通信原理Systemview仿真实验指导

1、通信原理system view仿真实验指导第一部分systemview简介system view是由美国elanix公司推出的基丁 pc的系统设计和仿真分析 的软件工具，它为用户提供了一个完整的开发设计数字信号处理(dsp)系统， 通信系统，控制系统以及构造通用数字系统模型的可视化软件环境。1.1 systemview的基本特点1. 动态系统设计与仿真(1) 多速率系统和并行系统：systemview允许合并多种数据速率输入系统, 简化fir filter的执行。(2) 设计的组织结构图：通过使用metasystem(t系统)对象的无限制分层 结构，systemview能很容易地建立复杂的系统

2、。(3) systemview的功能块：systemview的图标库包括几百种信号源，接 收端，操作符和功能块，提供从dsp、通信信号处理与控制，宜到构造通用数学 模型的应用使用。信号源和接收端图标允许在systemview内部生成和分析信 号以及供外部处理的各种文件格式的输入/输出数据。(4) 广泛的滤波和线性系统设计：systemview的操作符库包含一个功能强 大的很容易使用图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的坏境，还包 含大量的fir/iir滤波类型和fft类型。2. 信号分析和块处理systemview分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视 环境。分析窗i i还

3、提供一个完成系统仿真生成数据的先进的块处理操作的接收端 计算器。接收端计算器块处理功能：应用dsp窗口，余切，动关联，平均值，复 杂的fft,常量窗口，卷积，余弦，交叉关联，习惯显示，十进制，微分，除窗 1-1,眼模式，function scale,柱状图，积分，对数基底，数量相，max, min,乘波形，乘窗口，非，覆盖图，覆盖统计，解相，谱，分布图，正弦，平 滑，谱密度，平方，平方根，减窗口，和波形，和窗口，止切，层叠，窗口常数。1.2 systemview各专业库简介systemview的环境包括一套可选的用于增加核心库功能以满足特殊应用的 库，包括通信库、dsp库、射频/模拟库和逻辑库

4、，以及可通过用户代码库來加 载的其他一些扩展库。1.2.1通信库sytemview的通信库包含设计和仿真一个完整的通信系统必耍的工具，包括 代表各种模块功能的图标如纠错编解码、基带脉冲成形、调制、信道模型、解调、 数据恢复等。1.2.2 dsp 库systemview的dsp库能够在待运行的dsp芯片模型基础上仿真dsp系统。 这个库支持大多数dsp芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相 器的图标代表真止的dsp算法操作符。还包扌舌高级处理工具：混合的radix fft、 fir 和 iir 等。123逻辑库systemview逻辑库包括像与非门这样的通用器件的图标。这些图标包括:

5、74系列器件功能图标和用户口己定制的图标。1.2.4射频/模拟库systemview模拟库支持用于射频设计的关键的电子组件。例如：混合器、 放大器和功率分配器。systemview rf analog librarystem view rf librarysplit-2split-4amplifierrev zenerresonatorlc-tanksplit 180cmbn-2vg ampzenerlpf-rclc-qaddbl zenersplit 90couplercmbn 180cmbn-3mixer-psvdiodeellpf-lchpf-rcpll-rc1pll-rc2rcdrvt

6、vsplit-3cmbn-4hpf-lcrev diodel-rop amp1.2.5用户代码库systemview的用户代码库允许用户自己使用c或c+语言编写特定的功 能模块來插入提供的模板。这些模板支持大多数商用的c或c+编译器。1.3 system view的基本操作systemview提供一种可视化、动态的系统模式。利用功能元件库中的token 来代表某一种处理过程，在systemview系统窗i哓成系统或子系统的设计。 设计的过程便是在系统窗口中从不同的元件库中选择token,并在设计区域中连 接、搭建基木系统，设置每一个token的参数，控制系统的起始吋间、屮止吋间、采样频率，最后

