基于System-view的2ASK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計

xxxxxxxxxxxxxxx播送電視方向課程設(shè)計基于Systemview的2ASK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號所在學(xué)院專業(yè)名稱班級指導(dǎo)教師成績Xxxxxxxxxxxxx二○一五年五月學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號學(xué)生專業(yè)學(xué)生班級指導(dǎo)教師職稱發(fā)題日期2023年3月20日完成日期2023年5月12日設(shè)計題目基于systemview的2ASK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計目的：熟練掌握SystemView的操作及應(yīng)用，對所學(xué)的通信系統(tǒng)知識進(jìn)行穩(wěn)固，并與實際相結(jié)合。具體任務(wù)及要求：[1]利用SystemView仿真軟件實現(xiàn)2ASK的調(diào)制設(shè)計[2]深入理解2ASK的調(diào)制原理[3]熟練應(yīng)用SystemView仿真軟件課程設(shè)計進(jìn)度安排：序號內(nèi)容安排時間1收集資料，確定實施方案2系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計3整理資料，編寫設(shè)計報告4完成定稿，打印設(shè)計報告課程設(shè)計參考文獻(xiàn)：[1]張會生,現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理,北京高等教育出版社,2003,P15-30[2]林理明,數(shù)字通信技術(shù),北京高等教育出版社,2006,P26-58[3]曹志剛、錢亞生編著，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社，1992，P45-50[4]李東升,SystemView系統(tǒng)設(shè)計與仿真入門與應(yīng)用,電子工業(yè)出社,2002,P32-45指導(dǎo)教師簽字院長審核簽字基于systemview的2ASK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容摘要：隨著科學(xué)的開展，現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信傳輸距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好等特點。作為其關(guān)鍵技術(shù)之一的調(diào)制技術(shù)一直是人們研究的一個重要方向。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日趨完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。使得信息的傳輸更為有效和可靠。二進(jìn)制數(shù)字振幅鍵控是一種古老的調(diào)制方式，也是各種數(shù)字調(diào)制的根底。本設(shè)計主要是利用SystemView仿真軟件平臺，設(shè)計一個2ASK調(diào)制系統(tǒng)，用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形，并將其記錄下來，分析該系統(tǒng)的性能。通過SystemView的仿真功能模擬實際中的2ASK調(diào)制。本課題研究的是基于SystemView的2ASK調(diào)制器設(shè)計。文中將對調(diào)制的方法進(jìn)行簡單的介紹，選擇出適宜的方法完成設(shè)計。關(guān)鍵詞：SystemView調(diào)制2ASK2ASKmodulationsystemviewsoftware-basedsystemdesignAbstract：Withthedevelopmentofscience,moderncommunicationsystemsrequirecommunicationtransmissiondistance,largecommunicationcapacity,bettertransmissionqualityandothercharacteristics.Asoneofthekeytechnologiesofmodulationtechnologyithasbeenanimportantdirectionforresearchers.FromtheearliestmaturingAMFManalogtechnology,nowwidelyusedindigitalmodulationtechniques.Sothatthetransmissionofinformationmoreefficientandreliable.Binarydigitalamplitudeshiftkeyingmodulationisanoldmodel,whichisthebasisofavarietyofdigitalmodulation.ThisdesignistheuseofSystemViewsimulationsoftwareplatformtodesigna2ASKmodulationsystem,modulationoscilloscopesignalwaveformbeforeandafter,andrecorded,analyzedtheperformanceofthesystem.SystemViewsimulationfunctionalsimulationofactual2ASKmodulation.TheresearchisbasedonSystemView2ASKmodulatordesign.Thispaperwillmodulationmethodbriefintroduction,choosetheappropriatemethodtocompletethedesign.Keywords：SystemViewmodulation2ASK 