systemview項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 目設(shè)計(jì)方案 第一部分 其操作簡(jiǎn)介 公司于 1995 年開始推出 件工具，最早的 為 16學(xué)版，自 2業(yè)版，目前已推出了 。 在 8 環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真分析的軟件工具，它為用戶提供了一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與分析的可視化軟件環(huán)境，能進(jìn)行模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)、線性和非線性系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)，可對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行拉氏變換和 Z 變換分析。 基本特點(diǎn) 本屬于一個(gè)系統(tǒng)級(jí)工具平臺(tái)，可進(jìn)行包括數(shù)字信號(hào)處理（ 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，并配置了大量圖符塊（ ，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)圖符塊并設(shè)置好參數(shù)，完成圖符塊間的連線后運(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。 庫資源十分豐富，主要包括：含若干圖符庫的主庫（ 通信庫（ 信號(hào)處理庫（ 邏輯庫（ 射頻 /模擬庫（ 用戶代碼庫（ 統(tǒng)視窗 主菜單功能 進(jìn)入 ，屏幕上首先出現(xiàn)該工具的系統(tǒng)視窗，如圖 1示。 2 系統(tǒng)視窗最上邊一行為主菜單欄，包括：文件（ 編輯（ 參數(shù)優(yōu)選（ 視窗觀察（ 便箋 （ 連接（ 編譯器（ 系統(tǒng)（ 圖符塊（ 工具（ 幫助（ 11 項(xiàng)功能菜單。與最初的 比， 操作界面和對(duì)話框布局有所改變。 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“ 單，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單，單擊其中的“ 具條即可。為說明問題簡(jiǎn)單起見，將上述操作命令記作： 下類同。各菜單下的工具 條及其功能如下表所示： 表 1菜單下的工具條及其功能 菜單工具條命令 各工具條的功能簡(jiǎn)述 單 除當(dāng)前系統(tǒng) 開最新的 件 開已存在的 件 安全模式打開系統(tǒng) 已存在的文件名 存儲(chǔ)當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)容 s 將當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)容另存為一個(gè)文件 儲(chǔ)選擇的亞系統(tǒng)文件 統(tǒng)文件信息 印屏幕內(nèi)容，圖符塊用文字代替 實(shí)打印屏幕內(nèi)容，包括圖符塊 印系統(tǒng)摘要，即圖符塊表 印連接表 印實(shí)時(shí)接收器的波形 印 宿接收器的波形 印設(shè)置 印字體設(shè)置 退出 統(tǒng) 單 制便箋 制 收器 制系統(tǒng)到剪貼板 擇局部復(fù)制系統(tǒng) 制系統(tǒng)中的文字圖符塊 制全屏幕 o 貼到便箋 除圖符塊或便箋框 單 3 定制 位所有缺省設(shè)置 化運(yùn)行時(shí)速 單 面圖形縮放 系統(tǒng) 藏顯示圖符編號(hào) 入分析窗 算器 一轉(zhuǎn)換 單 藏顯示便箋 插入便箋 圖符塊參數(shù)復(fù)制到便箋內(nèi) 有便箋屬性 擇的便箋屬性 除便箋 除所有便箋 單 除所有圖符塊之間的連線 即檢查連接 示圖符塊輸出 藏圖符塊輸出 單 即 編譯系統(tǒng) 畫執(zhí)行順序 譯導(dǎo)向器 輯執(zhí)行順序 消編輯操作 消上一次編輯操作 用缺省順序 用用戶執(zhí)行順序 單 行系統(tǒng)仿真 步執(zhí)行 調(diào)試用戶代碼 軌跡 特圖 單 找指定圖符塊 查找系統(tǒng)固有延遲 動(dòng)選中的圖符塊 體移動(dòng)所有圖符塊 復(fù)放置圖符塊 建亞系統(tǒng) 新命名亞系統(tǒng) 開亞系統(tǒng) 用戶圖符賦圖形 用缺省設(shè)置圖符塊 4 擇新變量圖符塊 輯圖符塊參數(shù)變量 消所有參數(shù)變量 局參數(shù)連接 單 自動(dòng)程序產(chǎn)生 戶代碼 學(xué)工具 快捷功能按鈕 在主菜單欄下， 用戶提供了 16 個(gè)常用快捷功能按鈕，按 鈕功能如下： 清除系統(tǒng) 刪圖符塊 切斷連線 布放連線 復(fù)制圖符 便箋注釋 終止運(yùn)行 系統(tǒng)運(yùn)行 系統(tǒng)定時(shí) 分析窗口 進(jìn)亞系統(tǒng) 建亞系統(tǒng) 根軌跡 波特圖 重畫圖形 圖符翻轉(zhuǎn) 圖符庫選擇按鈕 系統(tǒng)視窗左側(cè)豎排為圖符庫選擇區(qū)。