實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 - 現(xiàn)代通信原理SystemView實(shí)驗(yàn)

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1、《現(xiàn)代通信原理》實(shí)驗(yàn) 任 務(wù) 書 指 導(dǎo) 書 適用專業(yè)： 電子信息類 指導(dǎo)教師： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2011年春期 四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系系 2011年4月6日 四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 現(xiàn)代通信原理實(shí)驗(yàn)任務(wù)書 一. 課程的地位、作用和目的 《現(xiàn)代通信原理實(shí)驗(yàn)》是現(xiàn)代通信原理課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)可以使理論教學(xué)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)相結(jié)合，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，以實(shí)踐驗(yàn)證基本理論，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固基本理論知識(shí)，具有一定的實(shí)際操作能力

2、；同時(shí)通過學(xué)生上機(jī)對各單元實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的具體動(dòng)手操作，能提出問題、分析問題、最后能解決問題，促使學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力；建立通信的系統(tǒng)概念，更好地理解理論授課的內(nèi)容，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課打下良好基礎(chǔ)。 二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 實(shí)驗(yàn)一 熟悉System View軟件 2. 實(shí)驗(yàn)二 2ASK系統(tǒng)仿真 3. 實(shí)驗(yàn)三 AM調(diào)制系統(tǒng)仿真 4. 實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制仿真 5. 實(shí)驗(yàn)五 眼圖仿真 6. 實(shí)驗(yàn)六 奈奎斯特第一準(zhǔn)則的驗(yàn)證 7. 實(shí)驗(yàn)七 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)分析 8. 實(shí)驗(yàn)八 鎖相環(huán)路仿真分析 9. 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)總結(jié) 三. 實(shí)驗(yàn)組織及要求

3、 1. 實(shí)驗(yàn)組織：由相關(guān)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的制訂和實(shí)驗(yàn)場地、設(shè)備、器材、工具的準(zhǔn)備與管理。 2. 實(shí)驗(yàn)分組：每 人一組，每組推選組長一名，并由組長負(fù)責(zé)本小組的實(shí)驗(yàn)組織與實(shí)施； 3. 器材管理：由學(xué)習(xí)委員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工具、器材的借用和歸還。 4. 實(shí)驗(yàn)紀(jì)律：實(shí)驗(yàn)期間必須嚴(yán)格遵守學(xué)校紀(jì)律，不得遲到、早退和無故缺席，有事必須事先請假。 5. 清潔衛(wèi)生：由班長負(fù)責(zé)安排組織各組輪流打掃實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生。 四. 實(shí)驗(yàn)方法 1. 教師指導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主。 五. 實(shí)驗(yàn)考核辦法 1. 考核組織 1） 實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)組織，由相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況和學(xué)院有關(guān)規(guī)定給于評定； 2） 評定成

4、績報(bào)經(jīng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室、教研室主任審定后由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)提交。 2. 考核內(nèi)容及評分辦法 1） 平時(shí)成績?yōu)?0%。 2） 成果驗(yàn)收成績?yōu)?0%。 3） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績?yōu)?0%。 4） 成績評定標(biāo)準(zhǔn)：分為優(yōu)、良、中、及格、不及格共五個(gè)等級(jí)； 5） 出現(xiàn)以下情況之一的學(xué)生，成績?yōu)椴患案瘢? l 缺席時(shí)間超過2次； l 未交實(shí)驗(yàn)報(bào)告； l 造成嚴(yán)重事故； l 嚴(yán)重違規(guī)違紀(jì)； l 損壞、丟失器材、工具，情節(jié)嚴(yán)重； l 未完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； l 抄襲或被抄襲作業(yè)、成果。 3. 考核要求 1） 嚴(yán)格按照學(xué)院實(shí)踐教學(xué)成績考核與評定辦法有關(guān)規(guī)定執(zhí)行； 2） 必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提前完成成

5、績考核與評定，并按時(shí)提交。 六. 時(shí)間安排表 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 課時(shí)分配 實(shí)驗(yàn)場地 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 熟悉System View軟件 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 2ASK系統(tǒng)仿真 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2 AM調(diào)制系統(tǒng)仿真 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 3 脈沖編碼調(diào)制仿真 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 4 眼圖仿真 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 5 奈奎斯特第一準(zhǔn)則的驗(yàn)證 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 6 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)分析 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 7 鎖相環(huán)路仿真分析 2 軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 8

6、 第一部分 System View簡介 System View是由美國ELANIX公司推出的基于PC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析的軟件工具，它為用戶提供了一個(gè)完整的開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理（DSP）系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以及構(gòu)造通用數(shù)字系統(tǒng)模型的可視化軟件環(huán)境。 一、System View 各專業(yè)庫簡介 System View 基本屬于一個(gè)系統(tǒng)級(jí)工具平臺(tái)，可以進(jìn)行包括數(shù)字信號(hào)處理（DSP）系統(tǒng)、模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的仿真分析，并配置了大量圖標(biāo)（Token）庫，用戶很容易構(gòu)造出所需要的仿真系統(tǒng)，只要調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并設(shè)置好參數(shù)，完成圖標(biāo)間的連線后運(yùn)行仿真操作，最

7、終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜、星座圖和各類曲線形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。System View的庫資源十分豐富，主要包括：含若干圖標(biāo)庫的主庫（Main Library）、通信庫（Communications Library）、信號(hào)處理庫（DSP Library）、邏輯庫 （Logic Library）、射頻/模擬庫（RF Analog Library）和用戶代碼庫（User Code Library）。 1.1 通信庫 SytemView 的通信庫包含設(shè)計(jì)和仿真一個(gè)完整的通信系統(tǒng)必要的工具，包括代表各種模塊功能的圖標(biāo)如糾錯(cuò)編解碼、基帶脈沖成形、調(diào)制、信道模型、解調(diào)、數(shù)據(jù)恢復(fù)等。

8、1.2 DSP庫 System View 的 DSP 庫能夠在待運(yùn)行的 DSP 芯片模型基礎(chǔ)上仿真 DSP 系統(tǒng)。這個(gè)庫支持大多數(shù) DSP 芯片的算法模式。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的圖標(biāo)代表真正的DSP 算法操作符。還包括高級(jí)處理工具：混合的 Radix FFT、FIR 和 IIR 等。 1.3 邏輯庫 System View 邏輯庫包括像與非門這樣的通用器件的圖標(biāo)。這些圖標(biāo)包括：74 系列器件功能圖標(biāo)和用戶自己定制的圖標(biāo)。 1.4 射頻/模擬庫 System View 模擬庫支持用于射頻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵的電子組件。例如：混合器、放大器和功率分配器。 1.5 用戶代