目錄前言11通信系統(tǒng)的分類21.1通信系統(tǒng)的一般模型21.2數(shù)字通信系統(tǒng)31.3模擬通信系統(tǒng)42SystemView的功能簡介52.1SystemView的簡介52.2SystemView的用戶環(huán)境62.2.1Systemview的設(shè)計窗口6SystemView的操作步驟72.3系統(tǒng)定時〔SystemTime〕82.4SystemView的應(yīng)用領(lǐng)域82.5SystemView的特點8強大的仿真設(shè)計系統(tǒng)9豐富的庫資源9開放友好的用戶界面9靈活的硬件設(shè)計接口9智能化的輔助設(shè)計10動態(tài)的分析和后處理102.6SystemView的功能102.7SystemView的根本使用122.8SystemView的系統(tǒng)定時窗口1332ASK調(diào)制根本原理143.12ASK的定義153.22ASK的調(diào)制153.32ASK功率譜密度164基于SystemView的調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計174.12ASK的信號調(diào)制1752ASK調(diào)制系統(tǒng)分析216結(jié)束語21基于systemview的2ASK調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計前言隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷開展，無線移動通信技術(shù)已日趨完善。通信作為社會的根本設(shè)施和必要條件，引起的世界各國的廣泛關(guān)注，通信的目的就是從一方向另一方傳送信息，給對方以信息，但是消息的傳送一般都不是直接的，它必須借助于一定形式的信號才能便于遠(yuǎn)距離快速傳輸和進(jìn)行各種處理。計算機(jī)的出現(xiàn)在現(xiàn)代通信技術(shù)的各種媒體中占有獨特的地位，計算機(jī)在當(dāng)今社會的眾多領(lǐng)域里不僅為各種信息處理設(shè)備被使用，而且它與通信向結(jié)合，使電信業(yè)務(wù)更加豐富。Systemview是一個用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺，無論是濾波的設(shè)計、信號分析與處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，還是一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立等各個領(lǐng)域，Systemview均能為用戶提供一個精密的嵌入式分析工具。1通信系統(tǒng)的分類1.1通信系統(tǒng)的一般模型實現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。圖1-1描述了一個點與點之間的通信系統(tǒng)模型。通信的過程就是把發(fā)送端信息傳送或交換到接收端的過程。圖1.1-1通信系統(tǒng)的一般模型圖中1.1-1中，信息源產(chǎn)生信息流，其作用是把各種信息轉(zhuǎn)換成原始電信號，稱為消息信號或基帶信號?；鶐盘柕奶攸c是信號頻譜從零頻附近開始，具有低通形式。機(jī)、電視機(jī)、攝像機(jī)等各種模擬終端設(shè)備和電傳機(jī)、計算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。前者是模擬信源，輸出模擬信號；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。發(fā)送設(shè)備的根本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的信息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調(diào)制是常見的變換方式。對數(shù)字通信來說，發(fā)送設(shè)備常常又可分為信源編碼與信道編碼。信道是指傳輸信號的物理媒質(zhì)。在無線信道中，信道可以是大氣，在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。有線與無線均有多種物理媒質(zhì)。媒質(zhì)的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。根據(jù)研究對象的不同，需要對實際的物理媒質(zhì)建立不同的數(shù)字模型，以及反映傳輸媒質(zhì)對信號的影響，噪聲是通信設(shè)備中各種設(shè)備以及信道中所固有的，通常是人們所不希望的。噪聲的來源是多樣的，它可以分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲，而且外部噪聲往往是從信道引入。因此，為了分析方便，便把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象參加到信道。接收設(shè)備的根本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號來，對于多路復(fù)用信號，還包括解除多路復(fù)用，實現(xiàn)正確分路、受信者是傳輸信息的接收終端，其作用是將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。