圖符塊（ 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（圖符塊），圖符塊的傳遞特性由該圖符塊所具有的仿真數(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)的圖符塊，將圖符塊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。進(jìn)入系統(tǒng)后，在圖符庫選擇區(qū)排列著 8 個(gè)圖符選擇按鈕，即： 信源庫 亞器件庫 加法器 輸入 /輸出 操作庫 函數(shù)庫 乘法器 信宿庫 在上述 8 個(gè)按鈕中， 除雙擊“加法器”和“乘法器”圖符按鈕可 直接使用外，雙擊其它按鈕后會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)話框，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)置圖符塊的操作參數(shù)。單擊圖符庫選擇區(qū)最上邊的主庫開關(guān)按鈕 將出現(xiàn)選擇庫開關(guān)按鈕 的用戶庫（ 通信庫（ （ 邏輯庫（ 射頻模擬庫（ 數(shù)學(xué)庫（ 擇按鈕，可分別雙擊選擇調(diào)用。 系統(tǒng)窗下的庫選擇操作 5 選擇設(shè)置信源 （ 創(chuàng)建系統(tǒng)的首要工作 就是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案從圖符庫中調(diào)用圖符塊，作為 仿真系統(tǒng)的基本單元模塊。可用鼠標(biāo)左鍵雙擊 圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的選擇按鈕?，F(xiàn)以創(chuàng)建一個(gè) 信源為例，該圖符塊的參數(shù)為 2 電平雙極性、 1V 幅度、 100時(shí)鐘頻率，操作步驟如下： （ 1）雙擊“信源庫”按鈕，并再次雙擊移出的“信源庫圖符塊”，出現(xiàn)源庫（ 擇設(shè)置對(duì)話框，如圖 1示。與 比， 庫對(duì)話框布局有所變化，它將信源庫內(nèi)各個(gè)圖符塊進(jìn)行分類，通過 “ 弦 /周期）”、“ N（噪聲 /）”和“ 周期 /擴(kuò)展）” 3 個(gè)開關(guān)按鈕進(jìn)行分類選擇和調(diào)用，而不像 樣所有庫內(nèi)圖符全部顯示在一個(gè)窗口內(nèi)，其它庫選擇對(duì)話框與之類似； （ 2）單擊開關(guān)按鈕下邊框內(nèi)的“ 符塊表示選中，再次單擊對(duì)話框中的參數(shù)按鈕 在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中分別設(shè)置：幅度 1、直流偏置 0、電平數(shù) 2； （ 3）分 別單擊參數(shù)設(shè)置和源庫對(duì)話框的按鈕 從而完成該圖符塊的設(shè)置。 選擇設(shè)置信宿庫 （ 當(dāng)需要對(duì)系統(tǒng)中各測(cè)試點(diǎn)或某一圖符塊輸出進(jìn)行觀察時(shí)，通常應(yīng)放置一個(gè)信宿（ 1信宿定義對(duì)話框 圖 1源庫選擇設(shè)置對(duì)話框 6 圖符塊，一般將其設(shè)置為“ 性。 相當(dāng)于示波器或頻譜儀等儀器的作用，它是最常使用的分析型圖符塊之一。 的創(chuàng)建操作如下： （ 1）雙擊系統(tǒng)窗左邊圖符庫選擇按鈕區(qū)內(nèi)的“信宿”圖符按鈕，并再次雙擊移出的“信宿”塊，出現(xiàn)信宿定義（ 話 框，如圖 1示； （ 2）單擊“ 符塊選中； （ 3）最后，單擊信宿定義對(duì)話框內(nèi)的 鈕完成信宿選擇。 