通信系统课程systemview仿真设计1 (1)

短波 8AFSK 调制解调器
一、 实习目的
通信原理是是一门介绍信息传输基本原理的课程,它的研究对象是通信系统。 研究目的是用尽可能少的通信资源,获得尽可能高的通信质量,研究方法是在系 统级,模块级层次上将实际通信系统抽象成数学模型,采用数学分析和计算机模 拟的方法对其进行研究,得到系统性能与系统参数之间的定量关系。在给定系数 的情况下,估算系统性能,在给定系统的性能要求的情况下,设计和优化系统的 参数。 当系统的数学模型比较复杂时, 用数学分析方法获得系统性能与参数之间的 定量关系有困难时,采用计算机 SystemView 工具模拟仿真的方法获得这些参数 之间的关系,达到优化通信系统的目的。 2. 本设计重点讨论模拟通信系统中的调制解调技术,通过介绍模拟调制解调 原理,使得初步认识和了解“通信原理”这门课是在模块级,系统级层上分析和 设计通信系统。综合运用本课程的理论知识进行间接法调频(FM)系统设计,通过 理论推导得出相应结论,并利用 SystemView 作为工具进行模拟,从而了解和复 习巩固课堂所学的理论知识,提高对所学知识的综合应用能力,并从实践上初步 实现对短波 8FSK 调制解调系统的设计,从而更加理解 2FSK 调制原理。

二、 实习仪器
计算机 systemview 软件

三、 实习内容
用 System View 建立一个 8AFSK 调制解调器电路。通过不同种类不同频率的信 号源过系统后,分析理解系统的各个模块功能,观察波形图。判断是不是实现了 8AFSK 调制解调器电路

1、 设计原理
频移键控信号是用不同频率的载波来传递数字消息的,简称 FSK。常见的 FSK 有:2FSK、3FSK、4FSK、6FSK、8FSK、MFSK、34FSK、3 路 FSK、7 路 FSK 和

10 路 FSK 等等 。 振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号二变化的数字调制。 在二进制频移键控(2FSK)中,当传送“1”码时对应于载波频率 码时对应于载波频率 。 ,传送“0”

(6.3-1)

其中



, 为

为频率为 的反码,即

的载波的初始相位,

为频率为

的载波的初始相位。令

(6.3-2)

则有:当

时,

;当

时,



则 2FSK 信号可表示为:

(6.3-3)

其中,我们在分析中假设

为单个矩形脉冲序列,其表达式为:

由式(6.3-3)可知,相位不连续的 2FSK 信号可以看成是两个 2ASK 调幅信号 之和。 短波 8FSK 调制解调实在二进制振幅键控的基础上,实现多路振幅的键控。 由于 FSK 信号和 PSK、多路、噪声信号的频谱存在一定差异,即 PSK、多路信 号的频谱为梳状谱,而 FSK 信号存在分离的谱峰,这对信号分离有一定作用。 但在信号噪声较大或 FSK 信号频率分离相隔较小时, 只利用频谱很难分离信号。 此外可利用希尔伯特变换提取信号瞬时频率, FSK 信号的瞬时频率呈现明显的台 阶状,而 PSK、多路、噪声信号的瞬时频率无等间隔台阶。信号瞬时幅度、瞬时 频率参数的提取是将输入的实信号 x(t)进行希尔伯特变换, 求得解析信号 z(t)。 z(t)是一个函数,其实部为实信号 x(t),其虚部是 x(t)的希尔伯特变换 y(t), 即 z(t)= x(t)+ jy(t)。

解析信号的构成公式为:

(6)。 瞬时幅度(信号包络)为:

(7)。 瞬时相位φ(t)可由解析表示式计算如下: tan-1{y(t)/x(t)} 若 x(t)>0, y(t)>0 л-tan-1{y(t)/x(t)} 若 x(t)<0, y(t)>0 φ1(t)=л/2 若 x(t)=0, y(t)>0 л+tan-1{y(t)/x(t)} 若 x(t)>0, y(t)>0 (8) 3л/2 若 x(t)=0, y(t)<0 2л-tan-1{y(t)/x(t)} 若 x(t)>0, y(t)<0。 φ1(t)是反映调制信息的非线性相位分量。 由于载频误码差以用实际相位计 算是以模 2л来计算的,所以必须首先恢复出无折叠相位。为此首先要计算修正 相位序列 C(i): c(t-1)-2л φ1(t-1)-φ1(t)> л c(t)=c(t-1)+2л φ1(t-1)-φ1(t)<-л(9)。 c(t-1) 其他 求得无卷叠相位:φ(t)= φ1(t)+c(t)。 瞬时频率可由瞬时相位的导数计算求得: f(t)=(dφ(t)/d(t))*(1/2л) (10)。 8 进制数字频率调制是 2FSK 的推广,很大程度上提高了 频带利用率。一种 多进制频移键控(MFSK)信号调制分类厦解调的方法,选取截获接收机输出的 MFSK 信号的时频曲线作为分类特征;利用无监督聚类算法术取最佳聚类数 M, 利用时频曲线的变换估计码元宽度; 利用对应最佳聚类数的聚类中心确定取判门

限,通过对时频曲线抽判判决,实现了 MFSK 信号的解调。理论分析证明了此算 法的可行性。此外还应用到频率的非相干解调原理。 在通信中使用 SystemView 工具实现 8FSK 信号调制解调的仿真。

2、 仿真原理图

3、 测试分析
经运行后得出一下图形,从下图可见初步实现 8FSK 调制解调的系统。 以下是仿真后的图形。

四、 内容的总结及心得
实践是检验真理的唯一标准。课堂上学的东西,在怎么生动都是理论, 学的再怎么优秀都还是理论, 要检验动手能力还得亲自上机在特定软件环境上进 行磨练,练的越多越好,理论加上实践,不断磨练终会有所成就。还有通过这次 设计,让我再次领悟到了 StsyemView 软件的强大, 利用 System View,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 System View 配置的图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, 并且让我更加掌握 8FSK 调制解调的生成。

五、 参考文献
1.《数字通信系统的 System View 仿真与分析》 北京航空航天大学出版社 2 《SystemView 通信仿真开发手册/通信工程仿真开发手册系列》国防工业出版 社 3 《通信原理》 机械工业出版社 4、 《高频电子电路与仿真设计》 北京邮电大学出版社

六、致谢 在这次实习中,非常感谢张海燕、尹立强;两位老师的耐心知道。在实验中遇到 尹立强;两位老师的耐心知道。 尹立强 了很多问题,都是两位老师耐心、不厌其烦的讲解, 了很多问题,都是两位老师耐心、不厌其烦的讲解,是我们在实习中收获了很 多。


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