1.2數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)是傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信涉及信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、同步以及加密等技術(shù)問題。數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1.2-1所示。圖1.2-1數(shù)字通信系統(tǒng)模型〔1〕信源編碼與譯碼信源編、譯碼可以提高通信的有效性。通過信源編碼減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。當(dāng)信息源給出的是模擬語言信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸?！?〕信道編碼與譯碼信源編、譯碼可以提高通信的可靠性。數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰弱以及人為干擾等，將會引起過失。為了減少過失，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)那么參加保護(hù)成分，組成所謂“抗干擾編碼〞。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)那么進(jìn)行解碼。從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實現(xiàn)可靠通信。〔3〕數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜向高頻搬移，形成適合在信道中傳輸?shù)念l道信號的過程。根本的數(shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對相移鍵控PSK、相對〔差分〕相移鍵控DPSK。但在一些有限信道中，傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時，數(shù)字基帶信號無需調(diào)制，可以直接傳送，稱為數(shù)字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括數(shù)字調(diào)制環(huán)節(jié)，如計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信?！?〕同步與數(shù)字復(fù)接同步是使收、發(fā)兩端的信號在時間撒花姑娘保持步調(diào)一致，同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確可靠工作的不可缺少的前提條件。按照同步的功用不同，可分為載波同步、為同步、群同步和網(wǎng)同步。數(shù)字復(fù)接就是一句時分復(fù)用根本原理把假設(shè)干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。需要指出的是，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘柗N類。模擬信號經(jīng)過數(shù)字編碼可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，如數(shù)字系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語言信號的。數(shù)字信號經(jīng)過模擬調(diào)制也可以子啊模擬通信系統(tǒng)中傳輸，計算機(jī)數(shù)據(jù)基帶信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器〔Modem〕進(jìn)行正弦調(diào)制，就可以通過模擬線路傳輸。1.3模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)是傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)。我們知道，信源發(fā)出的原始電信號是基帶信號的含義是指，信號的頻譜從零頻附近開始，如語言信號為300-3400Hz，圖像信號為0-6MHz。由于這種信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接接觸，這就需要把基帶信號變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘?，并可在接收端進(jìn)行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器。經(jīng)過調(diào)制以后的信號稱為已調(diào)信號。已調(diào)信號有三個根本特征：一是攜帶有信息，二是適合在信道中傳輸，三是信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號又稱為頻帶信號。需要指出，消息從發(fā)送端到接收端過程中，不僅僅只有連續(xù)消息與基帶信號和基帶信號與頻帶信號之間的兩種交換，實際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對信號的變化起絕對性作用，而其它過程對信號不會發(fā)生質(zhì)的變化，只是對信號進(jìn)行了放大或改善了信號特征，因而被認(rèn)為是理想的而不予討論。模擬通信系統(tǒng)模型如圖1-3所示。通過比擬可知，圖1.2-1中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備就是圖1-3中的調(diào)制器和接收器。