基于System View的2ASK調制解調器設計

摘 要現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠，通信容量大、傳輸質量好。作為其關鍵技術之一的調制解調技術一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調幅調頻技術的日趨完善，到現(xiàn)在數(shù)字調制技術的廣泛應用。使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調制方式，也是各種數(shù)字調制的根底。本畢業(yè)設計主要是利用System View仿真軟件平臺，設計一個2ASK調制解調器系統(tǒng)，用示波器觀察調制前后的信號波形，并將其記錄下來，分析該系統(tǒng)的性能。通過System View的仿真功能模擬實際中的2ASK調制解調。本課題研究的是基于System View的2ASK調制解調器設計。文中將調制解調器分成調制與解調兩個局部進行設計，對調制、解調的兩種方法進行簡單的介紹，進而比照，選擇出適宜的方法完成設計。 關鍵詞：System View；調制；解調；2ASK；AbstractThe modern communication system requirements for communication distance, communication capacity, transmission quality. As one of its key technologies of modulation and demodulation techniques is an important direction for researchers. From the earliest analog AM FM technology is maturing to the extensive application of digital modulation techniques. Making transport more effective and reliable information. Binary digital amplitude shift keying is an ancient way of modulation, the basis of a variety of digital modulation.This graduation system View simulation software platform designed a 2ASK modem system, use the oscilloscope before and after the observed modulation signal waveform, and record and analyze the performance of the system. By system view simulation of2ASK modulation and demodulationOf this research project is based on the System View 2ASK modem design. Paper, the modem is divided into two parts of the modulation and demodulation design, a brief introduction on the two methods of modulation, demodulation, and then contrast, choose the appropriate method to complete the design.Keywords：System View；Modulation；Demodulation；2ASK目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論1通信系統(tǒng)模型1數(shù)字通信系統(tǒng)21.3 模擬通信系統(tǒng)3通行系統(tǒng)開展現(xiàn)狀和趨勢41.5 數(shù)字通信開展的主要技術6數(shù)字信號的頻道傳輸8第二章 SYSTEM VIEW的應用102.1 SYSTEM VIEW的簡介102.2 SYSTEM VIEW的操作112.2.1 SYSTEM VIEW的用戶環(huán)境112.2.2 SYSTEM VIEW的操作步驟122.2.3 SYSTEM VIEW的應用領域122.3 SYSTEM VIEW的特點132.4 SYSTEM VIEW的功能152.5 SYSTEM VIEW的根本使用162.6 SYSTEM VIEW的系統(tǒng)定時窗口17第三章 2ASK調制解調的根本原理193.1 2ASK的定義193.2 2ASK的調制193.3 2ASK的解調203.4 2ASK功率譜密度213.5 2ASK的抗噪聲性能22第四章 基于SYSTEM VIEW的調制解調系統(tǒng)設計244.1 2ASK的信號調制244.2 2ASK的調制解調254.3 2ASK調制解調的功能模版分析26第五章 測試過程及結果31小 結37參考文獻38致 謝40第一章 緒論如今社會通信技術的開展速度可謂日新月異，計算機的出現(xiàn)在現(xiàn)代通信技術的各種媒體中占有獨特的地位，計算機在當今社會的眾多領域里不僅為各種信息處理設備被使用，而且它與通信向結合，使電信業(yè)務更加豐富。隨著人類經(jīng)濟和文化的開展，人們對通信技術性能的需求也越來越迫切，從而又打打推動了通信科學的開展。在通信理論上，先后形成了“過濾和預測理論、“香濃信息論、“糾錯編碼理論、“信源統(tǒng)計特性理論、“調制理論等。通信作為社會的根本設施和必要條件，引起的世界各國的廣泛關注，通信的目的就是從一方向另一方傳送信息，給對方以信息，但是消息的傳送一般都不是直接的，它必須借助于一定形式的信號才能便于遠距離快速傳輸和進行各種處理。 1.1通信系統(tǒng)模型實現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術設備和傳輸媒質的總和稱為通信系統(tǒng)。圖1-1描述了一個點與點之間的通信系統(tǒng)模型。通信的過程就是把發(fā)送端信息傳送或交換到接收端的過程。圖1-1 通信系統(tǒng)的一般模型圖中信息源產生信息流，其作用是把各種信息轉換成原始電信號，稱為消息信號或基帶信號。 機、電視機、攝像機等各種模擬終端設備和電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設備就是信源。前者是模擬信源，輸出模擬信號；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。發(fā)送設備的根本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產生的信息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枴Ｗ儞Q方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調制是常見的變換方式。對數(shù)字通信來說，發(fā)送設備常常又可分為信源編碼與信道編碼。