基于SystemView的MSK系统的仿真实现.
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收稿日期钟苏女讲师 MSK 直序扩频系统延时相干解调方法及仿真实现钟 苏摘 要建立了系统仿真模型通过对仿真结果的分析为硬件调试提供了经验和参考直序扩频差分编码 中图分类号A 文章编号2006实现频谱扩展后再进行传输恢复出原始信号抗干扰具有隐蔽性和保密性可以共用一个频段来实现码分多址是最典型的扩频通信系统MSK 直序扩频系统利用MSK信号带宽窄频带利用率高等优点大多采用MSK 调制方式声表面波在System View 平台上对该系统进行仿真信息数据经过差分编码后与伪随机码相乘若信息码为1ÈôÐÅÏ¢ÂëΪÔÚÓ²¼þÉÏËùÒÔÔÚÔ-Àí·ÂÕæÖÐ在接收端首先进行解扩该解扩过程亦即相当于信号经过一个匹配滤波器的过程该滤波器是用声表面波抽头延时线SAW TDLÐźž-¹ýÂ˲¨Æ÷ÊÇÓÃÐźÅÓë¸ÃÂ˲¨Æ÷µÄ³å¼¤ÏìÓ¦Ïà¾í»ýÀ´·ÂÕæµÄÔÚʵ¼ÊÓ¦ÓÃÖйʳ£²ÉÓòî·Ö±àÂëÔÚ·¢¶ËMSK 调制前需要进行差分编码针对这种经过差分编码的扩频调制信号即将解扩后得到的中频相关峰经过一个周期扩频码时间T N14 深圳职业技术学院学报第5卷个过程相当于一个差分解码的过程得到视频相关峰解调解扩原理如图1所示已大量应用于现代通信系统图1 MSK直序扩频延时相干解调系统组成原理模型2 差分编码MSK直序扩频延时相干解调系统在SystemView上的仿真利用SystemView 进行系统仿真而不必花太多时间和精力去进行硬件搭接实验为了提高效率调制和解扩解调部分进行仿真该系统在SystemView平台上仿真的完整电路图如图2所示信息数据的码速率为312.5kb/s20×Óϵͳͼ±ê63是扩频伪随机序列发生器子系统为了提高系统的仿真效率17位扩频后的序列经MSK调制器子系统图标37完成中频MSK 调制接收到的信号首先同本地参考信号进行卷积运算也经过时间窗的截取本地码经MSK调制器子系统图标50产生MSK信号卷积完成延时相干解调过程得到视频相关峰图2差分编码 MSK 直序扩频延时相干解调系统仿真电路图第2期 钟苏可以观察解扩得到的中频相关峰及其延时相干解调的输出波形给出了系统的源信息数据和最后解调输出的视频相关峰即可得到与系统的信息数据相同的波形发送的信息是7位数据1101101B与发送的信息相比在实际系统中因此图4 系统发送的信息数据和解调输出的视频相关峰 3 仿真结果分析 3.1 视频相关峰和中频相关峰包络的对比 为了便于比较归一化后视频相关峰和中频相关峰包络如图5所示视频相关峰比中频相关峰包络更尖锐视频相关峰主旁瓣比为14.5ÔÙ¾-µÍͨÂ˲¨ºóµÃµ½µÄµÃµ½µÄÊÓƵÏà¹Ø·åµÄÖ÷ÅԱȽüËƵÈÓÚÖÐƵÏà¹Ø·åÖ÷ÅԱȵÄƽ·½Óɴ˿ɼû¸üÓÐÀûÓÚÏà¹Ø·åµÄ¼ì²âÊÓƵÏà¹Ø·åÓëÊäÈëMSK Ðźŷù¶ÈµÄ¹Øϵ由于采用延时相干的解调方案所以归一化中频和视频相关峰幅度与归一化输入MSK 信号幅度的关系如图6所示a相关峰的关系16 深圳职业技术学院学报 第5卷从图6可以看出归一化视频相关峰幅度与归一化输入信号幅度近似成平方关系当输入信号幅度减小因此自动增益控制可采用延时相干解调方法实现解调须采用高精度的延时线有利于相关峰的检测近似成平方关系为硬件调试提供了经验和参考参考文献北京[2] 青 松等北京Delay Coherent Demodulation and Its Artificial Realizationfor DC System of MSKZHONG Su责任编辑MSK直序扩频系统延时相干解调方法及仿真实现作者:钟苏, ZHONG Su作者单位:深圳职业技术学院,电子与信息工程学院,广东,深圳,518055刊名:深圳职业技术学院学报英文刊名:JOURNAL OF SHENZHEN POLYTECHNIC年,卷(期):2006,5(2)1.青松数字通信系统的SystemView仿真与分析 20012.杨留清数字移动通信系统 1996本文链接:/Periodical_szzyjsxyxb200602004.aspx。
基于 SystemView 的通信原理课程仿真实验教学陈军【摘要】During the experiment instruction of the Principle of Communication course,this paper takes the process of frequency-band transmission system of the binary phase shift keying(2PSK)as the teaching case,and investigates the method of simulating experiment of Principle of Communication course for experiment design,testing and