9、碼庫 SystemView 的用戶代碼庫允許用戶自己使用 C 或 C++語言編寫特定的功能模塊來插入提供的模板。這些模板支持大多數(shù)商用的C或C++編譯器。 二、System View 設(shè)計(jì)窗口 2.1主菜單功能 進(jìn)入 System View后，屏幕上首先出現(xiàn)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)窗口，如圖 1-2-1 所示。 圖1-2-1 系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件（File）、編輯（Edit）、參數(shù)優(yōu)選（Preferences）、視窗觀察（View）、便箋（NotePads）、連接（Connections）、編譯器（Compiler）、系統(tǒng)（System）、圖標(biāo)（Tokens）、

10、工具（Tools）和幫助（Help）共 11 項(xiàng)功能菜單。 執(zhí)行菜單命令操作較簡單，例如，用戶需要清除系統(tǒng)時(shí)，可單擊“File”菜單，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，單擊其中的“New System”工具條即可快捷鍵Ctrl + N也可以完成此操作。為說明問題簡單起見，將上述操作命令記作：File>>New System，以下類同。各菜單下的工具條及其功能如下表所示： 表1-2-1 System View 5.0 菜單功能列表 菜單工具條命令 功能簡述 File菜單 File>>New System 清除當(dāng)前系統(tǒng) Send Email當(dāng)前系統(tǒng) File>>Open Recent Sys

11、tem 打開最新的System View文件 File>>Open Existing System 打開已存在的System View文件 File>>Open System in Safe Mode 以安全模式打開系統(tǒng) File>>Save System 用已存在的文件名存儲(chǔ)當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)容 File>> Save System As 將當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)容另存為一個(gè)文件 File>> Save System With Password 加密方式保存單簽文件 File>> Save System As Version 選擇文件系統(tǒng)版本存儲(chǔ)當(dāng)前文件 File>> Sa

12、ve Selected Metasystem 存儲(chǔ)選擇的子系統(tǒng)文件 File>>System File Information 系統(tǒng)文件信息 File>>Print System: Line Art 打印屏幕內(nèi)容，圖標(biāo)用連線代替 File>>Print System: Symbolic Tokens 如實(shí)打印屏幕內(nèi)容，包括圖標(biāo) File>>Print System Summary 打印系統(tǒng)摘要，即圖標(biāo)表 File>>Print System Connection List 打印連接表 File>>Print Real Time Sink 打印實(shí)時(shí)接收器的

13、波形 File>>Print System View Sink 打印System View信宿接收器的波形 File>>Printer Setup 打印機(jī)設(shè)置 File>>Printer Fonts 打印字體設(shè)置 File>>Repair SystemvView Files 修復(fù)System View文件 File>>Repair Current System 修復(fù)當(dāng)前文件 File>>Exit 退出SystemView系統(tǒng) Edit菜單 Edit>>Undo 撤銷操作 Edit>>Redo 重復(fù)操作 Edit>>View Undo List 查

14、看可撤銷列表 Edit>>Customized Undo Items 配置撤銷項(xiàng)目 Edit>>Select All 全選 Edit>>Assign Token Numbers 配置圖標(biāo)編號(hào)方式 Edit>>Check Custom Token Numbers 檢測當(dāng)前系統(tǒng)編號(hào) Edit>>Copy System View Sink 復(fù)制System View信宿接收器的波形 Edit>>Copy System as Bitmap: Symbolic Tokens 以位圖格式復(fù)制當(dāng)前系統(tǒng)，包括圖標(biāo) Edit>>Copy System as Bitmap: Line A

15、rt 以位圖格式復(fù)制當(dāng)前系統(tǒng)，包括連線 Edit>> Copy System as Bitmap: Selected Area 以位圖格式復(fù)制當(dāng)前系統(tǒng)選擇區(qū)域 Edit>>Copy Entire Screen 復(fù)制全屏 Edit>> Paste Special 粘貼 Edit>>Insert Object 插入 Preferences菜單 Preferences>>Optimize for Run Time Speed 優(yōu)化運(yùn)行時(shí)速 Preferences>>Reset All Defaults 復(fù)位所有缺省設(shè)置 Preferences>>Options Sys

16、temView系統(tǒng)設(shè)置 View菜單 View>>Zoom 界面圖形縮放 View>>Design Windows Size 設(shè)計(jì)窗口大小 View>> MetaSystem 子系統(tǒng) View>> Hide Token Numbers 隱藏顯示圖標(biāo)編號(hào) View>> Analysis Windows 進(jìn)入分析窗 View>> Calculator 計(jì)算器 View>> Units Converter 單位轉(zhuǎn)換 NotePads菜單 Node Pad>>Hide Note Pads 隱藏顯示便箋 Node Pad>>New Note Pad

17、 新插入便箋 Node Pad>>Copy Token Parameters to Note Pad 將圖標(biāo)參數(shù)復(fù)制到便箋內(nèi) Node Pad>>Attributes for All Note Pads 所有便箋屬性 Node Pad>>Attributes Selected Note Pad 選擇的便箋屬性 Node Pad>>Delete Note Pad 刪除便箋 Node Pad>> Delete All Note Pads 刪除所有便箋 Connection菜單 Connections>>Disconnect All Tokens 拆除所有圖標(biāo)之

18、間的連線 Connections>>Check Connections Now 立即檢查連接 Connections>>Show Token Output 顯示圖標(biāo)輸出 Connections>>Hide Token Output 隱藏圖標(biāo)輸出 Compiler菜單 Compiler>>Select Compiler 選擇編譯系統(tǒng) Compiler>>Compile System Now 立即編譯系統(tǒng) Compiler>>Compiler Wizard 編譯導(dǎo)向器 Compiler>>Edit Execution Sequence 編輯執(zhí)行順序 Co

19、mpiler>> Cancel Edit Operation 取消編輯操作 Compiler>> Cancel Last Edit 取消上一次編輯操作 Compiler>> Use Default Exe Sequence 使用缺省順序 Compiler>> Use Custom Exe Sequence 使用用戶執(zhí)行順序 Compiler>>Animate Exe Sequence 動(dòng)畫執(zhí)行順序 System菜單 System>>Run System Simulation 運(yùn)行系統(tǒng)仿真 System>> Run System and Auto Plot

20、 運(yùn)行系統(tǒng)并繪圖 System>>Single Step Execution 單步執(zhí)行 System>>Debug (User Code) 調(diào)試用戶代碼 System>>Root Locus 根軌跡 System>>Bode Plot 波特圖 Tokens菜單 Token>>Find Token 查找指定圖標(biāo) Token>>Find System Implicit Delays 查找系統(tǒng)固有延遲 Token>>Check Token Positions 檢查圖標(biāo)位置 Token>>Create MetaSystem 創(chuàng)建子系統(tǒng) Token>>

21、Re-name MetaSystem 重新命名子系統(tǒng) Token>>Explode MetaSystem 展開子系統(tǒng) Token>>Assign Custom Token Picture 為用戶圖標(biāo)設(shè)置圖形 Token>>Use Default Token Picture 使用缺省設(shè)置圖標(biāo) Token>> Select New Variable Token 選擇新變量圖標(biāo) Token>>Edit Token Parameter Variations 編輯圖標(biāo)參數(shù)變量 Token>>Disable All Parameter Variations 取消所有參

