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1、基于SystemView平台的通信原理实验设计摘 要通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差。将仿真软件运用到通信原理学习中，可简化复杂的分析过程，可对各类通信系统进行定量分析，通过改变信道参数或技术方法来观察对通信系统性能指标的影响，并能把分析结果以图形的方式（时域和频域）显示出来，加深学生对原理的理解，从而可以获得比较好的学习效果。目前比较常用的仿真工具有SystemView、 MATLAB和Multsim等，它们既自成体系，各有其特点，又相辅相成。本文借助SystemView仿真软件平台，对通信原理课程知识体系中的主要知识点进行了建模与仿真，力求做到丰富的实验项目、简单的实验步骤、明了
2、的实验模型，其目的是充分利用该仿真平台，理解基本原理和概念。基于此，完成了如下实验的设计。（1）模拟调制系统：常规双边带调幅AM与双边带信号DSB的调制与解调。（2）数字频带传输系统：2ASK、2FSK调制系统的调制。（3）数字基带传输：眼图。（4）语音信号编码：脉冲编码调制PCM。（5）现代数字调制解调：正交幅度调制QAM；直接序列扩频DS-SS。此外，在MATLAB和Multisim环境下仿真同一种通信系统与SystemView进行比较并分析各软件的特点。关键词：通信系统，仿真，SystemViewThe Experimental Design of Communication Syste
3、mBased on Systemiew PlatformABSTRACTThe main features of Communication Principles are difficult to understand. Applying the Simulation software to the study in Communication Principles can simplify the process of calculation and showing the calculation results in the form of map images, at the same
4、time simulation software can simulate a lot Communication Systems. To observe the performance of communications systems by changing some parameters can enhance students understanding can also get better teaching results.SystemView，MATLAB and Multisim are the often-used simulation tools now, they do
5、not only have their own characteristics, but also can complement with each other. In this study，we are strive to achieve simple procedures and rich experiments with SystemView platform. Therefore, the following several trials are designed. (1) Modulation and demodulation of AM and DSB-SC modulation.
6、 (2) Modulation and demodulation of Digital baseband signal. Proving the basic principles of modulation by 2ASK、2FSK and QAM modulation process. (3) Baseband digital signal: Eye pattern. (4) PCM codec. This study describes the principles of PCM and the formation of the baseband signal process of PCM
7、 coding. (5) The Digital modulation and demodulation in modern Communication: DS-SS.In addition, the same communication system is simulated in Matlab and Multisim，so we can compare and analyze the characteristics and advantages of these software.KEY WORDS: communication systems, simulation, SystemVi
8、ew目 录 摘 要IABSTRACTII1 绪论1 研究背景及意义11.2 通信系统仿真工具发展过程及其国内外现状11.3 本文的主要研究工作22 现代通信系统建模与仿真介绍32.1 仿真概念与通信系统仿真3 仿真在通信系统中的应用32.3 通信系统仿真工具介绍32.3.1 SystemView42.3.2 MATLAB4 Multisim52.3.4 各仿真软件性能和特点比较52.4 本章小结63 现代通信系统的SystemView仿真7常规双边带调幅AM与双边带信号8 常规双边带调幅AM的调制与解调83.1.2 双边带信号的调制103.2 二进制数字调制系统133.2.1 二进制振幅键控2