選擇設(shè)置操作庫 （ 雙擊 圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的“操作庫”圖符塊按鈕，并再次雙擊移出的“操作庫” 圖符塊，出現(xiàn)操作庫（ 擇對(duì)話框，操作庫中的各類圖符塊可通過 6 個(gè)分類選擇開關(guān)選用，如圖 1示，庫內(nèi)常用圖符塊主要包括：延遲 、保持 、采樣 、放大 、線性系統(tǒng) 、采樣延遲 、比較 等。設(shè)置參數(shù)方法同上。 選擇設(shè)置函數(shù)庫 （ 雙擊圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的“函數(shù)庫”圖符塊按鈕，并再次雙擊移出的“函數(shù)庫” 圖符塊，出現(xiàn)函數(shù)庫（ 擇設(shè)置對(duì)話框，如圖 1示，設(shè)置圖符塊參數(shù)的方法與前邊類似。 圖 1操作庫選擇對(duì)話框 7 對(duì)于上述各庫的對(duì)話框，如果希望知道庫內(nèi)某圖符塊的功能，可用鼠標(biāo)指在某個(gè)圖符塊上，立刻出現(xiàn)一個(gè)小文本框，框內(nèi)以英文提示用戶該圖符塊的功能參數(shù)和性質(zhì)。 選擇設(shè)置通信庫 （ 在系統(tǒng)窗下，單擊 圖符庫選擇區(qū)內(nèi)上端的 開關(guān)按鈕 ， 圖符庫選擇區(qū)內(nèi)圖符內(nèi)容將改變， 雙擊其中的圖符按鈕“ ，再次雙擊移出的“ 符塊，出現(xiàn)通信庫（ 擇設(shè)置對(duì)話框 , 如圖 1示。 通信庫中包括通信 系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)涉及 的 錯(cuò)碼編碼 /譯碼器、不同種類的信道模型、調(diào)制解調(diào)器、分頻器、鎖相環(huán)、 、誤比特率 析等可 調(diào)用功能圖符塊。 選擇設(shè)置邏輯庫 （ 在系統(tǒng)窗下，雙擊 圖符庫選擇區(qū)內(nèi)的 “ 符按鈕 ，再次雙擊移出的“ 符塊，出現(xiàn)邏輯庫（ 擇設(shè)置對(duì)話框 , 如圖 1示。通過 6 個(gè)選擇開關(guān)按鈕可分門別類地選擇庫內(nèi)各種邏輯 門、觸發(fā)器和其它邏輯部件。 圖 1通信庫選擇設(shè)置對(duì)話框 圖 1邏輯庫選擇設(shè)置對(duì)話框 8 除已經(jīng)介紹的圖符庫外， 提供了其它種類的豐富庫資源，但作為一般通信系統(tǒng)的仿真分析，基本可不涉及其它類型庫的調(diào)用，由于篇幅的限制，恕不做進(jìn)一步的詳細(xì)介紹，對(duì)此有興趣的讀者可參閱有關(guān)資料。 系統(tǒng)定時(shí)（ 在 統(tǒng)窗中完成系統(tǒng)創(chuàng)建輸入操作（包括調(diào)出圖符塊、設(shè)置參數(shù)、連線等）后，首先應(yīng)對(duì)輸入系統(tǒng)的仿真運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能采用數(shù)值計(jì)算方式，起始點(diǎn)和終止點(diǎn)究竟為何值？究竟需 要計(jì)算多少個(gè)離散樣值？這些信息必須告知計(jì)算機(jī)。假如被分析的信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，則從起始時(shí)間到終止時(shí)間的樣值數(shù)目就與系統(tǒng)的采樣率或者采樣時(shí)間間隔有關(guān)。實(shí)際上，各類系統(tǒng)或電路仿真工具幾乎都有這一關(guān)鍵的操作步驟，不例外。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運(yùn)行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。有時(shí)，在創(chuàng)建仿真系統(tǒng)前就需要設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)。 當(dāng)在系統(tǒng)窗下完成設(shè)計(jì)輸入操作后，首先單擊“系統(tǒng)定時(shí)”快捷功能按鈕 ，此時(shí)將出現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)設(shè)置（ 話框，如圖 1示。用戶需要設(shè)置幾個(gè)參數(shù)框內(nèi)的參數(shù)，包括以下幾條： 起始時(shí)間 （ 和終止時(shí)間 （ 本上對(duì)仿真運(yùn)行時(shí)間沒有限制，只是要求起始時(shí)間小于終止時(shí)間。一般起始時(shí)間設(shè)為 0，單位是秒（ s）。終止時(shí)間設(shè)置應(yīng)考慮到便于觀察波形。 