤碼特性將在后面進行分析。 </p><p>　　圖4 2ASK信號接受系統(tǒng)組成方框圖</p>&l

24、t;p>　　三、二進制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng)的設計： </p><p><b>　　1.調制系統(tǒng)：</b></p><p>　　在幅移鍵控中，載波幅度是隨著調制信號而變化的。一種是最簡單的形式是載波在 二進制調制信號1或0控制下通或斷，這種二進制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控（OOK）。</p><p>　　二進制振幅鍵控方式是數(shù)字調制中出現(xiàn)

25、最早的，也是最簡單的。這種方法最初用于電報系統(tǒng)，但由于它在抗噪聲的能力上較差，故在數(shù)字通信中用的不多。但二進制振幅鍵控常作為研究其他數(shù)字調制方式的基礎。</p><p>　　二進制振幅鍵控信號的基本解調方法有兩種：相干解調和非相干解調，即包絡檢波和同步檢測。非相干解調系統(tǒng)設備簡單，但信噪比小市，相干解調系統(tǒng)的性能優(yōu)于相干解調系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)的相關參數(shù)：基帶信號amplitu

26、=0.5，offset=-0.5，rate=10。</p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　輸入的調制信號：</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　已調信號：</b></p>

27、<p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　2.調制解調系統(tǒng)：</b></p><p><b>　　系統(tǒng)相關參數(shù)：</b></p><p>　　基帶信號頻率=50HZ，電平=2，偏移=-0.5，載波頻率=1000HZ模擬低通頻率=225HZ,極點數(shù)為3.系統(tǒng)運行時間為0

28、.3S，采樣頻率=20000HZ。</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　模塊3為原始信號：</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　模塊8為解調后信號：</p><p><b>　

29、　圖10</b></p><p><b>　　模塊4為已調信號：</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　功率譜圖：</b></p><p>　　Sink3輸入信號：</p><p><b>

30、　　圖12</b></p><p>　　Sink8輸出信號：</p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　3.系統(tǒng)仿真結果分析:</p><p>　　如圖所示調制信號Sink3的圖形與解調后的信號Sink8圖形基本一致，在每段的起始因為信號不穩(wěn)定，所以出現(xiàn)了微小的波動。這與濾波器濾波誤差也

31、相關。</p><p><b>　　●實驗總結</b></p><p>　　此次課程設計的主要是實現(xiàn)2ASK通信調制解調系統(tǒng)的仿真：2ASK調制模擬調制法用乘法器來實現(xiàn)，解調為非相干解調信號經過帶通濾波器，相乘器，低通濾波器，抽樣判決器，然后輸出。對調制和調制方式的選擇要作全面考慮，如果要求較高的頻帶利用率，則可以選擇2ASK。</p><p>

32、;<b>　　●參考文獻</b></p><p>　　[1] 沈越泓，高媛媛，魏以民.通信原理.北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 羅偉雄，韓力，原東昌.通信原理與電路.北京：理工大學出版社，1999</p><p><b>　　●附件</b></p><p>　　2ASK系