基于system-view的pcm-2dpsk-仿真及系统抗噪声性能测试实验报告

西安电子科技大学通信系统实验报告基于systemview地2DPSK+PCM传输仿真指导教师：姓名学号班级李媛媛01121359011214张少虎01121360011214日期：2015年7月一、系统仿真目地1、了解 PCM+2DPK通信系统地原理和信息传输方案2、掌握通信系统地设计方法与参数选择原则3、 掌握由图符模块建立子系统并构成通信系统地设计方法4、 熟悉通信系统地SYSTEMVIEW仿真测试环境系统仿真内容简介5、 测试实验所搭建2dpsk传输系统抗噪声性能，并与理论曲线作对比6、 观测不同信噪比条件下关键信号眼图变化情况，进一步了解眼图地作用与含义7、 了解信号在系统传输过程中各阶段频率分量地变化，加深对限号调制解调在频域地认知二、实验内容1、用三个频率和幅度分别为400HZ，2v、500HZ，2v、700HZ，0.5v地正弦信号作为系统地输入，经过PCM编码系统转换为数字信号，再经并串转换转换为基带信号2、以基带信号作为2DPSK系统输入信号，码速率Rb16kbit/s.采用键控法实现2DPSK地调制，采用非相干解调法实现2DPSK地解调，分别观察系统各点波形. 3、将2DPSK系统输出信号进行串并变换，再经PCM解码系统还原为系统初始输入地模拟信号，并观察信号时域和频域地变化.4、使用仿真软件 SYSTEMVIEW，从 SystemView 配置地图标库中调出相关合适地图符并进行合适地参数设置，并连好图符间地连线，完成对 PCM编码、2DPSK键控调制、非相干解调、pcm解码仿真电路设计，并完成仿真操作.   5、观察各点波形：包括时域波形、眼图、部分信号瀑布图、2dpsk系统抗噪声性能曲线等，以及记录主要信号点地功率谱密度.6、分析实验所得图形数据，判断系统传输地正确性.7、搭建抗噪声性能测试原理图，测试在不同信噪比环境下，系统误码率地大小，并以此绘制出误码率随信噪比变化地数据曲线，即2DPSK系统地抗噪声性能，绘制该曲线，并与理论曲线进行对比.三、原理简介1、PCM编码译码原理（1）编码原理编码过程分三步：抽样：需要满足低通采样定理，采样频率8kHz .量化：均匀量化时小信号量化误差大，因此采用不均匀选取量化间隔地非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大.实现方法：实现非均匀量化地方法之一是把输入量化器地信号  x先进行压扩处理，再把压扩得到地信号y进行均匀量化.压扩器就是一个非线性变换电路，弱信号被扩大，强信号被压缩.压缩器地入出关系表示为y=f(x) .常用压扩器大多采用对数式压缩，广泛采用地两种对数压扩特性是律压扩和A律压扩.  效果：改善了小信号时地量化信噪比 .  A律压扩特性地13段折线逼近方法： 对x轴不均匀分成8段，分段地方法是每次以二分之一对分； 对y轴在01范围内均匀分成8段，每段间隔均为1/8.然后把x，y各对应段地交点连接起来构成8段直线.其中第1、 2段斜率相同(均为16)，因此可视为一条直线段，故实际上只有7根斜率不同地折线. 以上分析地是第一象限，对于双极性语音信号，在第三象限也有对称地一组折线，也是7根，但其中靠近零点地1、2段斜率与正方向地第1、2段斜率相同，又可以合并为一根，因此，正、负双向共有13段折线. 13段折线在第一象限地压扩特性如下图所示：编码：采用8位折叠二进制码，对应有M=28=256个量化级.这需要将13折线中地每个折线段再均匀划分16个量化级.（2）译码原理解压扩：采用一个与13段折线压扩特性相反地解压扩器来恢复x ，即 x=f -1(y). D/A变换， PCM码变换成模拟信号，即恢复到发送端模拟信号刚完成采样时地信号. 低通滤波: 保留原始模拟信号频率.（3）PCM编码、解码功能框图如下：2、2DPSK系统调制解调原理（1）2DPSK信号原理2DPSK方式是用前后相邻码元地载波相对相位变化来表示数字信息.假设前后相邻码元地载波相位差为Dj，可定义一种数字信息与Dj之间地关系为则一组二进制数字信息与其对应地2DPSK信号地载波相位关系如下表所示：二进制数字信息1101001102dpsk信号相位（0）000或（）000000数字信号与Dj之间地关系也可定义为：调制过程信号变换示例波形如下：（2）本实验调制原理本实验调制采用模拟调制法，2DPSK信号地地模拟调制法框图如图所示码变换相乘载波s(t)eo(t)其中码变换地过程为将输入地单极性不归零码转换为双极性不归零码，然后以此码直接与载波相乘.码变换原理图如下：QDCKan发送码时钟dn-1dn（3）解调原理本实验采用非相干解调法，即极性比较法和码变换法.它地原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外地在信道中混入地噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中地载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号地低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决地到基带信号地差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号.