圖 1系統(tǒng)定時(shí)設(shè)置對(duì)話框 9 采樣間隔 （ 和 采 樣數(shù)目（ 采樣間隔和采樣數(shù)目是相關(guān)的參數(shù)，它們之 間的關(guān)系為： 采樣數(shù)目（終止時(shí)間起始時(shí)間）（采樣率） 1 根據(jù)這個(gè)關(guān)系式自動(dòng)調(diào)整各參數(shù)的取值，當(dāng)起始時(shí)間和終止時(shí)間給定后，一般采樣數(shù)目和采樣率這兩個(gè)參數(shù)只需設(shè)置一個(gè)，改變采樣數(shù)目和采樣率中的任意一個(gè)參數(shù)，另一個(gè)將由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整，采樣數(shù)目只能是自然數(shù)。 頻率分辨率（ 當(dāng)利用 行 析時(shí)，需根據(jù)時(shí)間序列得到頻率分辨率，系統(tǒng)將根據(jù)下列關(guān)系式計(jì)算頻率分辨率： 頻率分辨率采樣率采樣數(shù)目 更新數(shù)值 （ 當(dāng)用戶改變?cè)O(shè)置參數(shù)后，需單擊一次“ 內(nèi)的 鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)更新設(shè)置參數(shù)，然后單擊 鈕。 自動(dòng)標(biāo)尺 （ 系統(tǒng)進(jìn)行 算時(shí)，若用戶給出的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不是 2 的整次冪，單擊此按鈕后系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行速度優(yōu)化。 系統(tǒng)循環(huán)次數(shù) （ 在攔內(nèi)輸入循環(huán)次數(shù)，對(duì)于“ on 前的復(fù)選框，若不選中，每次運(yùn)行的參數(shù)都將被保存，若選中，每次運(yùn)行時(shí)的參數(shù)不被保存，經(jīng)多次循環(huán)運(yùn)算即可得到統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果。應(yīng)當(dāng)注意的是，無論是設(shè)置或修改參數(shù)，結(jié)束操作前必須單擊一次 鈕，確認(rèn)后關(guān)閉系統(tǒng)定時(shí)對(duì)話框。 分析窗介紹 設(shè)置好系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)后，單擊“系統(tǒng)運(yùn)行”快捷功能按鈕 ，計(jì)算機(jī)開始運(yùn)算各個(gè)數(shù)學(xué)模型間的函數(shù)關(guān)系，生成曲線待顯示調(diào)用。此后，單擊“分析窗口”快捷功能按鈕 ，進(jìn)入分析視窗（ 行操作。分析視 窗如圖 1示。 10 分析視窗的主要功能是顯示系統(tǒng)窗中信宿（主要是 ）處的給類分析波形、功率譜、眼圖、信號(hào)星座圖等信息，每個(gè)信宿對(duì)應(yīng)一個(gè)活動(dòng)波形窗口，各以多種排列方式同時(shí)或單獨(dú)顯示，也可將若干個(gè)波形合成在同一個(gè)窗口中顯示，以便進(jìn)行結(jié)果對(duì)比。 在分析窗口下，第一行為“主菜單欄”，包括： 個(gè)功能欄；第二行為“工具欄”，自左至右的圖標(biāo)按鈕依次為： 按鈕 1： 繪制新圖 按鈕 2 ： 打印圖形 按鈕 3 ： 恢復(fù) 按鈕 4 ： 點(diǎn)繪 按鈕 5 ： 連點(diǎn) 按鈕 6 ： 顯示坐標(biāo) 按鈕 7 ： X 軸標(biāo)記 按鈕 8 ： 平鋪顯示 按鈕 9 ： 橫排顯示 按鈕 10： 疊層顯示 按鈕 11： X 軸對(duì)數(shù)化 按鈕 12： Y 軸對(duì)數(shù)化 按鈕 13： 窗口最小化 按鈕 14： 打開所有窗口 按鈕 15： 動(dòng)畫模擬 按鈕 16： 統(tǒng)計(jì) 按鈕 17： 微型窗口 按鈕 18： 快速縮放 按鈕 19： 輸入 鈕 20： 返系統(tǒng)窗 在分析窗下觀察分析結(jié)果 通信系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果主要以不同形式的時(shí)域或頻域系統(tǒng)響應(yīng)波形、特性曲線來表示，主要包括： 時(shí)域波形、眼圖、功率譜、信號(hào)星座圖、誤碼特性曲線等形式，并以活動(dòng)窗口給出。