22、數(shù)變量 Tools菜單 Tools>>Auto Program Generation(APG) 自動(dòng)程序產(chǎn)生 Tools>>Custom Library 配置元件庫 Tools>>Code Generator 代碼生成器 Tools>>Xillinx FPGA Xillinx型FPGA Tools>>M-Link Matlab鏈接 Tools>>Gloable Parameter Links 全局參數(shù)連接 Tools>>MetaSystem Auto-Link 子系統(tǒng)自動(dòng)連接 2.2 快捷功能按鈕 在主菜單欄下，SystemView 為用戶提供了 2

23、0個(gè)常用快捷功能按鈕，按鈕功能如下： 打開文件 保存文件 打印 清楚系統(tǒng) 刪圖標(biāo) 切斷連線 布放連線 復(fù)制圖標(biāo) I/O方向 注釋框 建子系統(tǒng) 查子系統(tǒng) 根軌跡 波特圖 重畫圖形 停止運(yùn)行 運(yùn)行系統(tǒng) 系統(tǒng)定時(shí) 分析窗口 庫選擇 2.3 圖標(biāo)庫選擇按鈕 圖標(biāo)（Token）是構(gòu)造系統(tǒng)的基本單元模塊，相當(dāng)于系統(tǒng)組成框圖中的一個(gè)子框圖，用戶在屏幕上所能看到的僅僅是代表某一數(shù)學(xué)模型的圖形標(biāo)志（圖標(biāo)），圖標(biāo)的傳遞特性由該圖標(biāo)所具有的仿真數(shù)學(xué)模型決定。創(chuàng)建一個(gè)仿真系統(tǒng)的基本操作是：按照

24、需要調(diào)出相應(yīng)的圖標(biāo)，將圖標(biāo)之間用帶有傳輸方向的連線連接起來。這樣一來，用戶進(jìn)行的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語言編程問題，使用十分方便。 設(shè)計(jì)窗口左側(cè)豎排為圖標(biāo)庫選擇區(qū)。一組是基本庫（Main Library），共8個(gè)，分貝包括信號(hào)源庫（Source）、子系統(tǒng)庫（MetaSystem）、加法器（Adder）、子系統(tǒng)輸入輸出端口（Meta I/O）、算子庫（Operator）、函數(shù)庫（Function）、乘法器（Mulitplier）及觀察窗庫（Sink）等共8組基本器件；另一組是可選擇的專業(yè)庫（Optional Library），如通信庫（Communication）、數(shù)字信號(hào)處理庫（DS

25、P）、邏輯庫（Logic）、射頻/模擬庫（RF/Analog）等，支持用戶自己用C/C++語言編寫源代碼定義圖標(biāo)以 所需自定義功能的用戶定義庫（Custom），及可調(diào)用、訪問Matlab的函數(shù)的M-Link庫；以及CDMA、DVB、自適應(yīng)濾波等擴(kuò)展庫?；編炫c專業(yè)庫之間由“庫選擇”按鈕進(jìn)行切換，而擴(kuò)展則要由自定義庫通過動(dòng)態(tài)鏈接庫（*.dll）加載進(jìn)來。 2.4 圖標(biāo)定義 用戶在選中的圖表上雙擊鼠標(biāo)左鍵，或選中該圖標(biāo)并按住鼠標(biāo)左鍵將其拖至設(shè)計(jì)域中，就可以吧某一圖標(biāo)庫中的通用圖標(biāo)添加進(jìn)自己的仿真系統(tǒng)，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，圖標(biāo)庫窗口將會(huì)出現(xiàn)在屏幕上。如圖1

26、-2-2是信號(hào)源圖標(biāo)庫窗口的例子： 圖1-2-2 信號(hào)源窗口 此時(shí)可用鼠標(biāo)單擊以選中某個(gè)圖標(biāo)，然后單擊“參數(shù)”(Parameters)按鈕進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)計(jì)窗口；也可以雙擊所選中的圖標(biāo)直接進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置窗口。如，在上面的窗口中選中了“Sinusoid”圖標(biāo)，即正弦波信號(hào)源，則其參數(shù)設(shè)置界面如圖1-2-3： 圖1-2-3 正弦信號(hào)源的參數(shù)設(shè)計(jì)界面 用戶通過這個(gè)窗口輸入所需要的參數(shù)。注意，使用“Apply to tokens”的功能，可以把一組參數(shù)同時(shí)賦給用戶系統(tǒng)所使用的幾個(gè)相同功能的圖標(biāo)。 2.5 系統(tǒng)定時(shí) System View系統(tǒng)式一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)。 每次系統(tǒng)運(yùn)行之前，首先

27、需要設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)頻率。仿真各種系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先對信號(hào)以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采集，然后按系統(tǒng)對信號(hào)的處理計(jì)算各個(gè)采樣點(diǎn)的值，最后在輸出時(shí)，在觀察窗內(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。 單擊“System Time” 按鈕，打開如圖1-2-4的系統(tǒng)定時(shí)窗口。 其中，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對系統(tǒng)仿真運(yùn)行時(shí)間基本上沒有限制，只要求終止時(shí)間大于起始時(shí)間。采樣率和采樣時(shí)間間隔在仿真過程中控制著時(shí)間步長，因此決定了系統(tǒng)的仿真效果。一般為了獲得較好的仿真波形，系統(tǒng)的采樣率應(yīng)設(shè)為系統(tǒng)信號(hào)最高頻率的5-7倍。當(dāng)采樣率為系統(tǒng)信號(hào)

28、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)間和采樣率共同決定的，他們之間的關(guān)系如下： 采樣點(diǎn)數(shù)=（終止時(shí)間 – 起始時(shí)間）X 采樣率 + 1 圖1-2-4 系統(tǒng)定時(shí)窗口 System View 提供了循環(huán)運(yùn)行的功能，目的是提供用戶系統(tǒng)自動(dòng)重復(fù)運(yùn)行的能力。在循環(huán)次數(shù)對話框“No. of System Loops:”中，可以輸入希望系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行的次數(shù)。“Reset System on loop”被選中，則每個(gè)運(yùn)行循環(huán)結(jié)束后，所有圖標(biāo)的參數(shù)都復(fù)位，否則每次運(yùn)行的參數(shù)都被保存起來?！癙ause on loop”用于在每次循環(huán)結(jié)束后暫停系統(tǒng)運(yùn)行，暫停后，可以進(jìn)入

29、分析窗觀察當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的波形，以便分析本次運(yùn)行的結(jié)果，也可以對系統(tǒng)內(nèi)某些圖標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行修改，以達(dá)到動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的目的。 實(shí)驗(yàn)一 熟悉System View軟件 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1. 初步了解System View軟件的使用方法。 2. 掌握系統(tǒng)定時(shí)、信號(hào)源、函數(shù)模塊、數(shù)據(jù)接收器等概念及使用方法。 二． 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 點(diǎn)擊桌面上的System View By Elanix圖標(biāo)或點(diǎn)擊“開始”>>“System View By Elanix”>>“System View By Elanix”進(jìn)入System View系統(tǒng)。 三． 觀看實(shí)例演示 1. 選擇菜單Help>>D