信道是指傳輸信號的物理媒質。在無線信道中，信道可以是大氣，在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。有線與無線均有多種物理媒質。媒質的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關系到通信的質量。根據(jù)研究對象的不同，需要對實際的物理媒質建立不同的數(shù)字模型，以及反映傳輸媒質對信號的影響，噪聲是通信設備中各種設備以及信道中所固有的，通常是人們所不希望的。噪聲的來源是多樣的，它可以分為內部噪聲和外部噪聲，而且外部噪聲往往是從信道引入。因此，為了分析方便，便把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象參加到信道。接收設備的根本功能是完成發(fā)送設備的反變換，即進行解調、譯碼、解碼等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始基帶信號來，對于多路復用信號，還包括解除多路復用，實現(xiàn)正確分路、受信者是傳輸信息的接收終端，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。數(shù)字通信系統(tǒng)是傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信涉及信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調制/解調、數(shù)字復接、同步以及加密等技術問題。數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1-2所示。圖1-2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型1信源編碼與譯碼信源編、譯碼可以提高通信的有效性。通過信源編碼減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。當信息源給出的是模擬語言信號時，信源編碼器將其轉換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。2信道編碼與譯碼信源編、譯碼可以提高通信的可靠性。數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰弱以及人為干擾等，將會引起過失。為了減少過失，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)那么參加保護成分，組成所謂“抗干擾編碼。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)那么進行解碼。從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實現(xiàn)可靠通信。3數(shù)字調制與解調數(shù)字調制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜向高頻搬移，形成適合在信道中傳輸?shù)念l道信號的過程。根本的數(shù)字調制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對相移鍵控PSK、相對差分相移鍵控DPSK。對這些信號可以采用相干解調或非相干解調復原為數(shù)字基帶信號。但在一些有限信道中，傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，數(shù)字基帶信號無需調制，可以直接傳送，稱為數(shù)字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括數(shù)字調制與解調環(huán)節(jié)，如計算機局域網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)通信。4同步與數(shù)字復接同步是使收、發(fā)兩端的信號在時間撒花姑娘保持步調一致，同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準確可靠工作的不可缺少的前提條件。按照同步的功用不同，可分為載波同步、為同步、群同步和網(wǎng)同步。數(shù)字復接就是一句時分復用根本原理把假設干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。需要指出的是，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘柗N類。模擬信號經(jīng)過數(shù)字編碼可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，如數(shù)字 系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語言信號的。數(shù)字信號經(jīng)過模擬調制也可以子啊模擬通信系統(tǒng)中傳輸，計算機數(shù)據(jù)基帶信號經(jīng)過調制解調器Modem進行正弦調制，就可以通過模擬 線路傳輸。1.3 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)。我們知道，信源發(fā)出的原始電信號是基帶信號的含義是指，信號的頻譜從零頻附近開始，如語言信號為300-3400Hz，圖像信號為0-6MHz。由于這種信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接接觸，這就需要把基帶信號變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘枺⒖稍诮邮斩诉M行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調制器和解調器。經(jīng)過調制以后的信號稱為已調信號。已調信號有三個根本特征：一是攜帶有信息，二是適合在信道中傳輸，三是信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠離零頻，因而已調信號又稱為頻帶信號。需要指出，消息從發(fā)送端到接收端過程中，不僅僅只有連續(xù)消息與基帶信號和基帶信號與頻帶信號之間的兩種交換，實際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。由于調制與解調兩種變換對信號的變化起絕對性作用，而其它過程對信號不會發(fā)生質的變化，只是對信號進行了放大或改善了信號特征，因而被認為是理想的而不予討論。模擬通信系統(tǒng)模型如圖1-3所示。通過比擬可知，圖1-2中的發(fā)送設備和接收設備就是圖1-3中的調制器和接收器。圖1-3 模擬通信系統(tǒng)模型1光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)具有容量大、本錢低的優(yōu)點。光纖通信是以光導纖維簡稱光纖作為傳輸媒質，以光波為運載工具載波的通信方式。與同軸電纜相比，光纖頻帶寬、傳輸損耗小、抗電磁干擾能力強，光纖通信開展迅速，已成為各種通信干線的主要船速手段。