《基于System View的2ASK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于System View的2ASK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)（44頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要 現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠(yuǎn)，通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一直是人們研究的一個(gè)重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日趨完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的根底。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是利用System View仿真軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)2ASK調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)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(shí)際中的2ASK調(diào)制解調(diào)。 本課題研究的是基于System View的2ASK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)。文中將調(diào)制解調(diào)器分成

2、調(diào)制與解調(diào)兩個(gè)局部進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)調(diào)制、解調(diào)的兩種方法進(jìn)行簡單的介紹，進(jìn)而比照，選擇出適宜的方法完成設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：System View；調(diào)制；解調(diào)；2ASK； Abstract The modern communication system requirements for communication distance, communication capacity, transmission quality. As one of its key technologies of modulation and

3、 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 o

4、f 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 simu

5、lation of2ASK modulation and demodulation Of 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

6、appropriate method to complete the design. Keywords：System View；Modulation；Demodulation；2ASK 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 通信系統(tǒng)模型 1 數(shù)字通信系統(tǒng) 2 1.3 模擬通信系統(tǒng) 3 通行系統(tǒng)開展現(xiàn)狀和趨勢 4 1.5 數(shù)字通信開展的主要技術(shù) 6 數(shù)字信號(hào)的頻道傳輸 8 第二章 SYSTEM VIEW的應(yīng)用 10 2.1 SYSTEM VIEW的簡介 10 2.2 SYSTEM VIEW

7、的操作 11 2.2.1 SYSTEM VIEW的用戶環(huán)境 11 2.2.2 SYSTEM VIEW的操作步驟 12 2.2.3 SYSTEM VIEW的應(yīng)用領(lǐng)域 12 2.3 SYSTEM VIEW的特點(diǎn) 13 2.4 SYSTEM VIEW的功能 15 2.5 SYSTEM VIEW的根本使用 16 2.6 SYSTEM VIEW的系統(tǒng)定時(shí)窗口 17 第三章 2ASK調(diào)制解調(diào)的根本原理 19 3.1 2ASK的定義 19 3.2 2ASK的調(diào)制 19 3.3 2ASK的解調(diào) 20 3.4 2ASK功率譜密度 21 3.5 2ASK的抗噪聲性能 22 第四章 基

8、于SYSTEM VIEW的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 4.1 2ASK的信號(hào)調(diào)制 24 4.2 2ASK的調(diào)制解調(diào) 25 4.3 2ASK調(diào)制解調(diào)的功能模版分析 26 第五章 測試過程及結(jié)果 31 小 結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 40 第一章 緒論 如今社會(huì)通信技術(shù)的開展速度可謂日新月異，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)在現(xiàn)代通信技術(shù)的各種媒體中占有獨(dú)特的地位，計(jì)算機(jī)在當(dāng)今社會(huì)的眾多領(lǐng)域里不僅為各種信息處理設(shè)備被使用，而且它與通信向結(jié)合，使電信業(yè)務(wù)更加豐富。隨著人類經(jīng)濟(jì)和文化的開展，人們對(duì)通信技術(shù)性能的需求也越來越迫切，

9、從而又打打推動(dòng)了通信科學(xué)的開展。 在通信理論上，先后形成了“過濾和預(yù)測理論〞、“香濃信息論〞、“糾錯(cuò)編碼理論〞、“信源統(tǒng)計(jì)特性理論〞、“調(diào)制理論〞等。通信作為社會(huì)的根本設(shè)施和必要條件，引起的世界各國的廣泛關(guān)注，通信的目的就是從一方向另一方傳送信息，給對(duì)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(hào)才能便于遠(yuǎn)距離快速傳輸和進(jìn)行各種處理。 1.1通信系統(tǒng)模型 實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。圖1-1描述了一個(gè)點(diǎn)與點(diǎn)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(chǎn)生信

10、息流，其作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，稱為消息信號(hào)或基帶信號(hào)。 機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)等各種模擬終端設(shè)備和電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。前者是模擬信源，輸出模擬信號(hào)；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號(hào)。發(fā)送設(shè)備的根本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的信息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調(diào)制是常見的變換方式。對(duì)數(shù)字通信來說，發(fā)送設(shè)備常常又可分為信源編碼與信道編碼。信道是指傳輸信號(hào)的物理媒質(zhì)。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(zhì)。媒質(zhì)的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關(guān)

11、系到通信的質(zhì)量。根據(jù)研究對(duì)象的不同，需要對(duì)實(shí)際的物理媒質(zhì)建立不同的數(shù)字模型，以及反映傳輸媒質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響，噪聲是通信設(shè)備中各種設(shè)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(nèi)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(shè)備的根本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號(hào)來，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)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(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。 數(shù)字通信系統(tǒng)是傳

12、輸數(shù)字信號(hào)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(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、同步以及加密等技術(shù)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(dāng)信息源給出的是模擬語言信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)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(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰弱以及人為干擾等，將會(huì)引起過失。為了減少過

13、失，信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)那么參加保護(hù)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(jìn)行解碼。從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。 〔3〕數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜向高頻搬移，形成適合在信道中傳輸?shù)念l道信號(hào)的過程。根本的數(shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對(duì)相移鍵控PSK、相對(duì)〔差分〕相移鍵控DPSK。對(duì)這些信號(hào)可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)復(fù)原為數(shù)字基帶信號(hào)。但在一些有限信道中，傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，數(shù)字基帶信號(hào)無需調(diào)制，可以直接傳送，稱為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸，其模型中就不包括數(shù)字