9、ASK133.2.2 二进制频移键控2FSK143.3 眼图16 正交幅度调制QAM19 脉冲编码调制原理213.6 直接序列扩频DS-SS233.7 本章小结284 MATLAB环境下的AM调制与解调294.1 程序代码294.2 结果304.3 本章小结305 Multsim环境下的AM调制与解调325.1 AM调制与解调的电路模型325.2 对Multisim的分析335.3 本章小结336 总结34致谢35参考文献361 绪 论 研究背景及意义在过去的几十年中，通信系统变的越来越复杂，以至于没有相当程度的计算机支持，就无法再进行系统设计和性能分析。微处理器和DSP技术的发展，推动了现代
10、通信系统的发展，同时也为我们提供了高性能的数字计算机，现代工作站和个人计算机的计算能力已经大大超过了数年前使用的大型机，而且，现代工作站和PC机价格低廉，因而可以配置在设计工程师们的桌面上，因此，基于仿真的设计和分析方法成为整个通信产业中广泛使用的实用工具。由于上述诸因素的存在，通信的计算机仿真得到了快速的发展。20世纪40年代，模拟计算机发明，开始了连续系统的波形级仿真，最先用于仿真飞行器和武器系统中的控制系统；20世纪60年代末70年代初，随着离散时间系统和数字信号处理技术的发展，出现了基于变换域（用于频域的FFT，用于时域的双线性Z变换）技术的仿真软件包（SYSTID、CSMP、CHAM
11、P、LINK等）；近10余年来，计算机软件和硬件都有了很大发展。高性能工作站和个人PC提供了功能强大、界面友好的计算环境。新一代通信仿真工具软件包提供了使用图形块表示、分层设计的强大的仿真功能，这些工具包还提供了在线帮助、数据库管理等功能。这些仿真软件减轻了通信系统工程师编写和调试程序的负担，使他们的注意力集中于建模与仿真技术、性能评价以及计算有效性等方面。通信系统的仿真需要在具体的模型上实现，而通信系统的模型就是对真实系统采用合理方式进行的描述，标准的系统描述通常是采用方框图来实现的，每个方框代表信号处理的操作。从某种意义上讲，方框图只是一个信号流图，它表示在信号和噪声支配下系统的工作过程，
12、而具体的操作则是由计算机软件实现的。仿真在通信系统工程的各个阶段都起着十分重要的作用，无论早期的概念设计阶段，还是中期的工程实现阶段，以及最后的测试阶段，都离不开仿真这个有效的工具。1.2 通信系统仿真工具发展过程及其国内外现状常用的通信仿真软件包括有：SPW（Cadence公司）、COSSAP/CoCentric System Studio（Synopsys公司）、ADS（Agilent公司）、MATLAB/Simulink（MathWorks公司）、SystemView（Elanix公司）、LabView、OPNET和NS2等。在本文中我们选择SystemView、MATLAB和Multi
13、sim，它们既自成体系，各有其特点，又相辅相成。前两种是系统级仿真软件，后一种是电路级仿真软件。其中多数通信系统主要采用当前国际上最流行也是最优秀的适合通信系统设计、仿真及实验的大型软件SystemView作为仿真实验平台。对MATLAB和Multisim也有适当的涉及与分析。SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统级仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道即可完成各种系统的设计与仿真。利用SystemView可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统，因此，它可用于各种线性或非线性控制系统的设
14、计和仿真。MATLAB软件是由美国MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算软件。MATLAB是英文Matrix Laboratory(矩阵实验室)两个词的前三个字母组合而成的，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需求。Multisim是专用类软件，专门用于电路仿真和设计，是美国国家仪器（NI）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。1.3 本文
15、的主要研究工作 （1）模拟调制系统：常规双边带调幅AM与双边带信号DSB的调制与解调。（2）数字频带传输系统：2ASK、2FSK调制系统的调制；正交幅度调制QAM。 （3）数字基带传输：基带信号的眼图接收实验。（4）信源编码：脉冲编码调制PCM。（5）现代数字调制解调技术：直接序列扩频DS-SS。2 现代通信系统建模与仿真介绍2.1 仿真概念与通信系统仿真仿真是一种基于模型的活动。这个定义被认为是现代仿真技术的一个重要概念。系统、模型和仿真三者之间有着密切的关系。系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真则是通过对模型的实验以达到研究系统的目的手段与方法。现代仿真均是在计算机的支持下进行的，因此
16、，系统仿真也称为计算机仿真。在通信系统的建模、分析和设计过程中，现在已经越来越多的采用计算机辅助技术。总体来看，这些计算机辅助技术可以分为两类：一类是以公式为基础的方法，这种方法是利用计算机来计算复杂的公式；而另一类是以波形（时域、频域）仿真为基础的方法，这种方法是利用计算机来仿真经过系统的信息流，即本设计的方法。通信系统仿真的方法主要包括公式计算法、波形仿真法以及硬件样机测试研究法.这三种方法在对通信系统性能估计时可以分别独立采用，也可以组合使用。仿真在通信系统工程设计的各个阶段都起着十分重要的作用，无论是早期的概念设计阶段，还是中期的工程实现阶段，以及最后的测试阶段，都离不开仿真这个有效的工具。理想的仿真