目前，單波長光通系統(tǒng)速率已達10Gbit/s，采用密集波分復用DWDM技術來擴容是當前實現(xiàn)超大容量光纖傳輸?shù)闹匾夹g。近年來，DWDM技術取得了較大的進展，美國AT&T實驗室等機構已成功完成了Tbit/s的傳速試驗。光傳送網(wǎng)是通信網(wǎng)未來的開展方向，它可以處理高速率的光信號，擺脫電子瓶頸，實現(xiàn)靈活、動態(tài)的光層聯(lián)網(wǎng)，透明地支持各種格式的信號以及實現(xiàn)快速網(wǎng)絡恢復。因此，世界上許多國家紛紛進行研究、試驗、驗證由波分復用、光交叉連接設備及色散位移光纖組成的高容量通信網(wǎng)今后的可行性。2衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信的特點是：通信距離遠、覆蓋地域廣，不受地理條件限制，傳輸容量大，建設周期短，可靠性高。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是將通信衛(wèi)星作為空中中繼站，能夠將地球上某一地面站發(fā)射來的無線電信號轉發(fā)到另一個地面站，從而實現(xiàn)兩個或多個地域之間的通信。根據(jù)通信衛(wèi)星與地面之間位置關系，可以分為靜止通信衛(wèi)星或同步通信衛(wèi)星和移動通信衛(wèi)星。靜止通信衛(wèi)星是軌道在赤道平面上的衛(wèi)星,它離地面高度35780km采用三個相差120°的靜止通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球的絕大局部地域兩級盲區(qū)除外。衛(wèi)星通信系統(tǒng)又通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路組成。上行線路和下行線路是地球站至通信衛(wèi)星級通信衛(wèi)星至地球站的無線電傳播途徑，通信設備集中于地球站和通信衛(wèi)星中。3數(shù)字移動通信移動通信是現(xiàn)代通信中開展最為迅速的一種通信手段。數(shù)字移動通信系統(tǒng)是將通信范圍分為假設干個相距一定距離的小區(qū)，移動用戶還可以從一個城市漫游到另一個城市，甚至到另一個國家與原注冊地的用戶終端通話。數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)主要由三局部組成：控制交換中心、假設干基地臺、諸多移動端。通過控制交換中心進入公用有線 網(wǎng)，從而實現(xiàn)移動 與固定 、移動 與移動 之間的通信。目前廣泛應用的是第二代移動通信系統(tǒng)，采用窄帶時分多址TDMA和窄帶碼分多址CDMA數(shù)字接入結束，以形成的國家和地區(qū)標準有歐洲的GSM系統(tǒng)、美國的IS-95系統(tǒng)、日本的PDC系統(tǒng)。我國主要采用歐洲的GSM系統(tǒng)。第二代移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)了區(qū)域內的制式的統(tǒng)一，覆蓋了大小城市，為人們的信息交流提供了極大的便利。隨著移動通信終端的普及，移動用戶數(shù)量成倍的增加，第二代移動通信的缺陷也逐漸的顯現(xiàn)，如全球漫游問題、系統(tǒng)容量問題、頻譜資源問題、支持寬帶業(yè)務問題等。為此，從20世紀90年代中期開始，各國和世界組織又開展了第三代移動通信系統(tǒng)的研究，它包括地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)。移動終端既可以在連接到地面的網(wǎng)絡，也可以連接到衛(wèi)星的網(wǎng)絡。第三代移動通信系統(tǒng)工作在2000MHz頻段。國際電信聯(lián)盟正式將其取名為IMT-2000。IMT-2000的目標和要求是：統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標準，到達全球無縫隙覆蓋，提供多媒體業(yè)務，傳輸速率最高應打到2Mbit/s，其中車載為144kbit/s、步行為384kbit/s、室內為2Mbie/s；頻譜利用率高，效勞質量高，保密性能好；易于由第二代系統(tǒng)過度和演進；終端價格低。目前第三代移動通信系統(tǒng)有多個標準，我國提出的TD-SCDMA標準也是其中之一，這說明我國在移動通信領域以具有參與國際競爭的能力。1.5 數(shù)字通信開展的主要技術各個頻段、各種用途的數(shù)字通信雖然千差萬別，但歸納起來, 采用現(xiàn)代通信技術構成的典型的數(shù)字通信系統(tǒng)包括數(shù)字信號形成、調制與解調、同步系統(tǒng)、收發(fā)信機和信道。信號的處理和變換局部，包括信源編碼與解碼、加密與解密、信道編碼與解碼、多路分解與合成、擴頻與解擴、多址技術等。1數(shù)字信號形成主要用來把源信息，如文字或模擬信息變換成適應數(shù)字系統(tǒng)處理和傳輸?shù)臄?shù)字符號。技術上包含字母編碼、抽樣、量化、脈沖編碼調制。變換以后那么形成基帶或低通信號。字母編碼是把文字信息如英文字母用二元比特流來表示，常用的有ASCII碼和E-BCDIC碼，從而變成數(shù)字格式。然后再變換成多元的數(shù)字符號和相應的多元波形，以利于基帶傳輸。對于模擬信息如語聲，那么先按照抽樣定理抽樣，抽樣頻率至少為信號上限頻率的兩倍。量化那么是把模擬信號無限多可能的連續(xù)值用有限多可能的離散值來代替。這些有限的離散值通過脈沖編碼調制變換成各種類型的PCM波形。選用哪一種波形決定于是否包含直流分量、定時信號的提取、過失檢測和所需帶寬等因素的考慮。對于噪聲干擾下基帶信號的傳輸，在接收端可用最大似然接收機、匹配濾波器或相關檢測器進行信號檢測。如果傳輸通帶不能滿足奈奎斯特定理的要求，那么會出現(xiàn)信號波形的流散，產生碼間串擾。對數(shù)字通信經(jīng)常研究的問題之一即如何消除碼間串擾。一般可采用脈沖整形以減少所需帶寬，也可采用橫向濾波器或各種自適應均衡技術。2信源編碼與解碼信源編解碼的目的在于把所形成的數(shù)字信號在一定比特率下增加其信噪比， 或者在一定信噪比下減少比特率。換句話說，即盡量減少信源的多余度，用最少的比特來傳送信息。信源編碼的根本方法有三類。一類是匹配編碼，它是根據(jù)信源中各元素的出現(xiàn)概率不同，分別給予不同長短的代碼，使代碼長度與概率分布相匹配，代碼的平均長度比擬短，數(shù)碼也就少了。例如Huffman編碼那么屬于這一類。另一類是變換編碼，它是把信源從一種信號空間變換成另一種信號空間，然后對變換后的信號進行編碼。3加密與解密為了保證數(shù)字信號與所傳信息的平安，一般應采取加密措施。數(shù)字信號比起模擬信號來易于加密，且效果也好。這是數(shù)字通信突出的優(yōu)點之一。仙農曾論證了絕對保密(perfect secrecy)的條件是一次一密，且密鑰的長度不小于明文的長度。這樣的加密方法在實際應用上有很大困難，特別是對多目標用戶，密鑰分配就難于解決。70年代以來，由于社會上的需求日增，密碼學有了很大的開展?？梢哉f, 美國國家標準局(NBS)公布的數(shù)據(jù)加密標準DES和Diffie，Hellman 提出的公鑰體制是其開展的兩個里程碑。