2PSK通信系统仿真实验报告
2PSK通信系统仿真实验报告
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一、实验目的
1、了解通信系统的组成、工作原理、信号传输、变换过程;
2、掌握通信系统的设计方法与参数设置原则;
3、掌握使用SystemView软件仿真通信系统的方法;
4.进行仿真并进行波形分析;
二、实验任务
使用Systemview进行系统仿真任务,要经过以下几个步骤:
1、系统输入正弦波频率:500 Hz;码元传输速率:64kBd;
2、设计一通信系统,并使用SystemView软件进行仿真;
3、获取各点时域波形,波形、坐标、标题等要清楚;滤波器的单位冲击相应与幅频特性曲线;
4、获取主要信号的功率谱密度;
5、获取眼图;
6、提取相干载波;
7、数据分析及心得体会要求手写。
三、原理简介
1.PCM系统原理
1、1 、脉冲编码调制
通常把从模拟信号抽样、量化,直到变换成二进制符号的基本过程,称为脉冲编码调制(Pulse Code Modulation PCM),简称脉码调制。原理框图如图1-1所示:
PCM信号
输出
冲激脉冲
图1-1 PCM编码方框图
1、2 、编码过程
由冲激脉冲对模拟信号进行抽样,抽样信号虽然就是时间轴上离散的信号,但仍就是模拟信号。为了实现以数字码表示样值必须采用“四舍五入”的方法将抽样值量化为整数,量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较,有所失真且不再就是模拟信号,这种量化失真在接收端还原成模拟信号时表现为噪声,称为量化噪声。量化噪声的大小取决于把样值分
级“取整”的方式,分的级数越多,即量化级差或间隔越小,量化噪声也越小。在量化之前通常用保持电路将其作短暂保存,以便电路有时间对其进行量化。然后在图1-1中的编码器中进行二进制编码。这样,每个二进制码组就代表了一个量化后的信号抽样值,即完成了PCM编码的过程。译码过程与编码过程相反。如图1-2所示。
图1-2 PCM译码原理图
2、二进制移相键控(2PSK)的基本原理:
2PSK,二进制移相键控方式,就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与π分别表示二进制“1”与“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)cos w c t
2psk调制方式如图
F psk(t)=
Acos w c t 发送1时
-Acos w c t 发送0时
PCM信号
输入
译码器低通
滤波器
模拟信号
输出
(2)2PSK信号的功率谱
2PSK信号的功率谱密度及其功率谱示意图如下:
分析2PSK信号的功率谱:(1)当双极性基带信号以相等的概率(p=1/2)出现时,2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。而一般情况下,2PSK信号的功率谱由
连续谱与离散谱两部分组成。其中,连续谱取决于基带信号经线性调制后的双
边带谱,而离散谱则由载波分量确定(2)2PSK的连续谱部分与2ASK信号的连续
谱基本相同因此,2PSK信号的带宽、频带利用率也与2ASK信号的相同
其中,数字基带信号带宽。这就表明,在数字调制中,2PSK的频谱特性与2ASK相似。相位调制与频率调制一样,本质上就是一种非线性调制,但在数字
调相中,由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值,因此,可以把相位变化
归结为幅度变化。这样一来,数字调相同线性调制的数字调幅就联系起来了,
为此可以把数字调相信号当作线性调制信号来处理了。
(3)2PSK的解调系统
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:
四、 系统组成框图、仿真模型、图符参数设置、仿真波形
1. 系统组成框图
2. 仿真模型
3. 图符参数设置
PCM 编码输出 即A/D 输
出
并/串 变换
数字频带 传输系统 2PSK
串/并 变换
PCM 解码输入 即D/A 输
入
4.仿真波形
输入波形
A律压扩后波形
并/串转换后双极性波形
2PSK调制信号波形
带通滤波器输出波形
相干解调波形
低通滤波器输出波形
抽样波形
保持波形
判决波形
检验波形
串/并转换后双极性波形
解压扩后波形
输出波形
解调器输出眼图
输入信号瀑布图
输出信号瀑布图:
五、主要信号的功率谱密度
1、输入信号与输出信号功率谱密度图
输入功率谱密度
输出功率谱密度
六、滤波器的单位冲击响应及幅频特性曲线
1、带通滤波器
幅频特性
单位冲击响应2.解调低通滤波器
幅频特性
单位冲击响应3.输出低通滤波器
幅频特性
单位冲激响应七、数据分析及心得体会