7、从分析窗屮分析结果，从而达到系统设计和分析的目的。131 systemview系统窗1. 第一行v菜单栏file edit preferences view notepads connections system tokens help 每一级菜单都包含下拉菜单，具体功能在状态栏中均有提示。2. 第二行v工具栏包括:r=n清屏i trnl删除连线连接挡复制元件纱加注释中止执行 a运行 系统定时_j根轨迹分析窗口波特图开子系统新建子系统<h3eh图标反转这些工具条执行的功能可分为以下三种：(1) 元件的选取和连线等(2) 系统的起始和时间控制等(3) 系统窗口和别的窗口的切换用工具条可对一

8、组元件进行操作，其步骤如下：首先单击欲使用的工具条, 再按住ctrl键,用鼠标拖出包含一组元件的设计区，便可对一组元件进行块操作。3. 左侧竖栏为元件库一进入 systemview 后，显示库有 sourcetoken, metasystemtoken , addertoken, metasystem i/o token, operator token, multipliertoken, sink token单击元件库上方的vlib键(library button)可切换到剩余的元件库屮。 其分别有 usercode, logic token, comunicationtoken, rf/an

9、alog token, dsp tokeno利用不同的元件，我们便可组合搭接各种模拟、数字系统，并对其进行 分析。4. 状态栏在系统窗口的底端是状态栏，用于显示系统模拟的状态信息或元件参数。当鼠标置于某元件上时，该元件的参数便自动显示于状态栏屮。也可用鼠标右键单 击元件，会弹出一消息框显示该元件的参数信息。1.3.2 systemview 分析窗1第一行v菜单栏包括：file edit preferences windows help2. 第二行v工具栏包括:图标1 =窗口更新图标4二=点绘图标7 =窗口垂肓排列图标10=x轴对数化图标13=窗口最人化图标16=返冋系统窗口图标2 =|fflj

10、面打印图标5 =连点图标8 =窗口水t排列图标11=y轴对数化图标14=动态模拟图标3 = i田i面恢复 图标6 =显示坐标 图标9=窗口层叠 图标12=窗口最小化 图标15=统计1.3.3创建系统步骤这里以一个简单幅度调制系统的创建过程为例，主要用到了正弦波源，乘法 器，加法器，增益放大器等器件。1. 创建正弦波源(1) 双击“库源”图标，进入源库菜单；(2) 在源库菜单内单击"sinusind"图标，选中该元件；(3) 再单击“pannnewr”按钮，进入参数设置菜单；(4) 在参数设置菜单内，按不同系统的要求，设置参数后，单击“ok”键返 回源库菜单；(5) 在源库菜

11、单内，单击“ok”键返冋系统窗。(演示)2. 安置乘法器、加法器和增益放人器等元件，例如创建增益放人器的操作步骤 如下：(1) 双击“操作库”图标，进入操作库菜单；(2) 在操作库菜单内单击“增益放大器”图标，选屮该元件；(3) 再单击"parameter"按钮，进入参数设置菜单；(4) 设置放大倍数为4,单击“ok”键返冋操作库菜单；(5) 在操作库菜单中，单击“ok”键返回系统库菜单；乘法器，加法器的创建则直接双击对应的元件库即可。3. 连接器件，运行系统（1）单击连接按钮，再单击设计区屮的起始元件和终止元件（冇方向）（演示）（2）在systemview系统窗的”工具栏

12、”内单击”时间”图标，进入”运行”菜单,在系 统窗”stoptime”栏内键入运行时间（例:0.5秒），在"samplefrequence"栏中键入系统 采样频率（例：20,000hz）,在”loop，栏屮键入系统的循环次数，单击”update”按钮, 看参数是否设置正确，单击”ok”键返回系统窗口（3）在系统窗口的”工具栏”内单击”运行“图标，系统进入运行状态，并等待运 行结束。4. 系统的分析单击系统窗”工具栏”屮的”分析窗“按钮，进入分析窗即可分析波形、比较波 形、绘制功率谱、眼图等。（演示）1振幅调制(am)一. 概述在连续波的模拟调制中，最简单的形式是使单频余弦载