DEs屬于塊加密，它將明文先分組，然后與密鑰用代換及轉換的方法“充分攪拌。由于屢次攪拌，雖然密鑰較短，密碼分析者也不易將其破譯。經(jīng)NBS三次審查，決定可以用到1992年。公開密鑰體制的特點是加密密鑰與解密密鑰不同，加密密鑰可以公開，解密密鑰那么加以隱蔽，知道了加密密鑰也難于推出解密密鑰，對密文不易破譯。公鑰體制是建立在一類難解的、求逆困難的數(shù)字問題上的?，F(xiàn)已提出多種算法:：Hellman和Diffie提出的算法基于離散對數(shù)求逆問題, Adleman，Shamir，Adleman提出的RSA體制是利用大素數(shù)難于進行因式分解；Merkle和Hellman的算法建立在背包問題根底上。目前, 有報導對背包體制已可破譯，因而有效的還是RSA體制。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的加密解密問題，如數(shù)字簽名、認證、密鑰的管理以及分配等問題正引起人們越來越大的注意。4信道編碼與解碼數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起過失。仙農曾證明如果信源的速率低于信道容量，可采用編碼和解碼的方法，以任意小的過失概率在有噪聲的信道上傳輸信息。數(shù)十年來提出了許多編解碼的方法，以減小比特過失概率或者減小所需的比特能量與干擾功率譜密度之比。編解碼帶來的好處是以帶寬的增加為代價的。采用大規(guī)模集成電路可實現(xiàn)運算量大、體積小、重量輕的編解碼器，從而可獲得8dB的性能改善。信道編碼的一類根本方法是波形編碼，或稱為信號設計，它把原來的波形變換成新的較好的波形，以改善其檢測性能。編碼過程主要是使被編碼信號具有更好的距離特性即信號之間的差異性更大。屬于這類的編碼有雙極性波形、正交波形、多元波形、雙正交波形等。另一類根本方法是結構化序列，在信息碼外引入一定代數(shù)結構的冗余碼，用以檢出或糾正所發(fā)生的過失。這類編碼方法可獲得與波形編碼相似的過失概率，但所需帶寬較小。在這一大類編碼方法中，又可分為分組碼和卷積碼。線性分組碼中一個子類是循環(huán)碼，它可用反應移位存放器來實現(xiàn)，易于檢錯和糾錯，是一種很有效的編解碼方法。目前分組碼中著名的有漢明碼、格雷碼、BCH碼、RS碼等。卷積碼的主要特點是有記憶特性，所編成的碼不僅是當前輸入的信息碼的函數(shù)，而且與以前輸入的信息碼有關。卷積碼的譯碼算法有多種序列譯碼、門限譯碼、Viterbi最大似然譯碼，以及反應譯碼等。為了糾正成片突發(fā)過失，采用交織的方法將其轉變?yōu)殡S機過失?？梢苑纸M交織或卷積交織。此外, Viterbi采用譯碼的卷積碼為內碼，以RS碼為外碼的級連碼，可以到達僅離仙農極限4dB。5多路及多址技術在一個多用戶系統(tǒng)中，為了充分利用通信資源和增加總的數(shù)據(jù)庫的吞吐量，可以采用多路或多址技術。二者都是對多用戶合理有效地分配通信資源。但前者是用戶要求固定分配或慢變化地分享通信資源，后者那么為遠程或動態(tài)變化地共享資源，以滿足每一用戶的需要。根本的方法有頻分、時分、碼分、空分和極化波分。所有這些方式的共同點在于各用戶信號間互不干擾，在接收端易于區(qū)分，它們都是利用信號間互不重疊，在頻域、時域、空域中的正交性或準正交性。其中頻分和時分是經(jīng)典的，碼分那么是利用在時域或頻域及其二者的組合編碼的準正交性?？辗趾蜆O化波分，那么是在不同空域中頻率的重用和在同一空域中不同極化波的重用。在實際系統(tǒng)中，又多為這些多路和多址技術的組合，如TDM/TDMA,FDM/FDMA 等。隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)、信包無線通信網(wǎng)、局域計算機通信網(wǎng)的應用和開展，又出現(xiàn)了名目繁多的隨機存取多址技術，如ALOHA及其各種變形，輪詢技術，以及SPADE，CSMA/CD，Token-Ring等等，它們多適用于突發(fā)信息傳輸?shù)南到y(tǒng)。這些多址技術又稱為各種算法和協(xié)議，它們的性能主要表現(xiàn)在系統(tǒng)傳輸信息的吞吐量和時延上。除了上述5個主要技術問題外，還有多路及多址技術、調節(jié)與解調技術、擴展頻譜技術、同步系統(tǒng)、有數(shù)字通信收發(fā)信機及數(shù)字信號在多徑衰落信道傳輸?shù)姆治龅葐栴}?；鶐盘柨梢灾苯觽鬏?，但是目前大多數(shù)信道不適合傳輸基帶信號?，F(xiàn)有通信網(wǎng)的主體為傳輸模擬信號而設計的，基待數(shù)字信號不能直接進入這樣的通信網(wǎng)?；鶐盘栆话愣及蓄l率較低，甚至是直流的分量，很難通過有限尺寸的天線得到有效輻射，因而無法利用無線信道來直接傳播。對于大量有線信道，由于線路中多半串接有電容器或并接有變壓器等隔直流元件，低頻或直流分量就會受到很大限制。因此，為了使基帶信號能利用這些信道進行傳輸，必須使代表信息的原始信號經(jīng)過一種變換得到另一種新信號，這種變換就是調制。實際中一般選正弦信號為基帶信號，稱為載波信號。代表所傳信息的原始信號，使調制載波的信號。調制就是從載波的一個參量的變化來反映調制信號變化的過程。用載波幅度的變化來反映調制信號的稱為振幅調制；用載波的頻率、相位反映調制信號變化的調制分別成為頻率調制和相位調制。而實現(xiàn)這些調制過程得設備成為調制器。從已調波形中恢復調制信號的過程稱為解調，相應的設備成為解調器。一般將調制器和解調器做成一個設備，可用于雙向傳輸，稱為調制解調器。調制的另一目的是便于線路復用。在進行奪路傳輸時，各路數(shù)據(jù)的原始基帶型號的頻譜往往是相互重疊的，不能在同一線路上同時出數(shù)。經(jīng)過調制后，各路信號可已搬移到頻帶湖不重疊的頻段去傳輸，從而防止多路傳輸中的相互干擾?；谶@種目的，信號經(jīng)調制后在傳輸?shù)姆绞接址Q為頻帶傳輸。調制信號時模擬信號的稱為模擬調制，模擬調制是對載波信號的參量進行連續(xù)調制，在接受端那么對載波信號的調制參量連續(xù)地估值；而數(shù)字調制那么是用載波的某些離散狀態(tài)來表征所傳輸?shù)男畔?，在接收端也只要對載波信號的離散調制參量進行檢測。二進制數(shù)字調制所用調制信號由代表“0“1的數(shù)字信號脈沖序列組成。因此，數(shù)字調制信號也成為鍵控信號。在二進制振幅調制、頻率調制和相位調制分別稱為振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK。數(shù)字調制產生模擬信號，其載波參量的離散狀態(tài)是與數(shù)字數(shù)據(jù)相對應的，這種信號適宜于在帶通型的模擬信道上傳輸。頻率調制是利用載波的頻率變化來傳輸信息的，其中最簡單的一種方式是二進制頻移鍵控2FSK調制，它是繼振幅鍵控信號之后出現(xiàn)比擬早的一種調制方式。由于它的抗衰減性能優(yōu)于ASK，設備又不算復雜，實現(xiàn)也比擬容易，所以一直在很多場合，例如在中低速數(shù)據(jù)傳輸，尤其在有衰減的無線信道中廣泛應用。二進制頻移鍵控2FSK用靠近在載波的兩個不同頻率表示兩個二進制數(shù)。FSK信號有兩種產生方法：載波調頻法和頻率選擇法。