30、emo…，單擊Start Demo按鈕，觀察實(shí)例演示。調(diào)節(jié)Demo Speed，可以改變演示速度。 2. 在觀察演示過程中，特別注意如何設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間，如何選擇模塊和設(shè)置模塊參數(shù)，如何選擇濾波器和設(shè)置濾波器的參數(shù)。 四． 建立自己的第一個(gè)系統(tǒng) 通過演示，你可能已初步了解System View軟件的基本情況。下面作為練習(xí)，自己建立一個(gè)如下圖所示的系統(tǒng)，從而進(jìn)一步掌握System View軟件的使用方法。 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對輸入信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算。 操作步驟如下： 1. 每次構(gòu)建一個(gè)新的仿真系統(tǒng)時(shí)，都首先需要對系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行定義。單擊系統(tǒng)工具欄上的定時(shí)按扭，“No. of Samples”

31、(采樣點(diǎn)數(shù))設(shè)置為128，單擊“OK”。 2. 雙擊信號(hào)源庫“Source”圖標(biāo)。雙擊該圖標(biāo)顯示出信號(hào)源庫窗口，單擊“Sinusoid”，單擊參數(shù)“Parameters”按扭，在頻率框“Frequency”內(nèi)輸入“4”，單擊“OK”。這樣就定義了一個(gè)幅度為1，頻率為4Hz的正弦波信號(hào)。 3. 現(xiàn)在彈出函數(shù)圖標(biāo)。與信號(hào)源圖標(biāo)的處理相同，雙擊該圖標(biāo)顯示出函數(shù)庫窗口，選擇“Algebraic”，選擇“X^a”，單擊參數(shù)“Parameters”按扭，在“Exponent”框內(nèi)輸入“2”。這個(gè)圖標(biāo)被用于對輸入的正弦波進(jìn)行平方運(yùn)算。 4. 彈出數(shù)據(jù)接收器“Sink”圖標(biāo)，雙擊該圖標(biāo)并選擇“Graph

32、ic Display”，選擇“System View”做為信號(hào)接收器的類型。 5. 點(diǎn)擊(連接按扭)，再點(diǎn)擊信號(hào)源圖標(biāo)“Source”，出現(xiàn)“Select Output”對話框,選擇“0:sine”點(diǎn)擊“OK”，再點(diǎn)擊“Sink”圖標(biāo)，這樣“Source”圖標(biāo)就連接到了“Sink”圖標(biāo)。 6. 彈出另一個(gè)“Sink”圖標(biāo)并同樣選擇“System View”類型。 7. 把信號(hào)源圖標(biāo)連接到函數(shù)圖標(biāo)，再把函數(shù)圖標(biāo)連接到第二個(gè)“Sink”圖標(biāo)。 8. 單擊“Run System”按扭運(yùn)行系統(tǒng)。 9. 單擊(Analysis)按扭,單擊(Load New System Data)，出現(xiàn)選

33、擇菜單后單擊“OK”。這時(shí)應(yīng)能看到兩個(gè)圖形，一個(gè)是4Hz的正弦波信號(hào)，另一個(gè)是所得到的平方后的信號(hào)。注意，每次重新運(yùn)行系統(tǒng)后，都需要單擊來加載新的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而使顯示的圖形得到刷新。 10. 單擊接收計(jì)算器按扭，選擇“Spectrum”，在“Select One window”窗口中選擇一個(gè)觀察窗口，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新圖形，即為該窗口信號(hào)的頻譜圖。 11. 在“File”菜單中選擇“Save System”，把本次設(shè)計(jì)保存在優(yōu)盤自己的目錄下。用戶要輸入有效的DOS文件名，擴(kuò)展名“.svu”，如果你沒有輸入擴(kuò)展名，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加入。 五． 報(bào)告要求 1. 將做好的System View文件重

34、命名為“Demo-班級(jí)-學(xué)號(hào).svu”，發(fā)送到郵箱catding+teach@。 2. 將仿真結(jié)果即分析窗中波形拷貝下，用A4紙打印出來貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來。 實(shí)驗(yàn)二 2ASK系統(tǒng)仿真 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅? 1． 了解和掌握如何用 SystemView 軟件仿真一個(gè)通信系統(tǒng)。 2． 通過仿真加深對ASK調(diào)制、解調(diào)方式的理解。 3． 掌握模擬低通濾波器的設(shè)置。 二． 概述 為使數(shù)字信號(hào)在帶通信道中傳輸，必須對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。在幅移鍵控中，載波幅度是隨著調(diào)制信號(hào)而變化的。最簡單的形式是載波在二進(jìn)制調(diào)制信號(hào) 1 或 0 控制下通或斷，這種二進(jìn)制幅度鍵控方式稱為通

35、——斷鍵控制（OOK)。本實(shí)驗(yàn)采用這種方式。 三． 實(shí)驗(yàn)原理及其框圖 1. 調(diào)制部分： 二進(jìn)制幅度鍵控調(diào)制器可用一個(gè)相乘器來實(shí)現(xiàn)。OOK信號(hào)，相乘器可用一個(gè)開關(guān)電路來代替。調(diào)制信號(hào)為 1 時(shí)，開關(guān)電路導(dǎo)通，為 0 時(shí)開關(guān)電路切斷，如圖一所示。 OOK信號(hào)表達(dá)式： 圖一 調(diào)制部分原理框圖 2. 解調(diào)部分： 解調(diào)有相干和非相干兩種。非相干系統(tǒng)設(shè)備簡單，但在信噪比較小時(shí)，相干系統(tǒng)的性能優(yōu)于非相干系統(tǒng)。我們在實(shí)驗(yàn)中采用相干解調(diào)。 圖二 解調(diào)部分原理框圖 四． 實(shí)驗(yàn)步驟 1. 根據(jù)ASK調(diào)制與解調(diào)原理，用System view軟件建立一個(gè)仿真電路，如下圖所示：

36、圖三 System View 仿真電路 2. 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間設(shè)置 “Sample Rate”(采樣頻率)= 5,000赫茲 運(yùn)行時(shí)間= 0.2秒(即設(shè)置“Stop Time = 0.2”) 點(diǎn)擊 Update , OK。 3. 元件參數(shù)設(shè)置 Token 0: 基帶信號(hào)--PN碼序列 選擇 “Source”/“Noise/PN”/“PN Seq” （Rate=100HZ, Amplitude(幅度)= 0.5v, Offset(偏移)= 0.5v） Token 1,2: 乘法器 Token 10: 加法器 Token 3,7: 載波--正弦波發(fā)生器 （頻率=5

