基于SystemVue的基带可变速率调制解调器的仿真和设计DQPSK.docVIP

基于SystemVue的基带可变速率调制解调器的仿真与设计 物电学院 电信12（2）班 刘晓艳 摘要：以SystemVue软件为设计平台，设计兀／4-DQPSK基带可变速率调制解调系统，并利用该软件中定点库模块的HDL Generation功能，完成了由可视化的电路模型到硬件语言的直接转化。 关键词：数字通信，兀／4-DQPSK,SystemVue软件 研究背景: 随着现代通信系统和电子系统的发展，其系统功能要求越来越强，设计也越来越复杂，硬件开发工程师在实现具体的系统前，需要进行仿真验证，根据仿真的过程再用硬件编程语言逐步实现。整个开发的过程往往需要大量的时间和精力。因此，设计者一直希望出现一种从概念到仿真模型再到硬件设计的转化工具。试想如果能够开发出一个从仿真模型到硬件语言直接转换的软件，不仅可以减小设计的困难，同时也能大大降低对设计者的要求。敏锐的软件开发商已经意识到这个问题，因此开发出一款能可靠的翻译硬件语言的软件已经成了研究热点。Systemvue软件也想达到能直接转化成可靠硬件语言的目标，该软件中的定点库中的所有模块支持生成标准格式的硬件语言，该软件的基础上可以设计一个可变速率的基带通信系统。 卫星通信利用地球卫星作为中继站转发微波信号，在两个或者多个地球站之间进行通信，它具有它覆盖区域大、通信距离远、信道容量大、通信质量好、可靠性高和便于多址连接能力等优点，已成为远距离通信的重要手段【1】。随着卫星通信业务不断扩大，卫星通信技术也随之飞速发展。在卫星通信系统中，常采用的调制方式是四相绝对相移键控，但该方式在码元转换时刻可能产生相位突跳，使得频谱高频滚降缓慢，带外辐射大。为了消除相位模糊带来的麻烦，差分映射相位兀／4-DQPSK调制方式应运而生，它具有频谱利用率高和抗衰落、抗多径效应等优点，在卫星通信领域得到了广泛的利用【2】。 SystemVue软件介绍： Systemvue软件是基于Windows环境用于电子系统级(ESL)设计的可视化软件工具。它具有界面友好、直观、使用方便的特点。用户可以用元件来描述自己的系统，无需与复杂的程序语言打交道，不用编写代码即可完成各种系统的设计和仿真。利用该软件可以模拟开放、多态的建模环境，构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。用户在进行系统设计时，只需从该软件提供的库中拖出元器件，进行各个元器件的参数设置和相互连线，即可进行后续仿真或实现的操作。Systemvue是开发、仿真和分析的系统级的设计环境，它带有可扩展模型库的、自适应控制元素和数字信号处理组件的直观的图标设计环境。主要的库如下：通信库为用户提供了仿真一个通信系统必要的工具，包括纠错编码、基带脉冲整形、调制、通道模型、解调、纠错和数据恢复，生成误码率(BER)Ittj线等；DSP库支持大多数DSP芯片的算法模式，还包括高级处理工具如混合的Radix FFT、FIR和IIR滤波器以及块传输等；逻辑库包括如与非门、触发器、译码器等74系列器件的功能；射频／模拟库支持用于射频设计的关键电子组件，并新增加了S参数功能等。同时，该软件还提供了用于搭建高级定制系统的库，如LTE和WiMAX库，其中3GPP LTE TDD无线数据仿真库，可以直接连接安捷伦MXA信号分析仪，提供了2X2和4X4 MIMO的LTE TDD全球第一个全编码BER测试解决方案，该方案支持被测件的全编码BER测量，多径衰落信道的损伤仿真【3】。 此外，Systemvue软件还支持与外部文件的接口，可以直接获得并处理输入／输出数据，该软件提供了与编程语言VC的接口或仿真工具matlab的接口，可以方便的调用其函数。Systemvue还配备与硬件设计的接口，可以将系统中的部分模块生成硬件语言，另外还具有与DSP芯片设计的接口，部分器件可以生成DSP芯片编程的C语言代码。 兀／4-DQPSK的调制原理 兀／4-DQPSK称为四进制差分相移键控，用前后相邻码元的相对载波值来传递码元信息，其数学表达式为【4】： 式中g(t)是发送码元的波形函数,为第k个符号的相位，可以表示为： 其中，为第k-1个符号的相位，在映射第k个符号的相位时，将前一个符号的相位作为参考相位，再叠加上相对于前一码元的相位变化量。 兀／4-DQPSK信号的编码规则如下： 兀／4-DQPSK码元一相位转换表 兀／4-DQPSK的当前码元产生的相移是附加在前一时刻相位之上的，而前一时刻的相位有4种取值，而当前时刻接收到的码元也有4种可能，因此，兀／4-DQPSK的相位变化关系共有16种可能，这16种可能的相位取值只有8个。