development basis on SystemView software.It can vividly present the wave of time -domain and frequency -domain of various key links signal of this system.The result of practice shows that the simulation technology can reform the form of Principle of Communication course experiment instruction and students’learning methods.It can cultivate the students to take the initiative to acquire knowledge,to find and use learned knowledge ability to creatively analyze problems and solve practice problems.%在通信原理课程实验教学中,以二进制相移键控(2PSK)频带传输系统为例,研究了基于 SystemView 仿真实验的实验设计、测试结果分析及实验拓展的方法,形象地呈现了该传输系统各关键环节信号的时、频域波形。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 基于System View的MSK仿真基于System View的MSK直序扩频系统设计与仿真 2019 年6 月 6 日1M1SK直序扩频相关解调系统在SystemView上的仿真移动通信中,由于电磁波恶劣的传播条件、快衰落的影响,使得接收信号的质量急剧下降;同时,随着通信技术的快速发展,业务量急剧增加,频带资源日趋紧张,因而调制技术及调制信号应具有较强的抗干扰能力,信号占用带宽小,以提高频谱利用率,在有限的带宽内尽可能地提高传输数据的比特率,以适应通信系统的窄带数据高速传输的要求。
基于这两方面的因素,最小移频键控(MSK)等现代数字调制技术在数字移动通信中得到广泛的应用。
通信系统的设计,不可避免地涉及到分析通信系统的有效性、可靠性以及组成系统各元器件参数的选取等一系列问题。
对一个硬件设备逐步完备、功能结构又相当复杂的实际通信系统,对其做出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定性;为减少人力资源和经费的浪费,缩短产品的研发周期,有必要在根据设计思想将系统设计出来之前,对该系统先进行仿真分析[2],分析它的设计参数,从而有助于较全面地认识和研究硬件系统,降低系统设计失败的可能性,优化系统的整体性能,并从中选择最合理的系统配置和参数设置,然后再应用于实际系统设计。
ELANIX 公司的 SystemView 系统级通信仿真软件,为研发人1 / 10员能迅速测试其设计思想,综合评测系统性能提供了一种快捷的工具。
本文在给出最小移频键控通信系统实现原理的基础上,应用SystemView 软件对 MSK 调制解系统进行设计实现。
调22.1 MSK直序扩频系统简介本节中介绍了一种用SAW卷积/相关其对MSK自序扩频信号进行相关解调解扩的方法,并介绍了用SystemView对该系统进行原理仿真的方法。
MSK 调制与解调一、实验目的1、了解 GMSK 调制原理及特性,了解 GMSK 解调原理及特性。
2、了解载波在相干及非相干时的解调特性,观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。
3、掌握 MSK 调制与 GMSK 调制的差别。
二、实验仪器电子计算机,System view 仿真软件 三、设计内容1、设计原理:(1)、MSK 信号的时域表达式为ss k s s k c MSK T k t kT kT t T at f A t s )1(,)(22cos )(+≤≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=ϕππ式中,c f 表示载波频率; A 表示已调信号振幅;s T 表示码元宽度;k a 表示第k 个码元中的信息,其取值为1±;∑--∞==12k k kk a πϕ表示直到s T k )1(-时的累积(记忆)相位值。
(2)、MSK 信号具有如下特点: a 、已调信号的振幅是恒定的;b 、信号的频率偏移严格地等于)4/(1s T ±,相应的调制指数2/1=h ;c 、以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内准确地线性变化2/π±;d 、在码元转换时刻信号的相位是连续的,或者说,信号的波形没有突跳。
(3)、MSK 信号的调制与解调方法:由于t f t t f t t t f c c c πθπθθπ2sin )(sin 2cos )(cos )](2cos[-=+,故MSK 信号也可以看作是由两个彼此正交的载波t f c π2cos 与t f c π2sin 分别被函数)(cos t θ与)(sin t θ进行振幅调制而合成的。