各類波形顯示操作主要與“ 宿計(jì)算器”對(duì)話框的操作有關(guān)。當(dāng)完成了系統(tǒng)創(chuàng)建輸入、設(shè)置好系統(tǒng)定時(shí)參數(shù)并運(yùn)行后，便可進(jìn)入分析視窗。單擊分析窗下 端信宿計(jì)算器按鈕 ，出現(xiàn)“ 宿計(jì)算器”對(duì)話框，如圖 1示，該對(duì)話框左上部共有 11 個(gè)分類設(shè)置開關(guān)按鈕，右上角的“ or 窗口內(nèi)順序給出了分析系統(tǒng)中的“波形號(hào)：用戶信宿名稱（信宿塊編號(hào)）”。 圖 1宿計(jì)算器設(shè)置對(duì)話框 11 觀察時(shí)域波形 時(shí)域波形是最為常用的系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表達(dá)形式。進(jìn)入分析窗后，單擊“工具欄”內(nèi)的繪制新圖按鈕（按鈕 1），可直接順序顯示出放置信宿圖符塊的時(shí)域波形，并可任意單擊分析窗工具欄中的“窗口豎排列”（ 按鈕 7） 、“窗口橫排列”（ 按鈕 8） 。 觀察眼圖 首先回顧一下“眼圖”的概念。對(duì)于碼間干擾和噪聲同時(shí)存在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，給出系統(tǒng)傳輸性能的定量分析是非常繁雜的事請(qǐng)，而利用“觀察眼圖”這種實(shí)驗(yàn)手段可以非常方便 地估計(jì)系統(tǒng)傳輸性能。實(shí)際觀察眼圖的具體實(shí)驗(yàn)方法是：用示波器接在系統(tǒng)接收濾波器輸出端，調(diào)整示波器水平掃描周期 掃描周期與碼元周期 步（即 此時(shí)示波器顯示的波形就是眼圖。由于傳輸碼序列的隨機(jī)性和示波器熒光屏的余輝作用，使若干個(gè)碼元波形相互重疊，波形酷似一個(gè)個(gè)“眼睛”，故稱為“眼圖”?！把劬Α睊甑迷酱?，表明判決的誤碼率越低，反之，誤碼率上升。 有“眼圖”這種重要的分析功能，圖 1出了 析所得眼圖波形。 （ a）誤碼率較低的系統(tǒng)傳輸眼圖 （ b）誤碼率較高的系統(tǒng)傳輸眼圖 圖 1不同眼圖的對(duì)比 12 在分析窗下，當(dāng)屏幕上已經(jīng)出現(xiàn)波形顯示活動(dòng)窗后，單擊信宿計(jì)算器按鈕，出現(xiàn)“ 宿計(jì)算器”對(duì)話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕 出現(xiàn)如圖 1示的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，再次單擊“ 內(nèi)的按鈕 在其“ 欄內(nèi)輸入觀察波形的起始時(shí)刻，在“ 欄內(nèi)輸入觀察時(shí)間長(zhǎng)度，單位均為秒。 應(yīng)當(dāng)注意的是，系統(tǒng)的輸出波形自分析起始時(shí)刻開始常常有一段時(shí)間的過渡過程，故設(shè)置眼圖觀察的起始時(shí)刻應(yīng)讓過這段時(shí)間，圖 1a）設(shè)置是 5、5，而圖 1b）設(shè)置是 0、 5，說明過渡狀態(tài)期間的眼圖較差。 置的時(shí)間值越大，看到的“眼”越多，且應(yīng)為 后單擊按鈕 回分析窗，等待觀察指定的眼圖，究竟看哪一個(gè)信號(hào)的眼圖，可用鼠標(biāo)左鍵選中“ 窗口內(nèi)的塊名稱和編號(hào)（選中后變成反百條）。 觀察功 率譜 當(dāng)需要觀察信號(hào)功率譜時(shí)，可在分析窗下單擊信宿計(jì)算器圖標(biāo)按鈕，出現(xiàn)“ 話框，單擊分類設(shè)置開關(guān)按鈕 出現(xiàn)如圖 1示對(duì)話框。 圖 1信宿信宿計(jì)算器下的“ 話框 13 接下來選擇計(jì)算功率譜的條件，如選中“ 0 項(xiàng)，則表示計(jì)算功率譜的條件為 50 歐負(fù)載上的對(duì)數(shù)功率譜；在“ 欄目?jī)?nèi)選擇信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)；最后單擊按鈕 回分析窗，等待功率譜顯示活動(dòng)窗口的出現(xiàn)。在通信系統(tǒng) 分析過程中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析是十分重要的內(nèi)容。 