基于SystemView数字信号的载波调制传输系统设计-2PSK,2ASK,2FSK,2DPSK

目 录

一．相关背景 ....................................................................................................................... 2 二．方案论证 ....................................................................................................................... 2 三．过程论述 ....................................................................................................................... 2

3.1．2ASK的调制原理 .......................................................................................................... 2 3.2．2FSK的调制原理 .......................................................................................................... 3 3.3．2PSK的调制原理 .......................................................................................................... 3 3.4．2DPSK的差分相干解调原理 ......................................................................................... 4

四．仿真结果及分析 ............................................................................................................ 5

4.1 2ASK的调制系统仿真..................................................................................................... 5 4.1．1. 2ASK键控法的仿真设计.............................................................................................................. 5 4.1.2 2ASK仿真结果 ................................................................................................................................. 6 4.2 2FSK的调制系统仿真..................................................................................................... 6 4.2．1 2FSK键控法的仿真设计................................................................................................................ 6 4.2.2 2FSK仿真结果 ................................................................................................................................. 7 4.3 2PSK的调制系统仿真..................................................................................................... 8 4.3．1 2PSK的仿真设计 ........................................................................................................................... 8 4.3.2 2PSK的仿真设计 ............................................................................................................................. 9 4.4 2DPSK的差分相干解调系统仿真 .................................................................................. 10 4.4.1 2DPSK的差分相干解调的仿真设计 ............................................................................................ 10 4.4.2 2DPSK的仿真结果 ......................................................................................................................... 11

五．总结及体会 .................................................................................................................. 13 参考文献 ............................................................................................................................. 14

一．相关背景

通信的目的是远距离传递信息，虽然基带数字信号可以再传输距离不远的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处 才能在信道中传输为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号经行载波调制，如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式，幅度键控、频移键控和相位键控，它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。

理论上数字调制和模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属于正弦波调制，但是数字调制时调制信号为数字型的正弦波调制，二模拟调制可是调制信号为连续性的正弦波调制，因而，数字调制具有有数字信号带来的一些特点。

调制信号为二进制数字信号时，这种调制称为二进制数字调制，在二进制数字调制中，载波的幅度、频率或相位只有两种变化状态，调制中常见和基本的方式有：二进制振幅键控（2ASK），二进制移频键控（2FSK）,二进制移相键控（2PSK），二进制差分相位键控（2DPSK）.

二．方案论证

本次课程设计主要是基于SystemView的通信原理的仿真与设计，我的选题是基于systemview数字信号基带传输系统设计与仿真分析，主要是研究几种常见和基本的调制方式，他们分别是：二进制振幅键控（2ASK）、二进制移频键控(2FSK)，二进制移相键控(2FSK)，二进制差分相对键控(2DPSK)，由于在这些选题中觉得这个比较有意思，由于是远距离的通信传输，所以信号必须是经过调制之后，才能更好地发送和接收，则发送的时候必须要经过调制，调制的过程主要是二进制和多进制调制，二进制调制属于最基本的调制方式，所以是必须要掌握的内容。所以可以通过本次设计来加深对这方面内容的理解。

三．过程论述

3.1．2ASK的调制原理

振幅键控（Amplitude Shift Keying，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。在2Ask中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。

2ASK信号的一般表达式为

e2ASK（t）=s（t）coswct

其中

s（t）=Σang(t-nTs)

式中：Ts为码元持续时间；g(t)为持续时间为Ts的基带脉冲波形，为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于Ts的矩形脉冲；an是第n个符号的电平取值。

2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法，相应的调制器如图1-1所示。图（a）就是一般的模拟幅度调制的方法，用乘法器实现；图（b）是一种数字键控法，其中的开关电路受s（t）控制。

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图3-1 2ASK调制器原理框图

3.2．2FSK的调制原理

2FSK（二进制频移键控，Frequency Shift Keying）信号是用载波频率的变化来传递数字信息，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化。

2FSK的表达式为

'1'?Acos?1t eFSK?t???0?t?TsAcos?t'0' 2?我们可以认为，一个2FSK信号可以看成是两个不同载频的2FSK信号的叠加。由此2FSK信号的时域表达式又可写成

????e2FSK (t)???ang(t?nTs)?cos(?1t??n)???ang(t?nTs)?cos(?2t??n)?n??n?

式中，g（t）为单个矩形脉冲，脉宽为Ts

?0, 发送概率为1-P?0, 发送概率为 P a?an???n P1, 发送概率为1-P?1，发送概率为 ? 2FSK信号的产生方法主要有两种。一种可以采用模拟调频电路来实现；另一种可以采用键控法莱实现，即在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选通，使其在每一个码元Ts期间输出f1或f2两个载波之一，如图3-2所示。

图3-2 2FSK调制器原理框图

3.3．2PSK的调制原理

2PSK是利用载波的不同相位去直接传送数字信息的一种方式，若用相位π代表“0” 码，

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相位0代 表“ 1” 码， 即规定数字基带信号为“0” 码时， 已调信号相对于载波的相位为π；数字基带信号为“1”码时 ，已调信号相对载波相位为同相。

2PSK已调信号的时域表达式为：

μ2psk= A [Σang(t-nTs)]coswt (an=1或-1) e2psk=Acos（wt+φn）

这种以载波的不同相位直接去表示二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对方式。

数字相位调制是用数字基带信号控制载波的相位， 使载波的相位发生跳变的一种调制方式，2PSK( 二进制相位键控) 调制可采用直接调相法即双极性数字基带信号与载波直接相乘的方法，也可采用相位选择法即由振荡器和反相器电路来实 现调制的方法。其原理框图如图3-3，其中。图（a）就是一般的模拟相乘法，用乘法器实现；图（b）是一种数字键控法。

图（a）模拟相乘法

图（b）数字键控法 图3-3 2PSK调制器原理框图

3.4．2DPSK的差分相干解调原理

2DPSK信号可以用两种解调方法：相干解调加码反变换法和差分相干解调法，相应的接收系统组成方框图如图3-4所示，其中图（a）是相干解调方式加码反变换法，图（b）是差分相干解调方式。

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图（a）是相干解调方式加码反变换法

图（b）是差分相干解调方式 图3-4 2DPSK信号解调器原理框图

四．仿真结果及分析

4.1 2ASK的调制系统仿真

4.1．1. 2ASK键控法的仿真设计

根据模拟相乘法原理图，利用SystemView软件进行仿真设计，得到图2-2。

图4-1-1 2ASK键控法的仿真设计

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4.1.2 2ASK仿真结果

运行完后可以很直观地观察到各点的波形如图4-2-1、4-2-2所示。

图4-2-1 原始波形

图4-2-2 2ASK调制信号波形

4.2 2FSK的调制系统仿真

4.2．1 2FSK键控法的仿真设计

根据模拟调频法原理图，利用System View软件进行仿真设计，得到图4-2-1。

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