《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 - 現(xiàn)代通信原理SystemView實(shí)驗(yàn)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 - 現(xiàn)代通信原理SystemView實(shí)驗(yàn)（45頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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(guò)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；同時(shí)通過(guò)學(xué)生上機(jī)對(duì)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)

2、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(chǎng)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(zhǎng)一名，并由組長(zhǎng)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

3、須嚴(yán)格遵守學(xué)校紀(jì)律，不得遲到、早退和無(wú)故缺席，有事必須事先請(qǐng)假。5. 清潔衛(wèi)生：由班長(zhǎng)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(píng)定；2） 評(píng)定成績(jī)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(píng)分辦法1） 平時(shí)成績(jī)?yōu)?0%。2） 成果驗(yàn)收成績(jī)?yōu)?0%。3） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)?yōu)?0%。4） 成績(jī)?cè)u(píng)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(jī)?yōu)椴患案瘢簂 缺席時(shí)間超過(guò)2次；l 未交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；

4、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(jī)考核與評(píng)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)提前完成成績(jī)考核與評(píng)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(chǎng)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 12ASK系統(tǒng)仿真2軟件維護(hù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2AM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 616QAM調(diào)制解

5、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第一部分 System View簡(jiǎn)介System View是由美國(guó)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(kù)簡(jiǎn)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(kù)，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)

6、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(kù)資源十分豐富，主要包括：含若干圖標(biāo)庫(kù)的主庫(kù)（Main Library）、通信庫(kù)（Communications Library）、信號(hào)處理庫(kù)（DSP Library）、邏輯庫(kù)（Logic Library）、射頻/模擬庫(kù)（RF Analog Library）和用戶代碼庫(kù)（User Code Library）。 1.1 通信庫(kù)SytemView 的通信庫(kù)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、

7、信道模型、解調(diào)、數(shù)據(jù)恢復(fù)等。1.2 DSP庫(kù)System View 的 DSP 庫(kù)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(kù)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(kù)System View 邏輯庫(kù)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(kù)System View 模擬庫(kù)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 用戶代碼庫(kù)Sy

8、stemView 的用戶代碼庫(kù)允許用戶自己使用 C 或 C+語(yǔ)言編寫特定的功能模塊來(lái)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）、工具（Tools）和幫助（Help）共 11 項(xiàng)

9、功能菜單。執(zhí)行菜單命令操作較簡(jiǎn)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(shuō)明問題簡(jiǎn)單起見，將上述操作命令記作：FileNew 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(jiǎn)述File菜單FileNew System 清除當(dāng)前系統(tǒng)SendEmail當(dāng)前系統(tǒng)FileOpen Recent System 打開最新的System View文件FileOpen Existing System 打開已

10、存在的System View文件FileOpen System in Safe Mode 以安全模式打開系統(tǒng)FileSave 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 Save Selected Metasystem 存儲(chǔ)選擇的子系統(tǒng)文件FileSystem File Information 系統(tǒng)文件信息FilePrint System: Line Ar

11、t 打印屏幕內(nèi)容，圖標(biāo)用連線代替FilePrint System: Symbolic Tokens 如實(shí)打印屏幕內(nèi)容，包括圖標(biāo)FilePrint System Summary 打印系統(tǒng)摘要，即圖標(biāo)表FilePrint System Connection List 打印連接表FilePrint Real Time Sink 打印實(shí)時(shí)接收器的波形FilePrint System View Sink 打印System View信宿接收器的波形FilePrinter Setup 打印機(jī)設(shè)置FilePrinter Fonts 打印字體設(shè)置FileRepair SystemvView Files修復(fù)Sys

12、tem View文件FileRepair Current System修復(fù)當(dāng)前文件FileExit 退出SystemView系統(tǒng)Edit菜單EditUndo撤銷操作EditRedo重復(fù)操作EditView Undo List查看可撤銷列表EditCustomized Undo Items配置撤銷項(xiàng)目EditSelect All全選EditAssign Token Numbers配置圖標(biāo)編號(hào)方式EditCheck Custom Token Numbers檢測(cè)當(dāng)前系統(tǒng)編號(hào)EditCopy System View Sink復(fù)制System View信宿接收器的波形EditCopy System as