14、調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，如計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信。 〔4〕同步與數(shù)字復(fù)接 同步是使收、發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間撒花姑娘保持步調(diào)一致，同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)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(fù)接就是一句時(shí)分復(fù)用根本原理把假設(shè)干個(gè)低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號(hào)，以擴(kuò)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?hào)種類。模擬信號(hào)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(hào)的。數(shù)字信號(hào)經(jīng)過模擬調(diào)制也可以子啊模擬通信系統(tǒng)中傳輸，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)基帶信號(hào)經(jīng)過調(diào)制

15、解調(diào)器〔Modem〕進(jìn)行正弦調(diào)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(hào)的通信系統(tǒng)。我們知道，信源發(fā)出的原始電信號(hào)是基帶信號(hào)的含義是指，信號(hào)的頻譜從零頻附近開始，如語言信號(hào)為300-3400Hz，圖像信號(hào)為0-6MHz。由于這種信號(hào)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(hào)變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，并可在接收端進(jìn)行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器。經(jīng)過調(diào)制以后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)有三個(gè)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(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號(hào)又

16、稱為頻帶信號(hào)。 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(hào)和基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)之間的兩種交換，實(shí)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(diào)制與解調(diào)兩種變換對(duì)信號(hào)的變化起絕對(duì)性作用，而其它過程對(duì)信號(hào)不會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，只是對(duì)信號(hào)進(jìn)行了放大或改善了信號(hào)特征，因而被認(rèn)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(shè)備和接收設(shè)備就是圖1-3中的調(diào)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(diǎn)。光纖通信是以光導(dǎo)纖維〔簡稱光纖〕作為傳輸媒質(zhì)，以光波為運(yùn)載工具〔

17、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(qiáng)，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(dá)10Gbit/s，采用密集波分復(fù)用〔DWDM〕技術(shù)來擴(kuò)容是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)超大容量光纖傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。近年來，DWDM技術(shù)取得了較大的進(jìn)展，美國AT&T實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)已成功完成了Tbit/s的傳速試驗(yàn)。 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(hào)，擺脫電子瓶頸，實(shí)現(xiàn)靈活、動(dòng)態(tài)的光層聯(lián)網(wǎng)，透明地支持各種格式的信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)快速網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。因此，世界上許多國家紛紛進(jìn)行研究、試驗(yàn)、驗(yàn)證由波分復(fù)用、光交叉連接設(shè)備及色散位移光纖組成的高容量通信

18、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(diǎn)是：通信距離遠(yuǎn)、覆蓋地域廣，不受地理?xiàng)l件限制，傳輸容量大，建設(shè)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?qū)⒌厍蛏夏骋坏孛嬲景l(fā)射來的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)地面站，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地域之間的通信。根據(jù)通信衛(wèi)星與地面之間位置關(guān)系，可以分為靜止通信衛(wèi)星〔或同步通信衛(wèi)星〕和移動(dòng)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(gè)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(jí)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(jí)通信衛(wèi)

19、星至地球站的無線電傳播途徑，通信設(shè)備集中于地球站和通信衛(wèi)星中。 〔3〕數(shù)字移動(dòng)通信 移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)是將通信范圍分為假設(shè)干個(gè)相距一定距離的小區(qū)，移動(dòng)用戶還可以從一個(gè)城市漫游到另一個(gè)城市，甚至到另一個(gè)國家與原注冊(cè)地的用戶終端通話。數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由三局部組成：控制交換中心、假設(shè)干基地臺(tái)、諸多移動(dòng)端。通過控制交換中心進(jìn)入公用有線 網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng) 與固定 、移動(dòng) 與移動(dòng) 之間的通信。 目前廣泛應(yīng)用的是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用窄帶時(shí)分多址〔TDMA〕和窄帶碼分多址〔CDMA〕數(shù)字接入結(jié)束，以形成的國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)有歐洲的

20、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(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)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(dòng)通信終端的普及，移動(dòng)用戶數(shù)量成倍的增加，第二代移動(dòng)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(wù)問題等。為此，從20世紀(jì)90年代中期開始，各國和世界組織又開展了第三代移動(dòng)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(dòng)終端既可以在連接到地面的網(wǎng)絡(luò)，也可以連接到衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)。第三代移動(dòng)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

21、標(biāo)和要求是：統(tǒng)一頻段，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，到達(dá)全球無縫隙覆蓋，提供多媒體業(yè)務(wù)，傳輸速率最高應(yīng)打到2Mbit/s，其中車載為144kbit/s、步行為384kbit/s、室內(nèi)為2Mbie/s；頻譜利用率高，效勞質(zhì)量高，保密性能好；易于由第二代系統(tǒng)過度和演進(jìn)；終端價(jià)格低。目前第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也是其中之一，這說明我國在移動(dòng)通信領(lǐng)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(shù) 各個(gè)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(shù)構(gòu)成的典型的數(shù)字通信系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)形成、調(diào)制與解調(diào)、同步系統(tǒng)、收發(fā)信機(jī)和信道。信號(hào)的處理和變換局部，包