載波調頻法產生的是相位連續(xù)的FSK信號，相位連續(xù)FSK信號一般由一個振蕩器產生，用基帶信號改變振蕩器的參數(shù)，使震蕩頻率發(fā)生變化，這時相位是連續(xù)的。頻率選擇法一般是相位不連續(xù)的FSK信號，相位不FSK信號一般由兩個不同頻率的振蕩器長生，由基帶信號控制著兩個頻率信號的輸出。由于這兩個振蕩器是相互獨立的因此在轉換或相反的過程中，不能保證相位的連續(xù)。本論文就是基于System View的通信系統(tǒng)的仿真，也就是在System View軟件環(huán)境下進行二進制振幅鍵控2ASK系統(tǒng)的設計，具體System View軟件的應用和通信系統(tǒng)的設計與仿真下面會具體介紹。第二章 System View的應用2.1 System View的簡介System View 是一個用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設計與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學模型建立等各個領域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。System View 是一個用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設計與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學模型建立等各個領域，System View 在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。利用System View，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設計和仿真。用戶在進行系統(tǒng)設計時，只需從System View配置的圖標庫中調出有關圖標并進行參數(shù)設置，完成圖標間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結果。SystemView的庫資源十分豐富，包括含假設干圖標的根本庫Main Library及專業(yè)庫Optional Library，根本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運算器等；專業(yè)庫有通訊Communication、邏輯Logic、數(shù)字信號處理DSP、射頻/模擬RF/Analog等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設計、仿真和方案論證；并可進行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路混合器、放大器、RLC電路、運放電路等進行理論分析和失真分析。System View能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標。System View的另一重要特點是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設計多種濾波器，并可自動完成濾波器各指標之間的轉換。在系統(tǒng)設計和仿真分析方面，System View還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內，可以通過鼠標方便地控制內部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器，可以完成對仿真運行結果的各種運算、譜分析、濾波。2.2 System View的操作 System View的用戶環(huán)境進入System View 后，屏幕上首先出現(xiàn)設計窗口，所有系統(tǒng)的設計、搭建等根本操作，都是在設計窗口內完成的。在設計窗口中間的大片區(qū)域就是設計區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的地方。在設計窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過調用這些菜單可以執(zhí)行System View的各項功能；設計窗口中菜單行的下面，緊鄰在設計區(qū)域上端一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設計、仿真中可能用到的各種操作按鈕；在工具欄的最右端是提示信息，當鼠標置于某一工具按鈕上時,在該處會顯示對該按鈕的說明和提示信息；緊鄰在設計區(qū)域左端是各種器件圖標庫，下面介紹些常用的幾個庫圖標，如表2-1所示。表2-1 常用圖標圖標名稱作用連接節(jié)點用于多個圖符輸入輸出信號的會聚、連接，在圖符連接點較多時使用該節(jié)點功能可使設計窗口內的連線美觀，有利于檢查。信號源用于產生用戶系統(tǒng)所需的信號源。這個庫中的圖符只有輸出，沒有輸入。子系統(tǒng)它代表一個復雜的子系統(tǒng)、子函數(shù)或仿真的子過程的圖符。加法器對輸入信號進行加法操作。算子對輸入數(shù)據(jù)進行某一算子操作，如延時、平均、濾波等。函數(shù)對輸入數(shù)據(jù)進行某一指定函數(shù)操作。乘法器對輸入信號進行乘法操作。接收器用于實現(xiàn)信號的收集、顯示、分析以及輸出包括輸出到文件等功能。它只有輸入，沒有輸出。 System View的操作步驟一選擇設置信號源Source選中該圖標并按住鼠標左鍵將其拖至設計區(qū)內，這時所選中的圖標會出現(xiàn)在設計區(qū)域中。雙擊設計窗口中的圖標后，彈出的對話框，通過 Periodic Noise/PN Aperiodic和Import按鈕進行分類選擇和調用。選中后單擊對話框中的參數(shù)按鈕Parameters，在出現(xiàn)的參數(shù)設置對話框中設置幅度、頻率、相位。完成后分別單擊參數(shù)設置和源庫對話框的按鈕OK，從而完成該圖標的設置。二選擇設置分析窗Sink當需要對系統(tǒng)中各測試點或某一圖標輸出進行觀察時，那么應放置一個分析窗Sink圖標，一般將其設置為“Analysis屬性。Analysis圖標相當于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖標之一。具體操作和信號源設置類似。三系統(tǒng)定時System TimeSystem View系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)。在每次系統(tǒng)運行之前，首先需要設定一個系統(tǒng)頻率。各種仿真系統(tǒng)運行時，是先對信號以系統(tǒng)頻率進行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點的值，最后在輸出時，在分析窗內，按要求畫出各個點的值或擬合曲線。所以，系統(tǒng)定時是系統(tǒng)運行之前一個必不可少的步驟。如果這類參數(shù)設置不合理，仿真運行后的結果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預期的結果。 