圖1-3模擬通信系統(tǒng)模型2SystemView的功能簡介2.1SystemView的簡介SystemView是一個用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器設(shè)計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立等各個領(lǐng)域，SystemView在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。利用SystemView，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合系統(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，只需從SystemView配置的圖標(biāo)庫中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運行仿真操作，最終以時域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。SystemView的庫資源十分豐富，包括含假設(shè)干圖標(biāo)的根本庫〔MainLibrary〕及專業(yè)庫〔OptionalLibrary〕，根本庫中包括多種信號源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運算器等；專業(yè)庫有通訊〔Communication〕、邏輯〔Logic〕、數(shù)字信號處理〔DSP〕、射頻/模擬〔RF/Analog〕等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和方案論證；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時域和頻域分析、譜分析，及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路〔混合器、放大器、RLC電路、運放電路等〕進(jìn)行理論分析和失真分析。SystemView能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標(biāo)。SystemView的另一重要特點是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設(shè)計多種濾波器，并可自動完成濾波器各指標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)設(shè)計和仿真分析方面，SystemView還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等。另外，分析窗中還帶有一個功能強大的“接收計算器〞，可以完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、譜分析、濾波。2.2SystemView的用戶環(huán)境Systemview的用戶環(huán)境包括兩個常用的界面：設(shè)計窗口和分析窗口。2.2.1Systemview的設(shè)計窗口在設(shè)計窗口中間的大片區(qū)域就是設(shè)計區(qū)域，也就是供用戶搭建各種系統(tǒng)的地方。在設(shè)計窗口的最上端一行是下拉式命令菜單行，通過調(diào)用這些菜單可以執(zhí)行SystemView的各項功能；設(shè)計窗口中菜單行的下面，緊鄰在設(shè)計區(qū)域上端一行是工具欄，它包含了在系統(tǒng)設(shè)計、仿真中可能用到的各種操作按鈕；在工具欄的最右端是提示信息，當(dāng)鼠標(biāo)置于某一工具按鈕上時,在該處會顯示對該按鈕的說明和提示信息；緊鄰在設(shè)計區(qū)域左端是各種器件圖標(biāo)庫，下面介紹些常用的幾個庫圖標(biāo)，如表2.2.1-1所示。表2-1常用圖標(biāo)圖標(biāo)名稱作用連接節(jié)點用于多個圖符輸入輸出信號的會聚、連接，在圖符連接點較多時使用該節(jié)點功能可使設(shè)計窗口內(nèi)的連線美觀，有利于檢查。信號源用于產(chǎn)生用戶系統(tǒng)所需的信號源。這個庫中的圖符只有輸出，沒有輸入。子系統(tǒng)它代表一個復(fù)雜的子系統(tǒng)、子函數(shù)或仿真的子過程的圖符。加法器對輸入信號進(jìn)行加法操作。算子對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行某一算子操作，如延時、平均、濾波等。函數(shù)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行某一指定函數(shù)操作。乘法器對輸入信號進(jìn)行乘法操作。接收器用于實現(xiàn)信號的收集、顯示、分析以及輸出〔包括輸出到文件〕等功能。它只有輸入，沒有輸出。2.2.2SystemView的操作步驟〔一〕選擇設(shè)置信號源〔Source〕選中該圖標(biāo)并按住鼠標(biāo)左鍵將其拖至設(shè)計區(qū)內(nèi)，這時所選中的圖標(biāo)會出現(xiàn)在設(shè)計區(qū)域中。雙擊設(shè)計窗口中的圖標(biāo)后，彈出的對話框，通過PeriodicNoise/PNAperiodic和Import按鈕進(jìn)行分類選擇和調(diào)用。選中后單擊對話框中的參數(shù)按鈕Parameters，在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置對話框中設(shè)置幅度、頻率、相位。完成后分別單擊參數(shù)設(shè)置和源庫對話框的按鈕OK，從而完成該圖標(biāo)的設(shè)置?！捕尺x擇設(shè)置分析窗〔Sink〕當(dāng)需要對系統(tǒng)中各測試點或某一圖標(biāo)輸出進(jìn)行觀察時，那么應(yīng)放置一個分析窗〔Sink〕圖標(biāo)，一般將其設(shè)置為“Analysis〞屬性。