22、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(kuò)頻與解擴(kuò)、多址技術(shù)等。 1．?dāng)?shù)字信號(hào)形成 主要用來把源信息，如文字或模擬信息變換成適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)處理和傳輸?shù)臄?shù)字符號(hào)。技術(shù)上包含字母編碼、抽樣、量化、脈沖編碼調(diào)制。變換以后那么形成基帶或低通信號(hào)。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(hào)和相應(yīng)的多元波形，以利于基帶傳輸。對(duì)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(hào)上限頻率的兩倍。量化那么是把模擬信號(hào)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

23、碼調(diào)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(shí)信號(hào)的提取、過失檢測和所需帶寬等因素的考慮。對(duì)于噪聲干擾下基帶信號(hào)的傳輸，在接收端可用最大似然接收機(jī)、匹配濾波器或相關(guān)檢測器進(jìn)行信號(hào)檢測。如果傳輸通帶不能滿足奈奎斯特定理的要求，那么會(huì)出現(xiàn)信號(hào)波形的流散，產(chǎn)生碼間串?dāng)_。對(duì)數(shù)字通信經(jīng)常研究的問題之一即如何消除碼間串?dāng)_。一般可采用脈沖整形以減少所需帶寬，也可采用橫向?yàn)V波器或各種自適應(yīng)均衡技術(shù)。 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(hào)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

24、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(hào)空間變換成另一種信號(hào)空間，然后對(duì)變換后的信號(hào)進(jìn)行編碼。 3．加密與解密 為了保證數(shù)字信號(hào)與所傳信息的平安，一般應(yīng)采取加密措施。數(shù)字信號(hào)比起模擬信號(hào)來易于加密，且效果也好。這是數(shù)字通信突出的優(yōu)點(diǎn)之一。仙農(nóng)曾論證了絕對(duì)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(shí)際應(yīng)用上有很大困難，特別是對(duì)多目標(biāo)用戶

25、，密鑰分配就難于解決。70年代以來，由于社會(huì)上的需求日增，密碼學(xué)有了很大的開展?？梢哉f, 美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)公布的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)〔DES〕和Diffie，Hellman 提出的公鑰體制是其開展的兩個(gè)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(zhuǎn)換的方法“充分?jǐn)嚢瑷?。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(diǎn)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(duì)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:：Hellma

26、n和Diffie提出的算法基于離散對(duì)數(shù)求逆問題, Adleman，Shamir，Adleman提出的RSA體制是利用大素?cái)?shù)難于進(jìn)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(bào)導(dǎo)對(duì)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(rèn)證、密鑰的管理以及分配等問題正引起人們?cè)絹碓酱蟮淖⒁狻? 4．信道編碼與解碼 數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會(huì)引起過失。仙農(nóng)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

27、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(jià)的。采用大規(guī)模集成電路可實(shí)現(xiàn)運(yùn)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(hào)設(shè)計(jì)，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(hào)具有更好的距離特性即信號(hào)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(jié)構(gòu)化序列，在信息碼外引入一定代數(shù)結(jié)構(gòu)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

28、。線性分組碼中一個(gè)子類是循環(huán)碼，它可用反應(yīng)移位存放器來實(shí)現(xiàn)，易于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，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(diǎn)是有記憶特性，所編成的碼不僅是當(dāng)前輸入的信息碼的函數(shù)，而且與以前輸入的信息碼有關(guān)。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(yīng)譯碼等。為了糾正成片突發(fā)過失，采用交織的方法將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)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(nèi)碼，以RS碼為外碼的級(jí)連碼，可以到達(dá)僅離仙農(nóng)極限4dB。 5．多路及多址技術(shù) 在一個(gè)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)

29、庫的吞吐量，可以采用多路或多址技術(shù)。二者都是對(duì)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(yuǎn)程或動(dòng)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(shí)分、碼分、空分和極化波分。所有這些方式的共同點(diǎn)在于各用戶信號(hào)間互不干擾，在接收端易于區(qū)分，它們都是利用信號(hào)間互不重疊，在頻域、時(shí)域、空域中的正交性或準(zhǔn)正交性。其中頻分和時(shí)分是經(jīng)典的，碼分那么是利用在時(shí)域或頻域及其二者的組合編碼的準(zhǔn)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(shí)際系統(tǒng)中，又多為這些多路和多址技術(shù)的組合，如TDM/TDMA,FDM/FDMA

30、等。隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)、信包無線通信網(wǎng)、局域計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的應(yīng)用和開展，又出現(xiàn)了名目繁多的隨機(jī)存取多址技術(shù)，如ALOHA及其各種變形，輪詢技術(shù)，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(shù)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(shí)延上。 除了上述5個(gè)主要技術(shù)問題外，還有多路及多址技術(shù)、調(diào)節(jié)與解調(diào)技術(shù)、擴(kuò)展頻譜技術(shù)、同步系統(tǒng)、有數(shù)字通信收發(fā)信機(jī)及數(shù)字信號(hào)在多徑衰落信道傳輸?shù)姆治龅葐栴}。 基帶信號(hào)可以直接傳輸，但是目前大多數(shù)信道不適合傳輸基帶信號(hào)。現(xiàn)有通信網(wǎng)的主體為傳輸模擬信號(hào)而設(shè)計(jì)的，基待數(shù)字信號(hào)不能直接進(jìn)入這樣