13、波的幅度在平均值处 随调制信号线性变化，或者输出已调信号的幅度与输入调制信号、矩)呈线性对应 关系，这种调制称为标准调幅或一般调幅，记为amo本实验采用这种方式。二. 实验原理及其框图1. 调制部分标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。am 信号时域表达式为：sam (r) = a0 +m(r)cosa)ct其中：a。为载波幅度，就为载波频率，加为调制信号。其频域表示式为：sam (cd) = 7ia03(0 + 0.) + 0 ) + m(q + ®)+ m(0 + ®)其原理框图cos叫2. 解调部分：解调有相十和非相十两种。非相十系统设备简单，但在信噪比较小时，相十&

14、#39; 系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。原理框图必)cos cot三. 实验步骤1. 根据am调制与解调原理，用systemview软件建立一个仿真电路，如下图所 示：图1仿真电路2. 元件参数配置token 0:被调信息信号一正弦波发生器（频率=1000 hz）token 1,2:乘法器token 3:增益放大器（增益满足不发生过调制的条件）token 4:加法器token 3,10:载波一正弦波发生器（频率=50 hz）token 9:模拟低通滤波器（截止频率=75 hz）token 5,6,7,11: 观察点一分析窗3. 运行时间设置运行时间=0.5秒采样频率=20,000

15、赫兹4. 运行系统在systemview系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察token5,6,7,ll四个 点的波形。5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。四. 实验报告1. 观察实验波形：token 7 被调信息信号波形；token 6载波波形；token 11 已调波形；token 5 解调波形。2. 整理波形，存入实验文档am-01,并与参考文档am-02相比较。3. 改变增益放人器的增益，观察过调制现象，说明为什么不能发生过调制。4. 观察am的功率谱，分析说明实验结果与理论值之间的差别。5. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，与实验结果进行比较，说明参数改 变对结果的影响。

16、2振幅键控（ask）一. 概述为使数字信号在带通信道中传输，必须对数字信号进行调制。在振幅键控中, 载波幅度是随着调制信号而变化的。最简m的形式是载波在二进制调制信号1 或0控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通一断键控（ook）。本实验 采用这种方式。二. 实验原理及其框图1. 调制部分：二进制幅度键控的调制器可用一个相乘器來实现。对于00k信 号，相乘器则可以用一个开关电路来代替。调制信号为1时°,开关电路导通，为 0时切断。00k信号表达式：$ook=ds）acos（如）式中：a 载波幅度，如一载波频率，二进制数字信号原理框图基带信号a（n）已调信号5ook（0载波 aco

17、s（oct）2. 解调部分：解调有相干和非相干两种。非相干系统设备简单，但在信噪比较 小吋，相干系统的性能优于非相干系统。这里采用相干解调。原理框图s00k(t)低通滤波解调信号q（m）载波 acos(a)ct)三. 实验步骤1 根据ask调制与解调原理，用systemview软件建立一个仿真电路，如下图 所示：2. 元件参数配制token 0：基带信号一pn码序列（频率=50hz,电平=21evel,偏移=1v）token 1,2：乘法器token 3,7：载波一正弦波发生器（频率=1000hz）token 4：模拟低通滤波器（截止频率=225hz）token 5,6,8：观察点一分析窗3.

