通信原理課程設(shè)計(jì)----二進(jìn)制振幅鍵控

1、<p><b>　　通信原理</b></p><p><b>　　--課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）</p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p>

2、<p>　　專業(yè)班級(jí)： 通信061 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </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(guān)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(jìn)制振幅鍵控(2ASK) 調(diào)制原理 …………………………………………—4—</p><p>　　7.二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………—7—</p><p>　　8.調(diào)制

5、系統(tǒng)………………………………………………………………………—7—</p><p>　　9.調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)…………………………………………………………………—9—</p><p>　　10.系統(tǒng)仿真結(jié)果分析…………………………………………………………—11—</p><p>　　11.實(shí)驗(yàn)總結(jié)……………………………………………………………………—11—</p>

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

7、字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，以使信號(hào)與信道特性相匹配。在這個(gè)過程中就要用到數(shù)字調(diào)制。在通信系統(tǒng)中，利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過開關(guān)鍵控載波，來實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，這種方法通常稱為鍵控法，主要對(duì)載波的振幅，頻率，和相位進(jìn)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(diào)制方式。本次課程設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)習(xí)振幅鍵控調(diào)制的基礎(chǔ)上，通過Systemview仿真軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)2ASK數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的仿真，同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)有深入的了解。</p

8、><p>　　●關(guān)鍵字：SystemView 通信系統(tǒng) 二進(jìn)制振幅鍵控 2ASK 調(diào)制 解調(diào)</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(gè)完整的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9、、仿真與分析的可視化軟件環(huán)境，能進(jìn)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(shè)計(jì)，可對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行拉氏變換和Z變換分析。</p><p>　　SystemView基本屬于一個(gè)系統(tǒng)級(jí)工具平臺(tái)，可進(jìn)行包括數(shù)字信號(hào)處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號(hào)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(gòu)造出所需要的仿真系統(tǒng)，只要調(diào)出有關(guān)圖符塊并設(shè)置好參數(shù)，完成圖符塊間的連線后運(yùn)行

10、仿真操作，最終以時(shí)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(jié)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(hào)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(duì)系統(tǒng)的分析主要分為兩大塊，調(diào)制系統(tǒng)的分析和解調(diào)系統(tǒng)的分析。由于調(diào)制是解調(diào)的基礎(chǔ)，沒有調(diào)制就不可能有解調(diào)，為了表現(xiàn)解調(diào)系統(tǒng)往往需要很高的采樣頻率來減少濾波帶來的解調(diào)失真，所以調(diào)制的已調(diào)信號(hào)通過波形模塊觀察起來不是很清楚，為了更好的弄清楚調(diào)制是怎么樣的一個(gè)過程，在這里，我們把調(diào)制單獨(dú)列出來，用較低的頻率實(shí)現(xiàn)它，就能從單個(gè)周期上觀察調(diào)制系統(tǒng)的運(yùn)作模式，更深刻地表現(xiàn)調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制過程。</p>

12、;<p>　　進(jìn)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(xiàng)功能菜單。</p><p&g

13、t;　　系統(tǒng)視窗左側(cè)豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊（Token）是構(gòu)造系統(tǒng)的基本單元模塊，相當(dāng)于系統(tǒng)組成框圖中的一個(gè)子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表某一數(shù)學(xué)模型的圖形標(biāo)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(xué)模型決定。創(chuàng)建一個(gè)仿真系統(tǒng)的基本操作是，按照需要調(diào)出相應(yīng)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(jìn)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(jìn)入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)

14、排列著8個(gè)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(shè)計(jì)方案從圖符庫中調(diào)用圖符塊，作為仿真系統(tǒng)的基本單元模塊?？捎檬髽?biāo)左鍵雙擊圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕。</p><p>　　當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)中各測試點(diǎn)或某一圖符塊輸出進(jìn)行觀察時(shí)，通常應(yīng)放置一個(gè)信宿（Sink）圖符塊，一般將其設(shè)置為“Analysis”屬性。Analysis塊相當(dāng)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(diào)出圖符塊、設(shè)置參數(shù)、連線等）后，首先應(yīng)對(duì)輸入系統(tǒng)的仿真運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能采用數(shù)值計(jì)算方式，起始點(diǎn)和終止點(diǎn)究竟為何值？究竟需要計(jì)算多少個(gè)離散樣值？這些信息必須告知計(jì)算機(jī)。假如被分析的信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，則從起始時(shí)間到終止時(shí)間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時(shí)間間隔有關(guān)。實(shí)際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有

