基于SystemView的2PSK通信系统仿真

科研实践二—基于SystemView的2PSK通信系统仿真学院:________________班级:________________姓名:________________学号:________________常州工学院一基本原理1二进制移相键控（2PSK）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。在2psk中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。其表达式如下：2psk的典型波形如图：图1由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故2psk信号的一般可以表述为一个双极性非归零的矩形波脉冲序列与一个正弦载波相乘，即(t)=s(t)coswct2psk可以用两种调制方式，如图图22psk的模拟调制法；Fpsk（t）=Acoswct发送1时-Acoswct发送0时图32psk的键控调制方法说明：2psk调制器可以采用相乘器，也可以采用相位选择器就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。22psk的解调原理①2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。2PSK相干解调系统框图及个测试行波形如下：图42PSK相干解调系统框图及各个测试点波形②利用Costas环对2PSK信号进行解调2PSK调制和Costas环解调系统组成如下图所示：图52PSK调制和Costas环解调系统组成二SystemView的介绍1SystemView的基本介绍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。进入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。如下图6所示。图6使用Systemview进行系统仿真，一般要经过以下几个步骤：(1)建立系统的数学模型根据系统的基本工作原理，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分的关系，画出系统框图。(2)从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接受器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。(3)设置、调整参数，实现系统模拟参数设置包括运行系统参数设置(系统模拟时间，采样速率等)和功能模块运行参数(正弦信号源的频率、幅度、初相，低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等)。(4)设置观察窗口，分析模拟数据和波形在系统的关键点处设置观察窗口，用于检查、监测模拟系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。2SystemView的工具栏设计窗口中工具栏，如下图2所示，由十六个常用快捷功能按钮组成动作条，如图所示。当鼠标移动到每个图标时，系统会自动显示该按钮的作用。图7工具栏从左到右依次为切换按钮、打开文件按钮、保存按钮、打印按钮、清除按钮、删除按钮、断开连接按钮、连接按钮、复制按钮、反转按钮、便笺按钮、创建嵌套系统按钮、观察嵌套系统按钮、根轨迹按钮、波特图按钮、重绘按钮、取消操作按钮、开始仿真按钮、系统定时按钮、分析窗口按钮。3SystemView的图标库图标是SystemView仿真运算,处理的基本单元,共分为三大类;第一类包括信号源库,它只有输出端没有输入端;第二个类包括观察窗库,它只有输入端没有输出端;第三类包括其他所有图表库,这类图标都有一定个数的输入端和输出端.在设计窗口的左边有一个图标库区，一组是基本库（MainLibraries），共8个。另一组是可选择的专业库（OptionalLibraries）,如通信库、数字信号处理库、逻辑库、射频/模拟库等，支持用户自己用C/C++语言编写源代码定义图标以完成所需自定义功能的用户自定义库（Custom），及可调用、访问Matlab的函数的M-Link库，以及CDMA、DVB、自适应滤波器库等。图8基本库图标在上述八个图符中，除双击加法器和乘法器图符按钮可直接使用外，双击其他按钮会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上面的主库开关按钮“Main”，将出现选择开关按钮“Option”下的库（user）、通信库（comm）、DSP库、逻辑库(LOGIC)、射频/模拟库(RF/ANALOG)和数学库（MATALAB）选择按钮，可分别双击他们选择调用。在设计窗口中间的大片区域就是工作区域，用户可以在这里放置、定义和连接各种图符，建立新的系统。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。三2PSK的调制的仿真设计根据模拟相频法原理图，利用SystemView软件进行仿真设计，得到图9图92PSK调制仿真设计图参数设置：Token0：基带信号--PN码序列将参数设置为Rate=10HZ,Amp(幅度)=0.5v,Offset(偏移)=0.5v；Token7、8：相乘器Token3:载波，载波频率为10HzToken2：延时器，delay=0.5sToken6：反相器Token9：加法器Token1、4、5、10:分析观察窗口检查仿真电路图和参数设置无误后，进行仿真运行，运行时间设置为：StartTime:0秒；StopTime:1秒；采样频率：SampleRate：10000Hz。如图10所示：图10运行时间设置窗口图112psk调制系统已调信号：图12四二进制相移键控（2PSK）的解调2PSK的解调的仿真设计根据相干解调法原理图，利用SystemView软件进行仿真设计，得到图13所示：图132PSK解调仿真设计图参数设置：Token0：基带信号--PN码序列将参数设置Rate=10Hz,Amp(幅度)=1v,Offset(偏移)=0v；Token2、9:乘法器Token3、6:载波，载波频率为100HzToken5：加法器Token11：IIRButterworth低通滤波器，截止频率60Hz，No.ofPoles=3；Token13：比较器Token14：保持器Token1、4、7、10、12、15:分析观察窗口检查仿真电路图和参数设置无误后，进行仿真运行，运行时间设置为：StartTime:0秒；StopTime:1秒；采样频率：SampleRate：10000Hz。如图14所示：图14运行时间设置窗口图152psk调制解调组成调制信号：图16解调后的信号：图17六实习心得通过本次课程设计，我掌握了systemview软件的基本操作，并对各种模拟传输系统和数字传输系统有了更深刻的了解，对其各个部件的参数和作用有了更系统的认识。在课程设计过程中出现了很多问题，但在网络和同学的帮助下都一一解决。比如在设计2psk的过程中，由于我没有把2psk用相位表示码元的规则搞清楚，本应是正确的解调系统，却解调出了2psk反相工作的波形。实习过程中同学们和我相互帮忙、讲解，解决了很多在理论课时听的不是很明白的问题。这次课程设计让我收获很大。七参考文献[1]曹志刚钱亚生编现代通信原理清华大学出版社1992。[2]罗伟雄韩力原东昌编通信原理与电路北京理工大学出版社1999。[3]李哲英主编SystemView动态系统分析与设计软件学习版中文手册内部资料1997。[4]陈星刘斌编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。[5]樊昌信张甫翊徐炳祥吴成柯编通信原理(第五版)[M]国防工业出版社2002。[6]樊昌信曹丽娜编《通信原理》第六版国防工业出版社。[7]李东生主编《SystemView系统设计及仿真入门与应用》电子工业出版社2002。