已知)(πππθ2m od 或0,1,2)(=±=+=k k k skx a x t T a t因而⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=k s k k s x T t a t x T t t cos )2sin()(sin cos )2cos()(cos πθπθ故MSK 信号可表示为⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=t f T t x a t f T t x A t s c s k k c s k MSK ππππ2sin )2sin(cos 2cos )2cos(cos )( s s T k t kT )1(+≤≤式中,等号后面的第一项是同相分量,也称I 分量;第二项是正交分量,也称Q 分量。
四川师范大学现代通信系统实验基于SystemView的多进制数字调制仿真(MSK)学生姓名谭进学号09所在学院通信工程学院专业名称通信工程班级2012级宽带1班景文芳指导教师成绩四川师范大学二○一五年六月目录基于SystemView的多进制数字调制仿真(MSK)1 SystemView仿真系统简介SystemView仿真系统概述SystemView是美国ELANIX公司推出的,基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。
它界面友好,使用方便,为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。
使用它,用户可以用图符(Token)去描述自己的系统,无需与复杂的程序语言打交道,不用花费大量的时间和精力通过编程来建立系统仿真模型。
SystemView仿真系统的特点◆能仿真大量的应用系统◆快速方便的动态设计与仿真◆在报告中方便地加入SystemView的结论◆提供基于组织结构图方式的设计◆多速率系统和并行系统◆完备的滤波器和线性系统设计◆先进的信号分析和数据块处理◆提供了一个真实而灵活的窗口◆可扩展性完善的自我诊断功能Systemview仿真系统设计、分析窗口System View包括两个主要的工作环境:设计窗口和分析窗口。
其中设计窗口用于完成系统的设计,为用户提供了图形化的便捷设计编辑环境,是SystemView最主要的工作环境之一。
设计窗口如图1-1所示:图1-1 设计窗口它包括标题栏、菜单栏、工具栏、滚动条、提示栏、图符库和设计窗工作区。
其中,设计窗工作区用于设置、连接各种图符以创建系统,进行系统仿真等操作;提示栏用于调整当前的工作区域;当鼠标器位于功能图符上时该图符的具体参数就会自动弹出显示。
SystemView系统是一个离散时间系统,首先要对信号进行采样,然后对各个采样点的值进行分析计算,最后输出时,在分析窗口内,按要求画出各个点的值或模拟曲线。
所以在仿真前必须对采样起始/终止时间、采样频率、采样间隔和采样点数进行设置。
课程设计(论文)任务书学院专业 2 班一、课程设计(论文)题目基于Systemview的模拟通信系统仿真设计二、课程设计(论文)工作自2011年1 月3日起至2011年1月 7日止。
三、课程设计(论文) 地点: 4-403,4-404,图书馆四、课程设计(论文)内容要求:1.本课程设计的目的(1)使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理;(2)培养学生掌握电路设计的基本思路和方法;(3)能提高学生对所学理论知识的理解能力;(4)能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力;(5)提高学生的科技论文写作能力。
2.课程设计的任务及要求1)基本要求:(1)学习SystemView或MATLAB仿真软件;(2)对需要仿真的通信系统各功能模块的工作原理进行分析;(3)提出系统的设计方案,选用合适的模块;(4)对所设计系统进行仿真;(5)并对仿真结果进行分析。
2)创新要求:在基本要求达到后,可进行创新设计,分析系统的性能指标。
3)课程设计论文编写要求(1)要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文(2)论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等(3)课程设计论文装订按学校的统一要求完成4)评分标准:(1)完成原理分析:(20分)(2)系统方案选择与实现:(40分)(3)仿真结果分析:(20分)(4)回答问题:(20分)5)参考文献:(1)孙屹.《SystemView通信仿真开发手册》国防工业出版社(2)李东生.《SystemView系统设计及仿真入门与应用》电子工业出版社(3)赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社(4 ) 陈萍.