16、這一關(guān)鍵的操作步驟，SystemView也不例外。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。有時(shí)，在創(chuàng)建仿真系統(tǒng)前就需要設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)。</p><p>　　時(shí)域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表達(dá)形式。進(jìn)入分析窗后，單擊“工具欄”內(nèi)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(shí)域波形，</p><p>　　對(duì)于碼間干擾和噪聲同時(shí)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(qǐng)，而利用“觀察眼圖”這種實(shí)驗(yàn)手段可以非常方便地估計(jì)系統(tǒng)傳輸性能。實(shí)際觀察眼圖的具體實(shí)驗(yàn)方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，調(diào)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(shí)示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機(jī)性和示波器熒光屏的余輝作用，使若干個(gè)碼元波形相互重疊，波形酷似一個(gè)個(gè)“眼睛”，故稱為“眼圖”。“眼睛”掙得越大，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(dāng)需要觀察信號(hào)功率譜時(shí)，可在分析窗下單擊信宿計(jì)算器圖標(biāo)按鈕，出現(xiàn)“SystemView信宿計(jì)算器”對(duì)話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕spectrum，完成功率譜的觀察。</p><p>　　二、二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK) 調(diào)制原理</p><p>　　1. A

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

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

21、<p>　　由于二進(jìn)制的隨機(jī)脈沖序列是一個(gè)隨機(jī)過程,所以調(diào)制后的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)也是一個(gè)隨機(jī)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(jìn)制隨機(jī)脈沖序列功率譜密度表達(dá)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(dāng)概率P=0.5時(shí)，2ASK的功率譜密度可進(jìn)一步整理為</p><p>　　根據(jù)公式（6.2-5）得到的2ASK信號(hào)功率譜密度如圖3所示。</p><p>　　圖3 2ASK信號(hào)的功率譜</p><p>　　總結(jié)：2A K信號(hào)功率譜密度的特點(diǎn)如下： （1）、由連續(xù)譜和離散譜兩部分構(gòu)成；連續(xù)譜由傳號(hào)的波形g(t)經(jīng)線性調(diào)制后決定，

23、離散譜由載波分量決定。 （2）、已調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶脈沖波形帶寬的二倍，即BASK＝2fs。</p><p>　　4、2ASK信號(hào)的接收(解調(diào)) </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(jìn)行分析。 </p><p>　　圖4 2ASK信號(hào)接受系統(tǒng)組成方框圖</p>&l

24、t;p>　　三、二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： </p><p><b>　　1.調(diào)制系統(tǒng)：</b></p><p>　　在幅移鍵控中，載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化的。一種是最簡單的形式是載波在 二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)1或0控制下通或斷，這種二進(jìn)制幅度鍵控方式稱為通斷鍵控（OOK）。</p><p>　　二進(jìn)制振幅鍵控方式是數(shù)字調(diào)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(bào)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(jìn)制振幅鍵控常作為研究其他數(shù)字調(diào)制方式的基礎(chǔ)。</p><p>　　二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的基本解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和非相干解調(diào)，即包絡(luò)檢波和同步檢測。非相干解調(diào)系統(tǒng)設(shè)備簡單，但信噪比小市，相干解調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)于相干解調(diào)系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)：基帶信號(hào)amplitu

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

27、<p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　2.調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)：</b></p><p><b>　　系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)：</b></p><p>　　基帶信號(hào)頻率=50HZ，電平=2，偏移=-0.5，載波頻率=1000HZ模擬低通頻率=225HZ,極點(diǎn)數(shù)為3.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(hào)：</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　模塊8為解調(diào)后信號(hào)：</p><p><b>　

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

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

31、相關(guān)。</p><p><b>　　●實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的主要是實(shí)現(xiàn)2ASK通信調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真：2ASK調(diào)制模擬調(diào)制法用乘法器來實(shí)現(xiàn)，解調(diào)為非相干解調(diào)信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器，相乘器，低通濾波器，抽樣判決器，然后輸出。對(duì)調(diào)制和調(diào)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(xiàn)</b></p><p>　　[1] 沈越泓，高媛媛，魏以民.通信原理.北京：機(jī)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(xué)出版社，1999</p><p><b>　　●附件</b></p><p>　　2ASK系