37、00HZ） Token 4: 模擬低通濾波器 （截止頻率=200HZ） Token 9: 高斯噪聲 ( Std Devistion 0.1V ) 模擬低通濾波器設(shè)置：雙擊(Operator)圖標(biāo)，選擇(Linear Sys Filters) ,“Parameters”中，選擇（模擬濾波器），濾波器類型選擇ButterWorth (巴特沃斯類型)，“Low Cuttoff”（低通截止頻率）=200HZ，點(diǎn)擊“Finish”。 Token 5, 6, 8, 11: 數(shù)據(jù)接收器 4. 運(yùn)行系統(tǒng) 在System View系統(tǒng)窗內(nèi)運(yùn)行該系統(tǒng)后，轉(zhuǎn)到分析窗觀察各數(shù)據(jù)接收器的波形。

38、 5. 功率譜 在分析窗繪出該系統(tǒng)調(diào)制后的功率譜。 6. 在信道中加入高斯白噪聲，改變噪聲參數(shù)，觀察其對解調(diào)部分的影響。 五． 報(bào)告要求 1. 將做好的System View文件重命名為“OOK-班級(jí)-學(xué)號(hào).svu”，發(fā)送到郵箱catding+teach@。 2. 將仿真結(jié)果即分析窗中波形拷貝下，用A4紙打印出來貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來。 實(shí)驗(yàn)三 AM調(diào)制系統(tǒng)仿真 一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握AM調(diào)制原理 2. 掌握System View建立系統(tǒng)模型的方法 3. 掌握仿真分析以及對模型參數(shù)的修改優(yōu)化 4. 會(huì)分析調(diào)制信號(hào)、載波、已調(diào)信號(hào)的頻譜關(guān)系 二．實(shí)驗(yàn)原理

39、在常規(guī)雙邊帶調(diào)幅中，輸出已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與輸入調(diào)制信號(hào)成正比，AM調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： 這里，A為外加的直流分量（本實(shí)驗(yàn)中取A=0），f（t）為調(diào)制信號(hào)，它可以是確定信號(hào)，也可以是隨機(jī)信號(hào)。為載波信號(hào)的角頻率，為載波信號(hào)的初始相位。典型波形如圖1所示。 圖1 調(diào)制信號(hào)、載波、已調(diào)信號(hào)波形 三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1. 創(chuàng)建系統(tǒng)模型 首先運(yùn)行System View，進(jìn)入設(shè)計(jì)窗口。具體步驟如下： （1） 系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置。正確的系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置是System View能夠正確進(jìn)行仿真的必要條件。單擊工具欄的時(shí)鐘按鈕，打開時(shí)間設(shè)定窗口，設(shè)置各參數(shù)如圖2所示。 圖2 設(shè)置時(shí)間參數(shù)

40、 （2） 定義載波信號(hào)。從圖標(biāo)工具欄拖一個(gè)Source圖標(biāo)到工作區(qū)域，雙擊打開該圖標(biāo)庫選擇對話框，如圖3所示。選擇Periodic（周期信號(hào)）組，雙擊Sinusoid按鈕，打開如圖4所示的正弦信號(hào)定義窗口，輸入和圖中相同的參數(shù)后單擊ok按鈕即可。 圖3 信號(hào)源圖標(biāo)庫選擇對話框 （3） 定義調(diào)制信號(hào)。方法同上，同樣定義成單頻正弦信號(hào)，定義參數(shù)如圖5所示。 （4） 從圖標(biāo)工具欄拖一個(gè)Multiplier圖標(biāo)到工作去合適位置，該圖標(biāo)不需要定義參數(shù)。 （5） 定義接收器。拖一個(gè)Sink圖標(biāo)到工組區(qū)域，雙擊打開如圖6所示窗

41、口。在下面的Custom Sink Name文本框中輸入用戶自定義的名字，為了分析方便，輸入“已調(diào)信號(hào)”，然后選擇Analysis組的Analysis圖標(biāo)并單擊ok按鈕。 （6） 用與步驟（5）相同的方法定義另外兩個(gè)接收器，類型相同，名字分別為“載波”和“調(diào)制信號(hào)”。 圖4 載波信號(hào)參數(shù) 圖5 調(diào)制信號(hào)參數(shù) （7） 連接各圖標(biāo)。按住Ctrl鍵，依次單擊兩個(gè)圖標(biāo)即可建立連接。各圖標(biāo)間的連接關(guān)系如圖7所示。 圖6 接收器定義窗口 圖7 AM調(diào)制系統(tǒng) （8） 放置便箋。用于輸入相應(yīng)文字信息。如圖7中所示。 （9） 保存系統(tǒng)。

42、 （10） 系統(tǒng)仿真。單擊工具欄的仿真按鈕進(jìn)行仿真，結(jié)束后單擊分析窗口按鈕可以激活圖8所示的分析窗口，該窗口顯示的波形就是本實(shí)驗(yàn)中3個(gè)接收器的波形，從上面起依次是已調(diào)信號(hào)、載波、調(diào)制信號(hào)。 圖8 分析窗口 為了分析調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的關(guān)系，需要在同一個(gè)圖形顯示窗口中疊繪這兩個(gè)曲線，單擊分析窗口下方的 按鈕打開接收計(jì)算器窗口。選擇Operators組的Overlay Plots功能，然后按住Ctrl鍵在窗口列表中選中“w0已調(diào)信號(hào)（t3）”和“w2調(diào)制信號(hào)（t5）”兩個(gè)圖形窗口，如圖9所示。 單擊OK按鈕即可完成疊繪操作，結(jié)果如圖10所示。 從圖10中可以看出已調(diào)信號(hào)是以調(diào)

43、制信號(hào)為包絡(luò)的，這和AM調(diào)制的定義是一致的。 圖9 疊繪窗口操作 （11）頻譜關(guān)系。首先繪制各個(gè)信號(hào)的頻譜。單擊 按鈕打開如圖9所示的接收計(jì)算器窗口，選擇Spectrum組的|FFT|功能，在窗口列表中選擇“w2調(diào)制信號(hào)(t5)”繪制調(diào)制信號(hào)的頻譜，如圖11所示。然后用同樣的方法繪制載波和已調(diào)信號(hào)的頻譜。 圖11 調(diào)制信號(hào)的頻譜 用前面介紹的疊繪方法把調(diào)制信號(hào)、載波和已調(diào)信號(hào)的頻譜疊繪在同一個(gè)窗口內(nèi)，如圖12所示。 已調(diào)信號(hào) 調(diào)制信號(hào) 載波 圖12 頻譜疊加 四．報(bào)告要求 1. 根據(jù)仿真結(jié)果，分析已調(diào)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的關(guān)系。 2. 改變調(diào)制信號(hào)和