31、的通信網(wǎng)?；鶐盘?hào)一般都包含有頻率較低，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(duì)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(huì)受到很大限制。因此，為了使基帶信號(hào)能利用這些信道進(jìn)行傳輸，必須使代表信息的原始信號(hào)經(jīng)過一種變換得到另一種新信號(hào)，這種變換就是調(diào)制。實(shí)際中一般選正弦信號(hào)為基帶信號(hào)，稱為載波信號(hào)。代表所傳信息的原始信號(hào)，使調(diào)制載波的信號(hào)。調(diào)制就是從載波的一個(gè)參量的變化來反映調(diào)制信號(hào)變化的過程。用載波幅度的變化來反映調(diào)制信號(hào)的稱為振幅調(diào)制；用載波的頻率、相位反映調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)制分別成為頻率調(diào)制和相位調(diào)

32、制。而實(shí)現(xiàn)這些調(diào)制過程得設(shè)備成為調(diào)制器。從已調(diào)波形中恢復(fù)調(diào)制信號(hào)的過程稱為解調(diào)，相應(yīng)的設(shè)備成為解調(diào)器。一般將調(diào)制器和解調(diào)器做成一個(gè)設(shè)備，可用于雙向傳輸，稱為調(diào)制解調(diào)器。 調(diào)制的另一目的是便于線路復(fù)用。在進(jìn)行奪路傳輸時(shí)，各路數(shù)據(jù)的原始基帶型號(hào)的頻譜往往是相互重疊的，不能在同一線路上同時(shí)出數(shù)。經(jīng)過調(diào)制后，各路信號(hào)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(hào)經(jīng)調(diào)制后在傳輸?shù)姆绞接址Q為頻帶傳輸。 調(diào)制信號(hào)時(shí)模擬信號(hào)的稱為模擬調(diào)制，模擬調(diào)制是對(duì)載波信號(hào)的參量進(jìn)行連續(xù)調(diào)制，在接受端那么對(duì)載波信號(hào)的調(diào)制參量連續(xù)地估值；而數(shù)字調(diào)制那么是用載波的某些離散狀態(tài)來表征所傳

33、輸?shù)男畔ⅲ诮邮斩艘仓灰獙?duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制所用調(diào)制信號(hào)由代表“0〞“1〞的數(shù)字信號(hào)脈沖序列組成。因此，數(shù)字調(diào)制信號(hào)也成為鍵控信號(hào)。在二進(jìn)制振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制分別稱為振幅鍵控〔ASK〕、頻移鍵控〔FSK〕、相移鍵控〔PSK〕。數(shù)字調(diào)制產(chǎn)生模擬信號(hào)，其載波參量的離散狀態(tài)是與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的，這種信號(hào)適宜于在帶通型的模擬信道上傳輸。 頻率調(diào)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(jìn)制頻移鍵控〔2FSK〕調(diào)制，它是繼振幅鍵控信號(hào)之后出現(xiàn)比擬早的一種調(diào)制方式。由于它的抗衰減性能優(yōu)于ASK，設(shè)備又不算復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)也比擬容易，所以一直在很多場合，例

34、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(yīng)用。二進(jìn)制頻移鍵控〔2FSK〕用靠近在載波的兩個(gè)不同頻率表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)。FSK信號(hào)有兩種產(chǎn)生方法：載波調(diào)頻法和頻率選擇法。載波調(diào)頻法產(chǎn)生的是相位連續(xù)的FSK信號(hào)，相位連續(xù)FSK信號(hào)一般由一個(gè)振蕩器產(chǎn)生，用基帶信號(hào)改變振蕩器的參數(shù)，使震蕩頻率發(fā)生變化，這時(shí)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(hào)，相位不FSK信號(hào)一般由兩個(gè)不同頻率的振蕩器長生，由基帶信號(hào)控制著兩個(gè)頻率信號(hào)的輸出。由于這兩個(gè)振蕩器是相互獨(dú)立的因此在轉(zhuǎn)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 V

35、iew軟件環(huán)境下進(jìn)行二進(jìn)制振幅鍵控〔2ASK〕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體System View軟件的應(yīng)用和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真下面會(huì)具體介紹。 第二章 System View的應(yīng)用 2.1 System View的簡介 System View 是一個(gè)用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立等各個(gè)領(lǐng)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(gè)精密的嵌入式分析工具。System View 是一個(gè)用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整

36、通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立等各個(gè)領(lǐng)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(gè)精密的嵌入式分析工具。 利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合系統(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(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從System View配置的圖標(biāo)庫中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。 SystemView的庫資源十分豐富，包括含假設(shè)干圖標(biāo)的根本庫〔Main Library〕及專業(yè)庫〔Optional

37、Library〕，根本庫中包括多種信號(hào)源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運(yùn)算器等；專業(yè)庫有通訊〔Communication〕、邏輯〔Logic〕、數(shù)字信號(hào)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(shè)計(jì)、仿真和方案論證；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域和頻域分析、譜分析，及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路〔混合器、放大器、RLC電路、運(yùn)放電路等〕進(jìn)行理論分析和失真分析。 System View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯(cuò)并通過顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)。 System View的另一重要特點(diǎn)是它可以從各種不同角度、以不同方

38、式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器，并可自動(dòng)完成濾波器各指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析方面，System View還提供了一個(gè)真實(shí)而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動(dòng)等。另外，分析窗中還帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的“接收計(jì)算器〞，可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波。 2.2 System View的操作 System View的用戶環(huán)境 進(jìn)入System View 后，屏幕上首先出現(xiàn)設(shè)計(jì)窗口，所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建等根本操作，都是在設(shè)計(jì)窗口內(nèi)完成的。 在設(shè)計(jì)窗口中間的大片區(qū)域就是設(shè)計(jì)區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的地方。在