Analysis圖標(biāo)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標(biāo)之一。具體操作和信號源設(shè)置類似。2.3系統(tǒng)定時〔SystemTime〕SystemView系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)。在每次系統(tǒng)運行之前，首先需要設(shè)定一個系統(tǒng)頻率。各種仿真系統(tǒng)運行時，是先對信號以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點的值，最后在輸出時，在分析窗內(nèi)，按要求畫出各個點的值或擬合曲線。所以，系統(tǒng)定時是系統(tǒng)運行之前一個必不可少的步驟。如果這類參數(shù)設(shè)置不合理，仿真運行后的結(jié)果往往不能令人滿意，甚至根本得不到預(yù)期的結(jié)果。當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計區(qū)域完成設(shè)計輸入操作后，單擊“系統(tǒng)定時〞(SystemTime)按鈕，此時將出現(xiàn)系統(tǒng)定時設(shè)置〔SystemTimeSpecification〕對話框，如圖1.19所示。用戶需要設(shè)置幾個參數(shù)框內(nèi)的參數(shù)，包括起始時間〔StartTime〕和終止時間〔StopTime〕，采樣率〔SampleRate〕、采樣間隔〔TimeSpacing〕和采樣點數(shù)〔No.ofSamples〕，頻率分辨率〔Freq.Res.〕，自動標(biāo)尺〔AutoSetNo.Samples〕，系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)〔No.ofSystemLoops〕。需要注意的是采樣率，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)信號最高頻率的5至7倍。當(dāng)采樣率為系統(tǒng)信號最高頻率的10倍以上時，仿真波形就幾乎沒有失真了。2.4SystemView的應(yīng)用領(lǐng)域信號處理、通信和控制系統(tǒng)。包括模擬、數(shù)字和混合模式的系統(tǒng)相位和頻率鎖相環(huán)調(diào)制、解調(diào)和通信建模完整的DSP系統(tǒng)設(shè)計和測試線性和非線性系統(tǒng)的設(shè)計和測試線性和非線性微分方程的解〔包括模糊理論〕控制系統(tǒng)設(shè)計和測試2.5SystemView的特點SystemView是一個用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計及仿真的動態(tài)系統(tǒng)分析平臺。從濾波器的設(shè)計、信號處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，直到一般系統(tǒng)的數(shù)字模型建立等各個領(lǐng)域，SystemView在友好且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個精密的嵌入式分析工具。強大的仿真設(shè)計系統(tǒng)利用SystemView，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)/?；旌舷到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。其特點是，利用它可以從各種不同角度，以不同方式，按要求設(shè)計多種濾波器，并可自動完成濾波器的各種指標(biāo)——如幅頻特性〔波特圖〕、傳遞函數(shù)、掇軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。它還可以實時地仿真各種位真〔BitTrue〕的DSP結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行各種系統(tǒng)的時域和頻域分析、譜分析、以及對各種邏輯電路、射頻/模擬電路〔混頻器、放大器、RLC電路、運放電路等〕進(jìn)行理論分析和失真分析等。豐富的庫資源SystemView的根本庫中包括多種信號源、接受窗、加法器、乘法器、各種函數(shù)〔包括多項式、三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、邏輯函數(shù)等常用函數(shù)〕運算器等。另外，它還帶有各種專業(yè)庫〔如通信、邏輯、數(shù)字信號處理、射頻/模擬等〕以備選擇，特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和方案論證。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷開展，無線移動通信技術(shù)已日趨完善。利用SystemView帶有的IS-95和3GPP-FDD擴(kuò)展哭，可方便地完成第二代無線移動通信Q-CDMA系統(tǒng)以及第三代無線移動通信WCDMA系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。SystemView還專門提供了對Turbo編碼的系統(tǒng)仿真功能。數(shù)字電視業(yè)務(wù)是近年開展起來的一個新領(lǐng)域，利用SystemView帶有的DVB庫可以對其信號傳輸方式等進(jìn)行分析與仿真。開放友好的用戶界面利用SystemView，無須與復(fù)雜的語言語句打交道，不必寫一句代碼，即可完成對各種系統(tǒng)的設(shè)計與仿真?？梢韵翊罘e木一樣，快速地建立和修改系統(tǒng)，訪問與調(diào)整參數(shù)、極其方便地參加注釋。