當在系統(tǒng)設計區(qū)域完成設計輸入操作后，單擊“系統(tǒng)定時(System Time) 按鈕，此時將出現(xiàn)系統(tǒng)定時設置System Time Specification對話框，如圖1.19所示。用戶需要設置幾個參數(shù)框內的參數(shù)，包括 起始時間Start Time和終止時間Stop Time，采樣率Sample Rate、采樣間隔Time Spacing和采樣點數(shù)No. of Samples，頻率分辨率Freq.Res.，自動標尺Auto Set No.Samples，系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)No. of System Loops。需要注意的是采樣率，一般為了獲得較好的仿真波形，系統(tǒng)的采樣率應設為系統(tǒng)信號最高頻率的5至7倍。當采樣率為系統(tǒng)信號最高頻率的10倍以上時，仿真波形就幾乎沒有失真了。 System View的應用領域1信號處理、通信和控制系統(tǒng)。包括模擬、數(shù)字和混合模式的系統(tǒng)；2相位和頻率鎖相環(huán)；3調制、解調和通信建模；4完整的DSP系統(tǒng)設計和測試；5模擬到數(shù)字變換系統(tǒng)、量化和采樣系統(tǒng)包括D/S數(shù)據(jù)轉換、同相和正交系統(tǒng)；6線性和非線性系統(tǒng)的設計和測試。7線性和非線性微分方程的解包括模糊理論；8控制系統(tǒng)設計和測試。2.3 System View的特點System View是一個用于現(xiàn)代工程與科學系統(tǒng)設計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器的設計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設計與仿真，直到一般系統(tǒng)的數(shù)字模型建立等各個領域，System View在友好且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。1強大的仿真設計系統(tǒng)。利用System View，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)/?；旌舷到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設計與仿真。其特點是，利用它可以從各種不同角度，以不同方式，按要求設計多種濾波器，并可自動完成濾波器的各種指標如幅頻特性波特圖、傳遞函數(shù)、掇軌跡圖等之間的轉換。它還可以實時地仿真各種位真Bit True的DSP結構，并進行各種系統(tǒng)的時域和頻域分析、譜分析、以及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路混頻器、放大器、RLC電路、運放電路等進行理論分析和失真分析等。2豐富的庫資源。System View的根本庫中包括多種信號源、接受窗、加法器、乘法器、各種函數(shù)包括多項式、三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、邏輯函數(shù)等常用函數(shù)運算器等。另外，它還帶有各種專業(yè)庫如通信、邏輯、數(shù)字信號處理、射頻/模擬等以備選擇，特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設計、仿真和方案論證。隨著現(xiàn)代通信技術的不斷開展，無線移動通信技術已日趨完善。利用System View帶有的IS-95和3GPP-FDD擴展哭，可方便地完成第二代無線移動通信Q-CDMA系統(tǒng)以及第三代無線移動通信WCDMA系統(tǒng)的設計和仿真。System View還專門提供了對Turbo編碼的系統(tǒng)仿真功能。數(shù)字電視業(yè)務是近年開展起來的一個新領域，利用System View帶有的DVB庫可以對其信號傳輸方式等進行分析與仿真。3開放友好的用戶界面利用System View，無須與復雜的語言語句打交道，不必寫一句代碼，即可完成對各種系統(tǒng)的設計與仿真?？梢韵翊罘e木一樣，快速地建立和修改系統(tǒng)，訪問與調整參數(shù)、極其方便地參加注釋。System View操作簡單，圖標系統(tǒng)形象直觀，方便了從思路仿真、方案論證到硬件設計的實現(xiàn)。同時它具有與外部文件的接口，可直接讀入真實的數(shù)據(jù)，并對其進行處理。也可以將處理結果輸出到外部數(shù)據(jù)文件。另外，它還提供了與編程語言Visual C+以及仿真工具Matlab的接口，用戶可以很方便地調用其函數(shù)或自定義圖標功能。4靈活的硬件設計接口。除了一般的方案論證外，System View還提供了與多種硬件設計工具的接口；與Xilinx公司的軟件CORE Generaator配套，可以將System View系統(tǒng)中的局部器件生成下載FPGA芯片所需要的數(shù)據(jù)文件；通過與TI公司的DSP設計工具CCSCode Composer Studio的接口，可以將其DSP庫中的局部器件生成DSP芯片編程的C語言源代碼，或在系統(tǒng)仿真中嵌入實際硬件電路；通過與Xpedion公司的射頻/微波仿真工具的接口，可以將系統(tǒng)級仿真與電路級仿真結合起來，對分立元器件的射頻/微波特性進行仿真。5智能化的輔助設計。在系統(tǒng)仿真時，System View能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤信息或尚懸空的待連接端信息。通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標，這個功能對用戶系統(tǒng)的診斷十分有效。它還可以在編譯時，給出系統(tǒng)運行的大約時間，方便了設計人員進行調試。其帶有的APG功能可以利用Visual C+環(huán)境，將系統(tǒng)編譯成可脫離System View獨立運行的可執(zhí)行文件，同時可大大提高運行速度和仿真效率，在內存較大時效果尤為明顯。6動態(tài)的分析和后處理在系統(tǒng)仿真方面，System View還提供了一個靈活地動態(tài)探針功能，可以對真實的示波器或頻譜分析儀進行仿真。另外，還有真實而靈活的分析窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等，全部可以通過鼠標操作很方便地實現(xiàn)。其帶的“接收計算器功能強大，可以完成對仿真運行結果的各種運算、譜分析、濾波等。2.4 System View的功能System View是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設計、仿真，是一個強有力的動態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號處理、濾波器設計、直到復雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設計、仿真要求。1能仿真大量的應用系統(tǒng)。