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1、唐山学院课程设计1 引言 通信原理是通信工程、信息工程、网络工程、信息对抗等电子信息类专业的一门重要理论课程。它是一般专业基础课与专业课之间的桥梁，承担着从一般基础理论到实践应用、从独立电路功能到系统的重要过渡。现代通信技术的发展日新月异，学习通信专业知识的学生和科技人员不但需要掌握扎实的基础理论，而且需要学习与了解更多的现代通信技术理论，并将理论与实践相结合。通信按照传统的理解就是信息的传输，信息的传输离不开它的传输工具，通信系统应运而生，我们此次课题的目的就是要对调制解调的通信系统进行仿真研究。通信系统的关键环节是信号的调制与解调，这就用到了调制技术，调制可分为模拟调制和数字调制，模拟调制
2、。模拟调制常用的方法有AM调制、DSB调制、SSB调制；数字调制常用的方法有2ASK、2FSK、2PSK调制等。经过调制不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。调制方式往往决定着一个通信系统的性能。随着通信日新月异的发展，通信系统也日趋复杂。因此，在通信系统的研发过程中，通信系统的软件仿真已必不可少。美国Elanix公司推出的基于PC机Windows平台的SystemView动态系统仿真软件，是一个比较流行的仿真软件。SystemView主要用于电路与通信系
3、统的设计、仿真、能满足从信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等要求。SystemView借助大家熟悉的Windows窗口环境，以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。SystemView仿真系统的主要特点有：能仿真大量的应用系统；能快速方便地进行动态系统设计与仿真；在本文中可以方便地加入SystemView的结果；完备的滤波和线性设计；先进的信号分析和数据处理；完善的自我诊断功能等。SystemView由两个窗口组成，分别是系统设计窗口和分析窗口。系统设计窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图符库和设计工作区。所有系统的设计、搭建等基本操作，都是在设计窗口内完成。分
4、析窗口包括标题栏、菜单栏、工具条、流动条、活动图形窗口和提示信息栏。提示信息栏显示分析窗口的状态信息、坐标信息和指示分析的进度；活动图形窗口显示输出的各种图形，如波形等。分析窗口是用户观察SystemView数据输出的基本工具，在窗口界面中，有多种选项可以增强显示的灵活性和系统的用途等功能。在分析窗口最为重要的是接收计算器，利用这个工具我们可以获得输出的各种数据和频域参数，并对其进行分析、处理、比较，或进一步的组合运算，如信号的频谱图就可以很方便的在此窗口观察到。2 SystemView仿真软件的介绍SystemView是一个信号级的系统仿真软件，是由美国ELANIX公司推出的基于PC的系统设
5、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。使用SystemView,我们不用关心项目的设计思想和过程，而不用花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。我们只用鼠标点击器图标即可完成系统的建模、设计和测试，而不用学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。2.1 SystemView的基本特点1.能仿真大量的应用系统能在DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量的可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。特别适合于无线电
6、话、无绳电话、调制解调器以及卫星通信系统等的设计；课进行各种系统是与/频域分析和谱分析；对射频/模拟电路进行理论分析和失真分析。2.快速方便的动态系统设计与仿真SystemView图标库包括几百种信号源、接收端、操作符合功能块，提供从DSP、通信、信号处理、自动控制、直到构造通用数学模型等应用。信号源和接收端图标允许在SystemView内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。3.在报告中方便地加入SystemView的结论SystemView通过Notes(注释)很容易在屏幕上描述系统；生成的SystemView系统饿输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令
7、插入微软word等文字处理器。4.提供基于组织结构图方式的设计通过利用SystemView中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，SystemView能很容易地建立复杂的系统。5.多速率系统和并行系统 SystemView允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化FIR滤波器的执行。这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的痛ixnxitongd而设计于仿真，有利于提供整个系统的仿真速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可以降低对计算机硬件配置的要求。6.完备的滤波器和线性系统设计SystemView包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连