《现代通信实验系统的计算机仿真》国防工业出版社6)课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 1 图书馆熟悉软件与系统仿真 3 4-403,4-404撰写论文 1 4-403,4-404学生签名:2011年1月3日课程设计(论文)评审意见(1)完成原理分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(2)系统方案选择与实现(40分):优()、良()、中()、一般()、差();(3)仿真结果分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(4)回答问题(20分):优()、良()、中()、一般()、差();(5)格式规范性及考勤是否降等级:是()、否()评阅人:职称:讲师2011年1月9日目录第一章绪论 (4)1.1 Systemview简介 (4)1.2 System View的用户环境 (4)1.2.1 设计窗口 (5)1.2.2 图标库 (5)第二章 AM系统的仿真设计与分析 (7)2.1 AM基本原理 (7)2.2 AM系统设计 (8)2.2.1 AM调制系统设计 (8)2.2.2 AM解调系统 (9)第三章 FM系统的仿真设计与分析 (11)3.1 FM基本原理 (11)3.2 FM系统设计 (11)FM调制解调系统 (11)第四章 SSB系统的仿真设计与分析 (13)4.1 SSB基本原理 (13)SSB调制与解调 (14)第五章课程小结 (17)谢辞 (18)参考文献 (19)第一章绪论1.1Systemview简介利用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。
基于System View仿真的MSK调制解调技术【摘要】运用System View软件对MSK调制解调信号进行仿真。
仿真根据MSK的原理框图进行模块的选择和连接、设置参数、系统的设计、给出主要部分的仿真结果,与理论结果进行对比,确定仿真结果的准确性。
【关键词】FSK MSK;System;View;调制;解调引言最小频移键控MSK(minimum shift keying)是连续相位的频移键控(FSK)的一种特殊类型,能够解决传输过程产生的包络起伏问题,使信号在传输过程中不受影响。
System View是一种动态系统仿真软件,是通信系统重要的仿真实验平台。
通过运用System View仿真软件来实现MSK调制技术的系统仿真,对研究MSK调制技术有很大帮助。
1.System View软件介绍1.1 软件概述System View软件是一款基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。
利用System View,可以构造各种复杂的模拟,数字,数模混合系统,可用于各种线性和非线性系统的设计与仿真。
用户在仿真设计时,只需从System View配置的图符库中调出有关图符,进行各个图符的参数设置和相互间的连线,即可进行仿真操作,给出分析结果。
1.2 具体运用介绍System View包括两个主要的工作环境:设计窗口和分析窗口。
1.2.1 设计窗口简介如图1所示,启动System View,首先看到的是系统的设计窗口,主要用于完成系统的设计,为用户提供了图形化的便捷设计编辑环境,是System View最主要的工作环境之一。
1.2.2 分析窗口简介2.MSK的调制解调原理FSK的调制原理是通过二进制数字基带信号控制载波的频率,使载波的频率随着数字基带信号变化而变化。
MSK是调制指数为0.5的连续相位频移键控(FSK)的一种特殊类型,能够以最小的调制指数获得正交的调制信号。
2.1 MSK的调制原理(1)输入数据序列进行差分编码,“+1 ” 变,”-1”不变;(2)串/并变换,并相互交错一个码元宽度Ts;(3)分别乘以加权函数;(4)分别对正交载波进行调制;(5)两路信号叠加输出。
四川师范大学现代通信系统实验基于SystemView的多进制数字调制仿真(MSK)学生姓名谭进学号2012101109所在学院通信工程学院专业名称通信工程班级2012级宽带1班指导教师景文芳成绩四川师范大学二○一五年六月目录1 SYSTEMVIEW仿真系统简介 (1)1.1 SystemView仿真系统概述 (1)1.2 SystemView仿真系统的特点 (1)1.3 Systemview仿真系统设计、分析窗口 (1)2 MSK的原理 (5)2.1 MSK信号 (5)2.2 MSK的调制原理 (9)2.3 MSK的解调原理 (10)3 MSK调制与解调仿真电路 (11)3.1 MSK信号的调制 (11)3.2 MSK信号的解调 (13)附录 (15)附录1:基带信号波形 (15)附录2: MSK调制信号 (15)附录3:MSK解调波形 (15)基于SystemView的多进制数字调制仿真(MSK)1 SystemView仿真系统简介1.1 SystemView仿真系统概述SystemView是美国ELANIX公司推出的.基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。