觀察信號(hào)星座圖或相位路徑轉(zhuǎn)移圖 在對(duì)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)或數(shù)字調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，常借助二維平面的信號(hào)星座圖（ 形象地說明某種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的“幅度 系，從而可以定性地表明與抗干擾能力有關(guān)的“最小信號(hào)距離”。以 16統(tǒng)為例，發(fā)送端理想的信號(hào)星座圖如圖 1示。 在接收系統(tǒng)輸出，由于信道特性不理想和干擾噪聲的影響，信號(hào)點(diǎn)產(chǎn)生發(fā)散現(xiàn)象，信號(hào)點(diǎn)的發(fā)散程度與信道特性不理想程度和噪聲強(qiáng)度有 關(guān)。圖1a）為接收濾波器輸出在噪聲極弱時(shí)的信號(hào)星座圖，圖 1b）為接收濾波器輸出在噪聲較強(qiáng)時(shí)的信號(hào)星座圖，這兩張圖是 過大量統(tǒng)計(jì)分析得到的，每組 4 電平基帶碼正交矢量合成為一個(gè)信號(hào)點(diǎn)。 （ a） 噪聲極弱時(shí)接收輸出的 16號(hào)星座圖 （ b） 噪聲較強(qiáng)時(shí)接收輸出的 16號(hào)星座圖 圖 116號(hào)星座圖對(duì)比 圖 1理想的 16號(hào)星座圖 信號(hào)點(diǎn) 14 除可以觀察信號(hào)星座圖外，利用 可觀察信號(hào)的相位轉(zhuǎn)換圖。在出現(xiàn)信號(hào)星座圖顯示活動(dòng)窗口后，單擊分析窗中第二行“工具欄”的按鈕 4（點(diǎn)繪）可觀察星座圖，單擊按鈕 5（連點(diǎn)）可觀察信號(hào)的相位路徑轉(zhuǎn)換圖，兩種操作可相互切換。點(diǎn)的大 小可利用“ 命令修改。理想的 16號(hào)相位路徑轉(zhuǎn)換圖如圖 1示，注意，圖形被拉長(zhǎng)顯示。 利用 察信號(hào)眼圖或相位轉(zhuǎn)換圖，仍然是利用信宿計(jì)算器的對(duì)話框。仍以觀察 16送信號(hào)為例，其信號(hào)星座圖和相位轉(zhuǎn)換圖與同相支路碼信號(hào)（ I 信號(hào)）和正交支路碼信號(hào)（ Q 信號(hào)）有關(guān)。在分析窗下單擊信宿計(jì)算器按鈕，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，首先單擊 鈕，在“ 欄內(nèi)選中系統(tǒng)輸入的 I 信號(hào)（ 后，單擊 鈕，再在“ 內(nèi)選中系統(tǒng)輸入的 Q 信號(hào)（ ，如圖 1后單擊按鈕 束設(shè)置操作，出現(xiàn)信號(hào)星座圖顯示活動(dòng)窗口。 另外，在出現(xiàn)信號(hào)星座圖后，單擊“工具欄”內(nèi)的按鈕 14（ 動(dòng)畫模擬），此時(shí)活動(dòng)窗口內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)跳動(dòng)光點(diǎn)，該光點(diǎn)的變化軌跡正是隨所傳數(shù)字序列改變信號(hào)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。 圖 1理想的 16號(hào)相位路徑轉(zhuǎn)換圖 圖 1觀察星座圖或相位路徑的對(duì)話框設(shè)置 15 總結(jié) 從這部分內(nèi)容介紹可以看 出， 有很強(qiáng)的通信系統(tǒng)仿真分析功能，除介紹的上述分析功能外，還可以做系統(tǒng)的誤碼率分析，此內(nèi)容在第二部分中另行介紹。還有許多其它分析功能限于本書篇幅未做介紹，有興趣的讀者可進(jìn)一步探索 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 第二部分 數(shù)字通信系統(tǒng)仿真分析舉例 這部分內(nèi)容通過幾個(gè)較為典型的分析舉例，介紹利用 行數(shù)字通信系統(tǒng)仿真分析時(shí)主要涉及的概念和操作方法。 簡(jiǎn)單基帶傳輸系統(tǒng)分析 【 分析內(nèi)容 】 構(gòu)造一個(gè)簡(jiǎn)單示意性基帶傳輸系統(tǒng)。以雙極性 發(fā)生器模擬一個(gè)數(shù)據(jù)信源， 碼速率為 100s，低通型信道噪聲為加性高斯噪聲（標(biāo)準(zhǔn)差 要求： 1觀測(cè)接收輸入和濾波輸出的時(shí)域波形； 2觀測(cè)接收濾波器輸出的眼圖。 【 分析目的 】 掌握觀察系統(tǒng)時(shí)域波形，特別是眼圖的操作方法。 