18、 运行时间设置运行时间=0.5秒，米样频率=20,000hz4. 运行系统在systemview系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察token5,6,8三个点 的波形。5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。四. 实验报告1. 观察实验波形：token 5-基带信号波形，token 6调制波形，token 8- 解调波形。2整理波形，存入实验文档ask-01,并与参考文档ask-02相比较。3. 观察ask的功率谱，结果存入askp文件中，以便与后面实验相比较。4. 分析说明实验结果与理论值之间的差别5. 改变参数配置，将所得不同结果存档后，对实验结果进行比较，说明参数 改变对结果的影响

19、。3频移键控（fsk）一. 概述fsk是数字信息传输中使用较早的一种调制方式，它的主要优点是：实现起 来比较容易，抗噪声与抗衰落的性能较好。故在中低速数据传输中得到广泛应用。二. 实验原理及其框图fsk是用数字基带信号去调制载波的频率。因为数字信号的电平是离散的, 所以，载波频率的变化也是离散的。在本实验中，二进制基带信号是用正负电平 表示。对于2fsk,载波频率随着调制信号1或一1而变，1对应于载波频率 1对应于载频力。1. 调制部分：用数字信号调制载波的频率。且2fsk可以看作是两个不同载 频的ask已调信号之和。'acos(coit)d(n)=l$fsk(t)= <j ac

20、os(a)2t)6/(n)= 1原理框图sfsk(t)acos(a)2t)2. 解调部分：2fsk信号可看成是两个载频不同的ask信号，有相干和非相 干两种解调方式，这里采用相干方式。原理框图sfsk(t)> lp相干载波acos（0t）解调信号金（t）相干载波a#os（c02t）lp三. 实验步骤1. 根据2fsk调制与解调原理，用systemview软件建立一个仿真电路如下图所 示：2. 元件参数的配置token 0：基带信号一pn码序列（频率=50hz,电平=2level,偏移=0v） tokenl,17：反相器token2,3:半波整流器（门限=0v）token4,5,7,8：乘

21、法器token6,13:加法器token9,10,18,19：载波一正弦波发生器（/）=500hz, looohz） tokenll,12：模拟低通滤波器（截止频率=225hz,极点个数=7）tokenl4,15,16：观察点分析窗3. 运行吋间设置运行吋间=0.5秒，采样频率=20,000hz4. 运行系统在systemview系统窗内运行该系统后，转到分析窗观察token 14,15,16三 个点的波形。5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。四. 实验报告1. 观察实验波形：token 14基带信号波形，token 15 调制波形，token 16 解调波形。2. 整理波形，存入实

22、验文档fsk-01,并与参考文档fsk-02相比较。3. 观察功率谱，结果存入fsk-p文档中，以便与后面实验相比较。4. 设极点个数是缺省值（3个），观察结果，并分析原因。5. 改变载波频率，观察功率谱，并得出有用的结论。6. 分析说明实验结果与理论值之间的差别。4相移键控(psk)用数字信号的离散值对载波的幅度、频率、相位进行键控，可获得ask、 fsk和psko这三种调制方式在抗加性噪声能力、信号频谱利用率等方面，以 相干psk性能最好。目前相干pskc在中、高速传输数据时得到了广泛应用。二. 实验原理及其框图二进制相移键控(2psk)就是根据数字基带信号的两个电平，使载波相位 在两个不

23、同的数值之间切换的一种相位调制方法。通常，两个载波相位相差兀弧 度，故有吋又称为反相键控(prk)o如果被调制的二进制信号是用正负电平表示，那么，2psk与双边带抑制载 波调幅(dsb)是完全等效的。因此，psk信号可以写成如下形式：spsk(t)=at/(n)cos(coct+0)1. 调制部分：在2psk中，通常用相位0。或18()。來分别表示1或一 1。在这里用调相法來 生成2psk：将数字信号与载波直接相乘。这也是dsb信号产生的方法。s2psk(t)二cos(coot+4)i),处=0 或兀a(n)=la(n)= 1厂 acos(coot)s2psk (t) = yj -acos(co()t)原理框图：双极性基带信号a(n)厂、 已调信号$2psk (t)载波 acos(oct)2. 解调部分：2psk必须采用相干解调，如何得到同步载波是个关键问题。解调信号金(n)原理框图:$2psk(t)本地载波acos(coot)三. 实验步骤1根据2psk调制与解调原理，用systemvi