13、 Bitmap: Symbolic Tokens以位圖格式復(fù)制當(dāng)前系統(tǒng)，包括圖標(biāo)EditCopy System as Bitmap: Line Art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EditCopy Entire Screen復(fù)制全屏Edit Paste Special粘貼EditInsert Object插入Preferences菜單PreferencesOptimize for Run Time Speed優(yōu)化運(yùn)行時(shí)速PreferencesReset All Defaults復(fù)位

14、所有缺省設(shè)置PreferencesOptionsSystemView系統(tǒng)設(shè)置View菜單ViewZoom 界面圖形縮放ViewDesign 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 PadHide Note Pads 隱藏顯示便箋Node PadNew Note Pad 新插入便箋Node PadCopy Token Parame

15、ters to Note Pad將圖標(biāo)參數(shù)復(fù)制到便箋內(nèi) Node PadAttributes for All Note Pads 所有便箋屬性Node PadAttributes Selected Note Pad 選擇的便箋屬性Node PadDelete Note Pad 刪除便箋Node Pad Delete All Note Pads 刪除所有便箋Connection菜單ConnectionsDisconnect All Tokens 拆除所有圖標(biāo)之間的連線ConnectionsCheck Connections Now 立即檢查連接ConnectionsShow Token Outp

16、ut 顯示圖標(biāo)輸出ConnectionsHide Token Output 隱藏圖標(biāo)輸出Compiler菜單CompilerSelect Compiler選擇編譯系統(tǒng)CompilerCompile System Now 立即編譯系統(tǒng)CompilerCompiler Wizard 編譯導(dǎo)向器CompilerEdit Execution Sequence 編輯執(zhí)行順序Compiler 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Compi

17、ler Use Custom Exe Sequence 使用用戶執(zhí)行順序CompilerAnimate Exe Sequence 動(dòng)畫執(zhí)行順序System菜單SystemRun System Simulation 運(yùn)行系統(tǒng)仿真System Run System and Auto Plot運(yùn)行系統(tǒng)并繪圖SystemSingle Step Execution 單步執(zhí)行SystemDebug (User Code) 調(diào)試用戶代碼SystemRoot Locus 根軌跡SystemBode Plot 波特圖Tokens菜單TokenFind Token 查找指定圖標(biāo)TokenFind System I

18、mplicit Delays 查找系統(tǒng)固有延遲TokenCheck Token Positions檢查圖標(biāo)位置TokenCreate MetaSystem 創(chuàng)建子系統(tǒng)TokenRe-name MetaSystem 重新命名子系統(tǒng)TokenExplode MetaSystem 展開子系統(tǒng)TokenAssign Custom Token Picture 為用戶圖標(biāo)設(shè)置圖形TokenUse 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)TokenEdit Token Parameter Variations

19、編輯圖標(biāo)參數(shù)變量TokenDisable All Parameter Variations取消所有參數(shù)變量Tools菜單ToolsAuto Program Generation(APG) 自動(dòng)程序產(chǎn)生ToolsCustom Library配置元件庫(kù)ToolsCode Generator代碼生成器ToolsXillinx FPGA Xillinx型FPGAToolsM-LinkMatlab鏈接ToolsGloable Parameter Links 全局參數(shù)連接ToolsMetaSystem 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

20、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(kù)選擇2.3 圖標(biāo)庫(kù)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(lái)。這樣一來(lái)，用戶進(jìn)行的系統(tǒng)輸入完全是圖形操作，不涉及語(yǔ)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(kù)選擇區(qū)

