通信SystemView软件DPSK系统仿真方案Word格式.docx
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通信SystemView软件DPSK系统仿真方案Word格式.docx
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SystemView的库资源十分丰富,包括含若干图标的基本库<
MainLibrary)及专业库(OptionalLibrary>
,基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;
专业库有通讯<
Communication)、逻辑<
Logic)、数字信号处理<
DSP)、射频/模拟<
RF/Analog)等;
它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证;
并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路<
混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析。
SystemView能自动执行系统连接检查,给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息,通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。
SystemView的另一重要特点是它可以从各种不同角度、以不同方式,按要求设计多种滤波器,并可自动完成滤波器各指标之间的转换。
在系统设计和仿真分析方面,SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。
在窗口内,可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。
另外,分析窗中还带有一个功能强大的“接收计算器”,可以完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。
1.2SystemView的操作
1.2.1SystemView的用户环境
进入SystemView后,屏幕上首先出现设计窗口,所有系统的设计、搭建等基本操作,都是在设计窗口内完成的。
在设计窗口中间的大片区域就是设计区域,也就是供用户搭建各种系统的地方。
在设计窗口的最上端一行是下拉式命令菜单行,通过调用这些菜单可以执行SystemView的各项功能;
设计窗口中菜单行的下面,紧邻在设计区域上端一行是工具栏,它包含了在系统设计、仿真中可能用到的各种操作按钮;
在工具栏的最右端是提示信息,当鼠标置于某一工具按钮上时,在该处会显示对该按钮的说明和提示信息;
紧邻在设计区域左端是各种器件图标库,下面介绍些常用的几个库图标:
图标
名称
作用
信号源
用于产生系统输入信号,包括周期性信号<
Periodic)、噪声及伪随机信号<
Noise/PN)、非周期信号<
Aperiodic)、加载外部信号<
Import)。
算子库
算子库中的每个图标相当于一个算子,把输入数据作为运算自变量进行某种运算或变换,包括滤波器/系统<
Filter/System)、逻辑运算<
Logic)、采样/保持器<
Sample/Hold)、延迟器<
Delay)、增益<
Gain/Scale)等。
乘法器
完成几个输入信号的乘法运算,最多可有20个输入。
分析窗
分析窗库中包括各种信号接收器图标。
用来实现信号收集、显示、分析、数据处理以及输出等功能,它是用户观察系统运行结果的窗口。
1.2.2SystemView的操作步骤
(一>
选择设置信号源<
Source)
选中该图标并按住鼠标左键将其拖至设计区内,这时所选中的图标会出现在设计区域中。
双击设计窗口中的图标后,弹出的对话框,通过PeriodicNoise/PNAperiodic和Import按钮进行分类选择和调用。
选中后单击对话框中的参数按钮Parameters,在出现的参数设置对话框中设置幅度、频率、相位。
完成后分别单击参数设置和源库对话框的按钮OK,从而完成该图标的设置。
<
二)选择设置分析窗<
Sink)
当需要对系统中各测试点或某一图标输出进行观察时,则应放置一个分析窗<
Sink)图标,一般将其设置为“Analysis”属性。
Analysis图标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标之一。
具体操作和信号源设置类似。
三)系统定时<
SystemTime)
SystemView系统是一个离散时间系统。
在每次系统运行之前,首先需要设定一个系统频率。
各种仿真系统运行时,是先对信号以系统频率进行采样,然后按照系统对信号的处理计算各个采样点的值,最后在输出时,在分析窗内,按要求画出各个点的值或拟合曲线。
所以,系统定时是系统运行之前一个必不可少的步骤。
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。
当在系统设计区域完成设计输入操作后,单击“系统定时”(SystemTime>
按钮,此时将出现系统定时设置<
SystemTimeSpecification)对话框,如图1.19所示。
用户需要设置几个参数框内的参数,包括起始时间<
StartTime)和终止时间<