44、載波頻率，觀察仿真結(jié)果。 3. 將做好的System View文件重命名為“AM-班級(jí)-學(xué)號(hào).svu”，發(fā)送到郵箱catding+teach@。 4. 將仿真結(jié)果即分析窗中波形拷貝下，用A4紙打印出來貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來。 實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制仿真 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握PCM調(diào)制原理 2. 掌握仿真分析以及對模型參數(shù)的修改 二． 實(shí)驗(yàn)原理 脈沖編碼調(diào)制簡稱脈碼調(diào)制（PCM），它是一種將模擬語音信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的編碼方式，脈碼調(diào)制的過程如圖1所示。 圖1 PCM原理圖 在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，脈碼調(diào)制傳輸先將信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波，然后進(jìn)行抽樣和量化編碼，經(jīng)數(shù)字信

45、道傳輸后在接收端用相反的步驟恢復(fù)信號(hào)。為了使傳輸語音信號(hào)時(shí)量化失真盡可能小，一般進(jìn)行非均勻量化，現(xiàn)有A律和u律兩種標(biāo)準(zhǔn)。 三． 實(shí)驗(yàn)原理及步驟 1. 創(chuàng)建系統(tǒng)模型，具體方法步驟略。 基本原理的System View模型如圖2所示。本實(shí)驗(yàn)采用μ率。 圖標(biāo)6用作模擬信號(hào)源，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。先按照圖3建立子系統(tǒng)后，然后按住鼠標(biāo)左鍵框住各圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊按鈕來創(chuàng)建子系統(tǒng)。 各圖標(biāo)的設(shè)置如表1所示，系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置：采樣點(diǎn)數(shù)為1024，采樣頻率為100KHz。 圖2 PCM基本原理 圖3 子系統(tǒng) 表1 P

46、CM模型圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置 圖標(biāo)編號(hào) 庫/圖標(biāo)名稱 參數(shù) 1 Source: Sinusoid Amp=1v, Freq=1e+3Hz, Phase=0deg 2 Source: Sinusoid Amp=1v, Freq=500 Hz, Phase=0deg 3 Source: Sinusoid Amp=1v, Freq=1.5e+3 Hz, Phase=0deg 4 Adder 5 Meta I/O: Meta Out 6 Meta System子系統(tǒng) 7 Logic: ADC Two's Complement，Gate Delay = 0

47、sec， Threshold = 500e-3 v，True Output = 1 v， False Output = 0 v，No. Bits = 8 ， Min Input = -2.5 v，Max Input = 2.5 v，Rise Time = 0 sec， Output 0 = Q-0 t8，Output 1 = Q-1 t8， Output 2 = Q-2 t8，Output 3 = Q-3 t8， Output 4 = Q-4 t8，Output 5 = Q-5 t8， Output 6 = Q-6 t8，Output 7 = Q-7 t8

48、8 Logic: DAC Two's Complement， Gate Delay = 0 sec， Threshold = 500e-3 v， No. Bits = 8 ， Min Output = -2.5 v，Max Output = 2.5 v， D-0 = t7 Output 0， D-1 = t7 Output 1， D-2 = t7 Output 2， D-3 = t7 Output 3， D-4 = t7 Output 4， D-5 = t7 Output 5， D-6 = t7 Output 6， D-7 = t7 Output 7 9 Comm

49、: Compander u-Law， Max Input = ±2.5， Max Rate = 100e+3 Hz 10 Comm: DeCompand u-Law， Max Input = ±2.5， Max Rate = 100e+3 Hz 11 Operator: Linear Sys Butterworth Lowpass IIR， 3 Poles， Fc = 1.8e+3 Hz 12 Source: Pulse Train Amp = 1 v， Freq = 10e+3 Hz， PulseW = 50e-6 sec 13，14 15，16 Sink: An

50、alysis 2. 開始仿真。仿真后波形如圖4所示 圖4 仿真前后波形 四． 報(bào)告要求 1. 根據(jù)仿真結(jié)果，分析壓擴(kuò)前后信號(hào)的關(guān)系。 2. 改變ADC/DAC的壓縮特性，改為A律。 3. 畫出采用A律壓縮前后的信號(hào)的波形。 4. 將做好的System View文件重命名為“PCM-班級(jí)-學(xué)號(hào).svu”，發(fā)送到郵箱catding+teach@。 5. 將仿真結(jié)果即分析窗中波形拷貝下，用A4紙打印出來貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來。 實(shí)驗(yàn)五 眼圖仿真 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握眼圖中各個(gè)參數(shù)的物理意義。 2. 掌握仿真分析以及對模型參數(shù)的修改優(yōu)化 3. 觀

51、察有、無干擾情況下的眼圖 二． 實(shí)驗(yàn)原理 評價(jià)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一個(gè)簡便方法就是眼圖。 在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)示波器的水平掃描周期與碼元同步時(shí)，在示波器的屏幕上將顯示類似人眼睛的圖案，稱之為“眼圖”。二進(jìn)制碼時(shí)，一個(gè)周期可以觀察到一個(gè)“眼睛”，三元碼有兩個(gè)“眼睛”，N元碼有N-1個(gè)“眼睛”。 一般的眼圖示意圖如圖1所示。眼睛張開部分的寬度決定了接收波形不受串?dāng)_影響抽樣判決的時(shí)間間隔，顯然，最佳的抽樣時(shí)刻應(yīng)該是“眼睛”張開的最大時(shí)刻?！把劬Α痹谔囟ǔ闃訒r(shí)刻張開的高度決定了系統(tǒng)的噪聲容限?！把劬Α遍]合的斜率決定了系統(tǒng)對定時(shí)誤差的敏感程度，斜率越大越敏感。 圖1 一般眼圖示意圖

52、三． 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1. 創(chuàng)建系統(tǒng)模型，具體方法步驟此略。 基本原理的System view模型如圖2所示。 圖2 眼圖的系統(tǒng)模型 其中圖標(biāo)0用來模擬基帶數(shù)字信號(hào)源，濾波器圖標(biāo)2和加法器3以及高斯噪聲4用來模擬頻帶受限的有擾信道。 各圖標(biāo)的設(shè)置如表1所示。系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置：采樣點(diǎn)數(shù)為2048，采樣頻率為100Hz。 表1眼圖模型圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置 圖標(biāo)編號(hào) 庫/圖標(biāo)名稱 參數(shù) 0 Source: PN Seq Amp = 1 v，Offset = 0 v，Rate = 10 Hz，Levels = 2 Phase = 0 deg 1 Sink: Analysis

53、 2 Operator: Linear Sys Raised Cosine (Parametric) FIR， Symbol Rate = 10 Hz，Decimate By 1， Quant Bits = None，Roll-Off Factor = .5 Taps = 512 3 Adder 4 Source: Gauss Noise Std Dev = 100e-3 v，Mean = 0 v 2. 開始仿真。首先觀察沒有干擾時(shí)的眼圖，為此斷開圖標(biāo)3和4之間的連接，運(yùn)行系統(tǒng)仿真。此時(shí)系統(tǒng)彈出如圖3所示的對話框提示圖標(biāo)4沒有正確地連接，不要理它，直接點(diǎn)擊Ru