21、。一組是基本庫(kù)（Main Library），共8個(gè)，分貝包括信號(hào)源庫(kù)（Source）、子系統(tǒng)庫(kù)（MetaSystem）、加法器（Adder）、子系統(tǒng)輸入輸出端口（Meta I/O）、算子庫(kù)（Operator）、函數(shù)庫(kù)（Function）、乘法器（Mulitplier）及觀察窗庫(kù)（Sink）等共8組基本器件；另一組是可選擇的專業(yè)庫(kù)（Optional Library），如通信庫(kù)（Communication）、數(shù)字信號(hào)處理庫(kù)（DSP）、邏輯庫(kù)（Logic）、射頻/模擬庫(kù)（RF/Analog）等，支持用戶自己用C/C+語(yǔ)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(kù)（Custom），及可調(diào)用、訪問

22、Matlab的函數(shù)的M-Link庫(kù)；以及CDMA、DVB、自適應(yīng)濾波等擴(kuò)展庫(kù)?；編?kù)與專業(yè)庫(kù)之間由“庫(kù)選擇”按鈕進(jìn)行切換，而擴(kuò)展則要由自定義庫(kù)通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（*.dll）加載進(jìn)來(lái)。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(kù)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(kù)窗口將會(huì)出現(xiàn)在屏幕上。如圖1-2-2是信號(hào)源圖標(biāo)庫(kù)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

23、參數(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(guò)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(duì)信號(hào)以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采集，然后按系統(tǒng)對(duì)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

24、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(duì)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(guò)程中控制著時(shí)間步長(zhǎng)，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)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

25、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(duì)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)?！癛eset 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(lái)?！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(duì)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?. 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)

26、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HelpDemo，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(guò)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(guò)演示，你可能已初步了解System View軟件的基本情況。下面作為練

27、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(duì)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(duì)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”(采樣點(diǎn)數(shù))設(shè)置為128，單擊“OK”。2. 雙擊信號(hào)源庫(kù)“Source”圖標(biāo)。雙擊該圖標(biāo)顯示出信號(hào)源庫(kù)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

28、標(biāo)顯示出函數(shù)庫(kù)窗口，選擇“Algebraic”，選擇“Xa”，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(duì)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“Graphic 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(duì)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”

29、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(lái)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

30、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(lái)貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來(lái)。實(shí)驗(yàn)二 2ASK系統(tǒng)仿真一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅? 了解和掌握如何用 SystemView 軟件仿真一個(gè)通信系統(tǒng)。 2 通過(guò)仿真加深對(duì)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，

31、必須對(duì)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(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。OOK信號(hào)，相乘器可用一個(gè)開關(guān)電路來(lái)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(jiǎn)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?cè)趯?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

32、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：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

33、3,7: 載波-正弦波發(fā)生器 （頻率=500HZ）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

34、波形。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?cè)肼晠?shù)，觀察其對(duì)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(lái)貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來(lái)。實(shí)驗(yàn)三 AM調(diào)制系統(tǒng)仿真一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 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(duì)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

35、，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)（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(kù)選擇對(duì)話框，如圖3所示

36、。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(kù)選擇對(duì)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

37、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)。（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

38、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)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)

39、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(lái)貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來(lái)。實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制仿真一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握PCM調(diào)制原理2. 掌握仿真分析以及對(duì)模型參數(shù)的修改二 實(shí)驗(yàn)原理脈沖編碼調(diào)制簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制（PCM），它是一種將模擬語(yǔ)音

40、信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的編碼方式，脈碼調(diào)制的過(guò)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(yǔ)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?；驹淼腟ystem View模型如圖2所示。本實(shí)驗(yàn)采用率。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?qǐng)D3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(lái)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

41、2 PCM基本原理 圖3 子系統(tǒng)表1 PCM模型圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置圖標(biāo)編號(hào)庫(kù)/圖標(biāo)名稱參數(shù)1Source: SinusoidAmp=1v, Freq=1e+3Hz, Phase=0deg2Source: SinusoidAmp=1v, Freq=500 Hz, Phase=0deg3Source: SinusoidAmp=1v, Freq=1.5e+3 Hz, Phase=0deg4Adder5Meta I/O: Meta Out6Meta System子系統(tǒng)7Logic: ADCTwos Complement，Gate Delay = 0 sec， Threshold = 500e-3 v，Tru