39、設(shè)計(jì)窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過調(diào)用這些菜單可以執(zhí)行System View的各項(xiàng)功能；設(shè)計(jì)窗口中菜單行的下面，緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域上端一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(dāng)鼠標(biāo)置于某一工具按鈕上時(shí),在該處會(huì)顯示對(duì)該按鈕的說明和提示信息；緊鄰在設(shè)計(jì)區(qū)域左端是各種器件圖標(biāo)庫，下面介紹些常用的幾個(gè)庫圖標(biāo)，如表2-1所示。 表2-1 常用圖標(biāo) 圖標(biāo) 名稱 作用 連接節(jié)點(diǎn) 用于多個(gè)圖符輸入輸出信號(hào)的會(huì)聚、連接，在圖符連接點(diǎn)較多時(shí)使用該節(jié)點(diǎn)功能可使設(shè)計(jì)窗口內(nèi)的連線美觀，有利于檢查。 信號(hào)源 用于產(chǎn)生用戶系統(tǒng)所需的信

40、號(hào)源。這個(gè)庫中的圖符只有輸出，沒有輸入。 子系統(tǒng) 它代表一個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)、子函數(shù)或仿真的子過程的圖符。 加法器 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加法操作。 算子 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行某一算子操作，如延時(shí)、平均、濾波等。 函數(shù) 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行某一指定函數(shù)操作。 乘法器 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行乘法操作。 接收器 用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(shè)置信號(hào)源〔Source〕 選中該圖標(biāo)并按住鼠標(biāo)左鍵將其拖至設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)，這時(shí)所選中的圖標(biāo)會(huì)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)區(qū)域中。雙擊設(shè)計(jì)窗口中的圖標(biāo)后，彈出

41、的對(duì)話框，通過 Periodic Noise/PN Aperiodic和Import按鈕進(jìn)行分類選擇和調(diào)用。選中后單擊對(duì)話框中的參數(shù)按鈕Parameters，在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置幅度、頻率、相位。完成后分別單擊參數(shù)設(shè)置和源庫對(duì)話框的按鈕OK，從而完成該圖標(biāo)的設(shè)置。 〔二〕選擇設(shè)置分析窗〔Sink〕 當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)中各測試點(diǎn)或某一圖標(biāo)輸出進(jìn)行觀察時(shí)，那么應(yīng)放置一個(gè)分析窗〔Sink〕圖標(biāo)，一般將其設(shè)置為“Analysis〞屬性。Analysis圖標(biāo)相當(dāng)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(biāo)之一。具體操作和信號(hào)源設(shè)置類似。 〔三〕系統(tǒng)定時(shí)〔System Time〕

42、System View系統(tǒng)是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)。 在每次系統(tǒng)運(yùn)行之前，首先需要設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)頻率。各種仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，是先對(duì)信號(hào)以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采樣，然后按照系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的處理計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的值，最后在輸出時(shí)，在分析窗內(nèi)，按要求畫出各個(gè)點(diǎn)的值或擬合曲線。所以，系統(tǒng)定時(shí)是系統(tǒng)運(yùn)行之前一個(gè)必不可少的步驟。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。 當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)域完成設(shè)計(jì)輸入操作后，單擊“系統(tǒng)定時(shí)〞(System Time) 按鈕，此時(shí)將出現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)設(shè)置〔System Time Specification〕對(duì)話框，如圖1.19所示。用戶需要設(shè)置幾個(gè)參數(shù)框

43、內(nèi)的參數(shù)，包括 起始時(shí)間〔Start Time〕和終止時(shí)間〔Stop Time〕，采樣率〔Sample Rate〕、采樣間隔〔Time Spacing〕和采樣點(diǎn)數(shù)〔No. of Samples〕，頻率分辨率〔Freq.Res.〕，自動(dòng)標(biāo)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(yīng)設(shè)為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的5至7倍。當(dāng)采樣率為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的10倍以上時(shí)，仿真波形就幾乎沒有失真了。 System View的應(yīng)用領(lǐng)域 〔1〕信號(hào)處理、通信和控制系統(tǒng)。包括模擬、數(shù)字和混合模式的

44、系統(tǒng)； 〔2〕相位和頻率鎖相環(huán)； 〔3〕調(diào)制、解調(diào)和通信建模； 〔4〕完整的DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換〕、同相和正交系統(tǒng)； 〔6〕線性和非線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和測試。 2.3 System View的特點(diǎn) System View是一個(gè)用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾波器的設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，直到一般系統(tǒng)的數(shù)字模型建立等各個(gè)領(lǐng)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(gè)精密的嵌

45、入式分析工具。 〔1〕強(qiáng)大的仿真設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 利用System View，可以構(gòu)造各種復(fù)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(shè)計(jì)與仿真。其特點(diǎn)是，利用它可以從各種不同角度，以不同方式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器，并可自動(dòng)完成濾波器的各種指標(biāo)——如幅頻特性〔波特圖〕、傳遞函數(shù)、掇軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。它還可以實(shí)時(shí)地仿真各種位真〔Bit True〕的DSP結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行各種系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析、譜分析、以及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路〔混頻器、放大器、RLC電路、運(yùn)放電路等〕進(jìn)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

