数字通信系统的设计与仿真样本.doc

数字通信系统设计与仿真

摘要：本次设计是一种数字通信系统，该通信系统重要采用数字信源为输入、交织编码译码技术、MP信道、2FSK调制和非相干解调技术。运用systemview对系统进行仿真，并分析眼图和误码率。

核心字：systemview,仿真，数字通信

1数字通信系统基本原理
1.1数字通信系统模型

图1数字通信系统模型
1.2信息源
它作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模仿信源和数字信源。本文输入信号采用模仿信源，通过A/D转换把输入模仿信号转换为数字信号，模仿信号转化为数字信号涉及三个环节：抽样、量化和编码。模仿信号一方面被抽样。普通抽样是按照等时间间隔进行，虽然在理论上并不是必要如此。模仿信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散，但是其取值依然是持续，因此是离散模仿信号。第二步是量化。量化成果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散。故量化信号已是数字信号了，它可以当作是多进制数字脉冲信号。第三步是编码。
第一步抽样定理：设一种持续模仿信号m(t)中最高频率<且带宽受到限制时，则以间隔时间为周期性冲击脉冲对它抽样时，将被这些抽样值所安全拟定。由于抽样时间间隔相等。），低通滤波107中最低频率是10Hz，108增益为300Hz。即奈奎斯特定理。
第二步：量化。模仿信号抽样值为m(KT)，其中T是抽样周期，k是整数。量化原理公式：
（1.1-2）
在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值不同而变化。信号抽样值小时，量化间隔v也小；信号抽样值大时，量化间隔v也大。非均匀量化实现办法普通是在进行量化之前，先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。其压缩是用一种非线性电路将输入电压x变换成输出电压：
（1.1-3）
第三步：普通把从模仿信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号过程，称为脉冲编码调制。
1.3信源编码与译码
它基本功能一是提高信息传播有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和减少码元速率。码元速率决定传播所占带宽，而传播带宽反映了通信有效性。二是完毕模/数（A/D）转换，即当信息源给出是模仿信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模仿信号数字化传播。信源译码是信源编码逆过程。
1.4信道编码与译码
本文采用交织编码模块来实现它。信道编码目是增强数字信号抗干扰能力。数字信号是信道传播时受到噪声等影响后将会引起差错。为了减小差错，信道编码器对传播信息码元按一定规则加入保护成分（监督元），构成所谓“抗干扰编码”。接受端信道译码器按相应逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统可靠性。
1.5加密与解密
在需要实现保密通信场合，为了保证所传信息安全，以为地将被传播数字序列扰乱，即加上密码，这种解决过程叫做加密。在接受端运用与发送端相似密码复制品对收到数字序列进行解密，恢复本来信息。（本文没做加密与解密）
1.6数字调制与解调
二进制频移键控，是用载波频率来携带二进制信息调制方式。也就是说，0值相应一种频率f1，1相应另一种频率f2。二进制频移键控可以采用模仿信号调频电路来实现；但更容易实现办法是键控法。
由于二进制频移键控已调信号可以看作两个不同载波幅度键控已调信号之和，它频带宽度是两倍基带信号宽度（B）和|f2-f1|之和，2FSK键控法理论框图如图所示。

图22FSK调制器
2FSK解调有诸多办法，本系统采用非相干解调，原理图3如图所示

图32FSK非相干解调
2数字通信系统仿真模型建立和参数设定及成果波形
2.12FSK调制解调仿真图及仿真波形图

图42FSK调制仿真图图52FSK非相干解调仿真图
各参数设立：模块1频率为100Hz，振幅为1V；模块2频率为150Hz，振幅为1V；模块12和模块13频率都为5Hz；模块6最低频率为80Hz，最高频率为130Hz；模块7最低频率为115Hz，最高频率为170Hz；

图62FSK调制后波形图

图72FSK解调后波形图
2.2其她元器件仿真参数
信源：频率为10Hz，振幅为1V；
交织编码译码：rows(smpls)为1，columns(smpls)为1；
2.3数字通信系统仿真总图及输入输出波形对比
2.31数字通信系统仿真总图

图8数字通信系统仿真总图
2.32输入输出波形对比

图9输出波形图

图10输出波形图
3眼图及误码率分析
3.1眼图模型及分析
眼图形状越规则，噪声干扰越小，眼图越不规则噪声干扰越大。
3.11观测眼图模型

图11观测眼图模型
3.12有噪声干扰下眼图跟无噪声干扰下对比：

图12无噪声干扰下眼图

图13有噪声干扰下眼图

3.2误码率分析
所谓误码率是衡量数据在规定期间内数据传播精准性指标.误码率=传播中误码/所传播总码数*100%.如果有误码就有误码率.在一定期间内收到数字信号中发生差错HYP