【 系統(tǒng)組成及原理 】 簡(jiǎn)單的基帶傳輸系統(tǒng)原理框圖如圖 2示，該系統(tǒng)并不是無碼間干擾設(shè)計(jì)的，為使基帶信號(hào)能量更為集中，形成濾波器采用高斯濾波器。 【 創(chuàng)建分析 】 第 1 步： 進(jìn)入 統(tǒng)視窗，設(shè)置“時(shí)間窗”參數(shù)如下： 運(yùn)行時(shí)間： 0 秒； ； 采樣頻率： 10000 第 2 步： 調(diào)用圖符塊創(chuàng)建如圖 2示的仿真分析系統(tǒng)： 發(fā)生器 低 通 高 斯 噪聲源 加性高斯低通型信道 圖 2簡(jiǎn)單基帶傳輸系統(tǒng)組成框圖 形 成 濾波器 接 收 判 決 16 系統(tǒng)中各圖符塊的設(shè)置如表 2示： 表 2 號(hào) 圖符塊屬性 （ 類型 （ 參數(shù)設(shè)置 （ 0 N v,v,00, 2 - v. 4 c=2005 00 6 , =,V,0v,A v, 0 1 2 中， 高斯脈沖形成濾波器； 高斯噪聲產(chǎn)生器，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏差 值 v； 模擬低通濾波器，來自 選操作庫中的“ 符按鈕，在設(shè)置參數(shù)時(shí)，將出現(xiàn)一個(gè)設(shè)置對(duì)話框，在“ 中單擊 按鈕，進(jìn)一步單擊“ 中 鈕，選擇 濾波器，設(shè)置濾波器極點(diǎn)數(shù)目： （ 5 階），設(shè)置濾波器截止頻率： 00 第 3 步 ：?jiǎn)螕暨\(yùn)行按鈕，運(yùn)算結(jié)束后按“分析窗”按鈕，進(jìn)入分析窗后，單擊“繪制新圖”按鈕，則 示活動(dòng)窗口分別顯示出“ 輸出”、“信道輸入” 、“信道輸出”和“判決比較輸出”時(shí)域波形，如圖 2示： 第 4 步 ：觀察信源 和波形形成輸出的功率譜。通過兩個(gè)信號(hào)的功率譜可以看出， 波形形成后的信號(hào)功率譜主要集中在低頻端，能量相對(duì)集中，而 的功率譜主瓣外的分量較大。在分析窗下，單擊信宿計(jì)算器按鈕，在出現(xiàn)的“ 話框中單擊 鈕，分別得到 功率譜窗口（ 后，可將這兩個(gè)功率譜合成在同一個(gè)窗口中進(jìn)行對(duì)比，具體操作為：在“ 話框中單擊 鈕和 鈕，在右側(cè)窗口內(nèi)壓住左鍵選中“ 和“ 息條，使之變成反白顯示，最 17 后單擊 鈕即可顯示出對(duì)比功率譜，如圖 2示。 第 5 步 ：觀察信道輸入和輸出信號(hào)眼圖。眼圖是衡量基帶傳輸系統(tǒng)性能的重要實(shí)驗(yàn)手段。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)波形顯示活動(dòng)窗口（ ，單擊“ 話框中的 鈕，設(shè)置好“ 和“ 欄內(nèi)參數(shù)后單擊該對(duì)話框內(nèi)的 鈕即可，兩個(gè)眼圖如圖 2示。 圖 2 a） 代表信源的 輸出波形 圖 2 b） 經(jīng)高斯脈沖形成濾波器后的碼序列波形 圖 2 c） 信道輸出的接收波形 18 從上述眼圖可以看出，經(jīng)高斯濾波器形成處理后的基帶信號(hào)遠(yuǎn)比 信號(hào)平滑，信信道輸入眼圖 信道輸出眼圖 圖 2信道輸入和輸出信號(hào)眼圖 功率譜 高斯濾波形成輸出功率譜 圖 2和波形形成器輸出功率譜對(duì)比 19 號(hào)能量主要集中于 10 倍碼率以內(nèi)，經(jīng)低通型信道后信號(hào)能量損失相對(duì)小一些。由于信道的不理想和疊加噪聲的影響，信道輸出眼圖將比輸入的差些，改變信道特性和噪聲強(qiáng)度，眼圖會(huì)發(fā)生明顯變化，甚至產(chǎn)生明顯的接收誤碼。 利用 解調(diào) 2號(hào) 【 分析內(nèi)容 】 構(gòu)造一個(gè) 2號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，利用 對(duì) 2號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以雙極性 發(fā)生器模擬一個(gè)數(shù)據(jù)信源，碼速率為 50s，載波頻率為 1000作為基準(zhǔn)，觀測(cè)環(huán)路同相支路輸出和正交支路輸出的時(shí)域波形， 【 分析目的 】 通過分析理解 的解調(diào)功能。 【 系統(tǒng)組成及原理 】 2制和 解調(diào)系統(tǒng)組成如圖 2示： 其中： 經(jīng)過低通濾波器后，得到的同相分量和正交分量分別為： 通常，環(huán)路鎖定后 很小（在仿真分析時(shí)可設(shè)為 0）。