42、e 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 t88Logic: DACTwos Complement， Gate Delay = 0 sec， Thres

43、hold = 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 79Comm: Companderu-Law， Max Input = 2.5， Max Rate = 100e+3 Hz10Comm: DeCompandu-

44、Law， Max Input = 2.5， Max Rate = 100e+3 Hz11Operator: Linear SysButterworth Lowpass IIR， 3 Poles， Fc = 1.8e+3 Hz12Source: Pulse TrainAmp = 1 v， Freq = 10e+3 Hz， PulseW = 50e-6 sec13，1415，16Sink: Analysis2. 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

45、。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(lái)貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來(lái)。實(shí)驗(yàn)五 眼圖仿真一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 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(duì)模型參數(shù)的修改優(yōu)化3. 觀察有、無(wú)干擾情況下的眼圖二 實(shí)驗(yàn)原理評(píng)價(jià)基帶傳輸系統(tǒng)性能的一個(gè)簡(jiǎn)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

46、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(duì)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?；驹淼腟ystem 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(lái)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(lái)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

47、型圖標(biāo)參數(shù)設(shè)置圖標(biāo)編號(hào)庫(kù)/圖標(biāo)名稱參數(shù)0Source: PN SeqAmp = 1 v，Offset = 0 v，Rate = 10 Hz，Levels = 2Phase = 0 deg1Sink: Analysis2Operator: Linear SysRaised Cosine (Parametric) FIR，Symbol Rate = 10 Hz，Decimate By 1，Quant Bits = None，Roll-Off Factor = .5Taps = 5123Adder4Source: Gauss NoiseStd Dev = 100e-3 v，Mean = 0 v2.

48、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(duì)話框提示圖標(biāo)4沒有正確地連接，不要理它，直接點(diǎn)擊Run System按鈕運(yùn)行仿真。圖3 警告對(duì)話框單擊按鈕打開接收計(jì)算器來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)干擾時(shí)的眼圖連接圖標(biāo)3和

49、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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)貼到報(bào)告紙上，以班級(jí)為單位交上來(lái)。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(guò)對(duì)奈奎斯特準(zhǔn)則的驗(yàn)證，加深對(duì)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。

50、3觀察通過(guò)升余弦滾降處理后接收信號(hào)的眼圖。二數(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(duì)象通常是二進(jìn)制數(shù)字信息，它可能來(lái)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(lái)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(lái)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

51、基帶傳輸。而在另外一些信道，特別是無(wú)線信道和光信道中，數(shù)字基帶信號(hào)則必須經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò) SystemView 提供的仿真環(huán)境對(duì)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(duì)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(wú)窮延伸的。如果直接采用矩形脈沖的基帶信號(hào)作為傳

52、輸碼型，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(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單的補(bǔ)償措施（如簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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(guò)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(lái)看一下基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)的典型模型

53、，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(guò)一個(gè)接收濾波器，它一方面濾除帶外噪聲，另一方面對(duì)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)頻譜分析的基本原理，任何

54、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(wú)失真?zhèn)鬏?，信?hào)其波形在時(shí)域上必定是無(wú)限延伸的，這就帶來(lái)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(guò)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(duì)各點(diǎn)進(jìn)行抽樣，并以抽樣時(shí)刻測(cè)定的信號(hào)幅度為依據(jù)進(jìn)行判決，來(lái)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(guò)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，這種脈沖重疊，并在接收端

55、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(guò)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(guò)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(shuō)明了理想信道的頻帶利用率為實(shí)際上，具有理想低通特性的信道是難以實(shí)現(xiàn)的，而

56、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) 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(duì)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(lái)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)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

57、輸入信道以前，先通過(guò)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(wú)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(lái)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。 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

58、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(guò)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?cè)肼暦?，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

59、的重要作用 二、16QAM系統(tǒng)組成原理 由于信道資源越來(lái)越緊張，許多數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制已無(wú)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，M2）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，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)

60、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(lái)的仿真分析結(jié)果中充分體現(xiàn)出來(lái)。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)