它界面友好.使用方便.为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。
使用它.用户可以用图符(Token)去描述自己的系统.无需与复杂的程序语言打交道.不用花费大量的时间和精力通过编程来建立系统仿真模型。
1.2 SystemView仿真系统的特点◆能仿真大量的应用系统◆快速方便的动态设计与仿真◆在报告中方便地加入SystemView的结论◆提供基于组织结构图方式的设计◆多速率系统和并行系统◆完备的滤波器和线性系统设计◆先进的信号分析和数据块处理◆提供了一个真实而灵活的窗口◆可扩展性◆完善的自我诊断功能1.3 Systemview仿真系统设计、分析窗口System View包括两个主要的工作环境:设计窗口和分析窗口。
其中设计窗口用于完成系统的设计.为用户提供了图形化的便捷设计编辑环境.是SystemView最主要的工作环境之一。
基于SystemView的MSK调制系统实现以及特性分析1.实现内容创建一个正交调制方式的MSK调制系统,以PN码作为二进制信源,码速率R b=100bps,载频速率为1000Hz。
观测其I通道和Q通道各个信号的波形,并在无噪声和加入加性高斯白噪声的情况下分别观测调制输出的MSK波形和功率谱。
实现QPSK的调制,码速率,噪声参数与MSK一致。
将MSK与QPSK 的功率谱以及相位转移图等进行对比,分析两者的不同。
2.MSK调制系统2.1 MSK调制系统原理图Token2,Token3实现差分编码。
Token30,Token31,Token32,Token33,Token34对差分编码进行串并转换。
Token12产生频率为25Hz的正弦波,Token17产生频率为1KHz的载波。
Token24为无噪声的MSK调制信号输出,它是上路同相分量与下路正交分量的和。
Token28为标准差是0.1V的加性高斯白噪声发生器。
2.2MSK各点波形示意图图2.2.1与图2.2.2分别为输入的PN序列以及差分编码之后的序列。
粗略考察前16个码元:输入为:-1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1编码后:-1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1与图相对应。
由此也可以判断出,差分编码器相当于DPSK中的码变换器(双稳触发器),但是令此时的双稳触发器仅当数据为“-1”时才翻转。
图2.2.1 输入PN序列图2.2.2 差分编码后序列下两图为差分编码后序列进行串并转换之后的结果。
从理论分析上看(前16个码元),上支路p k和下支路q k分别为:p k:-1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 以及q k:1 1 -1 -1 1 1 -1 -1每个码元相当于原来码元两倍时间周期,检验波形正确。
从图中也可以看出,p k和q k两者不能同时改变符号。
前者只有在k是奇数时跳变,而后者在k是偶数时跳变。
基于Systemview的MSK系统仿真摘要利用Systemview,建立了基于Systemview运行环境的MSK仿真系统,通过从发射端经信道到接收端整个系统的特性仿真,可以显示信号传输波形、频谱及系统噪声影响等。
通过调整仿真系统部分参数可以使系统达到最优化。
关键词Systemview;通信;仿真中图分类号TN914 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)062-0204-011 MSK基本原理MSK是移频键控PSK的一种改进形式。
它是2FSK的一种特殊情况,在相邻符号交界处相位保持连续,具有正交信号的最小频差。
产生MSK信号的方案有很多种,正交幅度监控法是其中的一种,它把MSK 看作是由彼此正交的载波分别被函数cosφ(t)和sinφ(t)进行振幅调制后合成的。
最小频移键控(MSK)是一种特殊的连续相位的频移键控(CPFSK),其最大频移为比特率的1/4。
换句话说,MSK是调制系数为0.5的连续相位的FSK。
FSK信号的调制系数类似于FM调制系数,定义为kFSK=(2Δf)/Rb,其中ΔF 是最大射频移,Rb是比特率。
调制系数0.5对应着能够容纳两路正交FSK信号的最小频带,最小频移键控的由来就是指这种调制方法的频率间隔(带宽)是可以进行正交检测的最小带宽。
MSK是一种高效的调制方法,特别适合在移动无线通信系统中使用。
它有很多好的特性,例如恒包络、频谱利用率高、误比特率低和自同步性能。
实现MSK调制器的步骤为:先将输入的基带信号进行差分编码,然后将其分成1、Q两路,并相互交错一个码元宽度,再用加权函数cos和sin分别对1、Q两路数据加权,最后将两路数据分别用正交载波调制。