8、续时间系统的环境，还包含大量的FIR/IIR滤波类型和FFT类型，并提供易于用DSP实现滤波器或线性系统的参数。7.先进的信号分析和数据块处理SystemView提供的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。分析窗口还提供一个能岁仿真生成数据进行先进的块处理操作的接受计算器。SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。内部数据的图形放大、缩小、滚动、谱分析、标尺以及滤波等，全部都是通过敲击鼠标器实现的。8.可扩展性SystemView允许用户插入自己用C/C+编写的用户代码库，插入的用户库自动集成到SystemView中，如同系统内建的库一样使用。9.完善
9、的自我诊断功能SystemView能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图符。这个特点对用户系统的诊断是十分有效的。总之，SystemView的设计者希望它成为一种强大有力的基于个人计算机的动态的通信系统仿真工具，以实现在不具备先进仪器的条件下同样也能完成复杂的通信系统设计与仿真。2.2 SystemView系统视窗2.2.1主菜单功能进入SystemView后，屏幕上首先出现该工具的系统视窗，如图2-1所示：图2-1 SystemView的系统视窗2.2.2快捷功能按钮在主菜单栏下，SystemView为用户提供了16个常用快捷功能按钮，按钮功能如图2-2所示：图2-2
10、 快捷功能按钮 清除系统 删图符块 切断连线 布放连线 复制图符 便笺注释 终止运行 系统运行 系统定时 分析窗口 进亚系统 建亚系统 根轨迹 波特图 重画图形 图符翻转 2.2.3图符库选择按钮系统视窗左侧竖排为图符库选择区。图符块（Token）是构造系统的基本单元模块，相当于系统组成框图中的一个子框图，用户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某一数学模型的图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。创建一个仿真系统的基本操作是，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间用带有传输方向的连线连接起来。这样一来，用户进行的系统输入完全是图形操作，不涉及语言编程问题，使用十分方便
11、。进入系统后，在图符库选择区排列着8个图符选择按钮，如图2-3所示：图2-3 图符库选择按钮 信源库 亚器件库 加法器 输入/输出 操作库 函数库 乘法器 信宿库 在上述8个按钮中，除双击“加法器”和“乘法器”图符按钮可直接使用外，双击其它按钮后会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上边的主库开关按钮 main ，将出现选择库开关按钮 Option下的用户库（User）、通信库（Comm）、DSP库（DSP）、逻辑库（Logic）、射频模拟库（RF/Analog）和数学库（Matlab）选择按钮，可分别双击选择调用。2.3系统定时当在系统窗下完成设计输入操作后，首
12、先单击“系统定时”快捷功能按钮，此时将出现系统定时设置（System Time Specification）对话框，如图2-4所示。用户需要设置几个参数框内的参数，如图2-4所示：图2-4 系统定时设置对话框2.3.1起始时间和终止时间SystemView基本上对仿真运行时间没有限制，只是要求起始时间要小于终止时间。一般起始时间设为0，单位是秒(s)。终止时间设置应考虑到便于观察波形。2.3.2采样间隔和采样数目采样间隔和采样数目是相关的参数，它们之间的关系为： 采样数目（终止时间起始时间）（采样率）1 2.3.3频率分辨率当利用SystemView进行FFT分析时，需根据时间序列得到频率分辨
13、率，系统将根据下列关系式计算频率分辨率：频率分辨率采样率采样数目3 模拟调制系统的设计与分析模拟调制系统可分为线性调制和非线性调制，本课程设计只研究线性调制系统的设计与仿真。线性调制系统中，常用的方法有AM调制，DSB调制，SSB调制。线性调制的一般原理：载波：调制信号：式中基带信号。线性调制器的一般模型如图3-1所示：乘法器图3-1线性调制系统的一般模型 在该模型中，适当选择带通滤波器的冲击响应，便可以得到各种线性调制信号。线性解调器的一般模型如图3-2所示： 带通滤波器加法器解调器图3-2线性解调系统的一般模型其中已调信号，信道加性高斯白噪声3.1 三种幅度调制系统的比较假设所有系统在接收
14、机输入端具有相等的输入信号功率，且加性噪声都是均值为0、双边功率谱密度为的高斯白噪声，基带信号的带宽均为。假设为正弦波信号。1.抗噪声性能由以上各调制波形及解调波形可以看出，DSB调制系统抗噪声性能最好。最差的是AM调制系统。2.频带利用率SSB的带宽最窄，和基带信号的带宽一致，即其频带利用率最高，而AM和DSB调制系统的带宽都是基带信号带宽的2倍。3.特点与应用AM调制的优点是设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。AM制式主要用在中波和短波的调幅广播中。DSB调制的优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但接受要求同步解调，设备较复杂。应用较少，一般只用于点对点的专用通信。SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接受设备都很复杂。鉴于这些特点，SSB长用于频分多路复用系统中。3.2 AM调制3.2