54、n System按鈕運(yùn)行仿真。 圖3 警告對話框 單擊按鈕打開接收計(jì)算器來繪制眼圖。這時(shí)要用到時(shí)間切片功能。在接收計(jì)算器中單擊Style標(biāo)簽，切換到該組，如圖4所示。 圖4 設(shè)置時(shí)間切片繪制眼圖 為了繪制眼圖，時(shí)間切片的長度應(yīng)該設(shè)為信號(hào)周期的整數(shù)倍，該數(shù)字較大時(shí)觀察到的“眼睛”較多，反之較少。單擊Slice按鈕，在后面的文本框中設(shè)置起始時(shí)間為0和切片長度為0.4（信號(hào)周期的4倍），單擊OK即可。眼圖如圖5所示。 圖5 信道無干擾時(shí)的眼圖 連接圖標(biāo)3和4，重新仿真，可以觀察到信道有干擾時(shí)的眼圖如圖6所示。 圖6信道有干擾時(shí)的眼圖 四． 報(bào)告要求

55、1. 根據(jù)仿真結(jié)果，分析加高斯噪聲前后眼圖的變化關(guān)系。 2. 改變切片長度，觀察眼圖的個(gè)數(shù)變化。 3. 分析眼圖個(gè)數(shù)與切片長度的關(guān)系。 4. 將做好的System View文件重命名為“EYE-班級(jí)-學(xué)號(hào).svu”，發(fā)送到郵箱catding+teach@。 5. 將仿真結(jié)果即分析窗中波形拷貝下，用A4紙打印出來貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來。 實(shí)驗(yàn)六 奈奎斯特第一準(zhǔn)則的驗(yàn)證 一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵? 1．通過對奈奎斯特準(zhǔn)則的驗(yàn)證，加深對碼間串?dāng)_現(xiàn)象及其消除方法的了解。 2．掌握升余弦滾降濾波器和FIR濾波器以及算子模塊等的使用。 3．觀察通過升余弦滾降處理后接收信

56、號(hào)的眼圖。 二．?dāng)?shù)字信號(hào)基帶傳輸 通信的根本任務(wù)是遠(yuǎn)距離傳遞信息，因而如何準(zhǔn)確地傳輸數(shù)字信息是數(shù)字通信的一個(gè)重要組成部分。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，其傳輸對象通常是二進(jìn)制數(shù)字信息，它可能來自計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)或其它數(shù)字設(shè)備的各種數(shù)字代碼。也可能來自數(shù)字電話終端的脈沖編碼信號(hào)，設(shè)計(jì)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的基本考慮是選擇一組有限的離散的波形來表示數(shù)字信息。這些離散波形可以是未經(jīng)調(diào)制的不同電平信號(hào)，也可以是調(diào)制后的信號(hào)形式。由于未經(jīng)調(diào)制的脈沖電信號(hào)所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始。因而稱為數(shù)字基帶信號(hào)。 在某些有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳送，我們稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。而

57、在另外一些信道，特別是無線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過調(diào)制，將信號(hào)頻譜搬移到高頻處才能在信道中傳輸。我們把這種傳輸稱為數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸（或載波傳輸）。如果把調(diào)制與解調(diào)過程看作是廣義信道的一部分，則任何數(shù)傳輸系統(tǒng)均可等效為基帶傳輸系統(tǒng)。因此掌握數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸原理是十分重要的。 通過 SystemView 提供的仿真環(huán)境對數(shù)字基帶傳輸中的某些問題加以仿真、分析，能幫助我們進(jìn)一步加深對這些抽象概念的理解，并加深感性認(rèn)識(shí)。 二進(jìn)制數(shù)字基帶波形都是矩形波，在畫頻譜時(shí)通常只畫出了其中能量最集中的頻率范圍，但這些基帶信號(hào)在頻域內(nèi)實(shí)際上是無窮延伸的。如果直接采用矩形脈沖的基帶信號(hào)作為傳輸碼

58、型，由于實(shí)際信道的頻帶都是有限的，則傳輸系統(tǒng)接收端所得的信號(hào)頻譜必定與發(fā)送端不同，這就會(huì)使接收端數(shù)字基帶信號(hào)的波形失真。大多數(shù)有線傳輸情況下，信號(hào)頻帶不是陡然截止的，而且基帶頻譜也是逐漸衰減的，采用一些相對來說比較簡單的補(bǔ)償措施（如簡單的頻域或時(shí)域均衡）可以將失真控制在比較小的范圍內(nèi)。較小的波形失真對于二進(jìn)制基帶信號(hào)影響不大，只是使其抗噪聲性能稍有下降，但對于多元信號(hào)，則可能造成嚴(yán)重的傳輸錯(cuò)誤。當(dāng)信道頻帶嚴(yán)格受限時(shí)（如數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)調(diào)制通過頻分多路通信信道傳輸），波形失真問題就變得比較嚴(yán)重，尤其在傳輸多元信號(hào)時(shí)更為突出。 為了研究波形傳輸?shù)氖д鎲栴}，我們首先來看一下基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)的典型模型

59、，如圖所示。 在發(fā)送端，數(shù)字基帶信號(hào)X(t)經(jīng)發(fā)送濾波器輸入到信道，發(fā)送濾波器的作用是限制發(fā)送頻帶，阻止不必要的頻率成分干擾相鄰信道。傳輸信道在這里是廣義的，它可以是傳輸介質(zhì)（電纜、雙絞線等等），也可以是帶調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制信道。基帶信號(hào)在信道中傳輸時(shí)?；烊朐肼昻(t)，同時(shí)由于信道一般不滿足不失真?zhèn)鬏敆l件，因此要引起傳輸波形的失真。 所以在接收端輸入的波形與原始的基帶信號(hào)X(t)差別較大，若直接進(jìn)行抽樣判決可能產(chǎn)生較大的誤判。因此在抽樣判決之前先經(jīng)過一個(gè)接收濾波器，它一方面濾除帶外噪聲，另一方面對失真波形進(jìn)行均衡。抽樣和判決電路使數(shù)字信號(hào)得到再生，并改善輸出信號(hào)的質(zhì)量。 根據(jù)頻譜分析

60、的基本原理，任何信號(hào)的頻域受限和時(shí)域受限不可能同時(shí)成立。因此基帶信號(hào)要滿足在頻域上的無失真?zhèn)鬏?，信?hào)其波形在時(shí)域上必定是無限延伸的，這就帶來了各碼元間相互串?dāng)_問題。造成判決錯(cuò)誤的主要原因是噪聲和由于傳輸特性（包括發(fā)、收濾波器和信道特性）不良引起的碼間串?dāng)_?；鶐}沖序列通過系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的濾波作用使脈沖拖寬，在時(shí)間上，它們重疊到鄰近時(shí)隙中去。接收端在按約定的時(shí)隙對各點(diǎn)進(jìn)行抽樣，并以抽樣時(shí)刻測定的信號(hào)幅度為依據(jù)進(jìn)行判決，來導(dǎo)出原脈沖的消息。若重疊到鄰接時(shí)隙內(nèi)的信號(hào)太強(qiáng)，就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。若相鄰脈沖的拖尾相加超過判決門限，則會(huì)使發(fā)送的“0”判為“1”。實(shí)際中可能出現(xiàn)好幾個(gè)鄰近脈沖的拖尾疊加，這種脈沖

