华东交通大学课程设计1目录一绪论 .1二Systemview 的基本介绍 .2三二进制振幅键控（2ASK） .33.1 2ASK 基本原理 .33.2 2ASK 调制系统 .43.3 2ASK 调制解调系统 .63.4 系统仿真结果分析 .7四二进制频移键控（2FSK） .74.1 2FSK 基本原理 .74.2 2FSK 调制系统 .94.3 2FSK 调制解调系统 .114.4 系统仿真结果分析 .13五二进制相移键控（2PSK） .135.1 2PSK 基本原理 .135.2 2PSK 调制系统 .145.3 2PSK 调制解调系统 .155.4 系统仿真结果分析 .18六二进制差分相移键控（2DPSK） .186.1 2DPSK 基本原理 .186.2 2DPSK 调制解调系统 .196.3 系统仿真结果分析 .22七实验小结 .23参考文献 .24谢辞 .25华东交通大学课程设计2一绪论我们这次课设的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。在这个过程中就要用到数字调制。在通信系统中，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，来实现数字调制，这种方法通常称为键控法，主要对载波的振幅，频率，和相位进行键控。键控主要分为：振幅键控，频移键控，相移键控三种基本的数字调制方式。本次课程设计的目的是在学习以上三种调制的基础上，通过 Systemview 仿真软件，实现对 2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 等数字调制系统的仿真，同时对以上系统有深入的了解。此次课程，学会熟练掌握 Systemview 的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图。关键词：调制解调，键控，Systemview华东交通大学课程设计3二Systemview 的基本介绍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。SystemView 是一个用于现代科学与科学系统设计及仿真打动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统打设计与仿真，到一般打系统数字模型建立等各个领域，SystemView 在友好而功能齐全打窗口环境下，为用户提供啦一个精密的嵌入式分析工具。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(Custom Library)、自动程序生成库(APG)、Matlab 连接库(M-link)、Xilinx FPGA 库、CDMA/PCS 库、数字视频广播(DVB)、自适应滤波器库(Adaptive Filter Library)、实时 DSP 代码生成库(与 TI Code Composer Studio 协同仿真)、符合第三代移动通信的 3G 库、TurboCode Libary(TPC)库和 XDSL 库和ANSI C 代码产生器等，与 Xpedion 公司 Golden Gate RF 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2. 简单3. 易用4. 支持多速率系统和并行系统5. 无限制分层结构6. 丰富的功能块7. 广泛的滤波和线性系统设计8. 可扩展性华东交通大学课程设计4三二进制振幅键控（2ASK）3.1 2ASK 基本原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信号，其频率和初始相位保持不变。在 2ASK 中，载波的幅度只有两种状态，分别对应二进制信息“0”和“1”。2ASK/OOK 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 3-1 所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用相乘器实现；图（b）是一种数字键控法，其中的开关电路受 s(t)控制。图 3-1 2ASK/OOK 信号调制器原理框图在幅移键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。一种是最简单的形式是载波在 二进制调制信号 1 或 0 控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通断键控（OOK） 。二进制振幅键控方式是数字调制中出现最早的，也是最简单的。这种方法最初用于电报系统，但由于它在抗噪声的能力上较差，故在数字通信中用的不多。但二进制振幅键控常作为研究其他数字调制方式的基础。二进制振幅键控信号的基本解调方法有两种：相干解调（同步检测法）和非相干解调（包络检波法） 。非相干解调系统设备简单，但信噪比小市，相干解调系统的性能优于相干解调系统。相应的接收系统组成框图如图 3-2 所示。与模拟信号的接收系统相比，这里增加了一个“抽样判决器”方框，这对于提高数字信号的接收性能是必要的。乘 法 器cosct e2ASK(t)(a)不不不不不 不 cosct 不不s(t)e2ASK(t)(b)不-不 (OK,On-f Keying) s(t)不不不不e2ASK(t)BPF全 波整 流 器 LPF抽 样判 决 器 输 出a b c d定 时 脉 冲(a)非 相 干 解 调 （ 包 络 检 波 法 ）e2ASK(t)BPF相 乘 器 LPF抽 样判 决 器定 时 脉 冲 输 出Cos?ct(b)相 干 解 调 (同 步 检 测 法 ）华东交通大学课程设计5图 3-2 2ASK/OOK 信号的接收系统组成方框图3.2 2ASK 调制系统通过 Systemview 软件进行仿真，得到的原理框图如图 3-3 所示，主要用到信号源，乘法器和信息显示器，具体实现如下：图 3-3 2ASK 调制系统组成原理图在试验中，要对整个仿真系统进行基本参数的设置，信号源中的各项参数具体设置为基带信号 amplitu=-0.5，offset=0.5，rate=10。其他的就看个人的设置了。通过运行 2ASK 系统可以得到两个信号分别为 Sink0 的输入信号和 Sink4 的已调信号，具体情况如图 3-4 和图 3-5 所示：图 3-4 输入调制信号华东交通大学课程设计6图 3-5 已调信号通过对两个信号图的对比可以看出：当输入调制的信号输入为“1”时，得出的已调信号就会出现一个周期的正弦信号；当输入调制的信号输入为“0”时，得出的已调信号就会出现“0” ，不会有任何变化。从此处可以看出符合 2ASK 的规则，系统设计正确。3.3 2ASK 调制解调系统通过对解调系统的原理框图，用 Systemview 仿真得到的原理框图如图 3-6所示，主要用到的源器件与调制系统差不多，只是多了一个带通滤波器，具体实现如下：图 3-6 2ASK 调制解调组成原理框图在试验中，要对整个仿真系统进行基本参数的设置，具体的参数设置如下所示：基带信号频率=50HZ；电平=2，偏移=1；载波频率=1000HZ；模拟低通频率=225H；,极点数为 3；系统运行时间为 0.3S；华东交通大学课程设计7采样频率=20000HZ。通过运行 2ASK 解调系统可以得到三个信号分别为 Sink9 的原始信号，Sink10 的已调信号和 Sink11 的解调后信号，具体情况如图 3-7，图 3-8 和图3-9 所示：图 3-7 原始信号图 3-8 已调信号图 3-9 解调后信号通过对比发现，解调后得出的信号图形与输入的信号形状基本一致，就可以看出此系统设计是成功的。华东交通大学课程设计83.4 系统仿真结果分析如图所示调制信号 Sink9 的图形与解调后的信号 Sink11 图形基本一致，在每段的起始因为信号不稳定，所以出现了微小的波动。这与滤波器滤波误差也相关。相干解调需要插入相干载波，而非相干解调不需要载波，因此包络检波时设备较简单。对于 2ASK 系统，大信噪比条件下使用包络检波，而小信噪比条件下使用相干解调。四二进制频移键控（2FSK）4.1 2FSK 基本原理频移键控是利用载波的频率的频率变化来传递数字信号。在 2FSK 中，载波的频率随二进制基带信号