能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應用中構造復雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量可選擇的庫，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、DSP和射頻模擬功能模塊。特別適合無線 GSM，CDMA，F(xiàn)DMA，TDMA，DSSS、無繩 、尋呼機和調制解調器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)GPS，DVBS，LEOS等的設計；能夠仿真C3x，C4x等DSP結構；可進行各種系統(tǒng)時域/頻域分析和譜分析；對射頻模擬電路混合器，放大器，RLC電路和運放電路進行理論分析和失真分析。2快速方便的動態(tài)系統(tǒng)設計與仿真。使用熟悉的Windows界面和功能鍵單擊、雙擊鼠標的左右鍵，System View可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對話框內快速訪問和調整參數(shù)，實時修改實時顯示。只需簡單用鼠標點擊圖符即可創(chuàng)立連續(xù)線性系統(tǒng)、DSP濾波器，并輸入輸出基于真實系統(tǒng)模型的仿真數(shù)據(jù)。不用寫一行代碼即可建立用戶習慣的子系統(tǒng)庫MetaSystem。 System View圖標庫包括幾百種信號源、接收端、操作符和功能塊，提供從DSP、通信、信號處理、自動控制、直到構造通用數(shù)學模型等的應用。信號源和接收端圖標允許在System View內部生成和分析信號，并提供可外部處理的各種文件格式和輸入/輸出數(shù)據(jù)接口。3在報告中方便參加System View的結論。System View通過Notes注解很容易在屏幕上描述系統(tǒng)；生成的System View系統(tǒng)和輸出的波形圖可以很方便地使用復制copy和粘貼paste命令插入微軟word等文字處理器。4提供基于組織結構圖方式的設計。通過利用System View中的圖符和MetaSystem子系統(tǒng)對象的無限制分層結構功能，System View能很容易地建立復雜的系統(tǒng)。首先可以定義一些簡單的功能組，再通過對這些簡單功能組的連接進而實現(xiàn)一個大系統(tǒng)。這樣，單一的圖符就可以代表一個復雜系統(tǒng)。MetaSystem的連接使用也與系統(tǒng)提供的其他圖符同樣簡單，只要單擊一下鼠標器，就會出現(xiàn)一個特定的窗口顯示出復雜的MetaSystem。但是在學習版中沒有MetaSystem圖符功能，必須升級到專業(yè)版才有此功能。5多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng)。System View允許合并多種數(shù)據(jù)采樣率輸入的系統(tǒng)，以簡化FIR 濾波器的執(zhí)行。這種特性尤其適合于同時具有低頻和高頻局部的通信系統(tǒng)的設計與仿真，有利于提高整個系統(tǒng)的仿真速度，而在局部又不會降低仿真的精度。同時還可降低對計算機硬件配置的要求。6完備的濾波器和線性系統(tǒng)設計。System View包含一個功能強大的、很容易使用的圖形模板設計模擬和數(shù)字以及離散和連續(xù)時間系統(tǒng)的環(huán)境，還包含大量的FIR/IIR濾波類型和FFT類型，并提供易于用DSP實現(xiàn)濾波器或線性系統(tǒng)的參數(shù)。7先進的信號分析與數(shù)據(jù)塊處理。System View提供的分析窗口是一個能夠提供系統(tǒng)波形詳細檢查的交互式可視環(huán)境。分析窗口還提供一個能對仿真生成數(shù)據(jù)進行先進的塊處理操作的接收計算器。 接收計算器塊處理功能十分強大，內容也相當廣泛，完全滿足通常所需的分析要求。這些功能包括：應用DSP窗口，余切，自動關聯(lián)，平均值，復雜的FFT，常量窗口，卷積，余弦，交叉關聯(lián)，習慣顯示，十進制，微分，除窗口，眼圖模式，功能比例尺，柱狀圖，積分，對數(shù)基底，求模，相位，最大最小值及平均值，乘波形，乘窗口，非，覆蓋圖，覆蓋統(tǒng)計，自相關，功率譜，分布圖，正弦余弦，平滑移動平均，譜密度，平方，平方根，窗口相減，波形求和，窗口求和，正切，層疊，窗口冪，窗口常數(shù)等。 System View還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內部數(shù)據(jù)的圖形放大，縮小、滾動、譜分析、標尺以及濾波等，全都是通過敲擊鼠標器實現(xiàn)的。8可擴展性。System View允許用戶插入自己用C/C+編寫的用戶代碼庫，插入的用戶庫自動集成到System View中，如同系統(tǒng)內建的庫一樣使用。9完善的自我診斷功能。System View能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖符。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。2.5 System View的根本使用利用System View進行系統(tǒng)的設計、構建、仿真與分析，這一過程可概括為以下3個步驟：1根據(jù)設計要求與系統(tǒng)原理畫出系統(tǒng)原理框圖。根據(jù)系統(tǒng)原理得到模擬框圖，使用System View的根本步驟中，步驟1是實現(xiàn)仿真的根底。通過系統(tǒng)的微分方程，可以方便地畫出其對應的系統(tǒng)模型框圖。2選擇適宜的圖符和實現(xiàn)結構，把系統(tǒng)原理框圖轉化為System View模型，在System View設計窗口完成所設計的圖形化仿真系統(tǒng)。有了系統(tǒng)模擬框圖，首先要選擇適宜的圖符和實現(xiàn)結構把系統(tǒng)原理框圖轉化為System View模型。通過對系統(tǒng)原理的分析，確定了仿真所需要的圖符后，就可以動手搭建這個系統(tǒng)的仿真模型。3運行仿真程序，分析仿真結果。仿真運行結束后，要對仿真結果進行分析，需要單擊 按鈕進入到分析窗口。2.6 System View的系統(tǒng)定時窗口System View系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)，也就是說，在每次系統(tǒng)運行之前，首先需要設定一個系統(tǒng)頻率。各種系統(tǒng)在仿真時，首先對各信號以系統(tǒng)頻率進行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點的值，最后輸出時，在觀察窗內按要求畫出各個點的位置或擬合曲線。因此，系統(tǒng)定時是系統(tǒng)運行之前一個必不可少的步驟。在設計窗口中單擊工具欄中的“System Time系統(tǒng)定時按鈕，就能翻開如圖2-1所示的系統(tǒng)定時對話框。圖2-1 系統(tǒng)定時對話框在圖2-1中，起始時間和終止時間控制了系統(tǒng)的運行時間范圍。System View對系統(tǒng)仿真運行時間根本沒有限制，只要求終止時間大于起始時間。