61、重疊，并在接收端造成判決困難的現(xiàn)象叫做碼間串?dāng)_。 因此可以看出，傳輸基帶信號(hào)受到約束的主要因素是系統(tǒng)的頻率特性。當(dāng)然可以有意地加寬傳輸頻帶使這種干擾減小到任意程度。然而這會(huì)導(dǎo)致不必要地浪費(fèi)帶寬。如果展寬得太多還會(huì)將過大的噪聲引入系統(tǒng)。因此應(yīng)該探索另外的代替途徑，即通過設(shè)計(jì)信號(hào)波形，或采用合適的傳輸濾波器，以便在最小傳輸帶寬的條件下大大減小或消除這種干擾。 奈奎斯特第一準(zhǔn)則解決了消除這種碼間干擾的問題，并指出信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系。即式中Rb為傳碼率，單位為比特/每秒（bps）。fN和 BN分別為理想信道的低通截止頻率和奈奎斯特帶寬。 上式說明了理想信道的頻帶利用率為 實(shí)際上，具

62、有理想低通特性的信道是難以實(shí)現(xiàn)的，而實(shí)際應(yīng)用的是具有滾降特性的信道。其帶寬較奈奎斯特帶寬增加的程度——滾降系數(shù)α 可以表示為 其中B表示滾降信道的帶寬。由于升余弦滾降濾波特性可使傳輸信號(hào)具有較大的功率，且收斂快而減小碼間干擾，故已得到了廣泛的應(yīng)用。 為了加深對數(shù)字信號(hào)基帶波形串?dāng)_以及升余弦滾降濾波特性的認(rèn)識(shí)，可以用如圖一所示的SystemView仿真電路來驗(yàn)證奈奎斯特第一準(zhǔn)則。系統(tǒng)的采樣速率設(shè)定為1KHz。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，可選擇在信道上不加噪聲信號(hào)和加上噪聲信號(hào)，分別對系統(tǒng)進(jìn)行測試，并觀察相應(yīng)輸出信號(hào)的眼圖和誤碼情況。 基帶信號(hào)源（圖標(biāo)0）： 基帶信號(hào)是幅度為正負(fù)1V，碼速率

63、為100bps 的偽隨機(jī)信號(hào)。 升余弦滾降濾波器（圖標(biāo)1）： 基帶數(shù)據(jù)在輸入信道以前，先通過了一個(gè)升余弦滾降濾波器整型，以保信號(hào)有較高的功率而無碼間干擾。滾降系數(shù)設(shè)置為0.3， 低通濾波器（圖標(biāo)5）： 抽頭數(shù)為259的FIR低通濾波器，用來近似模擬理想的傳輸信道。濾波器的截止頻率設(shè)為50Hz，在60Hz 處有-60dB 的衰落。因此，信道的傳輸帶 寬可近似等價(jià)為50Hz，該頻率正好是傳輸信號(hào)的奈奎斯特帶寬。 信道的噪聲源（圖標(biāo)13）: 用高斯噪聲表示。 圖標(biāo)8、9、11: 完成接收端信號(hào)的抽樣判決和整型輸出。抽樣器的抽樣頻率與數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)率一致，設(shè)為100Hz。

64、 延遲器（圖標(biāo)4 和 圖標(biāo)7）: 為了比較發(fā)送端和接收端的波形，使得觀察波形時(shí)信號(hào)在時(shí)刻上一致， 發(fā)送端信號(hào)源和升余弦滾降濾波器的接收器前各加入了一個(gè)延遲器。 圖二所示為通過升余弦滾降濾波器后的信號(hào)與原輸入信號(hào)的波形疊加。 圖三為輸入信號(hào)波形與接收信號(hào)波形的疊加，可觀察到收發(fā)波形基本一致，加入一定幅度的噪聲仍然能正常傳輸。奈奎斯特第一準(zhǔn)則得到驗(yàn)證。 將輸入信號(hào)的波特率由100bps 改為110bps，此時(shí)的條件已不滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，重新運(yùn)行系統(tǒng)，可觀察到信號(hào)傳輸錯(cuò)誤，如圖四所示。改變噪聲幅度，錯(cuò)誤波形可能增多。 實(shí)驗(yàn)七 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)分析

65、 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本實(shí)驗(yàn)安排了 16QAM 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真分析內(nèi)容，目的是在全面理解 16QAM 調(diào)制解調(diào)原理的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化信號(hào)星座圖、判決環(huán)節(jié)在解調(diào)系統(tǒng)中的重要作用 二、16QAM系統(tǒng)組成原理 由于信道資源越來越緊張，許多數(shù)據(jù)傳輸場合二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制已無法滿足需要。為了在有限信道帶寬中高速率地傳輸數(shù)據(jù)，可以采用多進(jìn)制（M進(jìn)制，M>2）調(diào)制方式，MPSK則是經(jīng)常使用的調(diào)制方式，由于MPSK的信號(hào)點(diǎn)分布在圓周上，沒有最充分地利用信號(hào)平面，隨著 M 值的增大，信號(hào)最小距離急劇減小，影響了信號(hào)的抗干擾能力。MQAM 稱為多進(jìn)制正交幅度調(diào)制，它是一種信號(hào)幅度與相位結(jié)合的數(shù)字調(diào)制方式，

66、信號(hào)點(diǎn)不是限制在圓周上，而是均勻地分布在信號(hào)平面上，是一種最小信號(hào)距離最大化原則的典型運(yùn)用，從而使得在同樣M值和信號(hào)功率條件下，具有比MPSK更高的抗干擾能力。16QAM信號(hào)的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)如圖3-3-1所示。16QAM的每個(gè)信號(hào)點(diǎn)都可視為同相與正交兩個(gè)分量的矢量合，與同相和正交載波相乘的信號(hào)為兩個(gè)4電平基帶信號(hào)，分別由輸入的二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換而成。 圖1 16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)組成 在16QAM信號(hào)的解調(diào)器中，“低通濾波器”后邊接“取樣判決器”可以大大提高解調(diào)輸出的正確性，因?yàn)榈屯V波器輸出的是包含信道畸變和噪聲影響的模擬量，信號(hào)取值具有很大模糊性，此時(shí)信號(hào)星座圖中的信號(hào)點(diǎn)是發(fā)散的，這一點(diǎn)將在接下來的仿真分析結(jié)果中充分體現(xiàn)出來。取樣判決器的作用就是最大限度地消除各種不利因素，使信號(hào)星座圖更加趨于理想 16QAM 的信號(hào)星座圖。事實(shí)上，幾乎所有規(guī)范的數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)都是采樣這種處理方式。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 創(chuàng)建一個(gè) 16QAM 調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)。為了便于觀察，假設(shè)被調(diào)載頻為 500Hz，分別以2個(gè)