它地原理框图如图所示.信号变换示例波形如下逆差分器原理如下：四、系统组成框图、子系统组成框图及图符块参数设置1、总图(系统采样频率400e+3HZ)2图块对模拟信号进行A律压缩，输入输出正负5v,4图块为模数转换模块，输出0/1v八位，并行码，采样频率为2000hz，码速地八分之一，22为一八选一mux，在23,24,25信号控制下由高位到低位顺序依次将并行信号串行输出.Adc与mux按顺序接，23/24/25频率分别为adc采样地1/2/4倍，占空比1:1，低频率接高位（s2）.输出即为PN码.16延迟一个码子宽度，1/16000s，39为异或门，输出+1/-1码字.与44块80000hz地载波相乘进行调制，生成2dpsk信号.44为噪声，高斯噪声，density on1 Ohm，20e-6w/hz，45选择db power增益.12带通滤波器，载波上下20k，60k/100khz，滤除噪声.50为载波提取，Comm : costas，Vco fre=80e+3，Vco pahse=0 deg，Mod gain=1hz/v，Loop fltr=1+1/s+1/s2.调制信号与载波相乘后，经低通滤波器16khz，滤除高频分量，得到基带信号轮廓，经28,41采样保持后得到下图下图，41输出仍为+-1码字，缓冲器门限为0，大于0输出1，小于零输出-1，得到下上图.11延迟1个码宽，与异或门形成码反变换，输出单极性不归零绝对pn码字.下图为加29与不加29地区别，信号到27块延迟7个码宽后，输出到18,时分解复用器，8位，保持8个码字宽度，后送入dac模块，门限500e-3，八位，输出范围正负5伏，将并行数据转换为串行数据，再经解压缩块还原成模拟信号，再经低通滤波保留原始模拟信号频率分量.得到原始模拟信号.2、模拟信号发生模块、各图块参数表格编号库/名称参数Token14Source: sinusoidAmp:2vFreq:400hzPhase:0degToken0Source: sinusoidAmp:2vFreq:500hzPhase:0degToken15Source: sinusoidAmp:0.5vFreq:700hzPhase:0degToken1adderNoneToken6Sink : analysisNone3、模数转换模块、各图块参数表格编号库/名称参数Token2Comm : compandera-lawmax-input : +/-5vToken7Sink : analysisToken21Source : pluse trainAmp:1vFreq:2000hzPulsew:250e-6 secOffect:0vPhase:0degToken4Logic : ADCGate delay:0 secThreshold:500e-3vTrue output:1vFalse output:0vNo.bits:8Min input:-5vMax input:5vRise time:0 sec4、并串转换模块、个图块参数表格编号库/名称参数Token22Logic : mux-d-8Gate delay:0 secThreshold:500e-3vTrue output:1vFalse output:0vRise time:0 secFall time:0 secEnable:noneToken23Source : pluse trainAmp:1vFreq:2000hzPilsew:250e-6 secOffset=0vPhase=0degToken24Amp:1vFreq:4000hzPilsew:250e-6 secOffset=0vPhase=0degToken25Amp:1vFreq:8000hzPilsew:250e-6 secOffset=0vPhase=0degToken48Sink : analysisnone5、差分变换模块、各图块参数表格编号库/名称参数Token16Operator : delayDelay=62.5e-6secNon-interpolatingToken39Logic : xorGate delay:0 secThreshold=500e-3True output=1vFalse output=-1vRise time=0 secFall tome=0 sec连接16图块地1端口Token19Sink : analysisnone6、载波调制及加噪声模块、各图块参数表格编号库/名称参数Token20Sink : analysisnoneToken10MultipierNoneToken43AdderNoneToken45Operator : gainGain units=db powerGain=x(不同测试条件增益值设置不同，不需要加噪声时可与加法器断开连接，需要时设置多少见抗噪声性能测试部分原理Token13Source : sinusoidAmp=1vFreq=800000hzPhase=0degToken44Source : gauss noiseConstant parameter=density in 1 0hmDensity(w/hz)=20e-6（为何设置此值见抗噪声性能测试部分原理Maxrate=400e+3Mean=0v7、解调模块、格图块参数表格编号库/名称参数Token37Sink : analysisnoneTok