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1、 通信原理 -课程设计说明书设计题目: 二进制振幅键控（2ASK）系统的设计 指导老师： 专业班级： 通信061 学生姓名： 学 号： 日 期： 2008年12月30日 目录1.目录12.摘要13.关键词24.正文25.SystemView的基本介绍 26.二进制振幅键控(2ASK) 调制原理 47.二进制振幅键控（2ASK）系统的设计78.调制系统79.调制解调系统910.系统仿真结果分析1111.实验总结1112.参考文献1113.附件12摘要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
2、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振幅键控调制的基础上，通过Systemview仿真软件，实现对2ASK数字调制系统的仿真，同时这个系统有深入的了解。关键字：SystemView 通信系统 二进制振幅键控 2ASK 调制 解调正文一、SystemView的基本介绍：Systemview是美国ELANIX公司于1995年开始推出的软件工具，它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真与分析
3、的可视化软件环境，能进行模拟、数字、数模混合系统、线性和非线性系统的分析设计，可对线性系统进行拉氏变换和Z变换分析。SystemView基本属于一个系统级工具平台，可进行包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析，并配置了大量图符块（Token）库，用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后运行仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。SystemView的库资源十分丰富，主要包括：含若干图符库的主库（Main Library）、通信库（Communications
4、Library）、信号处理库（DSP Library）、逻辑库（Logic Library）、射频/模拟库（RF Analog Library）和用户代码库（User Code Library）。Systemview对系统的分析主要分为两大块，调制系统的分析和解调系统的分析。由于调制是解调的基础，没有调制就不可能有解调，为了表现解调系统往往需要很高的采样频率来减少滤波带来的解调失真，所以调制的已调信号通过波形模块观察起来不是很清楚，为了更好的弄清楚调制是怎么样的一个过程，在这里，我们把调制单独列出来，用较低的频率实现它，就能从单个周期上观察调制系统的运作模式，更深刻地表现调制系统的调制过程。进
5、入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，系统视窗最上边一行为主菜单栏，包括：文件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便笺（NotePads）、连接（Connetions）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、工具（Tools）和帮助（Help）共11项功能菜单。 系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决
6、定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便。进入系统后，在图符库选择区排列着8个图符选择按钮 创建系统的首要工作就是按照系统设计方案从图符库中调用图符块，作为仿真系统的基本单元模块。可用鼠标左键双击图符库选择区内的选择按钮。 当需要对系统中各测试点或某一图符块输出进行观察时，通常应放置一个信宿（Sink）图符块，一般将其设置为“Analysis”属性。Analysis块相当于示波器或频谱仪等仪器的作用，它是最常使用的分析型图符块之一。 在SystemView系
7、统窗中完成系统创建输入操作（包括调出图符块、设置参数、连线等）后，首先应对输入系统的仿真运行参数进行设置，因为计算机只能采用数值计算方式，起始点和终止点究竟为何值？究竟需要计算多少个离散样值？这些信息必须告知计算机。假如被分析的信号是时间的函数，则从起始时间到终止时间的样值数目就与系统的采样率或者采样时间间隔有关。实际上，各类系统或电路仿真工具几乎都有这一关键的操作步骤，SystemView也不例外。如果这类参数设置不合理，仿真运行后的结果往往不能令人满意，甚至根本得不到预期的结果。有时，在创建仿真系统前就需要设置系统定时参数。 时域波形是最为常用的系统仿真分析结果表达形式。进入分析窗后，单击
8、“工具栏”内的绘制新图按钮（按钮1），可直接顺序显示出放置信宿图符块的时域波形，对于码间干扰和噪声同时存在的数字传输系统，给出系统传输性能的定量分析是非常繁杂的事请，而利用“观察眼图”这种实验手段可以非常方便地估计系统传输性能。实际观察眼图的具体实验方法是：用示波器接在系统接收滤波器输出端，调整示波器水平扫描周期Ts，使扫描周期与码元周期Tc同步（即TsnTc，n为正整数），此时示波器显示的波形就是眼图。由于传输码序列的随机性和示波器荧光屏的余辉作用，使若干个码元波形相互重叠，波形酷似一个个“眼睛”，故称为“眼图”。“眼睛”挣得越大，表明判决的误码率越低，反之，误码率上升。SystemView
9、具有“眼图”这种重要的分析功能。 当需要观察信号功率谱时，可在分析窗下单击信宿计算器图标按钮，出现“SystemView信宿计算器”对话框，单击分类设置开关按钮spectrum，完成功率谱的观察。二、二进制振幅键控(2ASK) 调制原理1. ASK概念:用二进制的数字信号去调制等幅的载波。 即传“1”信号时，发送载波， 传“0”信号时，送0电平， 所以也称这种调制为通（on）、断(off)键控OOK。 其实现模型如图1所示，其调制波形如图2所示。图1图2 2ASK调制时间波形注意：以后在分析数字调制时均假设调制信号（即数字信号）具有不归零矩形脉冲波形。 2. 2ASK信号的时间表达式及波形 2
10、ASK信号的时间表示式: s(t)为随机的单极性矩形脉冲序列。3. 2ASK信号的功率谱密度 由于二进制的随机脉冲序列是一个随机过程,所以调制后的二进制数字信号也是一个随机过程，因此在频率域中只能用功率谱密度表示。 已知二进制随机脉冲序列功率谱密度表达式为 显然Ps(f)只在G（0）处有线谱(线谱即为离散谱)，且G（0）=Ts，所以有所以2ASK的功率谱密度为当概率P=0.5时，2ASK的功率谱密度可进一步整理为根据公式（6.2-5）得到的2ASK信号功率谱密度如图3所示。图3 2ASK信号的功率谱总结：2A K信号功率谱密度的特点如下： （1）、由连续谱和离散谱两部分构成；连续谱由传号的波形
11、g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定。 （2）、已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍，即BASK2fs。4、2ASK信号的接收(解调) 与DSB相似，主要有两种方式：非相干接收和相干接收。其组成框图如图4所示。工作原理及误码特性将在后面进行分析。 图4 2ASK信号接受系统组成方框图三、二进制振幅键控（2ASK）系统的设计： 1.调制系统： 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
12、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：相干解调和非相干解调，即包络检波和同步检测。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。系统的相关参数：基带信号amplitu=0.5，offset=-0.5，rate=10。图5输入的调制信号：图6已调信号：图72.调制解调系统：系统相关参数： 基带信号频率=50HZ，电平=2，偏移=-0.5，载波频率=1000HZ模拟低通频率=225HZ,极点数为3.系统运行时间为0.3S，采样频率=20000HZ。图8模块3为原始信号：
13、图9模块8为解调后信号：图10模块4为已调信号：图11功率谱图：Sink3输入信号：图12Sink8输出信号：图133.系统仿真结果分析:如图所示调制信号Sink3的图形与解调后的信号Sink8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。实验总结 此次课程设计的主要是实现2ASK通信调制解调系统的仿真：2ASK调制模拟调制法用乘法器来实现，解调为非相干解调信号经过带通滤波器，相乘器，低通滤波器，抽样判决器，然后输出。对调制和调制方式的选择要作全面考虑，如果要求较高的频带利用率，则可以选择2ASK。参考文献1 沈越泓，高媛媛，魏以民.通信原理.北京：机械工业出版社，20032 罗伟雄，韩力，原东昌.通信原理与电路.北京：理工大学出版社，1999附件2ASK系统调制解调图对比：图14图15