SystemView操作簡單，圖標(biāo)系統(tǒng)形象直觀，方便了從思路仿真、方案論證到硬件設(shè)計的實現(xiàn)。同時它具有與外部文件的接口，可直接讀入真實的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行處理。也可以將處理結(jié)果輸出到外部數(shù)據(jù)文件。另外，它還提供了與編程語言VisualC++以及仿真工具M(jìn)atlab的接口，用戶可以很方便地調(diào)用其函數(shù)或自定義圖標(biāo)功能。靈活的硬件設(shè)計接口除了一般的方案論證外，SystemView還提供了與多種硬件設(shè)計工具的接口；與Xilinx公司的軟件COREGeneraator配套，可以將SystemView系統(tǒng)中的局部器件生成下載FPGA芯片所需要的數(shù)據(jù)文件；通過與TI公司的DSP設(shè)計工具CCS〔CodeComposerStudio〕的接口，可以將其DSP庫中的局部器件生成DSP芯片編程的C語言源代碼，或在系統(tǒng)仿真中嵌入實際硬件電路；通過與Xpedion公司的射頻/微波仿真工具的接口，可以將系統(tǒng)級仿真與電路級仿真結(jié)合起來，對分立元器件的射頻/微波特性進(jìn)行仿真。智能化的輔助設(shè)計在系統(tǒng)仿真時，SystemView能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯誤信息或尚懸空的待連接端信息。通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖標(biāo)，這個功能對用戶系統(tǒng)的診斷十分有效。它還可以在編譯時，給出系統(tǒng)運行的大約時間，方便了設(shè)計人員進(jìn)行調(diào)試。其帶有的APG功能可以利用VisualC++環(huán)境，將系統(tǒng)編譯成可脫離SystemView獨立運行的可執(zhí)行文件，同時可大大提高運行速度和仿真效率，在內(nèi)存較大時效果尤為明顯。動態(tài)的分析和后處理在系統(tǒng)仿真方面，SystemView還提供了一個靈活地動態(tài)探針功能，可以對真實的示波器或頻譜分析儀進(jìn)行仿真。另外，還有真實而靈活的分析窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動等，全部可以通過鼠標(biāo)操作很方便地實現(xiàn)。其帶的“接收計算器〞功能強大，可以完成對仿真運行結(jié)果的各種運算、譜分析、濾波等。2.6SystemView的功能SystemView是一個信號級的系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計、仿真，是一個強有力的動態(tài)系統(tǒng)分析工具，能滿足從數(shù)字信號處理、濾波器設(shè)計、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計、仿真要求?！?〕能仿真大量的應(yīng)用系統(tǒng)。能在DSP、通訊和控制系統(tǒng)應(yīng)用中構(gòu)造復(fù)雜的模擬、數(shù)字、混合和多速率系統(tǒng)。具有大量可選擇的庫，允許用戶有選擇地增加通訊、邏輯、DSP和射頻／模擬功能模塊。特別適合無線〔GSM，CDMA，F(xiàn)DMA，TDMA，DSSS〕、無繩、尋呼機(jī)和調(diào)制解調(diào)器以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)〔GPS，DVBS，LEOS〕等的設(shè)計；能夠仿真〔C3x，C4x等〕DSP結(jié)構(gòu)；可進(jìn)行各種系統(tǒng)時域/頻域分析和譜分析；對射頻／模擬電路〔混合器，放大器，RLC電路和運放電路〕進(jìn)行理論分析和失真分析?！?〕快速方便的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計與仿真。使用熟悉的Windows界面和功能鍵〔單擊、雙擊鼠標(biāo)的左右鍵〕，SystemView可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對話框內(nèi)快速訪問和調(diào)整參數(shù)，實時修改實時顯示。只需簡單用鼠標(biāo)點擊圖符即可創(chuàng)立連續(xù)線性系統(tǒng)、DSP濾波器，并輸入／輸出基于真實系統(tǒng)模型的仿真數(shù)據(jù)。不用寫一行代碼即可建立用戶習(xí)慣的子系統(tǒng)庫〔MetaSystem〕。SystemView圖標(biāo)庫包括幾百種信號源、接收端、操作符和功能塊，提供從DSP、通信、信號處理、自動控制、直到構(gòu)造通用數(shù)學(xué)模型等的應(yīng)用。信號源和接收端圖標(biāo)允許在SystemView內(nèi)部生成和分析信號，并提供可外部處理的各種文件格式和輸入/輸出數(shù)據(jù)接口?！?〕在報告中方便參加SystemView的結(jié)論。SystemView通過Notes〔注解〕很容易在屏幕上描述系統(tǒng)；生成的SystemView系統(tǒng)和輸出的波形圖可以很方便地使用復(fù)制〔copy〕和粘貼〔paste〕命令插入微軟word等文字處理器?！?〕提供基于組織結(jié)構(gòu)圖方式的設(shè)計。通過利用SystemView中的圖符和MetaSystem〔子系統(tǒng)〕對象的無限制分層結(jié)構(gòu)功能，SystemView能很容易地建立復(fù)雜的系統(tǒng)。首先可以定義一些簡單的功能組，再通過對這些簡單功能組的連接進(jìn)而實現(xiàn)一個大系統(tǒng)。這樣，單一的圖符就可以代表一個復(fù)雜系統(tǒng)。MetaSystem的連接使用也與系統(tǒng)提供的其他圖符同樣簡單，只要單擊一下鼠標(biāo)器，就會出現(xiàn)一個特定的窗口顯示出復(fù)雜的MetaSystem。