46、包括多種信號(hào)源、接受窗、加法器、乘法器、各種函數(shù)〔包括多項(xiàng)式、三角函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、邏輯函數(shù)等常用函數(shù)〕運(yùn)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(hào)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(shè)計(jì)、仿真和方案論證。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷開展，無線移動(dòng)通信技術(shù)已日趨完善。利用System View帶有的IS-95和3GPP-FDD擴(kuò)展哭，可方便地完成第二代無線移動(dòng)通信Q-CDMA系統(tǒng)以及第三代無線移動(dòng)通信WCDMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。System View還專門提供了對(duì)Turbo編碼的系統(tǒng)仿真功能。數(shù)字電視業(yè)務(wù)是近年開展起來的一個(gè)新領(lǐng)域，利用System View帶

47、有的DVB庫可以對(duì)其信號(hào)傳輸方式等進(jìn)行分析與仿真。 〔3〕開放友好的用戶界面 利用System View，無須與復(fù)雜的語言語句打交道，不必寫一句代碼，即可完成對(duì)各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(diào)整參數(shù)、極其方便地參加注釋。System View操作簡單，圖標(biāo)系統(tǒng)形象直觀，方便了從思路仿真、方案論證到硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)它具有與外部文件的接口，可直接讀入真實(shí)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理。也可以將處理結(jié)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M(jìn)atlab的接口，用戶可以很方便地調(diào)用其函數(shù)或自定義圖標(biāo)功能。 〔4〕靈活的硬件

48、設(shè)計(jì)接口。 除了一般的方案論證外，System View還提供了與多種硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工具CCS〔Code 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(shí)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(jí)仿真與電路級(jí)仿真結(jié)合起來，對(duì)分立元器件的射頻/微波特性進(jìn)行仿真。 〔5〕智能化的輔助設(shè)計(jì)。 在系統(tǒng)仿真時(shí)，Syste

49、m View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤信息或尚懸空的待連接端信息。通知用戶連接出錯(cuò)并通過顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)，這個(gè)功能對(duì)用戶系統(tǒng)的診斷十分有效。它還可以在編譯時(shí)，給出系統(tǒng)運(yùn)行的大約時(shí)間，方便了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)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(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，同時(shí)可大大提高運(yùn)行速度和仿真效率，在內(nèi)存較大時(shí)效果尤為明顯。 〔6〕動(dòng)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(gè)靈活地動(dòng)態(tài)探針功能，可以對(duì)真實(shí)的示波器或頻譜分析儀進(jìn)行仿真。另外，還有真實(shí)而靈活的分析窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大

50、、縮小、滾動(dòng)等，全部可以通過鼠標(biāo)操作很方便地實(shí)現(xiàn)。其帶的“接收計(jì)算器〞功能強(qiáng)大，可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波等。 2.4 System View的功能 System View是一個(gè)信號(hào)級(jí)的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，是一個(gè)強(qiáng)有力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。 〔1〕能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)。 能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)造復(fù)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)

51、DMA，TDMA，DSSS〕、無繩 、尋呼機(jī)和調(diào)制解調(diào)器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)〔GPS，DVBS，LEOS〕等的設(shè)計(jì)；能夠仿真〔C3x，C4x等〕DSP結(jié)構(gòu)；可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域/頻域分析和譜分析；對(duì)射頻／模擬電路〔混合器，放大器，RLC電路和運(yùn)放電路〕進(jìn)行理論分析和失真分析。 〔2〕快速方便的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。 使用熟悉的Windows界面和功能鍵〔單擊、雙擊鼠標(biāo)的左右鍵〕，System View可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對(duì)話框內(nèi)快速訪問和調(diào)整參數(shù)，實(shí)時(shí)修改實(shí)時(shí)顯示。只需簡單用鼠標(biāo)點(diǎn)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(shí)系統(tǒng)模型的仿真數(shù)據(jù)。不用寫一行代碼即可建立用

52、戶習(xí)慣的子系統(tǒng)庫〔MetaSystem〕。 System View圖標(biāo)庫包括幾百種信號(hào)源、接收端、操作符和功能塊，提供從DSP、通信、信號(hào)處理、自動(dòng)控制、直到構(gòu)造通用數(shù)學(xué)模型等的應(yīng)用。信號(hào)源和接收端圖標(biāo)允許在System View內(nèi)部生成和分析信號(hào)，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(bào)告中方便參加System View的結(jié)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(fù)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(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計(jì)

53、。 通過利用System View中的圖符和MetaSystem〔子系統(tǒng)〕對(duì)象的無限制分層結(jié)構(gòu)功能，System View能很容易地建立復(fù)雜的系統(tǒng)。首先可以定義一些簡單的功能組，再通過對(duì)這些簡單功能組的連接進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)大系統(tǒng)。這樣，單一的圖符就可以代表一個(gè)復(fù)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(biāo)器，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)特定的窗口顯示出復(fù)雜的MetaSystem。但是在學(xué)習(xí)版中沒有MetaSystem圖符功能，必須升級(jí)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

54、。這種特性尤其適合于同時(shí)具有低頻和高頻局部的通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的仿真速度，而在局部又不會(huì)降低仿真的精度。同時(shí)還可降低對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置的要求。 〔6〕完備的濾波器和線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 System View包含一個(gè)功能強(qiáng)大的、很容易使用的圖形模板設(shè)計(jì)模擬和數(shù)字以及離散和連續(xù)時(shí)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(shí)現(xiàn)濾波器或線性系統(tǒng)的參數(shù)。 〔7〕先進(jìn)的信號(hào)分析與數(shù)據(jù)塊處理。 System View提供的分析窗口是一個(gè)能夠提供系統(tǒng)波形詳細(xì)檢查的交互式可視環(huán)境。分析窗口還提供一個(gè)能對(duì)仿真生成數(shù)據(jù)進(jìn)行先進(jìn)的塊處理操作的接收計(jì)算器。