MSK使用相干载波最佳接收机解调,利用串并转换、差分译码来实现。
调制器和解调器的原理框图如图3和图4。
2 MSK系统仿真及设计2.1 Systemview的基本功能利用Systemview,可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统,它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
目录0绪论 ....................................................第一章、 Systemview 软件简介 (2)1.1System view软件简介 (2)1.2System view软件的特点 (2)1.3System View的图标库 (3)1.4System View的系统设计窗口 (3)第二章最小频移键控( MSK)系统的设计 (5)2.1 MSK 的基本原理 (5)2.2 MSK 的调制原理 (6)2.3 MSK 的解调原理 (9)第三章正交振幅( QAM)系统的设计 (12)3.1 MSK 的基本原理 (12)3.2 QAM 的调制解调原理 (14)3.316QAM解调模块的模型建立与仿真 (16)3.3.1相干解调 . (16)3.3.2锁相环解调 . (16)21小结 ...................................................参考文献 (22)23致谢 ...................................................华东交通大学课程设计绪论数字通信系统 , 按调制方式可以分为基带传输和带通传输。
所谓调制,是用基带信号对载波波形的某参量进行控制,使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。
对数字信号进行调制可以便于信号的传输;实现信道复用;改变信号占据的带宽;改善系统的性能。
随着数字通信的迅速发展,各种数字调制方式也在不断地改进和发展,现代通信系统中出现了很多性能良好的数字调制技术。
目前实际通信系统中常使用的几种现代数字调制技术首先有几种恒包络调制,主要包括偏移四相相移键控(OQPSK)、π/4 四相相移键控(π/4 -QPSK)、最小频移键控( MSK)和高斯型最小频移键控( GMSK);然后是正交幅度调制( QAM),它是一种不恒定包络调制。
最后是多载波调制,其中最重要的是正交频分复用(OFDM)。
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 通信原理课程设计报告课程设计题目:基于SystemView的MSK系统的仿真实现班级:学号:姓名:指导教师姓名:设计地点:2015年9月13日通信电子线路实验与设计报告目录序言 (2)第1章软件简介 (3)第2章工作原理 (6)第3章MSK调制的仿真 (8)3.1仿真的方案与原理 (8)3.1.1系统参数 (8)3.2建模的思想 (8)3.3仿真的框图 (8)3.4仿真结果分析 (10)3.4.1差分编码电路 (10)3.4.2串并/交换电路 (11)3.4.3加权调制 (12)3.4.4正交载波调制 (13)参考文件 (16)体会与建议 (17)附录 (18)通信电子线路实验与设计报告序言随着数字通信技术的日益发展和广泛应用,数字调制技术作为这个领域中极为重要的一个方面得到了迅速发展。
特别是今年来随着远距离数字通信的发展,系统中出现了新的问题——信道中同时存在着带限与线性的特性。
在这种信道条件下,传统的数字调制方式则面临这一场新的挑战。
为了适应这类信道的特性,又发展起来了一种新的数字调制方式技术——现代恒定包络数字调制技术。
人类社会是建立在信息交流基础上的,通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力,特别是当今信息社会,通信更是整个社会的高级“神经中枢”。
而通信系统的质量在很大程度上依赖与所采用的调制方式。
现代恒定包络数字调制技术的发展过程,就是已调波的相位路径不断得到改进与完善的过程。
因为一个已调波的频谱特性与其相位路径有着紧密的联系(()d tdtθω=)。
为了控制已调波的频谱特性,则必须控制它的相位路径。
首先出现的是二相移相键控(BPSK),继而,为了提高信道频带利用率,又在它的基础上提出了四相移相键控(QPSK)。
这两种调制方式所产生的已调波,在码元转换时刻上都可能产生180o相位突跳,使得功率谱高频滚降缓慢,带外辐射大。
为了消除180o相位突跳,在QPSK基础上又提出了交错正交移相键控(OQPSK),它虽然克服了180o 相位突跳的问题,但是,在码元转换时刻上仍可能有90o的相位突跳,同样使的功率谱高频不能很快地滚降,为了彻底解决相位突跳的问题,人们很自然地会想到相邻码元间的相位变化不应该瞬时地突变,而应该在一个码元时间内逐渐累积来完成,从而保持码元转换时刻相位联系,于是又提出了最小移频键控(MSK)。
