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1、通信系统仿真课程设计基于SystemView FM 语音通信系统设计单 位:专 业:姓 名:学 号:完成年月:基于SystemView 的FM 语音通信系统设计摘要:采用ELANIX 公司的SystemView 软件,建立了一个双路FM 语音通信系统仿真模型。以波形文件作为信号源,频率调制直接使用SystemView 函数库FM ,解调则使用延时相乘结构来实现,信道用高斯白噪声来模拟。仿真结果表明,接收端能正确地解调出相应信号,实现了FM 语音通信系统的基本功能。关键词:SystemView ;调频;语音通信;仿真Abstract :A simulation model of dualOlin
2、e FM voice communication was made using SystemView sof t2ware of Elanix company. It used wave file as signal source , achieved f requency modulation by FMmodule in SystemView f unction library , demodulated wit h delayOmultiply st ruct ure , and simulated int he AWGN channel . The result showed t ha
3、t t he corresponding signal could be demodulated by t he receive end and t he basic f unctions of FM voice communication system were achieved.Key Words : SystemView ; FM; voice communication ; simulation1、SystemView简介SystemView 是美国ELANIX 公司推出的基于Windows 环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。SystemView的图符资源丰富。基本库(Main
4、Library)和专业库(Optional Library)。基本库中包括加法器、乘法器、多种信号包括源、接收器、各种函数运算符等；专业库有逻辑(Logic)、数字信号处理(DSP)、通信(Communication)、射频模拟(RFAnalog)等功能图符。其特点是界面友好,使用方便,并且用户可以用图符( Token) 描述自己的系统,无需与复杂的程序语言打交道,不用写代码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、数模混合系统和各种多速率系统,可用于各种线性系统或非线性系统的设计和仿真。同时SystemView 提供功能强大的分析计算,可以根据用户
5、的需要进行各种分析,对系统设计和修改十分有利。2、FM 语音通信原理信道噪声相干解调输出1FM调制滤波器语音信号1输出2FM调制相干解调滤波器语音信号12. 1 频率调制若未调载波的表达式为C( t) = Acos (t +) (1)设f ( t) 为调制信号,则频率调制的频率偏移为 (2)瞬时角频率为 (3)其中, KFM 称为频偏常数。由于瞬时频率相位之间存在微积分关系,即 (4)所以调频信号可表示为 (5)本设计直接调用SystemView 中的频率调制图符 ( ) 实现频率调制。该图符有两个输出端: (6)其中A 为用户设定的载波幅度参数, f c 为载波频率, G为调制增益,为载波相
6、位偏置。2. 2 解调采用相干解调法进行解调。由于窄带调频信号可分解成正交分量与同相分量之和,因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调,即用与载波同频通相的信号与已调信号相乘后滤波。带通滤波器用来限制信道所引入的噪声,但调频信号应能正常通过。调制结束后系统将自东打开声音文件。3、建立SystemView 模型3. 1 准备工作SystemView 所使用的个音频文件必须是WAV 格式的文件。用Windows 自带的录音机程序录制(麦克风或者内录) 两段语音波形文件。打开开始程序附件娱乐录音机 编码格式选择PCM(8000Hz ,8 位,单声,7kB/ s) 。分别保存为“VoiceIn1.
7、 wav”和“Voice In2. wav”3. 2 建立模型打开SystemView 软件。要在仿真中使用音频文件,首先拖动一个信号源图符( ) 到工作区域, 双击该图符, 依次选择“ Import ”、 “WAV1ch”标签,单击“Parameters”按钮,将弹出如图1 所示的窗口,设置如图1 所示,单击“SelectFiles”按钮,将打开如图2所示的打开外部信号文件对话框。选择准备好的文件后单击打开。图1 信源设置图2信源文件选择用同样的方法再放置一个WAV1ch 图符,打开准备的另外一个音频文件作为另一路信号的信号源。由于音频信号的频谱比较丰富,为了避免各路已调信号相互干扰,调制前
8、必须对音频信号进行滤波,这里使用5 KHz (人声的主要频率区间)的3 阶巴特沃斯低通滤波器。音频信号经过滤波后就可以调制了。使用SystemView 提供的FM调制器来实现调制功能。首先拖动一个函数库图符( ) 到工作区域,双击该图符打开函数库窗口,如图3 所示。依次选择“Phase/ Freq”、“Freq2Mod”标签并单击“Parameter s”按钮设置该图符的属性,其属性设置。这里调制频率选用5000HZ。图3 调频函数选择调制好的信号可以送入信道中进行传输,有扰信道用一个加法器图符和一个高斯噪声发生器图符来模拟。由于信道中传输两路信号,所以接收端进行接受滤波除要接受信号频谱以外的
9、信号,同时滤波器有滤除频带外噪声的功能。滤波后的信号就可以送往解调器解调,解调器由锁相环来完成,解调出的信号经过必要的放大后就可以输出。要将音频信号输出为外部文件首先拖一个接收器图符到工作区域,然后双击该图符打开接收器图符库,在其中选择“Export”组,然后双击“WAV1ch”图符打开如图4 所示的窗口。图4接收器选择该窗口中AudioWAVFormat 区域可以选择输出音频信号的格式。单击“Select File”选择文件存放的位置。用同样的方法建立好另一路信号的调制和解调输出系统。只是在FM 图符的参数设置中将调制频率改为10000Hz ,延时图符的延时实间改为125ms ,其余图符的详
10、细参数设置可保持默认值,仿真前还必须设置系统时间，为保证仿真能正确地完成，仿真时间长度应该大于声音长度.这样就完成了整个双路FM 语音通信系统模型,如图所示。4、仿真结果与分析设置完毕后即可运行系统仿真,几秒钟之后仿真结束,SystemView 会根据设置情况打开若干录音机程序并自动加载了仿真系统中输入和输出的音频文件。第一路信道信号源波形和接收端解调输出的波形如图所示,第二路信道信号源波形和接收端解调输出波形如图所示第一路输入信号波形图第一路输出信号波形图第二路输入信号波形图第二路输出信号波形图5、结束语通过对图形的分析接收端能正确地解调出相应的声音信号,该FM 语音通信系统实现了应有的功能,设计成功。通过仔细对比可以发现,输出信号波形噪声水平明显变高,主要是信道干扰的影响。本设计对于FM 语音通信系统工程的建设具有一定的指导作用,同时也可作为其他通信系统建模的参考。参考文献 1 罗卫兵,孙华,张捷. SystemView 动态系统分析及通信系统仿真设计M . 西安:西安电子科技大学出版社,2001. 2 曹志刚. 现代通信原理M . 北京:清华大学出版社,2004. 3 冯育涛 通信系统 西安通信学院 2006 4 张会生,陈树新. 现代通信系统原理M . 北京:高等教育出版社,2004.
