通信原理课程设计报告

目录

第一章 概述 ................................................ 4

第二章 SystemView动态系统仿真软件简介 ..................... 5

2.1 SystemView系统特点 ................................... 5

2.2 SystemView仿真步骤 ................................... 5

第三章 课程设计内容 ........................................ 6

3.1 设计要求 ............................................. 6

3.2 2DPSK系统组成及原理简介 .............................. 7

3.3误比特率简介 .......................................... 9

第四章 仿真模型的建立及结果分析 ........................... 10

4.1低频2DPSK相干解调系统 ............................... 10

4.2低频2DPSK差分解调系统 ............................... 13

4.3高频2DPSK相干解调系统误码率 ......................... 14

4.4高频2DPSK差分解调系统误码率 ......................... 17

4.5曲线分析 ............................................. 20

4.6误码率调试过程中需注意的问题 ......................... 20

第五章 心得体会 ........................................... 23

第六章 教材与参考文献 .................................... 24

第一章 概述

《通信原理》课程是通信、电子信息专业最重要的专业基础课，其内容几乎囊括了所有通信系统的基本框架，但由于在学习中有些内容未免抽象，而且不是每部分内容都有相应的硬件实验，为了使我们学生能够更进一步加深理解通信电路和通信系统原理及其应用，验证、消化和巩固其基本理论，增强对通信系统的感性认识，培养实际工作能力和从事科学研究的基本技能，在通信原理的理论教学结束后我们开设了《通信原理》课程设计这一实践环节。 通信系统作为一个实际系统，是为了满足社会与个人的需求而产生的，目的就是传送消息（数据、语音和图像等）。通信技术的发展，特别是近30年来形成了通信原理的主要理论体系，即信息论基础、编码理论、调制与解调理论、同步和信道复用等。

Systemview是ELANIX公司推出的一个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视化仿真平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域， Systemview 在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。

在本课程设计中学生通过运用先进的仿真软件对通信系统进行仿真设计，既可深化对所学理论的理解，完成实验室中用硬件难以实现的大型系统设计，又可使学生在实践中提高综合设计及分析解决实际问题的能力，加强系统性和工程性的训练。

第二章 SystemView动态系统仿真

2.1 SystemView系统的特点

SystemView通过方便、直观、形象的过程构建系统，提供了丰富的部件资源、强大的分析功能和可视化开放的体系结构，已逐渐成为各种通信、信号处理、控制及其它系统的分析、设计和仿真平台以及通信系统综合实验平台。整个系统具有如下特点：

（1）强大的动态系统设计与仿真功能

SystemView 提供了开发电子系统的模拟和数字工具，在基本库中包括多种信号源、接收器、各种函数运算器等，大量的信号源和丰富的算子图符和函数库便于设计和分析各种系统特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。

（2）方便快捷

SystemView使用了用户熟悉的Windows界面功能键，采用功能模块去描述系统。设计窗口中各功能模块都用形象直观的图符表示，图符参数可根据需要实时调整，无需进行复杂编程即可完成各种系统的设计与功能级上的仿真。同时其无限制的分层结构使建立庞大而复杂的系统变得容易。

（3）可扩展性

Systemview具有与外部数据文件的接口，可直接获得并处理输入/输出的数据，使信号分析更加灵活方便。

2.2 Systemview仿真步骤

（1） 建立系统模型：根据通信系统的基本原理确定总的系

统功能，并将各部分功能模块化，根据各个部分之间的关系，画出系统框图。

（2）基本系统搭建和图标定义：从各种功能库中选取满足需要的可视化图符和功能模块，组建系统，设置各个功能模块的参数和指标，在系统窗口按照设计功能框图完成图标的连接；

（3） 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）等。

（4）运行结果分析：在系统的关键点处设置观察窗口，利

用接收计算器分析仿真数据和波形，用于检查、监测模拟系统的

第三章 课程设计内容

3.1 设计要求

（1）设计低频条件下相干、非相干接收2DPSK调制传输系统，做出仿真波形

(2) 设计相干、差分接收2DPSK调制传输系统为误比特率分析对象，被调载频为2000Hz，以PN码作为二进制信源，信道为加性高斯白噪声信道，对该系统的误比特率（BER）进行SystemView仿真分析。

(3) 根据所学通信原理知识，设计各个模块参数（如码元速率，载波频率等）；

（4）通信系统的设计利用Systemview仿真实现实现；

（5）要求报告书写规范，无书写，排版错误。图号、表号标注清楚，系统不同条件下，所得的仿真结果能进行分析比较，并得出正确的结论。

3.2 2DPSK系统组成原理及简介

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2PSK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”

1、2DPSK的调制系统

2DPSK信号的实现方法：

(1) 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。

开关电路

(2)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，再输入载波信号，将基带信号与载波信号相乘输出2DPSK信号。

图3-2 相乘法调制

2、2DPSK的解调系统

（1）差分解调法

差分相干解调法方式（相位比较法）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。

图 3-3 差分法解调

（2）相干解调法

图3-4 相干解调法

3.3、误比特率简介（BER：Bit Error Rate）

误比特率（BER：Bit Error Rate）是指二进制传输系统出现码传输错误的概率，也就是二进制系统的误码率，它是衡量二进制数字调制系统性能的重要指标，误比特率越低说明抗干扰性能越强。对于多进制数字调制系统，一般用误符号率（Symble Error Rate）表示，误符号率和误比特率之间可以进行换算，例如采用格雷编码的MPSK系统，其误比特率和误符号率之间的换算关系近似为：