顯然，同相分量 ，正交分量近似為 0。實(shí)際上， 可以同時(shí)完成載波同步提取和 2號(hào)解調(diào)，這與常用的平方環(huán)有所不同。 【 創(chuàng)建分析 】 第 1 步： 進(jìn)入 統(tǒng)視窗，設(shè)置“時(shí)間窗”參數(shù)如下： 運(yùn)行時(shí)間： 0 秒； 1 秒； c)( 產(chǎn)生器 載波 產(chǎn)生器 F 低通 低通 tc(1 2 2制和 解調(diào)系統(tǒng) )ec t )ec t )2c o s () c 1)c o s (c o s)()(1 )2s i n() s i n(21)s i n(c )(2 eI c o s)(21)( eQ s 21)( e )( 20 采樣頻率： 000 第 2 步： 調(diào)用圖符塊創(chuàng)建如圖 2示的仿真分析系統(tǒng)。與前邊創(chuàng)建的仿真系統(tǒng)比較，出現(xiàn)了幾個(gè)“圖符參數(shù)便箋”。 生成“圖符參數(shù)便箋”的操作方法如下： 在全部圖符參數(shù)確定后，執(zhí)行“ 令，再用附著了“ 框的鼠標(biāo)單擊某個(gè)圖符塊，立刻生成該圖符塊的“圖符參數(shù)便箋”。單擊便箋框使之被激活，拉動(dòng)四邊上的“操作點(diǎn)”可調(diào)節(jié) 其幾何尺寸；用鼠標(biāo)壓住便箋框，使之顯示略微變暗，可移動(dòng)其位置。 第 3 步 ：創(chuàng)建完仿真系統(tǒng)后，單擊運(yùn)行按鈕，分別由 示、同相分量和正交分量的時(shí)域波形，如圖 2示。 圖 2創(chuàng)建帶有“圖符參數(shù)便箋”的仿真分析系統(tǒng) 同相分量 21 二進(jìn)制差分編碼譯碼器 【 分析內(nèi)容 】 創(chuàng)建一對(duì)二進(jìn)制差分編碼譯碼器，以 作為二進(jìn)制絕對(duì)碼，碼速率 100s。分別觀測(cè)絕對(duì)碼序列、差分編碼序列、差分譯碼序列，并觀察差分編 碼是如何克服絕對(duì)碼全部反相的，以便為分析 2理做鋪墊。 【 分析目的 】 通過分析理解 差分編碼譯碼的基本工作原理。 【 系統(tǒng)組成及原理 】 二進(jìn)制差分編碼器和譯碼器組成如圖 2示，其中： 二進(jìn)制絕對(duì)碼序列， 差分編碼序列， D 觸發(fā)器用于將序列延遲一個(gè)碼元間隔，在此延遲環(huán)節(jié)一般可不使用 D 觸發(fā)器，而是使用操作庫中的“延遲圖符塊”。 正交分量 圖 2、同相分量和正交分量的時(shí)域波形 Q 送碼時(shí)鐘 Q 同步時(shí)鐘 dn a) 發(fā)送差分編碼器 (b) 接收差分譯碼器 圖 2 22 【 創(chuàng)建分析 】 第 1 步： 進(jìn)入 統(tǒng)視窗，設(shè)置“時(shí)間窗”參數(shù)如下： 運(yùn) 行時(shí)間： 0 秒； ； 采樣頻率： 0000 第 2 步： 首先創(chuàng)建如圖 2示的仿真分析系統(tǒng)，主要圖符塊參數(shù)如便箋所示。其中， 是來自操作庫的“數(shù)字采樣延遲塊”，由于系統(tǒng)的采樣頻率為10000對(duì)碼時(shí)鐘頻率為 100延遲一個(gè)碼元間隔需 100 個(gè)系統(tǒng)采樣時(shí)鐘。 第 3 步： 觀察編、譯碼結(jié)果。在分析窗下，差分編碼器輸入（絕對(duì)碼）、差分編碼輸出及差分譯碼輸出序列分別由 8、 9 給出，如圖 2示。 圖 2差分編碼譯碼器仿真分析系統(tǒng) 差分編碼器輸入（絕對(duì)碼）波形 差分編碼器輸出波形 差分譯碼輸出波形 23 第 4 步： 得到仿真結(jié)果后，將差分編碼器與差分譯碼器之間插入一個(gè)非門（ 再看仿真結(jié)果?？梢杂^察到，差分編碼和譯碼方式可以克服編碼輸出序列的全反相，差分譯碼序列與不反相的相同。充分理解了這一原理，就能很快理解 2如何解決載波180相位模糊問題，同時(shí)將有助于讀者自行創(chuàng)建包含差分編碼與譯碼的 2統(tǒng)。 制原理分析 【 分析內(nèi)容 】 創(chuàng)建一個(gè) 交調(diào) 制系統(tǒng)，被調(diào)載頻為 2000 作為二進(jìn)制信源，碼速率 100s。分別觀測(cè) I 通道和 Q 通道的 2形、兩路合成的 號(hào)的功率譜。 【 分析目的 】 通過分析理解 交調(diào)制系統(tǒng)的基本工作原理。 【 系統(tǒng)組成及原理 】 制屬于四進(jìn)制移相鍵控信號(hào)，調(diào)制系統(tǒng)組成如圖 2 I 通道同相信號(hào)和 Q 通道正交信號(hào)