55、接收計(jì)算器塊處理功能十分強(qiáng)大，內(nèi)容也相當(dāng)廣泛，完全滿足通常所需的分析要求。這些功能包括：應(yīng)用DSP窗口，余切，自動(dòng)關(guān)聯(lián)，平均值，復(fù)雜的FFT，常量窗口，卷積，余弦，交叉關(guān)聯(lián)，習(xí)慣顯示，十進(jìn)制，微分，除窗口，眼圖模式，功能比例尺，柱狀圖，積分，對(duì)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(jì)，自相關(guān)，功率譜，分布圖，正弦余弦，平滑〔移動(dòng)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(gè)真實(shí)而靈活的窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大，縮小、滾動(dòng)、譜分析、標(biāo)尺以及濾波等，全都是通過敲擊鼠

56、標(biāo)器實(shí)現(xiàn)的。 〔8〕可擴(kuò)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(dòng)集成到System View中，如同系統(tǒng)內(nèi)建的庫一樣使用。 〔9〕完善的自我診斷功能。 System View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯(cuò)并通過顯示指出出錯(cuò)的圖符。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)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(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建、仿真與分析，這一過程可概括為以下3個(gè)步驟： 〔1〕根據(jù)設(shè)計(jì)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

57、〔1〕是實(shí)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(duì)應(yīng)的系統(tǒng)模型框圖。 〔2〕選擇適宜的圖符和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)原理框圖轉(zhuǎn)化為System View模型，在System View設(shè)計(jì)窗口完成所設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)把系統(tǒng)原理框圖轉(zhuǎn)化為System View模型。通過對(duì)系統(tǒng)原理的分析，確定了仿真所需要的圖符后，就可以動(dòng)手搭建這個(gè)系統(tǒng)的仿真模型。 〔3〕運(yùn)行仿真程序，分析仿真結(jié)果。 仿真運(yùn)行結(jié)束后，要對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，需要單擊 按鈕進(jìn)入到分析窗口。 2.6 System View的系統(tǒng)定時(shí)窗口 System View系統(tǒng)是一個(gè)

58、離散時(shí)間系統(tǒng)，也就是說，在每次系統(tǒng)運(yùn)行之前，首先需要設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)頻率。各種系統(tǒng)在仿真時(shí)，首先對(duì)各信號(hào)以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采樣，然后按照系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的處理計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的值，最后輸出時(shí)，在觀察窗內(nèi)按要求畫出各個(gè)點(diǎn)的位置或擬合曲線。因此，系統(tǒng)定時(shí)是系統(tǒng)運(yùn)行之前一個(gè)必不可少的步驟。 在設(shè)計(jì)窗口中單擊工具欄中的“System Time〞〔系統(tǒng)定時(shí)按鈕〕，就能翻開如圖2-1所示的系統(tǒng)定時(shí)對(duì)話框。 圖2-1 系統(tǒng)定時(shí)對(duì)話框 在圖2-1中，起始時(shí)間和終止時(shí)間控制了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間范圍。System View對(duì)系統(tǒng)仿真運(yùn)行時(shí)間根本沒有限制，只要求終止時(shí)間大于起始時(shí)間。采樣頻率在仿真過程中控制著時(shí)間步長，因此采

59、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(yīng)設(shè)為系統(tǒng)中的最高信號(hào)頻率的5-7倍。當(dāng)采樣頻率為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的10倍以上時(shí)，仿真波形就幾乎沒有失真了。采樣點(diǎn)數(shù)是由系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間和采樣頻率共同決定的，它們之間的關(guān)系如下： 采樣點(diǎn)數(shù)=〔終止時(shí)間-起始時(shí)間〕*采樣頻率+1 因此，系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間、采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)三者之間也不是相互獨(dú)立的。假設(shè)用戶修改了其中的某一個(gè)或某兩個(gè)，那么系統(tǒng)會(huì)根據(jù)新的參數(shù)，遵從以下規(guī)那么自動(dòng)修改相應(yīng)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(diǎn)數(shù)，那么System View不會(huì)改變起始時(shí)間，但會(huì)根據(jù)新的采樣點(diǎn)數(shù)相應(yīng)地修改終止時(shí)間

60、。 〔2〕如果用戶對(duì)起始時(shí)間和種植時(shí)間中的一個(gè)或全部都做了修改，那么采樣點(diǎn)數(shù)會(huì)被自動(dòng)修改。 采樣點(diǎn)數(shù)只能是整數(shù)。如果計(jì)算不能得到整數(shù)，System View將把近似的整數(shù)作為采樣點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)就從所設(shè)置的起始時(shí)間開始完成所設(shè)定的采樣點(diǎn)數(shù)。 〔3〕除非用戶進(jìn)行修改，否那么系統(tǒng)會(huì)一直保持固定的采樣頻率。 另外，為了便于在數(shù)字信號(hào)處理等過程中進(jìn)行FFT運(yùn)算，系統(tǒng)還可以自動(dòng)設(shè)置2的整冪次方的采樣點(diǎn)數(shù)。用戶更改了某一個(gè)時(shí)間參數(shù)后，單機(jī)“Update〞〔更新〕按鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)最新修改的參數(shù)對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改，并在對(duì)話框的下端給出該系統(tǒng)運(yùn)行所需要的大約時(shí)間級(jí)系統(tǒng)的總采樣點(diǎn)數(shù)。 System Vi

