调制解调专业系统设计.doc

课 程 设 计

课 程 通信综合课程设计
题 目 4DPSK调制解调系统设计
院 系 电气信息工程学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指引教师

3 月4 日
东北石油大学课程设计任务书

课程 通信综合课程设计
题目 4DPSK调制解调系统设计
专业 姓名 学号
重要内容、基本规定、重要参照资料等
重要内容
1．理解循环码调制解调系统涉及几某些，及每某些功能特性。
2．就其调制某些，运用分立元件搭建电路。
3. 对4DPSK仿真成果分析。
基本规定
使用SystemView软件实现4DPSK系统硬件仿真。
重要参照资料
[1] 童诗白．模仿电子技术基本．北京:高等教诲出版社．.
[2] 张建华．数字电子技术．北京:机械工业出版社．.
[3] 陈汝全．电子技术惯用器件应用手册．北京:机械工业出版社．.
[4] 樊昌信.宫锦文.刘忠成编著.通信原理及系统实验.电子工业出版社...
完毕期限 2月22日~3月4日
指引教师
专业负责人
2 月22日
摘　要
简介了当前在DSP、通讯和控制系统中广泛使用仿真工具SystemView，并建立了基于Sy8temView运营环境4DPSK调制与解调仿真系统．通过从发端经信道到收端整个系统特性仿真，完毕调制解调同步，对已调信号相位进行分析并作出星座图。
在现实生活中数字信号传播可分为基带传播和带通传播。不经载波调制而直接传播数字基带信号方式称为数字基带传播。然而，实际中大多数信道因具备带通特性而不能直接传播基带信号。为了使数字信号在带通信道中传播，必要对数字基带信号进行数字调制。惯用数字调制方式涉及振幅键控、频移键控和相移键控三种基本方式。这三种方式虽是近来几十年里最基本数字信号编码解码方式，但还不是很完善，有许多值得改进地方
4DPSK（4 differential phase shift keying）即四相差分相移键控技术是多进制数字调相系统中经常使用一种技术，它除了可以实现调制解调最基本目的外，还具备抗干扰能力强、误码性能好、频谱运用率高、对临道干扰小等长处，并且，它成功地解决了四进制绝对移相键控（4PSK）在相干解调过程中产生相位模糊问题，使系统性能得以提高。
第三代移动通信系统中VV-CDMA采用就是这种调制方式。此外，随着技术进步，特别是超大规模集成电路和数字技术发展，使得复杂电路设计得以用少量集成电路模块实现，甚至使用软件代替实现。因而依照这一现实规定，使用SystemView软件实现4DPSK系统硬件仿真，使得4DPSK可以更好被理解和应用。

核心字：system view、4DPSK、仿真

目　录

1.设计规定 1
2.方案设计 1
2.1关于SYSTEM VIEW 1
2.2 4DPSK调制原理 1
2.3 4DPSK解调原理 2
2.4 4DPSK调制系统电路构成 3
2.5 4DPSK解调系统电路构成 4
3.设计成果分析 6
4.小结 7

1.设计规定
1．理解循环码调制解调系统涉及几某些，及每某些功能特性。
2．就其调制某些，运用分立元件搭建电路。
3. 对4DPSK仿真成果分析。
4．掌握理论联系实践办法。
2.方案设计
2.1关于system view
System view是美国Elanix公司设计开发用于当代工程与科学系统设计、仿真动态系统分析工具，是基于windows环境用于系统仿真分析可视化软件工具。它界面和谐，使用以便。使用它，顾客可以使用代表不同功能块图符(Token)以便迅速地建立所有动态系统和子系统精准模型，不必与复杂程序语言打交道，不用写代码，即可完毕各种系统设计与仿真。
运用system view可以构造各种复杂模仿、数字、数模混合通信系统和多速率系统，也可以用于各种线性或非线性控制系统以及离散和持续时间设计和仿真。顾客在进行系统设计时，只需从system view配备图符中调出关于图符，进行各个图符参数设立和互相间连线，即可进行仿真操作，给出分析成果。
System view图符资源十分丰富，涉及基本库和专业库。基本库涉及加法器、乘法器、各种信号源、接受器、各种函数运算器等，专业库有通信库、逻辑库、数字信号解决库、射频/模仿库等。顾客可以迅速建立和修改系统运营参数，实现实时修改系统参数，实时显示运营成果动态仿真。
SystemView重要特点涉及：
1)多速率系统和并行系统
2)设计组织构造图
3)丰富功能模块
4)广泛滤波器和线性系统设计
5)先进信号分析和块解决窗口
2.2 4DPSK调制原理
如图1所示，4DPSK调制系统涉及串并转换电路、码元变换电路以及相乘电路。输入基带信号先通过串并转换电路变成两路速率减半序列，再经码元变换为两路双极性信号I(t)、Q(t)，再分别对两个正交载波信号进行调制、相加，即可得到4DPSK信号。

图1 4DPSK调制系统原理框图
2.3 4DPSK解调原理
如图2所示，此4DPSK解调器采用是相干解调-码反变换器方式，即极性比较法。电路重要涉及相乘器、抽样判决器、码反变换器及并串转换电路等。
4DPSK已调信号与本地载波相乘后，经低通滤波器滤除高频成分量，得到同相支路和正交支路两路码元分量，经抽样判决器完毕波形恢复。然后，两支路码元分别经码反变换后，送入并串转换电路完毕并串变换，得到4DPSK解调信号。
这种调制办法重要运用了延迟电路将前一码元信号延迟一码元时间后，分别作为上、下支路相干载波，可直接比较先后码元相位。