本文将在讨论MSK信号的基础上,研究其调制的理论基础,并提出调制的实现方案,最终用SystemView仿真软件对其进行仿真,进而证明MSK调制技术的优越性。
通信电子线路实验与设计报告第1章 SystemView的简介SystemView是一个信号级的系统仿真软件。
它不但使设计人员能够设计、开发和统而且能全面地从头到尾集成系统。
直观而有力的SystemView能够提供模拟、数字、混合模式系统的开发;线性和非线性系统设计;Laplace和Z变换线性系统等,其用户界面使这些特点非常容易理解,用于通信、逻辑、DSP和射频/模拟设计的大量可供选择的库能够使工程设计人员灵活选择使用。
在对SystemView的功能展开系统论述之前,首先简单介绍SystemView仿真系统的特点:(1)用户不必为通信系统的各个部分都进行建模,SystemView把一些最常用的功能模块进行了封装,如一些基本的调制解调方法、信道模型、编解码、常用的滤波器用户在使用时只需根据自己的具体要求对其参数进行设定。
(2)采用的基于组织结构图方式的设计方法,工程设计人员利用图符和子系统对象的无限制分层结构功能,便可方便快捷地建立复杂系统。
(3)包含强有力的DSP和FPGA模块可对IS-95、DVB等系统建模。
(4)可对具有多种数据采样率输入的系统进行合并,从而同时满足通信系统中低频和高频部分的设计与仿真。
(5)扩展性强,可准许工程设计人员插入自己用C/C++编写的用户代码模块,并提供与MATLAB等工具软件接口。
(6)提供基于组织结构图方式的设计。
(7)多速率系统和并行系统。
(8)先进的信号分析和数据块处理System View的分析窗口是一个能够对系统波形进行详细检查的交互式可视环境。
分析窗口还提供了一个能对仿真生成的数据进行先进的块处理操作的接收计算器。
(9)完善的自我诊断功能SystemView能自己执行系统连接检查,给出连接错误信息或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符。
这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。
SystemView的另一个重要特点是它可以从不同角度、以不同方式按要求设计多种滤波器,并可以自动完成滤波器各指标——如幅频特性(波特图)、传输函数、根轨迹图等——之间的转换。
SystemView包括两个主要的工作环境:设计窗口和分析窗口进入SystemView后屏幕上首先出现设计窗口,如图1-1所示:图1-1 SystemView的设计窗口在设计窗口内,只需要点击鼠标及进行必要参数的输入,就是可以通过设置图标,连接图标等操作完成一个完整系统的基本搭建工作,创建各种连续域或离散域的系统,并可及其方便的给系统加入要求的注释。
SystemView系统是一个离散时间系统,首先要对信号进行采样,然后对各个采样点的值进行分析计算,最后输出时,在分析窗口内,按要求画出各个点的值或模拟曲线。
所以在仿真前必须对采样起始/终止时间、采样频率、采样间隔和采样点数进行设置。
如果设置不合理,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。
单击工具栏中的系统定时按钮可以进入系统定时设定窗口。
设定系统定时设定窗口如图1-2所示:图1-2 系统定时设定窗口在窗口设定是设置好歧视时间和终止时间,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任何失真了。
本实验中采样速率=3400HZ。
分析窗口是观察系统仿真结果数据的基本载体,利用它可以观察某一系统仿真的结果进行的各种分析。
在分析窗口中单击(分析窗口)按钮,即可激活分析窗口。
如图2.3所示。
在窗口界面中,有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的用途等功能。
例如,MSK调制运行结果如图1-3所示:图1-3分析窗口及运行结果显示这些功能可以通过单击分析窗口工具栏上的快捷键按钮或下拉菜单来激活。
分析窗口包括标题栏、菜单栏、工具栏、滚动条、活动图形和提示信息栏。
其中工具栏右侧的提示信息栏提供和图形窗口相关的信息,当鼠标位于图形窗口显示区时该处显示坐标信息。
颜色列表提示用于显示活动图形窗口各种不同颜色的线条代表的意义。
第2章 MSK 系统的工作原理MSK 是一种调制指数为0.5的恒定的包络连续相位的频率调制。
MSK 已调信号()()()()cos cos cos sin sin msk c k k c k c S t t t t t t tωθθωθω=+=-⎡⎤⎣⎦。
(2-1)因为()2k k k sat t T πθϕ=+()cos cos cos cos sin sin 22msk k c k k c s s t t S t t a t T T ππϕωϕω⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (2-2)()()cos cos sin sin 22k c kc s s t t I t t Q t t T T ππωω⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(2-3) 错误!未找到引用源。