61、ew提供了循環(huán)運(yùn)行的功能，目的是想用戶提供系統(tǒng)自動(dòng)重復(fù)運(yùn)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(yùn)行的次數(shù)。系統(tǒng)循環(huán)復(fù)位功能將控制系統(tǒng)每一次運(yùn)行之后System View的操作。如果“Reset system on loop〞〔系統(tǒng)循環(huán)復(fù)位〕被選中，那么在每一個(gè)循環(huán)結(jié)束后，所有圖標(biāo)的參數(shù)都被復(fù)位；如果這個(gè)功能被關(guān)閉，那么用戶系統(tǒng)每次運(yùn)行的參數(shù)都將被保存起來。例如，用戶系統(tǒng)中有一個(gè)積分器，每一個(gè)用戶系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果都簡單地變?yōu)橄麓芜\(yùn)行的起始條件。對(duì)于需要長時(shí)間的運(yùn)行仿真，就可以通過無時(shí)間間斷的方式進(jìn)行仿真，而每次仿真的時(shí)間都不必很長。這樣，

62、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(yùn)行結(jié)果的統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)。例如，在計(jì)算通信系統(tǒng)誤碼率曲線時(shí)，系統(tǒng)的信噪比可以通過循環(huán)運(yùn)行功能加以改變。利用可變參數(shù)設(shè)計(jì)功能，可以在每次運(yùn)行結(jié)束后，即可繪出一條誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線。 第三章 2ASK調(diào)制解調(diào)的根本原理 3.1 2ASK的定義 數(shù)字幅度調(diào)制又稱幅度鍵控〔ASK〕，二進(jìn)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(gè)連續(xù)的載波。使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)。有載波輸出時(shí)表示送“1〞，無載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0〞。 〔3

63、-1〕 2ASK信號(hào)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(shí)間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù)字。 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)時(shí)域波形如圖3-1所示，可以看出2ASK信號(hào)的時(shí)間波形 隨二進(jìn)制基帶信號(hào) 通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(hào)(OOK信號(hào))。 圖3-1 2ASK信號(hào)時(shí)域波 3.2 2ASK的調(diào)制 2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法〔調(diào)制方法〕有兩種，一種是鍵控法，另一種是乘法器實(shí)現(xiàn)法。 在2ASK中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，分別對(duì)

64、應(yīng)二進(jìn)制信息“0〞和“1〞。一種常用的、也是最簡單的二進(jìn)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(shí)現(xiàn)方法是用一個(gè)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(guān)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(jī)信息序號(hào)，經(jīng)過基帶信號(hào)形成器，產(chǎn)生波形序列，乘法器用來進(jìn)行頻譜搬移，相乘后額信號(hào)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(hào)。乘法器長采用環(huán)形調(diào)制器。如圖3-3所示。 圖3-3 乘法器模擬法 3.3 2ASK的解調(diào) 2ASK信號(hào)的

65、解調(diào)的常用方法主要有兩種：包絡(luò)檢波法和相干檢波法。包絡(luò)檢波法的原理如圖3-4所示。帶通濾波器恰好使2ASK信號(hào)完整的通過，經(jīng)包絡(luò)檢測后，輸出其包絡(luò)。低通濾波器的作用是濾除高頻雜波，使基帶信號(hào)〔包絡(luò)〕通過。抽樣判決器包括抽樣、判決及碼元形成器。定時(shí)抽樣脈沖〔位同步信號(hào)〕是很窄的脈沖，通過位于每個(gè)碼元的中央位置，其重復(fù)周期等于碼元的寬度。不計(jì)噪聲影響時(shí)，帶通濾波器輸出為2ASK信號(hào)，即,包絡(luò)檢波器輸出為。經(jīng)抽樣、判決后將碼元再生，即可恢復(fù)出數(shù)字序列{}。 圖3-4 包絡(luò)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(diào)解，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，稱

66、其為同步載波或相干載波。利用此載波與收到的已調(diào)信號(hào)相乘，輸出為 〔3-4〕 經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng)高頻分量后，即可輸出信號(hào)。低通濾波器的截止頻率與基帶數(shù)字信號(hào)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(jìn)制序列一般為隨機(jī)序列，其頻域分析的對(duì)象應(yīng)為信號(hào)功率譜密度。設(shè)為歸一化矩形脈沖，假設(shè)的傅氏變換為，那么為二進(jìn)制隨機(jī)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(dá)式為： 〔3-5〕 式中，；Hz，并與二進(jìn)制序列的碼元速率Rs在數(shù)值上相等。可以看出，單極性矩形脈沖隨機(jī)序列含有直流分量。2ASK信號(hào)的雙邊功率譜密度表達(dá)式為： 〔3-6〕 說明，2ASK信號(hào)的功率譜密度由兩個(gè)局部組成：〔1〕由經(jīng)線性幅度調(diào)制所形成的雙邊帶連續(xù)譜；〔2〕由被調(diào)載波分量確定的載頻離散譜。圖3-6為2ASK信號(hào)的單邊功率譜示意圖。 圖3-6 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜密度 對(duì)信