图2 4DPSK解调系统原理框图
2.4 4DPSK调制系统电路构成
如图3，在4DPSK调制系统中设计完毕了串并转换电路、码元变换电路以及相乘电路，并在其信号输出时加入高斯噪声。在其解调系统中设计完毕了低通滤波器、抽样判决电路、码反变换电路以及并串转换电路。最后，在解调输出端得到了与原输入码元序列在时间上略有延迟4DPSK解调信号。

图3 4DPSK调制系统电路

图4 4DPSK调制解调系统
4DPSK调制系统电路如图4所示，二进制源序列码元信息由图符0产生，其波形可在图符1观测窗进行观测。串/并转换及电平转换电路由图中亚系统图符2完毕。图符11正弦波产生76.8Hz载波，其相似分量和正交分量分别通过串/并转换后双比特码相乘。正弦波产生器自身就有同向和正交两路输出。因而，图中不用另加π/2移相器。码元与载波相乘分别完毕两个独立2DPSK调制后，将两路信号相加，即可得到最后4DPSK信号。该信号可由图符13观测窗进行观测。图符27和图符8观测窗所示是经差分编码后两路波形。

图5 串并转换亚系统内部构造图
图5所示为串并转换亚系统内部构造。实现串并转换办法是：两路抽样器分别分别以9.6Hz抽样率对源序列进行抽样。其中一列先通过一种码元宽度实践延迟，这样上一路抽取第奇数个码元，下一路抽取第偶数个码元，完毕串并转换。为了使两路信号抽样后在相位上对齐，抽取奇数个码元支路也进行了相应时间延迟。串并变换后两路信号分别由图符22、23观测窗进行观测。为了便于观测，信号被抽样后应通过保持器保持。
2.5 4DPSK解调系统电路构成

图6 4DPSK解调系统
4DPSK解调系统电路如图6所示。解调时本地载波采用与调制载波同频同相正弦波信号。4DPSK已调信号与本地载波相乘后，经接受低通滤波器滤除高频成分量，得到同相和正交支路码元分量，在亚系统44中完毕波形恢复（反相器作用是模仿相干解调中年载波相位180°模糊状况）。 之后，两支路码元经差分解码后，送入亚系统53中，完毕并串变换，解调器输出信号由图符54观测窗观测。

图7 抽样判决亚系统内部构造图
抽样判决电路如图7：两路信号经延迟后，在以各自码元速率进行抽样。延迟图符56、61得到延迟时间是从滤波器输出码元开始时刻到眼图张开度最大时刻时间差。图符58、62是算子逻辑库中比较器，完毕判决功能。选用信号源库中幅度为0V阶跃信号作为基准信号。为了保证比较器两个输入信号速率相似，该阶跃信号也应以码元速率进行抽样。比较成果经保持器将数据速率恢复为系统抽样频率后输出。

图8 并串转换亚系统内部构造图
并串变换电路如图8：先用9.6Hz方波与恢复两路输出波形相乘，取出同相和正交通道波形信息，再将其中一路延迟一种码元宽度时间，是两路信号错开，，然后将两路信号相加即可。
3.设计成果分析

图9 4DPSK调制解调系统内所有观测窗所示波形图
图9为4DPSK调制解调系统内所有观测窗所示波形图。Sink1为源序列码元信息，Sink22、23分别为经串并转换后两路信号波形，Sink27、8分别
为经差分编码后两路信号波形，Sink13为4DPSK调制信号波形，Sink42、43为低通滤波器输出波形，Sink51、52分别为经差分解码后两路波形信号，Sink54为4DPSK解调信号波形。

图10 源序列码元信息、4DPSK调制信号以及4DPSK解调信号波形图
由图10可以看出解调输出波形与原调制码元序列在时间上略有延迟，与原调制码元序列基本相似，表白系统传播无误码。

图11 4DPSK信号矢量图与星座图
4.小结
调制和解调基本原理是运用信号与系统频域分析和傅里叶变换基本性质，将信号频谱进行搬移，使之满足一定需要，从而完毕信号传播或解决。调制与解调又分模仿和数字两种，在当代通信中，调制器载波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器变化正弦载波信号幅度、频率或相位，产生幅度键控（ASK）、差分相位键控（DPSK）、频率键控（FSK）信号，或同步变化正弦载波信号几种参数，产生复合调制信号。本课程设计重要简介基于System View对4DPSK进制调制仿真实现.
通过这次课程设计，我学习并掌握了4DPSK调制解调原理，理解了4DPSK调制解调电路构成，通过实践巩固了课堂上学习理论知识。此外，学习并能较纯熟使用System View动态系统分析工具软件。在使用System View进行仿真过程中，再一次复习并巩固了课堂上所学到知识，同步也掌握一项软件使用，为此后学习提供了一定协助。

参照文献
[1] 樊昌信，张甫翊，徐炳祥等. 通信原理[M]. 北京：国防工业出版社，.
[2] 张志勇. 精通MATLAB[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，.
[3] 童诗白．模仿电子技术基本．北京:高等教诲出版社．.
[4] 张建华．数字电子技术．北京:机械工业出版社．.
[5] 陈汝全．电子技术惯用器件应用手册．北京:机械工业出版社．.
[6] 樊昌信.宫锦文.刘忠成编著.通信原理及系统实验.电子工业出版社..
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
通信综合课程设计
题目名称
4DPSK调制解调系统设计
学生姓名

学号

指引教
师姓名

职称

序号
评价项目
指 标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满完毕了规定任务，难易限度和工作量符合教学规定，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与她人合伙。
20

2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简洁精确，分析问题思路清晰，构造严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备对的。
45

3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有某些改进或有一定应用价值。
5

4
答辩
能对的回答指引教师所提出问题。
30

总分

评语：

指引教师： 年3 月 5日