但是在學(xué)習(xí)版中沒有MetaSystem圖符功能，必須升級到專業(yè)版才有此功能?！?〕多速率系統(tǒng)和并行系統(tǒng)。SystemView允許合并多種數(shù)據(jù)采樣率輸入的系統(tǒng)，以簡化FIR濾波器的執(zhí)行。這種特性尤其適合于同時具有低頻和高頻局部的通信系統(tǒng)的設(shè)計與仿真，有利于提高整個系統(tǒng)的仿真速度，而在局部又不會降低仿真的精度。同時還可降低對計算機(jī)硬件配置的要求?！?〕完備的濾波器和線性系統(tǒng)設(shè)計。SystemView包含一個功能強大的、很容易使用的圖形模板設(shè)計模擬和數(shù)字以及離散和連續(xù)時間系統(tǒng)的環(huán)境，還包含大量的FIR/IIR濾波類型和FFT類型，并提供易于用DSP實現(xiàn)濾波器或線性系統(tǒng)的參數(shù)?！?〕先進(jìn)的信號分析與數(shù)據(jù)塊處理。SystemView提供的分析窗口是一個能夠提供系統(tǒng)波形詳細(xì)檢查的交互式可視環(huán)境。分析窗口還提供一個能對仿真生成數(shù)據(jù)進(jìn)行先進(jìn)的塊處理操作的接收計算器。接收計算器塊處理功能十分強大，內(nèi)容也相當(dāng)廣泛，完全滿足通常所需的分析要求。這些功能包括：應(yīng)用DSP窗口，余切，自動關(guān)聯(lián)，平均值，復(fù)雜的FFT，常量窗口，卷積，余弦，交叉關(guān)聯(lián)，習(xí)慣顯示，十進(jìn)制，微分，除窗口，眼圖模式，功能比例尺，柱狀圖，積分，對數(shù)基底，求模，相位，最大最小值及平均值，乘波形，乘窗口，非，覆蓋圖，覆蓋統(tǒng)計，自相關(guān)，功率譜，分布圖，正弦余弦，平滑〔移動平均〕，譜密度，平方，平方根，窗口相減，波形求和，窗口求和，正切，層疊，窗口冪，窗口常數(shù)等。SystemView還提供了一個真實而靈活的窗口用以檢查系統(tǒng)波形。內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大，縮小、滾動、譜分析、標(biāo)尺以及濾波等，全都是通過敲擊鼠標(biāo)器實現(xiàn)的?！?〕可擴(kuò)展性。SystemView允許用戶插入自己用C/C++編寫的用戶代碼庫，插入的用戶庫自動集成到SystemView中，如同系統(tǒng)內(nèi)建的庫一樣使用?！?〕完善的自我診斷功能。SystemView能自動執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，通知用戶連接出錯并通過顯示指出出錯的圖符。這個特點對用戶系統(tǒng)的診斷是十分有效的。2.7SystemView的根本使用利用SystemView進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計、構(gòu)建、仿真與分析，這一過程可概括為以下3個步驟：〔1〕根據(jù)設(shè)計要求與系統(tǒng)原理畫出系統(tǒng)原理框圖。根據(jù)系統(tǒng)原理得到模擬框圖，使用SystemView的根本步驟中，步驟〔1〕是實現(xiàn)仿真的根底。通過系統(tǒng)的微分方程，可以方便地畫出其對應(yīng)的系統(tǒng)模型框圖?！?〕選擇適宜的圖符和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)原理框圖轉(zhuǎn)化為SystemView模型，在SystemView設(shè)計窗口完成所設(shè)計的圖形化仿真系統(tǒng)。有了系統(tǒng)模擬框圖，首先要選擇適宜的圖符和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)把系統(tǒng)原理框圖轉(zhuǎn)化為SystemView模型。通過對系統(tǒng)原理的分析，確定了仿真所需要的圖符后，就可以動手搭建這個系統(tǒng)的仿真模型?！?〕運行仿真程序，分析仿真結(jié)果。仿真運行結(jié)束后，要對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，需要單擊按鈕進(jìn)入到分析窗口。2.8SystemView的系統(tǒng)定時窗口SystemView系統(tǒng)是一個離散時間系統(tǒng)，也就是說，在每次系統(tǒng)運行之前，首先需要設(shè)定一個系統(tǒng)頻率。各種系統(tǒng)在仿真時，首先對各信號以系統(tǒng)頻率進(jìn)行采樣，然后按照系統(tǒng)對信號的處理計算各個采樣點的值，最后輸出時，在觀察窗內(nèi)按要求畫出各個點的位置或擬合曲線。因此，系統(tǒng)定時是系統(tǒng)運行之前一個必不可少的步驟。在設(shè)計窗口中單擊工具欄中的“SystemTime〞〔系統(tǒng)定時按鈕〕，就能翻開如圖2.8-1所示的系統(tǒng)定時對話框。圖2.8-1系統(tǒng)定時對話框在圖2.8-1中，起始時間和終止時間控制了系統(tǒng)的運行時間范圍。SystemView對系統(tǒng)仿真運行時間根本沒有限制，只要求終止時間大于起始時間。采樣頻率在仿真過程中控制著時間步長，因此采樣頻率決定了系統(tǒng)的仿真效果。一般為了獲得較好的仿真波形，系統(tǒng)的采樣頻率應(yīng)設(shè)為系統(tǒng)中的最高信號頻率的5-7倍。當(dāng)采樣頻率為系統(tǒng)信號最高頻率的10倍以上時，仿真波形就幾乎沒有失真了。采樣點數(shù)是由系統(tǒng)的運行時間和采樣頻率共同決定的，它們之間的關(guān)系如下：采樣點數(shù)=〔終止時間-起始時間〕*采樣頻率+1因此，系統(tǒng)的運行時間、采樣頻率和采樣點數(shù)三者之間也不是相互獨立的。