StopTime),采样率<
SampleRate)、采样间隔<
TimeSpacing)和采样点数<
No.ofSamples),频率分辨率<
Freq.Res.),自动标尺<
AutoSetNo.Samples),系统循环次数<
No.ofSystemLoops)。
需要注意的是采样率,一般为了获得较好的仿真波形,系统的采样率应设为系统信号最高频率的5至7倍。
当采样率为系统信号最高频率的10倍以上时,仿真波形就几乎没有失真了。
第2章2DPSK的工作原理
2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。
它是为了解决2PS信号解调过程的反向工作问题而提出来的。
假设前后相邻码元的载波相位差为Δφ,可定义一种数字信息与Δφ之间的关系为:
Δφ=0,表示数字信息“0”
π,表示数字信息“1”
2.12DPSK的调制系统
2DPSK信号的实现方法:
首先对二进制数字基带信号进行差分编码,将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息,然后再进行绝对调相,从而产生二进制差分相位键控信号。
调制过程和波形如下:
2.22DPSK的解调系统
2DPSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能相干解调。
它可以用相干解调法方式<
极性比较法),但由于它对载波的同步性要求比较高,
不容易实现,所以本次设计使用了差分相干解调法方式<
相位比较法)。
其解调原理是直接比较前后码元的相位差,从而恢复发送的二进制数字信息。
由于解调的同时完成了码反变换作用,故解调器中不需要码反变换器。
由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波,因此是一种非相干解调方法。
第3章基于SystemView软件2DPSK仿真设计
3.1系统搭建及参数设置
Token0:
PN码源,参数为Amp=1v、Offset=0v、Rate=100Hz、No.oflevels=2;
Token1,4,27,10,19,26,13Realtime观察窗;
Token5、9:
Token24弦载波信号源,参数:
Amp=1v、Offset=0v、Rate=1000Hz;
Token25:
带通滤波器,上限频率为1100Hz,下限频率为900Hz;
Token12:
低通滤波器,截止频率为100Hz;
Token11:
比较器;
Token20:
门限,值为0。
Token11和Token20两个器件构成判决,当大于等于0时输出为0,小于0时输出为1。
带通的设置
低通的设置
比较器的设置
系统定时的设置
进行系统定时,将SampleRate设置为系统最高频率的10倍,即为10000Hz;
No.ofSample则可根据实际情况进行改变;
其它可以忽略,会自动设置。
3.2仿真及分析
系统仿真如下图:
乘法器输出
以上波形从上到下依次是基带信号波形、差分编码波形、2DPSK波形、带通输出波形、相乘输出波形、低通输出波形、比较抽样判决后的数据输出波形。
差分编码时,编码输出的码在系带信号为1时相位即变反。
调制时,双极性输入信号通过载波形成2DPSK信号,通过波形可以看出,0相表示1,π相表示0。
解调时,通过带通滤波,载波移位相乘,低通滤波,比较判决角,最后的数据输出与开始的输入信号相同,有一定的延时,说明设计是正确的。
分析:
2DPSK信号差分相干解调不需要专门的相干载波,之需要由收到的2DPSK信号延时一个码元宽度Ts,然后与2DPSK信号本身相乘。
相乘器起着相位比较的作用,相乘结果反映了前后码元的相位差,经过低通滤波后在比较判决后,即可直接恢复出原始数字恢复信息故解调器中不需要码反变换器。
2DPSK系统是一种实用的数字调相系统,但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。
2DPSK的功率谱:
体会与建议
通过对2DPSK调制方式的复习,对调制解调的理论知识有了更深的理解;
而对仿真软件SystemView学习,学会了运用这个软件;
由于两方面的学习和探索,经过多次测试最终完成设计任务。
培养了实际动手能力,增强了将书本知识转化为实践设计能力。
在此次实习中也遇到不少问题,如一开始对软件的不了解,对根据原理图来在Systemview上画模拟的仿真电路图不清楚。
最后通过同学的帮助和自己的努力终于了解弄清楚,最终完成了课设。
通过本次实习,我收获了不少东西。
熟悉了Systemview仿真软件,知道了Systemview是什么,学会了简单的运用,能用它设计简易的模拟电路图并进行仿真,更重要的是培养了我们解决实际问题的能力,这对在以后的工作中有相当大的帮助。
当然期间我也遇到过一些一时解决不了的问题,最终在老师的耐心指导和同学的讨论下,这些问题都得到了很好的解决,在此特别感谢给与过我帮助的老师与同学。
参考文献
[1]樊昌信,曹丽娜编著,通信原理(第6版>
[M].北京:
国防工业出版社,2008。
[2]曹志刚,钱亚生编著,现代通信原理,清华大学出版社,1992。
[3]罗伟雄,韩力,原东昌编著,通信原理与电路,北京理工大学出版社,1999。
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- 通信 SystemView 软件 DPSK 系统 仿真 方案