采樣頻率在仿真過程中控制著時間步長，因此采樣頻率決定了系統(tǒng)的仿真效果。一般為了獲得較好的仿真波形，系統(tǒng)的采樣頻率應設為系統(tǒng)中的最高信號頻率的5-7倍。當采樣頻率為系統(tǒng)信號最高頻率的10倍以上時，仿真波形就幾乎沒有失真了。采樣點數(shù)是由系統(tǒng)的運行時間和采樣頻率共同決定的，它們之間的關系如下：采樣點數(shù)=終止時間-起始時間*采樣頻率+1因此，系統(tǒng)的運行時間、采樣頻率和采樣點數(shù)三者之間也不是相互獨立的。假設用戶修改了其中的某一個或某兩個，那么系統(tǒng)會根據(jù)新的參數(shù)，遵從以下規(guī)那么自動修改相應的參數(shù)。在采樣頻率不變的情況下：1如果用戶改變了采樣點數(shù)，那么System View不會改變起始時間，但會根據(jù)新的采樣點數(shù)相應地修改終止時間。2如果用戶對起始時間和種植時間中的一個或全部都做了修改，那么采樣點數(shù)會被自動修改。采樣點數(shù)只能是整數(shù)。如果計算不能得到整數(shù)，System View將把近似的整數(shù)作為采樣點數(shù)，系統(tǒng)就從所設置的起始時間開始完成所設定的采樣點數(shù)。3除非用戶進行修改，否那么系統(tǒng)會一直保持固定的采樣頻率。另外，為了便于在數(shù)字信號處理等過程中進行FFT運算，系統(tǒng)還可以自動設置2的整冪次方的采樣點數(shù)。用戶更改了某一個時間參數(shù)后，單機“Update更新按鈕，系統(tǒng)會根據(jù)最新修改的參數(shù)對其他參數(shù)進行相應的修改，并在對話框的下端給出該系統(tǒng)運行所需要的大約時間級系統(tǒng)的總采樣點數(shù)。System View提供了循環(huán)運行的功能，目的是想用戶提供系統(tǒng)自動重復運行的能力。在圖2-1的“No.of System Loops：循環(huán)次數(shù)中，可指定希望系統(tǒng)循環(huán)運行的次數(shù)。系統(tǒng)循環(huán)復位功能將控制系統(tǒng)每一次運行之后System View的操作。如果“Reset system on loop系統(tǒng)循環(huán)復位被選中，那么在每一個循環(huán)結束后，所有圖標的參數(shù)都被復位；如果這個功能被關閉，那么用戶系統(tǒng)每次運行的參數(shù)都將被保存起來。例如，用戶系統(tǒng)中有一個積分器，每一個用戶系統(tǒng)運行的結果都簡單地變?yōu)橄麓芜\行的起始條件。對于需要長時間的運行仿真，就可以通過無時間間斷的方式進行仿真，而每次仿真的時間都不必很長。這樣，再配合使用觀察窗庫中的“Averaging Sink平均接收器，就可以得到系統(tǒng)運行結果的統(tǒng)計平均數(shù)據(jù)。例如，在計算通信系統(tǒng)誤碼率曲線時，系統(tǒng)的信噪比可以通過循環(huán)運行功能加以改變。利用可變參數(shù)設計功能，可以在每次運行結束后，即可繪出一條誤碼率與信噪比的關系曲線。第三章 2ASK調制解調的根本原理3.1 2ASK的定義數(shù)字幅度調制又稱幅度鍵控ASK，二進制幅度鍵控記作2ASK。2ASK是利用代表數(shù)字信息“0或“1的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波。使載波時斷時續(xù)。有載波輸出時表示送“1，無載波輸出時表示發(fā)送“0。 3-12ASK信號可表示為： 3-2式中為載波角頻率，為單極性NRZ矩形脈沖序列 3-3其中，是持續(xù)時間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進制數(shù)字。二進制振幅鍵控信號時域波形如圖3-1所示，可以看出2ASK信號的時間波形 隨二進制基帶信號 通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(OOK信號)。圖3-1 2ASK信號時域波3.2 2ASK的調制2ASK信號的產生方法調制方法有兩種，一種是鍵控法，另一種是乘法器實現(xiàn)法。在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對應二進制信息“0和“1。一種常用的、也是最簡單的二進制振幅鍵控方式稱為通-斷鍵控On Off Keying。所以2ASK又稱為通斷控制OOK。最典型的實現(xiàn)方法是用一個電鍵來控制載波振蕩器的輸出而獲得。如圖3-2所示 ，其中的開關電路受S(t)控制。圖3-2 數(shù)字鍵控法另一種方法是乘法器模擬法，其輸入是隨機信息序號，經(jīng)過基帶信號形成器，產生波形序列，乘法器用來進行頻譜搬移，相乘后額信號通過帶通濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾。帶通濾波器的輸出是振幅鍵控信號。乘法器長采用環(huán)形調制器。如圖3-3所示。圖3-3 乘法器模擬法3.3 2ASK的解調2ASK信號的解調的常用方法主要有兩種：包絡檢波法和相干檢波法。包絡檢波法的原理如圖3-4所示。帶通濾波器恰好使2ASK信號完整的通過，經(jīng)包絡檢測后，輸出其包絡。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號包絡通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時抽樣脈沖位同步信號是很窄的脈沖，通過位于每個碼元的中央位置，其重復周期等于碼元的寬度。不計噪聲影響時，帶通濾波器輸出為2ASK信號，即,包絡檢波器輸出為。經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復出數(shù)字序列。圖3-4 包絡檢波法相干檢波法原理方框圖如圖3-5所示。相干檢測就是同步調解，要求接收機產生一個與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號，稱其為同步載波或相干載波。利用此載波與收到的已調信號相乘，輸出為 3-4經(jīng)低通濾波器濾除第二項高頻分量后，即可輸出信號。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號的最高頻率相等。由于噪聲影響及傳輸特性的不理想，低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判決、整形后再生數(shù)字基帶脈沖。圖3-5 相干檢波法3.4 2ASK功率譜密度由于二進制序列一般為隨機序列，其頻域分析的對象應為信號功率譜密度。設為歸一化矩形脈沖，假設的傅氏變換為，那么為二進制隨機單極性矩形脈沖序列，且任意碼元為0的概率為P，那么的功率譜密度表達式為： 3-5式中，；Hz，并與二進制序列的碼元速率Rs在數(shù)值上相等?？梢钥闯?，單極性矩形脈沖隨機序列含有直流分量。2ASK信號的雙邊功率譜密度表達式為： 3-6說明，2ASK信號的功率譜密度由兩個局部組成：1由經(jīng)線性幅度調制所形成的雙邊帶連續(xù)譜；2由被調載波分量確定的載頻離散譜。圖3-6為2ASK信號的單邊功率譜示意圖。圖3-6 二進制振幅鍵控信號的功率譜密度對信