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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录1 技术要求12 基本原理12.1 2PSK调制的基本原理12.2 SystemView原理介绍22.3 SIMULINK原理简介33 建立模型描述33.1 方案一33.2 方案二54 模块功能分析或源程序代码64.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调64.2 SysteamView实现2PSK的调制与解调115 调试过程及结论135.1 使用SIMULINK实现的调制解调结果135.2 使用SystemView实现的调制解调结果175.3 结论226 心得体会227 参考文献23专心-专注-专业2PSK通信系统设计1 技术要求设计一个2PSK通信系统，要
2、求：（1）设计出2PSK通信系统的结构； （2）根据通信原理，设计出各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）； （3）用Matlab或SystemView 实现该数字通信系统； （4）观察仿真并进行波形分析； （5）系统的性能评价2 基本原理2.1 2PSK调制的基本原理2PSK,二进制移相键控方式，是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。2PSK信号的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相
3、干解调。调制框图如图1、图2所示，解调框图如图3所示。图1 模拟相乘法图2 键控法图3 2PSK解调原理框图2.2 SystemView原理介绍SystemView 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
4、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。2.3 SIMULINK原理简介Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一 。确切的说，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相
5、比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink 模块库（或函数库）包含有 Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和 Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的 Simulink 库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。3 建立模型描述3.1 方案一使用SIMULINK进行仿真，采用键控法进行调制，相干解调法进行解调。信号源生成二进制NRZ码，两个波形发生器产生相位相反的两个载波。当NRZ码为1时，接入载波1；NRZ码为0
6、时，接入载波2。通过加法器将高斯噪声与已调信号相加，得到带有噪声额已调信号。通过低通滤波器滤除相乘检波引入的高频分量，把滤波输出的信号进行抽样，根据输出信号情况对判决部分进行设计，得到解调输出。2PSK调制与解调系统模型如图4所示。图4 SIMULINK 2PSK调制与解调系统模型图示波器所显示的系统各点波形如图5所示，自上而下依次为原始信号，调制输出，相乘输出，滤波输出，解调输出。图5 各示波器波形图3.2 方案二使用SystemView进行仿真，采用模拟调制法产生2PSK信号，相干解调法进行解调。解调原理与方案一基本相同。2PSK调制与解调系统模型如图6所示。图6 SystemView 2
7、PSK调制与解调系统模型图示波器所显示的系统各点波形如图7所示，自上而下、自左向右依次为原始信号，调制信号，带通滤波器输出，相乘输出，滤波输出，解调输出。图7 各示波器波形4 模块功能分析或源程序代码4.1 SIMULINK实现2PSK的调制与解调4.1.1调制模块在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号. 在此用已调信号载波的 0和 180分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0.用两个反相的载波信号进行调制。调制模块模型如图8所示。图8 调制模块模型图Sine Wave：功能：提供正弦波信号；模块如图9所示。图9 Sine W
8、ave模块Random Integer Generator：功能：提供随机整数序列，即原始信号；模块如图10所示。图10 Random IntegerGenerator模块 Switch；功能：根据信号的不同选择相应的载波；模块如图11所示。图11 Switch模块4.1.2噪声模块噪声模块模型如图12示。图12噪声模块Gaussian Noise Generator：功能：加入高斯噪声；模块如图13示。图13高斯噪声产生器Sum：功能：进行加法运算；模块如图14示图14sum模块4.1.3解调模块解调模块模型如图15示。图15调模块Analog Filter Design：功能：带通滤波器，