Pb.MPSK Ps.MPSK log2M

其中，M为进制数，且误比特率小于误符号率。

2DPSK信号克服了2PSK信号的相位“模糊”问题， 但其误码率性能略差于2PSK，2DPSK信号的解调主要有两种方法：一是相位比较法，另一是极性比较法，相干DPSK系统BER测试利用SystemView来产生一个通信系统的BER曲线以此评估通信系统的性能；

第四章 仿真模型的建立及结果分析

4.1 2DPSK相干解调系统

1、系统搭建及参数设置

图 4-1相干解调系统

Token0：PN码源，参数为Amp＝1v、Offset＝0v、Rate＝10Hz、 levels＝2、phase=0；

Token1、2、30、32、38:观察窗；

Token 8、16: 载波信号源，参数：Amp＝1v、Frequency＝10Hz,phase=0deg；

Token14：乘法器

Token9：低通滤波器，截止频率为12Hz；

Token25：比较器，a<b，True=1v,False=-1v；

Token4、20：异或门XOR Threshold=0,True=1,False=-1，gate=0; Token28：Amp＝1v，Frequency＝20Hz,phase=0deg，Pulse

Width=0.005；

Token26：采样保持Sample&Hold,Hold Ctrl=1;

Token9：按键,Gate Delay=0 ，Ctrl Thresh=0.05;

Token40、31： Delay,Delay=0.05 ;

2、仿真结果

仿真结果波形如图。原码、相对码、2DPSK波形、比较判决后的波形、经过码反变换后的波形。

4.2 2DPSK差分解调系统

1、系统搭建及参数设置

低频差分相干解调系统

Token57：Amp＝1v，Frequency＝100Hz,phase=0deg，Pulse Width=0.005；

Token39：PN码源，参数为Amp＝1v、Offset＝0v、Rate＝20Hz、 No.of levels＝2、phase=0；

Token60：比较器，a>b，True=-1v,False=1v；

Token30：采样保持Sample&Hold,Hold Ctrl=1;

Token9：低通滤波器，截止频率为30Hz；

Token37：按键,Gate Delay=0 ，Ctrl Thresh=0.05;

Token38： Delay,Delay=0.05 ;

Token40：异或门XOR Threshold=0.5,True=1,False=-1，gate=0; Token 4: 载波信号源，参数：Amp＝1v、Frequency＝40Hz,phase=0deg；

Token3、62:观察窗；

2、仿真结果

仿真结果波形如图

4.3 2DPSK相干解调系统误码率

1、系统搭建及参数设置

高频相干解调系统误码率仿真图

Token39：PN码，Rate=1000Hz，Phase=0，Amplitude=1，Offset=0，No.Level=2；

Token79：异或门，Threshold=0，ture output=1，false output=-1；

Token38：延时，Delay=0.001s。Token79和Token38共同组成完成绝对码到相对码的变换；

Token4、token63：载波，Amplitude=1，Frequency=2000Hz； Token9：3阶butterworth低通滤波器，截止频率=1200Hz； Token30：抽样，Ctrl Threshhold=0.1；

Token60:比较判决,a≤b,ture output=1，false output=-1； Token80:异或门，ture output为1，false output为

-1,Treshhold=0；

Token65：延时0.001s，token65和token80共同完成了相对码到绝对码的变换；

Token72：延时使原码和最后接受解调后的同步，参数是通过相关函数计算得到的，此次是10；

Token73、token74、token81：计算误码率；

2、仿真结果

仿真结果波形如图所示：下边的一条为理想误码率曲线

高频相干解调系统运行过程中误码率变化

高频相干解调系统运行过程中误码率仿真曲线

4.4 高频2DPSK差分解调系统误码率

1、系统搭建及参数设置

高频差分解调系统误码率仿真图

Token39：PN码，Rate=1000Hz，Phase=0，Amplitude=1，Offset=0，No.Level=2；

Token38：延时，Delay=0.001s。Token78和Token38共同组成完成绝对码到相对码的变换；

Token78：异或门，Threshold=1，ture output=1，false output=-1;

Token70：延时使原码和最后接受解调后的同步，参数是通过相关函数计算得到的

Token76：改变每次运行后的噪声，dB Power；

Token4：载波，Amplitude=1，Frequency=2000Hz；

Token9：3阶butterworth低通滤波器，截止频率=1200Hz； Token30：抽样，Ctrl Threshhold=0.1；

Token57：位同步脉冲，Amplitude=1，频率=1000Hz，脉宽=100e-6s，Offset=0，Phase=0；

Token60:比较判决,a≤b,ture output=1，false output=-1；Token76：改变每次运行后的噪声，dB Power；

Token65、token66：计算误码率；

2、仿真结果

仿真结果波形如图所示：下边的一条为理想误码率曲线

高频差分解调系统仿真过程中误码率变化

高频差分解调系统误码率曲线

3.两种方法比较

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v06i.html