(2-4)由式(2-4)可以看出,MSK 信号的两个频率分别为 114c sf f T =-(2-5) 214c sf f T =+(2-6) 中心频率c f 应选为4c snf T =n =1,2,… (2-7) 由式(2-7)表明,MSK 信号在每一码元周期内必须包含四分之一载波周期的整数倍。
在任一个码元期间s T ,若1k a =+,则()k t θ线性增加2π;若1k a =-,则()k t θ线性减少2π。
对于给定的输入信号 序列{}k a ,相应的附加相位函数()k t θ的波形如图2-8所示。
图2-8 附加相位函数()k t θ的波形图由式(2-3)可以画出MSK 信号调制器原理图如图(2-9)所示。
图中,输PN 序列经过差分编码和串/并变换后,I 支路信号经cos 2s tT π⎛⎫⎪⎝⎭加权调制和同相载波cos c t ω相乘输出同相分量()I x t 。
Q 支路信号先延迟s T ,经s i n 2s t T π⎛⎫⎪⎝⎭加权调制和正交载波sin c t ω相乘输出正交分量()Q x t 。
()I x t 和()Q x t 相加就可得到已调MSK 信号。
原理框图如图2-9所示:∑图2-9 MSK 调制原理图第3章 基于SystemView 的MSK 调制的仿真实现差分编码串/并变换延时振荡f=1/4Ts振荡f=50HZ ZHHH移相π/2移相π/2∑k ak bKIKQcos(π/2TS )t w c cosSin(π/2Ts )t w c sinMSK 信号3.1仿真的方案与原理第二章中已经介绍了MSK 的调制原理。
首先在仿真过程中,要对相关的参数进行一系列的设定,设定采样频率为3400HZ ,如第一章的图(1-2)。
系统参数的设置如下:3.1.1系统参数 码元速率: 频偏(也即加权函数频率):载波频率: 传信频率:这样,在一个码元时间s T 内,2f 刚好完成1.72周,1f 刚好完成1.22周。
假定传“+1”时,信号频率是1f ,即在一个码元s T 时间内,1f 的波形有1.22个周期;传“-1”时,信号频率是2f ,即在一个码元s T 时间内,2f 的波形有1.72个周期。
3.2建模的思想依据第二章里面的(2-9)调制原理图,首先要采集到一组PN 序列,经过差分编码形成差分码。
然后经过串并变换分成两列,为了使两列的波形错开。
Q 列有一个码元宽度的延迟。
为偶元码。
然后两列信号与加权函数相乘,在与载波函数进行正交调制。
最终的同相分量与正交分量相减可以得到MSK 信号。
然后运用到SystemView 系统里。
在建模的时候要注意参数的设置和系统采用频率的设定。
还有注意所选图标的工整对齐。
3.3仿真的框图根据第二章原理图2-9建立的MSK 系统调制SystemView 模型如图3-1所示:B R =34HZ=TS 1ST 41=8.5HZc f =50HZ HZ T fc f S5.415.8504/11=-=-=HZ T f f s c 5.585.8504/12=+=+= 22.1/1=S T f 72.1/2=S T f图3-1 MSK调制部分SystemView仿真电路图各图符的设置如表3-2所示:表3-2 调制过程各图符参数图符编号库/图符名称参数0 Source Library/PNSeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=34Hz,Levels=2,Phase=0deg1,5 OperatorLibrary/SamplerRate=34Hz,Aperture=0 sec38 Logic Library/XOR Gate Delay=0sec, Threshold=500e-3v,TrueOutput=1v,False Output=-1v3 OperatorLibrary/GainGain=1, Gain Units=Linear4,11,12 OperatorLibrary/HoldGain=1 , Last Value37 OperatorLibrary/Smpl Delay Delay=1 samples, Attribute=Passive, Fill Last Register, Initial Condition=0v7,8 OperatorLibrary/DecimatorDecimate By 218Source Library/SinusoidAmp=1v, Freq=8.5Hz39Operator Library/DelayInterpolating, Delay=29.4117647058824e-3sec 22Source Library/SinusoidAmp=1v,Freq=50Hz图标0,1所采集到的原码经过图标28,3,4形成差分码。