9、滤除有效信道以外的噪声；模块如图16所示。图16 Analog Filter Design乘法器：功能：进行乘运算；模块如图17所示。图17 乘法器Analog Filter Design：功能：除掉相乘检波引入的高频分量；模块如图18所示。图18 低通滤波器抽样判决模块：功能：对滤波输出的信号进行抽样判决；模块如图19所示。图19 抽样判决模块4.1.4误码率模块误码率模块如图20所示。图20 误码率模块Error Rate Calculation：功能：计算误码率；模块如图21所示。图21 误码率计算器4.2 SysteamView实现2PSK的调制与解调4.2.1调制模块模拟相乘法即通过
10、载波和双极性非归零码的相乘得到2psk信号，解调方法和方案一基本相同。调制模块模型如图22所示。图22 解调模块Token0：功能：产生随机序列；Token3、Token4：功能：示波器Token1：功能：乘法器Token2：功能：提供正弦信号4.2.2噪声模块噪声模块模型如图23所示。图23 噪音模块Token5：功能：加法器Token16：功能：提供高斯噪声4.2.3解调模块解调模块如图24所示。图24 解调模块Token17：功能：带通滤波器，滤除有效信道以外的噪声Token10：功能：乘法器Token5：功能：低通滤波器，滤除相乘检波引入的高频成分Token6：功能：比较器，进行判决T
11、oken8、Token13、Token18：功能：示波器Token7、Token12：功能：提供和载波一样的正弦信号5 调试过程及结论5.1 使用SIMULINK实现的调制解调结果根据原理设计2PSK调制解调系统模型如图25所示。图25 调制解调系统模型对各个模块进行参数设置。Random Integer Generator参数设置如图26所示。图26 Random Integer Generator参数Sine Wave参数设置如图27所示。图27 Sine Wave参数Gaussian Noise Generator参数设置如图28所示。图28 Gaussian Noise Generat
12、or参数Analog Filter Design1参数设置如图29所示。图29 Analog Filter Design1参数Analog Filter Design参数设置如图30所示。图30 Analog Filter Design参数Pulse Generator参数设置如图31所示。图31 Pulse Generator参数Relay参数设置如图32所示。图32 Relay参数将参数设置好后，进行仿真，得到各部分输出的波形图如图33所示。图33 各部分输出波形系统的误码率如图34所示。图34 误码率5.2 使用SystemView实现的调制解调结果两种方案的调试过程类似，均为按照原理框
13、图设计系统模型图，然后进行参数设置，最后进行仿真。SystemView实现2PSK的调制解调系统模型如图35所示。图35 调制解调系统模型各部分参数设置如下。Token0参数设置如图36所示。图36 Token0参数Token2参数设置如图37所示。图37 Token2参数Token16参数设置如图38所示。图38 Token36参数Token17参数设置如图39所示。图39 Token17参数Token12参数设置如图40所示。图40 Token12参数Token5参数设置如图41所示。图41 Token5参数Token6参数设置如图42所示。图42 Token6参数Token7参数设置如图
14、43所示。图43 Token7参数Token3、4、8、13、14、18参数设置如图44所示。图44 Token3、4、8、13、14、18参数参数设置完成后进行仿真，各部分输出波形如图45所示。图45 各部分输出波形眼图如图46所示。图46 眼图功率谱如图47所示。图47 功率谱5.3 结论最终调试过后，2PSK通信系统的各个模块工作正常，解调后的波形与初始信号波形完全相同，但是会有时延。而且可以观察功率谱、眼图和误码率。说明该方案可以满足任务要求的功能。但是使用SystemView进行仿真实现的方案，眼图偶尔会出现很奇怪的图案，使用matlab实现的方案无法观察眼图和功率谱。这是本次实验的
15、遗憾。6 心得体会这次课程设计过程中，既使用了以前学习过基本使用方法的SIMULINK，也使用了通过查找资料，自学使用方法的SystemView。开始设计时，我根据原理框图设想了模拟相乘法和键控法两种模型。方案一是用 SIMULINK 软件进行设计，因为以前曾经使用过，所以在搭建的过程中比较顺利，很快就搭建好了。按照我设想的参数设置好参数后，仿真后的结果和我预计的结果有些差距，波形非常的丑，而且解调输出后与原始波形不是完全一样。于是我开始调整参数，参数的调整是最费时的部分。经过很多次调试，解调波形和原始波形终于一样了，但是会出现时延的现象。这是本次课设中的一个遗憾。有了方案一的经验，设计仿真方
16、案二就快了很多。方案二使用SystemView软件进行仿真。SystemView由于以前没有接触过，所以上网查阅有关资料花费了较多时间。了解了使用方法后，发现事实上比SIMULINK还要简单，因为他的原件不像SIMULINK那么多。但是在参数设置上与SIMULINK的参数设置感觉上有所差别，所以选择了不同的参数。而且SystemView比SIMULINK使用方便，波形输出后，可以直接查看眼图和功率谱，没有找到查看误码率的方法，这也是本次课设中的一个遗憾。 通过这次课设，我不仅加深了对课堂知识的理解，增加了实践经验，还提高了独立思考解决问题的能力。通过自学软件的使用方法，更是提高了自学能力，找到了自学的方法。这对于没有找到合适的学习方法的我来说是最大的收获。7 参考文献1吴薇,范莉莉,陶珺.电子信息技术实践教程. 北京:清华大学出版社, 2015.2樊昌信,曹丽娜.通信原理. 北京:国防工业出版社, 2012.3 陈星，刘斌编写，SystemView 通信原理实验指导，北京航空航天大学电子工程系内部讲义，1997.4 周建兴，岂兴明，矫津毅，常春藤等.MATLAB从入门到精通.人民邮电出版社，2008