假設(shè)用戶修改了其中的某一個或某兩個，那么系統(tǒng)會根據(jù)新的參數(shù)，遵從以下規(guī)那么自動修改相應(yīng)的參數(shù)。在采樣頻率不變的情況下：〔1〕如果用戶改變了采樣點數(shù)，那么SystemView不會改變起始時間，但會根據(jù)新的采樣點數(shù)相應(yīng)地修改終止時間?！?〕如果用戶對起始時間和種植時間中的一個或全部都做了修改，那么采樣點數(shù)會被自動修改。采樣點數(shù)只能是整數(shù)。如果計算不能得到整數(shù)，SystemView將把近似的整數(shù)作為采樣點數(shù)，系統(tǒng)就從所設(shè)置的起始時間開始完成所設(shè)定的采樣點數(shù)?！?〕除非用戶進(jìn)行修改，否那么系統(tǒng)會一直保持固定的采樣頻率。另外，為了便于在數(shù)字信號處理等過程中進(jìn)行FFT運算，系統(tǒng)還可以自動設(shè)置2的整冪次方的采樣點數(shù)。用戶更改了某一個時間參數(shù)后，單機(jī)“Update〞〔更新〕按鈕，系統(tǒng)會根據(jù)最新修改的參數(shù)對其他參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改，并在對話框的下端給出該系統(tǒng)運行所需要的大約時間級系統(tǒng)的總采樣點數(shù)。SystemView提供了循環(huán)運行的功能，目的是想用戶提供系統(tǒng)自動重復(fù)運行的能力。在圖2.8-1的“No.ofSystemLoops：〞〔循環(huán)次數(shù)〕中，可指定希望系統(tǒng)循環(huán)運行的次數(shù)。系統(tǒng)循環(huán)復(fù)位功能將控制系統(tǒng)每一次運行之后SystemView的操作。如果“Resetsystemonloop〞〔系統(tǒng)循環(huán)復(fù)位〕被選中，那么在每一個循環(huán)結(jié)束后，所有圖標(biāo)的參數(shù)都被復(fù)位；如果這個功能被關(guān)閉，那么用戶系統(tǒng)每次運行的參數(shù)都將被保存起來。例如，用戶系統(tǒng)中有一個積分器，每一個用戶系統(tǒng)運行的結(jié)果都簡單地變?yōu)橄麓芜\行的起始條件。對于需要長時間的運行仿真，就可以通過無時間間斷的方式進(jìn)行仿真，而每次仿真的時間都不必很長。這樣，再配合使用觀察窗庫中的“AveragingSink〞〔平均接收器〕，就可以得到系統(tǒng)運行結(jié)果的統(tǒng)計平均數(shù)據(jù)。例如，在計算通信系統(tǒng)誤碼率曲線時，系統(tǒng)的信噪比可以通過循環(huán)運行功能加以改變。利用可變參數(shù)設(shè)計功能，可以在每次運行結(jié)束后，即可繪出一條誤碼率與信噪比的關(guān)系曲線。32ASK調(diào)制根本原理3.12ASK的定義數(shù)字幅度調(diào)制又稱幅度鍵控〔ASK〕，二進(jìn)制幅度鍵控記作2ASK。2ASK是利用代表數(shù)字信息“0〞或“1〞的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波。使載波時斷時續(xù)。有載波輸出時表示送“1〞，無載波輸出時表示發(fā)送“0〞?！?-1〕2ASK信號可表示為：〔3-2〕(3-1)式中為載波角頻率，為單極性NRZ矩形脈沖序列〔3-3〕其中，是持續(xù)時間為、高度為1的矩形脈沖，常稱為門函數(shù)；為二進(jìn)制數(shù)字。二進(jìn)制振幅鍵控信號時域波形如圖3.1-1所示，可以看出2ASK信號的時間波形隨二進(jìn)制基帶信號通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(OOK信號)。圖3.1-12ASK信號時域波3.22ASK的調(diào)制1“通-斷鍵控(OOK)〞信號表達(dá)式22ASK信號產(chǎn)生方法：模擬調(diào)制法〔相乘器法〕，如圖3.2-1所示圖3.2-1數(shù)字鍵控法圖3.2-2開關(guān)電路3.32ASK功率譜密度由于二進(jìn)制序列一般為隨機(jī)序列，其頻域分析的對象應(yīng)為信號功率譜密度。設(shè)為歸一化矩形脈沖，假設(shè)的傅氏變換為，那么為二進(jìn)制隨機(jī)單極性矩形脈沖序列，且任意碼元為0的概率為P，那么的功率譜密度表達(dá)式為：〔3-4〕其中，；Hz，并與二進(jìn)制序列的碼元速率Rs在數(shù)值上相等?？梢钥闯觯瑔螛O性矩形脈沖隨機(jī)序列含有直流分量。2ASK信號的雙邊功率譜密度表達(dá)式為：〔3-5〕說明，2ASK信號的功率譜密度由兩個局部組成：〔1〕由經(jīng)線性幅度調(diào)制所形成的雙邊帶連續(xù)譜；〔2〕由被調(diào)載波分量確定的載頻離散譜。圖3.3-1為2ASK信號的單邊功率譜示意圖。圖3.3-1二進(jìn)制振幅鍵控信號的功率譜密度之所以對信號進(jìn)行頻域分析的主要目的之一就是確定信號的帶寬。在不同應(yīng)用場合，信號帶寬有多種度量定義，但最常用和最簡單的帶寬定義是以功率譜主瓣寬度為度量的“譜零點帶寬〞，這種帶寬定義特別適用于功率譜主瓣包含信號大局部功率的信號。顯然，2ASK信號的譜零點帶寬為：〔Hz〕〔3-6〕式中，Rs為二進(jìn)制序列的碼元速率，它與二進(jìn)制序列的信息率〔比特率〕Rb〔bit/s〕在數(shù)值上相等。4基于SystemView的調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計通過對前面兩個章節(jié)簡單的介紹了2ASK的調(diào)制與解調(diào)和SystemView的工作原理，下面將用SystemView實現(xiàn)2ASK的調(diào)制系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真。4.12ASK的信號調(diào)制利用